Yüksek nitrojenli östenitik paslanmaz çeliğin korozyon davranışı üzerine çalışma
Yüksek nitrojenli östenitik paslanmaz çelik, mükemmel mekanik özelliklere ve korozyon direncine sahiptir ve cerrahi aletlerin, insan implant malzemelerinin, yüksek manyetik alan tespit cihazlarının, mücevherlerin ve mutfak eşyalarının imalatında benzersiz avantajlara sahiptir. Ni, östenitik paslanmaz çelikte en yaygın kullanılan alaşım elementidir, ancak kaynak tasarrufu, manyetizma ve insan alerjisinden kaçınma açısından östenitik paslanmaz çelikteki Ni'nin mümkün olduğu kadar azaltılması veya çıkarılması gerekir. Bu yazıda, nikelsiz yüksek nitrojen ve yüksek manganez östenitik paslanmaz çeliğin (HNSS'ler) düzgün korozyon, tanecikler arası korozyon, aralık korozyonu, oyuklanma korozyonu ve yeniden pasivasyon davranışları incelendi ve soğuk deformasyon ve duyarlılığın HNSSS'lerin mikro yapısı, pasifleştirme filmi özellikleri ve korozyon direnci üzerindeki etkileri, ticari 316L paslanmaz çelik (316LSS) ile karşılaştırılarak araştırıldı. İlgili korozyon mekanizması tartışılmıştır.
Deney malzemeleri 3 HNSS (A, B ve C) ve ticari 316LSS'dir. Malzeme çözelti işlemiyle hazırlanır. Bazı katı çözelti HNSS örneklerinin soğuk deformasyonu sırasıyla %8, %30, %49 ve %60 idi. Bazı HNSS'ler ve 316LSS numuneleri 650 derecede 2 saat süreyle hassaslaştırıldı. Metalografik numune 1.5μm'ye kadar parlatıldıktan sonra %10'luk (kütle fraksiyonu) oksalik asit çözeltisinde elektrolitik olarak dağlandı, aşındırma voltajı 12V ve süre 90 saniyeydi.
ASTM G31 standardına göre tek tip korozyon testi; ASTM A-262 Praice B standardına göre taneler arası korozyon testi; Dikiş korozyonu ve oyuklanma korozyonu sırasıyla GB/T 10127-2002 ve GB/T 17897-1999 standartlarına göre gerçekleştirilir. Transmisyon elektron mikroskobu ile gözlemlenen numuneler, 3 mm'lik diskler halinde mekanik olarak parlatıldı ve çift-sprey elektroliz yoluyla gözlemlenen numunelere kadar inceltildi. Çalışma voltajı 20V ve sıcaklık -30 dereceydi. Numune yüzeyinin korozyon morfolojisi SEM ve EDS ile gözlemlendi ve analiz edildi. Hassaslaştırılmış numunenin çökelmiş fazı, X-ışını difraktometresi ile analiz edildi. Pasifleştirilmiş filmin kimyasal bileşimi, X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ile analiz edildi. XPSPEAK4.1 yazılımı, XPS verilerinin arka ve alt kısımlarını çıkarmak, alt tepe noktası uydurma işlemini, tepe kalibrasyonunu ve integral alanın hesaplanmasını sağlamak için kullanılır.
Sonuçlar, katı çözelti HNSS'lerin tekdüze korozyon direncinin ve tanecikler arası korozyon direncinin, 316LSS'ninkinden açıkça daha düşük olduğunu göstermektedir. Hassaslaştırma işlemi çeliğin tekdüze korozyon direncini etkilemez ancak özellikle -Mo olmayan çelik için taneler arası korozyon direncinin keskin bir şekilde zayıflamasına yol açar. Katı çözelti HNSS'lerin boşluk korozyonu ve çukurlaşma direnci, 316LSS'den, özellikle Mo çeliğinden daha iyidir. Hassasiyet, boşluk korozyonuna ve oyuklanma direncinin zayıflamasına yol açar. Soğuk deformasyon, çok sayıda mikroskobik kusura yol açarak pasifleştirme filminin incelmesine, filmdeki kararlı oksitlerin azalmasına ve zayıf korumaya yol açar; bu da Cl- içeren çözeltideki HNSS'lerin çukurlaşma direncini azaltır, ancak yeniden pasivasyon performansını artırır. Hassaslaşma ile χ fazı çökelmiş, HNSS'lerin korozyon direnci azalmış, yeniden pasivasyon performansı kötüleşmiş, soğuğun artmasıyla deformasyon daha belirgin hale gelmiştir.
