Diğer bazı alaşım elemanlarına rağmen  paslanmaz  çelik bir demir ve krom alaşımıdır ve kullanma alanı gün geçtikçe gelişmekte , her geçen gün biraz daha fazla önem kazanmaktadır. Bugün uzay endüstrisinden tıp dalına kadar geniş bir kullanım alnı vardır.

Paslanmaz çelikte , korozyona ve oksidasyona karşı mukavemeti artıran alaşım elemanı kromdur. Kromun çeliğe diğer bir etkisi de , çeliklerin ısı altındaki dayanıklılıklarını büyük çapta artırmasıdır. Krom çeliğin yüksek sıcaklıktaki oksidasyona karşı dayanıklılığını artırır. Alaşım elemanlarından nikel de , çeliğin korozyona mukavemetini artırırken ısı geçirgrnliğini azaltır. Bunun yanı sıra , darbe dayanıklılığını artırır , haddelenebilirliğisağlar ve kaynak yapılmasını kolaylaştırır. Molibden yüksek sıcaklıklarda yük altındaki deformasyonlara mukavemeti artırır ve kaynak yapılmasını kolaylaştırır. Colombium ve titanyum ise alaşımlardaki karbonla birleşerek krom karpit formasyonuna engel olur ve karbon miktarının altında tutarlar.

2. PASLANMAZ ÇELİKLERİN KAYNAĞI

Paslanmaz çeliklerin kaynağını olumsuz yönde etkileyen bazı durumlar mevcuttur. Bunları iyi bilip gerekli tedbirler alınırsa paslanmaz çeliklerin kaynağı daha kolay yapılır ve neticesi daha emniyetli olur. Bu sorunlar ve tedbirleri konunun sonunda ayrıca incelenmiştir.

2.a) KROMLU MARTENZİTİK ÇELİKLERİN KAYNAĞI

Martenzit sert ve gevrek olduğu için kaynak esnasında çatlar. Bu çeliklerde anormal derecedeki yavaş kritik soğuma hızından ötürü havada soğuma dahi en kalın kesitlerde bile bölgede ani soğuma tesirlerini yok etmek zor olduğundan kaynak kabiliyetleri zayıftır. Bununla beraber az karbon ihtiva edenler kaynak edilebilirler. Çünkü bu çeliklerde martenzitin sertlik derecesi ihtiva ettiği karbon miktarına bağlıdır. Az karbonlu çeliklerde martenzit nisbeten daha az sert ve gevrektir .Daha önce de belirtildiği gibi , martenzit bu sertliğinden ve gevrekliğinden dolayı kaynaktan sonra soğurken sert çatlaklara sebep olduğundan bu çeliklerin fazla karbon ihtiva edenleri mümkün mertebe kaynak edilmemelidirler.

Kaynaktan önce 200 ila 300 derece de bir ön tavlama yapılmalıdır. Bu tavlama sertliği  azaltmaz ama gerilmeleri azaltır. Kaynağa müteakip de 800-820 derecede 2 ila 4 saat kadar tavlanmalıdır. Bu tavlama işlemi , parçaya ön tavlama sıcaklığına kadar soğumadan yapılmalıdır. Bu tavlama ile kaynak bölgesinde daha sünek bir yapı elde edilir ve gerilmeler azaltılmış olur. Yalnız bu tavlamadan sonra parça asla açık havada soğutulmaya bırakılmamalıdır.

Bu çeliklerin kaynağında ostenitik elektrot kullanılır . bu elektrotun  kullanılması sünek bir kaynak sağlar ve kaynağın akma mukavemeti biraz düşük olur. Düşük akma mukavemetine sahip kaynakta kandini çekme gerilmeleri azdır. Bu da ısının tesiri altında kalan bölgedeki çatlama tehlikesini azaltır. Ostenitik elektrot kullanılması dahi ısının tesiri altında kalan bölgede martenzit oluşumuna  engel olmaz. 

2.b) KROMLU FERRİTİK ÇELİKLERİN KAYNAĞI

Büyük miktarda krom ve az miktarda karbon ihtiva ettiklerinden martenzit oluşmaz. Bundan dolayı kaynak esnasında ısını tesiri altında kalan bölgede birçok zorluklar ortadan kalkmış olur. Yapıları normal olarak ferrit ve karbürlerden oluşmaktadır. Faz dönüşmesi yoktur. Bu yüzden çabuk soğuma ile sertleştirilemezler.

Bu çeliklerin kaynağında en büyük engel malzemenin 1150 derecenin üstünde tane büyümesine olan eğilimidir. Diğer bir engel de sigma fazının teşekkülüdür. 400 ila 550 derecede tutulduğu haller hariç kromlu ferritik çeliklerde sigma fazının oluşması normal halde ortaya ciddi bir problem çıkartmaz.

Tavlamanın bir levhadaki yapı , tanelerin içerisine ve arasına karbür serpilmiş ferritten ibarettir. Kromlu ferritik çelik daima bir miktar karbon ihtiva eder. Karbonun ferritteki erime kabiliyeti çok büyük olduğundan , incecik dağılmış karbür parçacıklarıiçerisinde bulunur. Kaynak esnasında malzeme yüksek sıcaklığa eriştiğinden karbürler etrafını çevirdiği ferritin bir kısmı ile reaksiyona girerek küçük ostenit bölgeleri meydana getirir. Sıcaklığın 1150 dereceyi geçtiği kaynağa yakın bölgelerde malzeme şiddetli bir tane büyümesine maruz kalır. Bu olay esnasında daha önceden meydana gelen ostenit , tane sınırları boyunca martenzitik bir ağı bulunan iri taneli ferritten oluşmuş bir bölge meydana gelir. Martenzit , miktarı bakımından malzemenin sertliğine tesir edebilecek durumda olmamasına rağmen malzemeyi gevrek bir hale sokar.

Yüksek miktarda krom ve karbon ihtiva eden ferritik çeliklerin kaynağında 200 derecelik bir tavlama kullanılabilir. Diğer hallerde ön tavlamaya gerek yoktur. Kaynak edilmiş parçaların zorlanması tercihen 300-400 derecelik bir tavlamadan sonra yapılmalıdır. Zira bu sıcaklıkta malzemenin sünekliliği hissedilir derecede iyileşmektedir.

2.c) KROM-NİKELLİ OSTENİTİK ÇELİKLERİN KAYNAĞI

Bu çeliklerin ısıl genleşme ısıl genleşme katsayılarının fazla , ısı iletme katsayılarının düşük olması , sigma fazı oluşumu ve karbür çökelmesi sebebiyle kaynak edilmeleri zordur. Ancak bu durumlar için gerekli tedbirler alınırsa emniyetli kaynak edilebilirler. Örtülü elektrotlarla ark kaynağında , elektrot örtüsünde selüloz bulunması halinde , karbon örtüden kaynak banyosuna geçebilir. Oksi asetilen kaynağında asetilen fazlalığı da karbürasyona sebep olduğundan arzu edilmez. Diğer taraftan , kaynak ağızlarındaki pislik ve yağlı maddeler de karbürasyona sebep olabileceğinden bunların daha önceden dikkatlice temizlenmesi gerekir.

3. PASLANMAZ ÇELİKLERE UYGULANAN KAYNAK USULLERİ

3.a) Örtülü Elektrotlarla Yapılan Normal Elektrik Kaynağı:

Paslanmaz çeliklerin kaynağında en çok kullanılan kaynak şeklidir.Bundan dolayı paslanmaz çeliklere uygulanan bu kayna şekli daha detaylı olarak incelenecek , diğer kaynak usullerinden ise daha kısa ve öz olarak anlatılacak.

Ostenitik çeliklerden az ferrit ihtiva edenlerinin elektrik ark kaynağı ile birleştirilmelerinde pek problem yoktur ve az karbon ihtiva eden paslanmaz çelikler daha kolay ve daha emniyetli kaynak edilirle. Fakat ferritik fazla olan ostenitik çeliklerin kaynağında sıcak çatlama hassasiyeti mevcuttur. Onun için kaynak yapılırken dikkatli davranmalıdır. Çatlama hassasiyeti bu gruba giren bütün çelik cinslerinde aynı değildir. Eğer çatlama hassasiyetine göre bir sınıflama icap ederse aşağıdaki tabloyu vermek gerekir.

3.a.1 – Kaynak Ağzının Hazırlanması

Paslanmaz çeliklerin alın birleştirmelerinde kullanılan kaynak ağızları aşağıdaki şekildeki gibidir.

3.a.1.a - Küt alın (I) birleştirmesi : 1-4 mm arasındaki kalınlıklar için kullanılır. 1mm’lik saclarda iki parça arasında aralık bırakılmaz. 1,5 mm den kalın saclarda ise Rulit elektrotlarda b=0,5*sac kalınlığı(s) ,  ve bazik elektrotlarda b=0,3*s kadar olmalıdır.

Kaynak tekniği bakımından X birleştirmesi V  ve U  birleştirmelerinden daha iyidir. X birleştirmesinde meydana gelen çarpılma ve kendini çekmeler daha azdır.

İç köşe , dış köşe ve bindirme gibi diğer birleştirme şekillerinde normal karbonlu çeliklerinkinden bir farkı yoktur.

3.a.2) Bağlama (Puntalama )

Seri halinde yapılan kaynaklarda mekanik bağlama tertibatının kullanılması en iyi yoldur. Kaynak ile yapılan bağlamada iki parça arasındaki mesafenin aynı kalmasına dikkat edilmelidir. Onun için de bağlamanın uygun bir sıra dahilinde yapılması gerekir.

Genel olarak paslanmaz çeliklerde iki bağlama noktası arasındaki mesafe karbonlu çeliklerinkinden daha azdır.

3.a.3) Elektrot Seçimi

Elektrot seçiminde genel kaide , kaynak yerinin esas metal ila aynı kimyevi bileşime sahip olmasıdır. Bazı hallerde bu kaidenin dışına çıkıldığı da görülür. Mesela , yüksek alaşımlı bir elektrotun , daha düşük alaşımlı bir esas metal için kullanılması gibi. Birçok atölyelerde 18/8 çeliği( molibdensiz ) molibden alaşımlı elektrot ile kaynak yapılmaktadır.

Bugün , paslanmaz çeliklerin elektrik ark kaynağında kullanılan elektrotların örtüsü ya bazik yada rutil karakterlidir. Her iki tip elektrot da kendine mahsus avantajlara sahiptir. İkisi arasında tercih bakımından keskin kesin bir sınır vermek oldukça zordur. Bazı kaynak işlerinde her iki tipten birini seçmek bir anlam ifade etmez.

Rutil elektrotlar rahat bir çalışma imkanı verdiği , cürufu kolay kalktığı ve güzel dikiş görünüşü verdiği için birçok kaynakçılar tarafından tercih edilmektedir. Diğer taraftan bir iç köşe dikişi için bazik elektrot düşünülebilir.

5 mm den ince paslanmaz çeliklerde birleştirmenin her tarafından bir paso çekilerek kaynak yapılması bahis konusu ise , bu taktirde rutil elektrotlar daha ekonomiktir. İki parça arasındaki mesafe uygun şekilde seçilirse , fazla her dikiş yüksekliği meydana gelmeden düzgün birleştirme elde edilir. Bu husus bilhassa dikişin sonradan taşlanması bahis konusu ise büyük anlam ifade eder.

Bir atölye dahilinde yapılan paslanmaz çelik kaynaklarında , uygun bağlama ve kaldırma tertibatları kullanarak , dikiş daima yata pozisyonda yapılırsa , kaynak ameliyesi kolaylaştığı gibi rutil elektrot da kolaylıkla kullanılır. Dikey veya zor pozisyonda yapılacak montaj kaynaklarında bazik elektrot rutil elektrota nazaran daha uygundur.

Elektrotun Tutuşturulması : Rutil elektrotların gayet kolay tutuşturulmasıyla beraber bazik elektrotların tutuşturulması biraz daha zordur. Elektrot daima kaynak yapılan ağzın içinde tutuşturulmalıdır , çünkü yanma yarası oluşturur. Elektrot söndürüldüğü zaman genellikle ucunda bir cüruf tabakası oluşur. Bu cüruf tabakasının tutuşturulmadan önce bertaraf edilmesi gerekir. Bu da zımpara kağıdı ile veya kaynağa başlamadan önce tutuşturmanın kaynak maşası üzerinde yapılması ile sağlanır.

3.a.4) Elektrotun Söndürülmesi

Elektrot söndürüleceği zaman önce kaynak banyosu üzerinde birkaç dairesel hareket yapıp sonra kaynağın aksi istikametine doğru 1-15 mm kadar giderek cürufun üzerinden elektrot kaldırılmalıdır. Eğer elektrot hızlı çekilirse erimiş banyo içerisinde krater meydana gelir. 

3.a.5) Kaynak Ağzının Doldurulması

İlk paso çekilirken kaynağa mümkün mertebe bağlama noktasından başlanmamalı ve bu noktaların iyi erimesi için ilk paso punta noktasının biraz ilerisinden başlanarak çekilmelidir. Kaba pasolar çekilmekten kaçınılmalıdır. Bunun için elektrot doğrusal istikamette yüksek bir hızla çekilir. Rutil elektrot ile bu husus kolayca sağlanır. Bazik elektrot ile yapılan kaynakta elektrota çok hafif bir sağ sol hareketi vermek suretiyle daha düzgün bir dikiş elde etme mümkündür.

3.a.6) Kaynaktan Sonraki İşlemler

kaynaktan sonra dikişin her iki tarafında kahverengi veya siyah renkte bir bölge oluşur. Kaynak yaparken meydana gelen bu renklenmenin kaynak işlemi bittikten sonra bertafar edilmesi gerekir. bunun için 3 usul vardır. Bunlar ; kimyevi usul, taşlama usulü, kum püskürtme usulü dür.

3.b) MIG Kaynağı

MIG kaynağında kaynak yerine ilave metal otomatik olarak gelir ve kaynak işleminde Ar  veya He gibi asal bir gaz atmosferi altında yapılır. İlave metalin işlem sırasında bir kimyasal reaksiyon meydana getirmemesi i kaynak yerinin bileşim bakımından emniyetini garanti eder. 18/8 , 18/8/2(Mo) ve 25/20 gibi kullanılan bütün tip paslanmaz çelikler kolaylıkla kaynak yapılır.

Paslanmaz çeliklerin MIG kaynağında , sıçrama ark kaynağına nazaran çok daha azdır. MIG kaynağında yüksek bir kaynak hızı ve erime gücü ile çalışmak mümkündür. Distorisyonlar en azdır. 5mm sac kalınlığına kadar parçalara ağız açmaya gerek yoktur. 5mm üzerindeki saclarda V alın dikişi uygulanır.

3.c) TIG Kaynağı

TIG kaynağı da Ar veya He gibi asal gaz atmosferi altında yapılır. Yalnız bu usulde ark , tungten elektrot ile iş parçası arasında meydana gelir ve ayrıca oksi-asetilen kaynağında olduğu gibi sol ile kaynak yerine ilave metal verilir. Genel olarak esas malzeme ile aynı cins ilave metak tavsiye edilir. Birkaç alaşım dışında %18 Cr ve Ni içeren kaynak telleri kullanılır.

3.d) Tozaltı Kaynağı

Normal yapı çeliklerinin tozaltı kaynağı ile paslanmaz çeliklerin tozaltı kaynağı arasında prensip ve esasları bakımından görünür bir fark yoktur. Aynı kaynak donanımı aynı şartlar altında paslanmaz çeliklerin kaynağı içinde kullanılır. Gayet düzgün ve sürekli kaynak dikişleri elde edilir. Yalnız paslanmaz çeliklerin kaynağında parçaya daha fazla ısı verilir ve daha büyük bir kaynak banyosu elde edilir. Soğuma yavaş olur ve soğuma hızı da düşer. Paslanmaz çeliklerin tozaltı kaynağında erimiş ve aplomere tozlar kullanılır.

3.e) Plazma Kaynağı

Son senelerde paslanmaz plazma kaynağı da kullanılmaya başlamıştır. 

3.f) Oksi- Asetilen Kaynağı

Paslanmaz çeliklerin kaynağında oksi asetilen kaynağı pek tercih edilmez ve fazla kullanılmaz.

4. PASLANMAZ ÇELİKLERİN KAYNAK KABİLİYETİNİ ZAYIFLATAN HUSUSLAR VE BUNLARI ÖNLEMEK İÇİN ALINMASI GEREKEN TEDBİRLER

4.a) Isı İletkenliği

Paslanmaz çelikler ısıyı iletme bakımından karbonlu çeliklerden farklıdır. Örneğin , kromlu çeliklerin ısıyı iletme kabiliyetleri karbonlu çeliklerin yarısı kadardır. Ostenitik çeliklerin ise daha kötü olup karbonlu çeliklerin üçte biri kadardır. Bu da kaynak yapılan bölgede sıcaklığın daha uzun kalacağını gösterir , dolayısıyla da bazı sorunlar ortaya çıkar , özellikle ostenitik çeliklerde kendini çekme fazla olur.

Bu sorunu mümkün olduğu kadar ortadan kaldırmak gerekir. bunun için de ısı miktarını düşük tutmalı ( küçük çaplı elektrot kullanarak ) ve soğuma esnasında gerekli tedbirler alınmalıdır (kaynağın izole ile sarılması ve benzeri gibi )

4.b) Uzama  Kabiliyeti

Krom alaşımlı paslanmaz çelikler genellikle karbonlu çelikler ile aynı genleşme katsayısına sahiptir. Halbuki ostenitik çeliklerde ise diğer karbonlu çeliklerde % 50 kadar daha fazladır. Bu da ostenitik çeliklerde kaynak dikişinin soğuması sırasında büyük büzülmelerin meydana gelmesine sebep olur. Bu büzülmeler kaynak bölgesinde gerilmeleri arttırarak çatlama tehlikesini arttırır. Özellikle çift taraflı iç köşe dikişlerinde sıcak çatlakların meydana gelme ihtimali kuvvetlidir.

Bunu önlemek için ısı iletkenliğinden doğan problemi önlemek için alınan tedbirler aynen uygulanabilir.

4.c) Elektrik İletme Direnci

Paslanmaz çelikler alaşımsız karbonlu çeliklere nazaran 4 ila 7 misli daha yüksek elektrik iletme direncine sahiptir. Bundan dolayı paslanmaz çelik elektrotlar normal elektrotlardan daha kolay kızarır.

Bunun için paslanmaz çelik elektrotlar normal demir elektrotlara nazaran daha kısa imla edilmeli ve % 25 kadar daha az akım şiddeti ile yüklenmelidir.

4.d) Tane Büyümesi

Kromlu ferritik çeliklerin kaynağında 1150 derecenin üstünde tane büyümesi olur. Kayna yaparken ısının tesiri altında kalan bölgenin bir kısmı ve kaynağın kendisi 1150 dereceye erişir ve buralarda tane büyümesi tehlikesi başlar. Bu çeliklerde tane büyümesi hızla cereyan eder ve çok büyük taneler meydana gelir. Bu çelikler normal olarak ince taneli sünek bir yapıya sahiptirler. İri taneli hale geçince sıcaklığı oda sıcaklığının çok üzerine çıkar ve dolayısıyla çentik darbe mukavemeti , çalışma sıcaklığında çok düşer. Malzeme bir kere iri taneli duruma geçince bunu ısıl işlemlerle tekrar ince taneli yapıya döndürmek imkansızdır. Çünkü ısıtma ve soğutma esnasında hiçbir faz dönüşmesi meydana gelmez.

Bu tip çeliklerin kaynağında ( öyle bir kullanılmalıdır ki ) malzeme mümkün olduğu kadar (esas metal) kısa bir süre için 1150 dereceyi geçmeli ve böylece aşırı tane büyümesi önlenmelidir. Bu ise parçaya bir ısı miktarı vererek müteakiben hızlı soğumayı sağlayacak bir kaynakla gerçekleşebilir.

4.e) Krom-Oksit Oluşumu

Oksijen ve krom arasındaki büyük ilgiden dolayı kaynak esnasında kaynak banyosunda kalın bir oksit tabakası meydana gelir. Oksidasyon olayı çok çabuk gerçekleşir ve meydana gelen oksidin ergime derecesi de çok yüksektir. Kolaylıkla oluşan krom-oksit , kaynağın kalitesini düşürür. Bu olay yüzünden özel bir kaynak usulü ve teknik kullanarak kaynak banyosunu ve arkı hava ile temastan menetmek gerekir.

4.f) Karbür Çökelmesi

Krom karbona karşı daha büyük bir affiniteye sahiptir. Bu sebepten ötürü yüksek karbon alaşımla çeliklerde eğer karbon erimiş haldeki metal ile temasa geçerse veya ortak karbonlayıcı bir ortam mevcut ise , kaynak esnasında büyük karbürasyon eğilimi ortaya çıkar.

Özellikle 18/8 tipi gibi bazı ostenitik çelikler 450 derece ile 850 derece arasında ısıtıldıkları veya bu sıcaklıklar arsından geçerken veya bekletildiği taktirde krom karbürü oluşur. Bu şartlar altında paslanmaz çeliğe korozyona mukavemet sertliğini veren kromu tesirsiz hale gelmiş olur.

Sıcaklığın 450 derecenin üzerine çıkması halinde kromun difüzyon kabiliyeti karbonu tane sınırlarından dışarıya doğru difüze ettirecek kadar artacağından ve karbonun kroma karşı aşırı ilgisinden dolayı kromla birleşerek krom karbür (Cr4C) meydana getirecektir. Böyle bir karbür çökelmesi neticesinde tane sınırları boyunca genellikle sürekli bir krom ağı meydana gelir. Krom karbürün ağırlık bakımından % 90 ının  krom olmasından ötürü tane sınırlarında bulunan çok az karbon bile ostenit tanesinin çevresindeki krom miktarını aşırı derece azaltır.

Bunun neticesi olarak krom nikelli ostenitik çelikler 450-850 dereceler arasında ısıtıldıkları zaman artık korozyona dayanıklı değillerdir. Malzeme korozif bir atmosferle temasa geçince krom miktarının düşük olduğu tane sınırları boyunca korozyona uğrar. Bu tip taneler arası etki bütün malzemeyi çok kısa bir zamanda tahrip edebilir.

4.g) Sigma Fazı

Sigma fazı çok sert , antimagnetik ve gevrek bir metaller arası bileşiktir. Sigma fazı çeliğin makro sertliğini artırır , bu da çatlamalara sebep olur. Ayrıca çelikte oluşturduğu gevrekleşmeden dolayı çentik darbe dayanımını düşürür. Bu sebeplerden ötürü çelikte sigma fazı istenmez.

5. PASLANMAZ ÇELİKLERİN KAYNAĞINDA KULLANILAN ELEKTROTLAR 

Paslanmaz çeliklerin kaynağında kullanılan elektrotlar sıra ile incelenecek ve AWS (American Welding Society) standartları ile belirlenecek.