Testler, titanyum ilavelerinin neden paslanmaz çelikte oyuklanma korozyonunu tam olarak önlemediğini ortaya koyuyor

Paslanmaz çelik, korozyon direnci nedeniyle yaygın olarak kullanılır, ancak yenilmez değildir. Deniz suyu gibi klorür iyonları içeren ortamlarda oyuklanma korozyonu meydana gelebilir. Bu çukurlar genellikle çeliğe gömülü olan ve kalıntı adı verilen küçük parçacıklardan başlar.

Titanyum (Ti), kolayca çözünmüş manganez sülfürü (MnS) daha kararlı Ti içeren sülfitlere dönüştürerek çukurlaşma korozyon direncini artırmak için paslanmaz çeliğe yaygın olarak eklenir. Bununla birlikte, Ti ilavesi çukurlaşmayı tamamen engellemez ve Ti içeren paslanmaz çelikte oluşan çeşitli kalıntıların elektrokimyasal özellikleri (ve bunlardan hangisinin çukurlaşmayı tetikleyebileceği) belirsizliğini korudu.

Model örnekleri dahil etme davranışını izole eder

Tohoku Üniversitesi’ndeki araştırmacılar tarafından yakın zamanda yapılan bir araştırma, bu karmaşık soruya yeni bir bakış açısı kazandırdı. Ekip ferritik paslanmaz çelik, Fe-%16Cr alaşımı (Tip 430) üzerinde çalıştı ve kalıntıların bileşiminin sistematik olarak kontrol edildiği model numuneler hazırladı.

Çalışma dergide yayınlandı npj Malzeme Bozulması.

Bu yaklaşım onların büyük bir deneysel zorluğun üstesinden gelmelerine olanak tanıdı: Ticari paslanmaz çeliklerdeki kalıntılar yalnızca birkaç mikrometre boyutundadır ve bu da bireysel kalıntıların elektrokimyasal özelliklerinin analiz edilmesini zorlaştırmaktadır. Bulguları, ev aletlerinde, cerrahi aletlerde ve araba parçalarında kullanılan daha sağlam, daha dayanıklı paslanmaz çeliğin tasarımına yardımcı olabilir.

Artık sülfitler hala çukurlaşmayı tetikleyebilir

Araştırmacılar mikro ölçekli elektrokimyasal ölçümler kullanarak dört tür kapanımı karşılaştırdılar: MnS, (Mn,Ti)S, TiS₂ ve titanyum nitrür (TiN). İncelenen koşullar altında çözünmesi en kolay olanın MnS olduğunu, bunu (Mn,Ti)S ve TiS₂’nin takip ettiğini, TiN’in ise incelenen koşullar altında çözünmediğini buldular. Ti içeren kapanımlar genel olarak MnS’den daha stabil olmasına rağmen (Mn,Ti)S’nin çözünmesi diğer Ti içeren kapanımlara göre daha kolaydı.

Masashi Nishimoto (Tohoku Üniversitesi) “Ticari paslanmaz çelikte oluşturulan çukurlar inanılmaz derecede küçük ve analiz edilmesi zor olduğundan, daha yüksek düzeyde kontrole sahip olduğumuz bir model numuneyle başladık” diye açıklıyor. “Gerçek Ti içeren paslanmaz çeliğin davranışına baktığımızda sonuçların model numunelerinde gördüklerimizle eşleştiğini görmek bizi çok memnun etti.”

Çukurlaşmanın meydana geldiği potansiyel, model numunelerinde (Mn,Ti)S’nin çözündüğü potansiyel aralığıyla eşleşti. Ocak başlangıç ​​bölgelerinin detaylı analizi aynı zamanda Ti içeren kapanımlarda manganez (Mn) ve kükürtün (S) başlangıç ​​bölgeleri çevresinde yoğunlaştığı çukurların oluştuğunu da gösterdi. Birlikte, bu sonuçlar, küçük miktarlarda (Mn,Ti)S kalıntılarının, Ti içeren paslanmaz çelikte oyuklanma korozyonu için başlangıç ​​​​bölgeleri olarak hareket edebileceğini göstermektedir.

Bulgular, Ti içeren paslanmaz çeliğin korozyon direncini daha da artırmak için sülfit kalıntılarının bileşimini kontrol etmenin önemini vurgulamaktadır. Bir sonraki adım olarak araştırmacılar, Ti içeren paslanmaz çeliğin korozyona karşı direncini daha da geliştirmek amacıyla, paslanmaz çelik üretiminde genellikle Ti ile birlikte eklenen kalsiyumun (Ca) etkilerini araştırmayı planlıyor.