​‌​​‌​

AISI 405 / (1.4002) / UNS S40500

KOROZYON DAYANIMI: AISI 405 paslanmaz çelik, iyileştirilmiş kaynak özelliklerine sahip korozyona dayanıklı, dövme ürünlere birincil şekillendirme için formüle edilmiş ferritik bir paslanmaz çeliktir. Orta korozyon direncindedir.​‌​​‌​

KAYNAK YAPILABİLİRLİK: Alaşımlı alüminyum içeriği, kaynak dikişine ek olarak sertleşme eğilimini azaltır, böylece çatlamaya karşı hassasiyeti en aza indirir. Kaynaklana bilirlik uygunluğu olarak iyidir.

İŞLENEBİLİRLİK: İşlenmiş ferritik paslanmaz çelikler arasında oldukça yüksek bir ısı iletkenliğine sahiptir. Ek olarak, oldukça düşük bir somutlaştırılmış enerjiye ve orta derecede düşük bir temel maliyete sahiptir. Özellikleri tavlanmış durum için uygundur. Orta işlene bilirliktedir.​‌​​‌​

ISIL İŞLEM: Kaynaklı olarak kullanılmak üzere tasarlanmış% 12 krom çeliktir. Diğer% 12 kromlu çeliklerin aksine, hava soğutması ile fazla sertleşmeye maruz kalmaz. Yüksek sıcaklıklar oluşturur. AISI 405, daha fazla yüksek sıcaklık dayanımı gerektiren ve oksitlenmeye karşı daha dayanıklı uygulamalarda tercih edilse de, yükselen maliyeti nedeniyle genellikle AISI 430‘a göre daha pahalıdır.

KULLANIM ALANLARI: Uygulama alanları genellikle tavlama kutuları, buhar nozulları, su verme rafları, bölmeler ve diğer imalatlar için kullanılır. Kaynak yapıldıktan sonra tavlanamaz.​‌​​‌​

1.4002, yüksek sıcaklık dayanımı ve oksitlenmeye karşı direnç gerektiren uygulamalar için mükemmel bir seçimdir. Ancak, korozyon direnci açısından sınırlamaları vardır, bu nedenle agresif kimyasal ortamlarda kullanılacaksa austenitik çelikler tercih edilebilir.

STANDARTLAR

• AISI 405
• DIN X6CrAl13-2​‌​​‌​
• 1.4002
• UNS S40500​‌​​‌​
• ASTM A240
• ASTM A268​‌​​‌​
• ASTM A276
• ASTM A473​‌​​‌​
• ASTM A479
• ASTM A511​‌​​‌​
• ASTM A580

​‌​​‌​

​‌​​‌​

​‌​​‌​

AISI 405 Nedir — ve Alüminyum Neden Orada​‌​​‌​

AISI 405 (UNS S40500 / W.Nr. 1.4002 / DIN X6CrAl13), ferritik bir paslanmaz çeliktir: nominal %12–13 krom, düşük karbon ve — alaşımın bütün varlık sebebi olan — %0,10–0,30 alüminyum. Nikel içermez (ASTM tavanı ≤%0,60), manyetiktir ve ısıl işlemle sertleştirilemez.​‌​​‌​

405’i anlamanın tek yolu, 410’un neden sorun çıkardığını anlamaktan geçer. Yaklaşık %12–13 kromlu bir çelik, yüksek sıcaklıkta kısmen ostenite dönüşür. Soğurken bu ostenit martenzite dönüşür — yani parça, hiç kimse istemeden sertleşir ve gevrekleşir. Kaynakta bu tam olarak ısıdan etkilenen bölgede olur: ergime çizgisinin yanındaki dar bant 1000 °C üzerine çıkar, havada soğur ve sert, çatlamaya yatkın martenzit bırakır. 410 kaynaklandığında olan budur ve bu yüzden 410 kaynaklı imalatta ön ısıtma ve kaynak sonrası tavlama ister.

405’in çözümü, kimyayı ostenit oluşamayacak şekilde kaydırmaktır. Alüminyum güçlü bir ferrit yapıcıdır — yani krom, silisyum ve molibden gibi ferrit alanını genişletir. %0,10–0,30’luk küçük bir ilave, yaklaşık %12–13 kromlu bir çelikte ostenit alanını fiilen kapatır. Ostenit oluşmazsa soğurken martenzit de oluşmaz. Sonuç, üreticinin kendi ifadesiyle şudur: “%12 krom kategorisindeki diğer kalitelerin aksine, 405 yüksek sıcaklıktan hava ile soğuma yoluyla ciddi bir sertleşmeye maruz kalmaz.” 405’in ticari varlık sebebi tek cümlede budur: kaynaktan sonra tavlanamayan parçalar için yapılmış 12Cr paslanmazdır.​‌​​‌​

Tabloyu okuma biçimi: 405 ile 410 arasındaki fark yalnızca alüminyum değildir — karbon da farklıdır. 410’un karbonu %0,08–0,15 arasında bir BANTtır, yani 410 karbonu zorunlu olarak içerir çünkü sertleşmesi için gerekir. 405’te karbon bir tavandır (≤%0,08). Alüminyum ve düşük karbon birlikte çalışır: biri ostenit alanını daraltır, diğeri zaten oluşan az miktardaki ostenitin sertleşme kabiliyetini düşürür.​‌​​‌​

Ürün Formuna Göre Standartlar

​‌​​‌​

​‌​​‌​

405, ostenitiklerin yanında dar kapsamlı bir kalitedir. Levha, bar ve tüp güçlü biçimde kapsanır; boru, fitting, flanş ve bağlantı elemanı tarafında ciddi boşluklar vardır ve bunu bilmeden teklif vermek risklidir.

ASME Kod Kabulü

405’in kod durumu, ostenitiklerinki kadar net yayımlanmış değildir ve bu bölümde dürüst olmak zorundayız.​‌​​‌​

Standardı OLMAYAN Ürün Formları — Ticari Olarak En Değerli Bölüm​‌​​‌​

405 için asıl satış bilgisi burada. Alıcılar 405’i ostenitik gibi düşünüp her ürün formunu ister; oysa kapsam dardır.

Kimyasal Bileşim

ASTM A240 / ASME SA-240 — ağırlıkça %​‌​​‌​

S40500 (Tip 405): C ≤0,08 · Mn ≤1,00 · P ≤0,040 · S ≤0,030 · Si ≤1,00 · Cr 11,5–14,5 · Ni ≤0,60 · Al 0,10–0,30 · Fe kalan.

Mekanik Değerler

​‌​​‌​

Minimumlar ÜRÜN FORMUNA GÖRE DEĞİŞİR — en sık yapılan hata budur​‌​​‌​

405 için tek bir “akma değeri” yoktur. Aynı kalite, hangi şartnameye göre sipariş edildiğine bağlı olarak farklı minimumlar taşır:

Tipik değerler — üç kaynak, üç farklı sayı [ÇELİŞKİ]

405’in yayımlanmış tipik değerleri kaynaklar arasında tutarsızdır ve bunu gizlemek yerine göstermek daha dürüsttür. Tavlı hâl için dolaşımdaki üç veri seti:​‌​​‌​

Tokluk — 405’in sessiz sınırı​‌​​‌​

Ferritik paslanmazların gerçek zayıflığı mukavemet değil, TOKLUKTUR. Ostenitik yapının aksine ferritik yapı sünek-gevrek geçiş sıcaklığı (DBTT) gösterir: belirli bir sıcaklığın altında malzeme gevrek kırılır. Ostenitik 316 kriyojenik sıcaklıkta bile 88–134 J darbe enerjisi taşırken, ferritikler geçiş sıcaklığının altında bunun çok altına düşer.

Dürüst olalım: 405 için sayısal bir DBTT ya da Charpy tablosu bu çalışmada bağımsız doğrulanamadı ve bu yüzden sayfaya sayı basmıyoruz. Ama nitel kural sektörde yerleşiktir ve mühendislik sonucu nettir: ferritik paslanmazlar ince kesitte kullanılır. Kesit kalınlaştıkça hem gerilme üç eksenliliği artar hem de kaynakta tane irileşmesi büyür; ikisi birden geçiş sıcaklığını yukarı iter. Kalın kesitli, çentikli, düşük sıcaklıkta darbe alabilecek bir basınç parçası için 405 doğru malzeme değildir. Kalınlık sınırı sipariş edeceğiniz şartnameden ve müşterinin darbe testi gereksiniminden okunmalıdır — genel bir milimetre sayısı uydurmayın.​‌​​‌​

Fiziksel Özellikler

405’in fiziksel özellikleri ostenitik paslanmazlardan belirgin farklıdır ve bu farklar tasarımı doğrudan etkiler. Ferritik yapı, karbon çeliğine ostenitiklerden çok daha yakındır.​‌​​‌​

Isıl İşlem ve Isıl Kararlılık​‌​​‌​

Tek gerçek işlem: tavlama​‌​​‌​

405 ısıl işlemle sertleştirilemez. Ferritik yapı martenzite dönüşmez; alüminyumun bütün amacı zaten bunu engellemektir. Uygulanan işlem tavlamadır ve amacı sertlik değil, süneklik ve iç gerilmenin giderilmesidir.

Zararlı faz pencereleri — ve 405’in bunlardan NE KADAR etkilendiği

Ferritik paslanmazlar için iki klasik gevrekleşme mekanizması yayımlanır. Her ikisi de kroma bağlıdır ve 405 bandın ALT ucundadır. Bu, veri sayfalarının kopyala-yapıştır yaparken kaçırdığı en önemli ayrımdır.​‌​​‌​

Kaynak​‌​​‌​

405’in bütün ticari değeri buradadır, o yüzden bu bölüm ayrıntılı olmalı. 405, korumalı füzyon ve direnç kaynağı yöntemleriyle kaynaklanır. Oksi-asetilen kaynağı uygun değildir.

Talaşlı İmalat ve Şekillendirme

405, ostenitiklerin tersine, kolay işlenen bir malzemedir. Sebebi doğrudan mikro yapısıdır: ferritik yapı ostenitik yapı kadar pekleşmez, ısıl iletkenliği yaklaşık iki kat yüksektir (ısı takımda birikmez) ve talaş daha kolay kırılır.​‌​​‌​

Korozyon — Nerede İyi, Nerede BAŞARISIZ​‌​​‌​

Gerçekçi konumlandırma

Dürüst cümle şudur: 405 marjinal bir paslanmaz çeliktir. Yayıncının kendi ifadesiyle “AISI Tip 405 / 1.4002 paslanmaz çeliğin marjinal paslanmaz korozyon direnci vardır” ve “yalnızca hafif atmosferik ortama ve tatlı suya dirençlidir“. Bunun sebebi basittir: korozyon direncini krom sağlar ve 405’te krom yalnızca %11,5–14,5‘tir — 316’nın %16–18’inin, hatta 430’un %16–18’inin altında. Alüminyum korozyon direncine katkı yapmaz; onun görevi metalurjiktir.​‌​​‌​

NEREDE BAŞARISIZ​‌​​‌​

Dürüst Karşılaştırma — 405 mi, 410 mu, 409 mu, 430 mu​‌​​‌​

Sık Sorulan Sorular​‌​​‌​

405 ile 410 arasındaki fark tam olarak nedir?

İki fark var ve ikisi de aynı amaca hizmet ediyor: martenzitten kaçınmak. Birincisi alüminyumdur. 405’te %0,10–0,30 Al vardır, 410’da yoktur. Alüminyum ferrit yapıcıdır: yüksek sıcaklıkta ostenit oluşumunu bastırır, ostenit oluşmazsa soğurken martenzit de oluşmaz. İkincisi karbondur. 410’un karbonu %0,08–0,15 arasında zorunlu bir BANTTIR — yani 410 karbonu istemek zorundadır, çünkü sertleşme kabiliyeti karbondan gelir. 405’te karbon yalnızca bir tavandır (≤%0,08) ve düşük olması tercih edilir. Pratik sonuç: 410 yüksek sıcaklıktan havada soğurken sertleşir ve kaynak ITAB’ında sert, çatlamaya yatkın martenzit bırakır; bu yüzden kaynaklı 410 imalatı ön ısıtma ve kaynak sonrası tavlama ister. 405 bunu yapmaz — üreticinin ifadesiyle “%12 krom kategorisindeki diğer kalitelerin aksine, 405 yüksek sıcaklıktan hava ile soğuma yoluyla ciddi bir sertleşmeye maruz kalmaz“. Bedeli mukavemettir: 410 sertleştirilebilir, 405 sertleştirilemez ve tavlı akma minimumu 205 MPa yerine 170 MPa‘dır. Karar kuralı: parça sertlik istiyorsa 410; parça kaynaklanacak ve tavlanamayacaksa 405.​‌​​‌​

405 manyetik midir? Paslanmaz çelik manyetik olmaz demiyorlar mıydı?

405 manyetiktir ve bu bir kusur değil, sınıfının tanımıdır. “Paslanmaz manyetik olmaz” cümlesi yalnızca ostenitik paslanmazlar için ve tavlı hâlde geçerlidir. Paslanmaz çelik dört ana aileye ayrılır ve üçü manyetiktir: ferritik (405, 409, 430), martenzitik (410, 420, 440C) ve dubleks. Yalnızca ostenitik aile (304, 316, 321) tavlı hâlde pratik olarak manyetik değildir — o da koşulludur, çünkü soğuk deformasyon ve kaynak metalindeki delta ferrit geçirgenliği yükseltir. Manyetiklik, kromun ya da paslanmazlığın değil, KRİSTAL YAPININ sonucudur: ferritin hacim merkezli kübik yapısı ferromanyetiktir, ostenitin yüzey merkezli kübik yapısı değildir. Sonuç olarak “mıknatıs tuttu, demek ki paslanmaz değil” testi metalurjik olarak yanlıştır ve 405 gibi ferritik kalitelerde tamamen yanıltıcıdır. Ama tersi bir uyarı da gerekir: manyetik alan hassasiyeti olan bir uygulamada 405 baştan elenir.​‌​​‌​

405’i kaynaktan sonra tavlamam gerekir mi?

Hayır — ve alaşımın bütün varlık sebebi budur. 405, “kaynaktan sonra tavlanamayan imalatlar” için geliştirilmiştir; yayımlanmış uygulama listesi bile bunu böyle yazar. Alüminyum ITAB’da martenzit oluşumunu engellediği için kaynak sonrası tavlamanın 410’daki zorunlu gerekçesi 405’te yoktur. Ama iki nüans var. (1) Kaynak sonrası tavlama sünekliği en üst düzeye çıkarır — yani zorunlu değildir ama faydasızdır demek de yanlıştır. Şekillendirme sonrası ya da ağır kısıtlı bağlantılarda düşünülebilir. Yayımlanan çevrim: 1500–1600 °F bekletme, ardından hızla 1900–2050 °F; düşük kromlu ferritikler için ayrıca 788–843 °C (1450–1550 °F) ısıtmanın tamamen ferritik bir yapı sağladığı ve distorsiyon için 593 °C altına inmeden soğutulması gerektiği yayımlanmıştır. (2) 405’in kaynaktaki asıl sorunu martenzit değil, ITAB’da tane irileşmesidir ve bunu tavlama geri almaz. Tane irileşmesine karşı tek savunma prosedürdedir: düşük ısı girdisi, dar dikiş, hızlı ilerleme, mümkünse tek paso. Kaynak sonrası tavlamanın çözmediği tek şey budur.​‌​​‌​

405’in korozyon direnci gerçekten ne kadar?

Az. Yayıncının kendi ifadesi “marjinal paslanmaz korozyon direnci” ve “yalnızca hafif atmosferik ortama ve tatlı suya dirençli“. Buna rağmen birçok dağıtımcı sayfası 405 için “iyi korozyon direnci” yazar — çünkü bir 12Cr sayfasını 304 sayfasından kopyalamak kolaydır. Gerçek şudur: korozyon direncini krom sağlar, 405’te krom %11,5–14,5‘tir. Nerede iş görür: nitrik asit, organik asitler, alkaliler, hafif atmosferik ortam, tatlı su ve 704 °C’ye kadar havada oksidasyon. Nerede biter: sülfürik, hidroklorik, hidroflorik ve fosforik asit ile deniz suyu. Ama tek bir alanda 405 ostenitikleri açık ara yener: klorürlü gerilmeli korozyon çatlaması. Ferritik yapı bu mekanizmaya yapısal olarak kapalıdır; ostenitik 316 ise kaynar magnezyum klorürde 4–24 saatte çatlar. Yani 405’i “kötü paslanmaz” diye yazmak da yanlıştır: dar ama gerçek bir zarfı vardır ve o zarfın içinde ucuz, kaynaklanabilir ve GKÇ’ye bağışık bir malzemedir.​‌​​‌​

Yaygın Veri Sayfası Hataları ve Tuzaklar

1) 405’in “martenzitik” diye sınıflandırılması. Piyasada ürün başlığında “Martensitic Stainless Steel Tube S40500” yazan tedarikçi sayfaları vardır. 405 FERRİTİKTİR; alüminyumun tek görevi zaten martenzit oluşumunu engellemektir. Bu hata, 405’i 410 sanmaktan doğar ve kaynak prosedürünü baştan yanlış kurdurur.​‌​​‌​

2) Sertleştirme çevriminin yayımlanması. Aynı veri sayfaları hem “bu alaşım ısıl işleme kayda değer yanıt vermez” der, hem de 982–1010 °C + yağda su verme çevrimi basar. Bu bir iç çelişkidir ve alıcıyı 405’ten sertlik beklemeye iter. 405 sertleştirilemez.

3) Alüminyumun görevinin yanlış yazılması. Yaygın bir yayında alüminyumun görevi “kaynakta tane büyümesini önlemek” diye geçer. Yanlıştır. Alüminyum bir ferrit yapıcıdır; ostenit alanını daraltarak martenzit oluşumunu engeller. Tane irileşmesi 405’te hâlâ bir sorundur ve alüminyum onu çözmez.​‌​​‌​

4) Nikel tavanının tek sayı gibi yazılması. ASTM A240: Ni ≤%0,60 · SA-268 yolu: ≤%0,50. Ni %0,55’lik bir döküm birinde geçer, diğerinde kalır. Hangi belgeye sipariş verildiği yazılmadan bu sayı kullanılamaz.

5) Akma değerinin ürün formundan bağımsız verilmesi. A240 (levha): 170 MPa · SA-268 (tüp): 205 MPa. Sertlik de öyle: ≤179 HB‘ye karşı ≤207 HB. Bu bir çelişki değil, ürün formu farkıdır — ama belirtilmediğinde çelişki gibi görünür ve hesabı bozar.​‌​​‌​

6) Isıl genleşmenin ostenitik veri sayfasından kopyalanması. Bazı 405 sayfalarında genleşme 9,2 (68–212 °F) ve 20,5 (68–1832 °F) olarak geçer. 9,2 × 10⁻⁶ in/in/°F ≈ 16,6 × 10⁻⁶ /K’dir ve bu OSTENİTİK 316’nın değeridir. Ferritik 405 için yayımlanan değer 10,8 × 10⁻⁶ /K‘dir — yani neredeyse üçte bir daha az. Bu, tasarımı doğrudan bozan bir kopyalama hatasıdır.

7) Birimsiz sayı basılması. Yayımlanmış bir 405 sayfasında ısıl iletkenlik “416” olarak, hiçbir birim verilmeden geçer. (Büyük olasılıkla Btu·in/hr·ft²·°F.) Birimsiz bir sayıyı asla aktarmayın. Doğrulanmış değer 27 W/(m·K)‘dir (bir kaynak 30 veriyor).​‌​​‌​

8) 475 °C ve sigma uyarılarının körü körüne taşınması. Bu uyarılar yüksek kromlu ferritikler (430, 444, 26-1) için yazılmıştır. Sigma için literatürün kendi eşiği %25 Cr üzeridir; 405’in kromu %11,5–14,5‘tir. Uyarıyı yazın ama seviyesini de yazın — 405 için baskın gevrekleşme mekanizması bu fazlar değil, kaynakta tane irileşmesidir.

9) 475 °C bandının tek sayı gibi verilmesi. Üç farklı yayımlanmış bant vardır: 399–566 °C, 250–550 °C, 375–525 °C. Ortak kesişim yaklaşık 400–525 °C‘dir. Tek bir bant yazan sayfa, diğer ikisini görmemiştir.​‌​​‌​

10) “İyi korozyon direnci” ifadesi. Üreticinin kendi ifadesi “marjinal” ve “yalnızca hafif atmosferik ortam ve tatlı su”dur. 405 için “iyi korozyon direnci” yazan sayfa, büyük olasılıkla metni bir 304 sayfasından taşımıştır.

11) Kaynak dolgusunun “405” diye yazılması. Doğru sarf 405Cb‘dir — yani alüminyum yerine kolombiyum içeren elektrot. Alüminyum ark altında oksitlenir ve banyoda kalmaz. Pratikte ayrıca 309 / 310 / 312 ostenitik dolgular kullanılır; bu durumda kaynak metalinin ısıl genleşmesi ana metalin yaklaşık 1,5 katı olur ve çevrimsel yüklemede bu hesaba katılmalıdır.​‌​​‌​

12) Tavlama sıcaklığının çelişkili verilmesi. İki bağımsız kaynak 649–760 °C, bir üçüncüsü 700–800 °C veriyor. İlk bant daha iyi desteklenmektedir; ikincisi büyük olasılıkla ferritiklerin genel kaynak sonrası tavlama pratiğinden (750–800 °C) taşınmıştır.

13) Tipik mekanik değerlerin tek sayı gibi yayımlanması. Dolaşımdaki iki veri seti akma için 276 MPa ve 200 MPa veriyor — %38 fark. Çekme için 448 ve 470 MPa. Sertlik için 131 HB ve 170 HB. Tasarımda tipik değil, şartname minimumu kullanın.​‌​​‌​

14) Yoğunluk ve modül çelişkilerinin gizlenmesi. Yoğunluk için 7,70 / 7,75 / 7,80 g/cm³, elastisite modülü için 200 GPa (üç kaynak) ve 190 GPa (bir kaynak) dolaşımdadır. Çoğunluk 200 GPa’dadır; farkı dipnot edin.

15) Klorür direncinin tek başlık altında toplanması. 405 klorürlü GKÇ’ye dirençlidir ama klorür çukurcuk ve aralık korozyonuna dirençli değildir. Bu iki mekanizmayı tek satırda birleştiren bir sayfa, ya 405’i olduğundan iyi ya da olduğundan kötü gösterir. Ferritiklerin üstünlüğü yalnızca GKÇ’dedir.​‌​​‌​

​‌​​‌​