Titanyum Ekleminin Paslanmaz Çeliği Tam Koruyamamasının Nedeni Ortaya Çıktı

Kaynak: Tohoku Üniversitesi

Paslanmaz çelik, korozyona dayanıklılığı nedeniyle yaygın olarak kullanılmakta ancak dayanıksız değildir. Deniz suu gibi klorür iyonları içeren ortamlarda çukurlanma korozyonu görülebilir. Bu çukurlar, çoğu zaman çeliğin içine yerleşmiş inklüzyon adı verilen küçük taneciklerde başlar.

Titanium (Ti), kolay çözünen mangan sülfürü (MnS) daha kararlı, Ti içeren sülfürlere dönüştürerek çukurlanma korozyonuna karşı dayanıklılığı artırmak için genellikle paslanmaz çeliğe eklenir. Ancak Ti eklenmesi çukurlanmayı tamamen önleyemez ve Ti içeren paslanmaz çeliklerde oluşan farklı inklüzyonların elektrokimyasal özellikleri ile bunlardan hangilerinin çukurlanmaya yol açabildiği belirsiz kalmıştır.

Model numuneler ile inklüzyon davranışı izole edilir

Tohoku Üniversitesi araştırmacılarının yeni bir çalışması, bu karmaşık soruya yeni bir bakış açısı sunmuştur. Araştırmacılar, ferritik bir paslanmaz çelik olan Fe-16%Cr alaşımı (Type 430) incelemiş ve inklüzyon bileşiminin sistematik olarak kontrol edildiği model numuneler hazırlamıştır.

Araştırma, npj Materials Degradation dergisinde yayımlanmıştır.

Bu yaklaşım, büyük bir deneysel zorluğu aşmalarını sağlamıştır: Ticari paslanmaz çeliklerdeki inklüzyonlar yalnızca birkaç mikrometre boyutunda olduğundan, bireysel inklüzyonların elektrokimyasal özelliklerini analiz etmek zordur. Bulgularının, ev aletleri, cerrahi aletler ve araç parçalarında kullanılan daha sağlam ve dayanıklı paslanmaz çeliğin tasarımına yön verebilmesi beklenmektedir.

Farklı inklüzyon tipleri, çözünmeye karşı belirgin derecede farklı dayanıklılık gösterir. MnS en kolay çözünür; onu (Mn,Ti)S ve TiS₂ izlerken, TiN incelenen aralıkta çözünmez. Sonuçlar, inklüzyonların elektrokimyasal kararlılığında bileşimin önemli bir rol oynadığını göstermektedir. Kaynak: Jiaqi Gao, Masashi Nishimoto, Izumi Muto

Kalan sülfürler hâlâ çukurlanmaya yol açabilir

Araştırmacılar, mikrometre ölçeğinde elektrokimyasal ölçümler kullanarak dört farklı inklüzyon tipini karşılaştırmıştır: MnS, (Mn,Ti)S, TiS₂ ve titanyum nitrid (TiN). MnS’in çözünmesi en kolay olanı bulundu; onu (Mn,Ti)S ve TiS₂ izlerken, TiN incelenen koşullarda çözünmedi. Ti içeren inklüzyonlar genel olarak MnS’ten daha kararlı olsa da, (Mn,Ti)S diğer Ti içeren inklüzyonlardan daha kolay çözünür.

“Ticari paslanmaz çelikte oluşan çukurlar o kadar küçük ve analizi o kadar zor ki, daha yüksek düzeyde kontrol sağlayabildiğimiz bir model numuneyle başladık,” diyor Masashi Nishimoto (Tohoku Üniversitesi). “Gerçek Ti içeren paslanmaz çeliğin davranışına baktığımızda, sonuçların model numunelerde gözlediklerimizle örtüşmesini bulmak bizi çok mutlu etti.”

Çukurlanmanın oluştuğu potansiyel, model numunelerde (Mn,Ti)S’in çözündüğü potansiyel aralığıyla örtüşmüştür. Çukurlanma başlangıç sitelerinin detaylı analizi, çukurların Ti içeren inklüzyonlarda oluştuğunu ve mangan (Mn) ile kükürt (S)’ın başlangıç sitelerinin etrafında yoğunlaştığını göstermiştir. Birlikte bu sonuçlar, Ti içeren paslanmaz çelikte küçük miktarlardaki (Mn,Ti)S inklüzyonlarının çukurlanma korozyonu için başlangıç sitesi olabileceğini göstermektedir.

Çukurlanma korozyonu, Ti içeren paslanmaz çelikte bir Ti içeren inklüzyonda başlamıştır. Elementsel eşleştirme, çukurlanma başlangıç sitesinin etrafında Mn ve S yoğunlaşması göstermiştir. Model numunelerin elektrokimyasal ölçümleriyle birleştirilen bu gözlemler, küçük miktarlardaki (Mn,Ti)S’in çukurlanma korozyonu için başlangıç sitesi olabileceğini göstermektedir. Kaynak: Jiaqi Gao, Masashi Nishimoto, Izumi Muto

Bu buluşlar, Ti içeren paslanmaz çeliğin korozyon dayanıklılığını daha da artırmak için sülfür inklüzyonlarının bileşiminin kontrolünün önemini vurgulamaktadır. Bir sonraki adım olarak araştırmacılar, Ti’nin genellikle paslanmaz çelik üretiminde Ti ile birlikte eklenen kalsiyum (Ca)’nın etkilerini incelemeyi; amaçları, Ti içeren paslanmaz çeliğin çukurlanma korozyonuna karşı dayanıklılığını daha da artırmaktır.

Daha fazla bilgi

Jiaqi Gao et al., (Mn,Ti)S inclusions as pit-initiation sites in Ti-containing Fe–16Cr stainless steel: insights from microelectrochemical analysis using artificial inclusions, npj Materials Degradation (2026). DOI: 10.1038/s41529-026-00902-9

Tohoku Üniversitesi tarafından sağlandı

Bu hikayenin ardındaki kim?

Swati Mestri, Elektronik Mühendisliği alanında lisans derecesine sahiptir ve 2019’dan içerik editörü olarak çalışmaktadır. Teknoloji, sağlık ve malzeme bilimi alanlarında araştırma belgelerini düzenleme deneyimine sahiptir ve özellikle teknoloji ile uzay konularına ilgi duymaktadır.

Profilin tamamı →

Matematiksel biyoloji alanında lisans, yaratıcı yazım alanında yüksek lisans. Bilim ve dil hakkında benzersiz bakış açılarına sahip, geniş bir yolculuk geçirmiş.

Profilin tamamı →

Atıf

:
Titanyum eklemelerinin paslanmaz çelikte çukur korozyonunu tamamen önleyememesini ortaya koyan testler (24 Ekim 2026)
24 Ekim 2026 tarihinde erişildi
https://phys.org/news/2026-10-reveal-titanium-additions-fully-pitting.html adresinden

Bu belge telif hakkına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacıyla adil kullanım dışında, içerigin hiçbir kısmı yazılı izin olmadan çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.