Stent malzemesi olarak ince taneli yüksek azotlu östenitik çeliklerin üretimi, özellikleri ve mikroyapısı
Production, properties and microstructure of fine-grained high-nitrogen austenitic steels as stent materials
Yazar: ÖZGE ARARAT
Danışman: DOÇ. DR. ERSOY ERİŞİR
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Güncel çalışmalarda, stent malzemesi olarak en yaygın kullanılan 316L östenitik paslanmaz çeliğin yerine Ni içermeyen ya da minimum oranda Ni içeren yüksek azotlu östenitik çeliklerin geliştirilmesi ilgi çeken bir araştırma konusudur. HTSN (Yüksek Sıcaklıkta Nitrürleme) işlemi, yüksek sıcaklıklarda ve yüksek azot gazı basıncı altında azotun, çeliklerin yüzeyinden merkezine doğru difüze olmasıyla yüksek azotlu çeliklerin üretildiği bir yöntemdir. Bununla birlikte, yüksek sıcaklıklarda ve uzun süreli uygulanan HTSN işlemi tane kabalaşmasına neden olmaktadır. Kaba taneli bir yapı metallerin mekanik özelliklerini olumsuz yönde etkilemektedir. Bu tez çalışması kapsamında, yüksek mekanik özellikler, yüksek korozyon direnci ve biyouyumluluk sergileyen ince taneli yüksek azotlu östenitik paslanmaz çeliklerin üretilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, yüksek azotlu östenitik çelikler üç aşamalı faz dönüşümleri ile üretilmiştir: i) HTSN, ii) İzotermal yaşlandırma ve iii) Yeniden östenitleme. HTSN işlemi ile kaba taneli yüksek azotlu östenitik çelik elde edilmiştir. İzotermal yaşlandırma işlemi sonrasında azota aşırı doymuş östenit, krom nitrür ve azotça fakir östenite dönüşmüştür. Son olarak, bu ayrışmış mikroyapıya yeniden östenitleme işlemi uygulanarak dekompoze olmuş yapıdan daha ince taneli rekristalize olmuş östenit yapısı elde edilmiştir.

Abstract:
Recent studies have focused on developing high-nitrogen austenitic steels with minimal or no nickel content as a potential replacement for 316L austenitic stainless steel, the most widely used material for stents. The HTSN (High-Temperature Solution Nitriding) process is a suitable treatment for producing high-nitrogen steels by diffusing nitrogen from the surface to the center of steels under high nitrogen pressure at high temperatures. On the other hand, long-term solution nitriding at high temperatures can cause the formation of coarse-grained austenite. A coarse grain structure negatively affects the mechanical properties of metals. Within the scope of this thesis study, it is aimed to produce fine-grained high-nitrogen austenitic stainless steels that exhibit high mechanical properties, high corrosion resistance, and biocompatibility. For this purpose, high-nitrogen austenitic steels were produced by three-step phase transformations: i) HTSN, ii) Isothermal aging, and iii) Reaustenitization. After solution nitriding, high-nitrogen austenitic steel was treated with isothermal aging to induce austenite decomposition. Nitrogen-supersaturated austenite transformed to less nitrogen-saturated austenite and chromium nitride precipitations during the isothermal aging treatment. Subsequently, the decomposed structure was reversed into austenite through reaustenitization to obtain a fine-grained, recrystallized austenite structure.