Harika Bir Tesadüfi Buluş: Paslanmaz Çelik Nasıl Ortaya Çıktı?
Yüz yıl önce dünya, hayatımızın birçok farklı alanında son derece yaygın olarak kullanılan olağanüstü bir malzemeyi duydu: paslanmaz çelik.
Kamuoyu teknolojik yenilikleri genellikle medyadan öğrenir, ancak bu tür haberler genellikle diplomatik kaynaklara dayanmaz. 31 Ocak 1915 tarihinde bu kural bozuldu. New York Times Paslanmayan Çelik başlıklı kısa bir makale yayımladı. Gazete haberinde, İngiltere’nin Sheffield kentindeki bir şirketin “paslanmayan, kararmayan ve lekelenmeyen” yeni bir çelik türünü piyasaya sürdüğü belirtiliyordu.
Üretici, bu çeliğin çatal bıçak takımı için son derece uygun olduğunu, çünkü iyi yıkandığını ve en asitli yiyeceklerle bile temas ettiğinde parlaklığını kaybetmediğini iddia ediyordu. Dünya paslanmaz çeliğin icadını bu şekilde, fazla gürültü çıkarmadan ve oldukça gecikmeli olarak öğrendi.
Paslanmaz çeliğin ataları
Aslında bu tür çelikler Sheffield metalürjistlerinden önce de Avrupa ve ABD’de üretiliyordu. Bir demir ve karbon alaşımı olan sıradan çelik, kolayca demir oksit tabakasıyla kaplanır – yani paslanır.
Bu arada, bu durum, emniyetli tıraş bıçağını icat eden Amerikalı girişimci King Kemp Gillette’in parlak ticari başarısının nedenlerinden biriydi. 1903 yılında şirketi sadece 51 bıçak satarken, 1904 yılında yaklaşık 91.000 bıçak sattı ve 1915 yılına gelindiğinde toplam satış hacmi 70 milyonu aştı.
Alaşımsız çelik kullanan Gillette’in bıçakları hızla paslanıp köreliyordu ve bu nedenle sık sık değiştirilmeleri gerekiyordu. İlginç bir şekilde, o zamanki endüstrinin ana metalinin bu hastalığıyla mücadele etmenin reçetesi uzun zaman önce bulundu.
1821’de Fransız jeolog ve maden mühendisi Pierre Berthier, kromlu demir alaşımlarının iyi asit direncine sahip olduğunu fark etti ve bunları mutfak ve sofra bıçakları, çatallar ve kaşıklar haline getirmeyi önerdi. Ancak bu fikir uzun süre iyi bir dilek olarak kaldı, çünkü ilk demir ve krom alaşımları çok kırılgandı.
Paslanmaz çelik unvanını alabilecek demir alaşımlarının formülasyonları 20. yüzyılın başına kadar icat edilmemişti. Bunların yazarları arasında, alaşımını metal kesici aletlerin üretiminde kullanmayı amaçlayan Amerikan otomobil endüstrisinin öncülerinden Elwood Haynes de vardı. Haynes, 1912 yılında, ABD Patent Ofisi ile uzun süren bir anlaşmazlıktan sonra ancak yedi yıl sonra verilen ilgili bir patent için başvuruda bulunmuştur.
Tesadüfi bir keşif
Ancak bildiğimiz paslanmaz çeliğin resmi ebeveyni, onu hiç aramayan ve sadece mutlu bir kaza sayesinde yaratan bir adamdı. Bu iş, 1908 yılında iki Sheffield çelik şirketi tarafından kurulan küçük bir laboratuvarın başına geçen, kendi kendini yetiştirmiş Harry Brearley adında bir İngiliz metalürjistin payına düşmüştü.
1913 yılında silah namlusu üretiminde kullanılacak çelik alaşımları üzerinde araştırmalar yapıyordu. Metalürji bilimi henüz emekleme aşamasındaydı, bu nedenle Brirley deneme yanılma yöntemiyle çalıştı ve farklı katkı maddeleri içeren alaşımları mukavemet ve ısı direnci açısından test etti.
Başarısız olan parçaları bir köşeye yığarak paslanmaya bıraktı. Bir gün, bir ay önce elektrikli fırından çıkardığı bir dökümün hiç de paslı görünmediğini, aksine yeni gibi parladığını fark etti. Bu alaşım yüzde 85,3 demir, yüzde 0,2 silikon, yüzde 0,44 manganez, yüzde 0,24 karbon ve yüzde 12,8 krom içeriyordu. Bu, daha sonra New York Times tarafından haber yapılan çeliğin dünyadaki ilk örneğiydi. Ağustos 1913’te eritildi.
Başarısızlık ve başarı
Brirley bu alışılmadık dökümle ilgilenmeye başladı ve kısa süre sonra nitrik aside iyi direnç gösterdiğini keşfetti. Yeni alaşım silah çeliği olarak başarılı olmasa da, Brirley malzemenin başka birçok kullanım alanı bulabileceğini fark etti.
Sheffield 16. yüzyıldan beri bıçak ve çatal bıçak takımı gibi metal ürünlerle tanınıyordu, bu nedenle Brirley alaşımını bu kapasitede denemeye karar verdi. Ancak dökümleri gönderdiği iki yerel imalatçı önerisine şüpheyle yaklaştı.
Yeni çelikten yapılan bıçakların yapımı ve sertleştirilmesi için çok fazla işçilik gerektiğini düşünüyorlardı. Brirley’in çalıştığı şirket de dahil olmak üzere çelik şirketleri de hevesli değildi.
Anlaşıldığı üzere, hem bıçak üreticileri hem de metal üreticileri paslanmaz çelik ürünlerin o kadar dayanıklı olacağından, pazarın hızla doygunluğa ulaşacağından ve talebin düşeceğinden korkuyorlardı. Bu nedenle, 1914 yazına kadar, Brirley’in endüstriyi yeni alaşımın vaatleri konusunda ikna etme girişimlerinin tümü başarısızlıkla sonuçlandı.
Ama sonra şansı yaver gitti
Yazın ortasında kader onu okul arkadaşı Ernest Stewart’la karşılaştırdı. Stewart, çatal bıçak üreten R.F. Mosley & Co. şirketinin çalışanı olan Stewart, paslanmaya karşı bağışıklığı olan çeliğin varlığının gerçekliğine ilk başta inanmadı; ama bir deney olarak ondan birkaç peynir bıçağı yapmayı kabul etti.
Sonuçlar mükemmeldi, ancak Stuart bu girişimin başarısız olduğunu düşündü; çünkü aletleri hızla köreliyordu. Ancak sonunda Stewart ve Brearley, çeliği soğuduktan sonra kırılgan hale gelmeden işlenebilir hale getiren bir ısıtma rejimi buldular.
Eylül ayında Stewart küçük bir parti mutfak bıçağı yaptı ve bunları test etmeleri için tanıdıklarına tek bir şartla verdi: Bıçaklar lekelenir veya paslanırsa iade etmelerini istedi. Ancak tek bir bıçak bile atölyesine geri dönmedi ve çok geçmeden Sheffield imalatçıları yeni çeliği tanıdı.
Kesiciler ve bıçaklar
Brirley Ağustos 1915’te Kanada’da, Eylül 1916’da ABD’de ve daha sonra birkaç Avrupa ülkesinde buluşu için patent aldı. Kesin konuşmak gerekirse, alaşımın kendisinin patentini bile almamıştı, sadece ondan yapılan bıçak, çatal, kaşık ve diğer çatal bıçak takımlarının patentini almıştı.
Haynes, Brirley’in Amerikan patentine öncelik gerekçesiyle itiraz etti, ancak sonunda taraflar bir anlaşmaya vardı. Bu, Pittsburgh’da ortak bir Anglo-Amerikan şirketi olan The American Stainless Steel Company’nin kurulmasını mümkün kıldı. Ancak bu tamamen başka bir hikaye.
Haynes paslanmaz çeliğinin Brirley çeliğinden çok daha fazla karbon içerdiğini ve bu nedenle farklı bir kristal yapıya sahip olduğunu belirtmek gerekir.
Bu anlaşılabilir bir durumdur: karbon sertleştirildiğinde sertlik sağlar ve Haynes takım tezgahı kesicileri ve freze bıçakları yapmak için bir alaşım oluşturmaya çalışıyordu.
Günümüzde Haynes tipi çelikler martensitik çelikler olarak adlandırılırken, tarihsel olarak Brirley’in alaşımına dayanan çelikler ferrit çelikler olarak adlandırılmaktadır (başka paslanmaz çelik türleri de vardır).
Doğal aroma
Stuart sadece yeni çeliğin kullanımını keşfetmekle kalmadı, aynı zamanda artık yaygın olan İngilizce adını da buldu: paslanmaz çelik, “kararmayan çelik”.
Standart açıklamaya inanılacak olursa, cilalı bir çelik levhayı sirkeye batırdığında ve sonuca bakıp hayretle şöyle dediğinde aklına gelmiştir: “Bu çelik daha az leke tutuyor”, yani “Bu çelik daha az leke tutuyor.” Brirley buluşunu biraz farklı bir şekilde adlandırdı – Türkçe’de “paslanmaz çelik” terimine karşılık gelen “lekesiz çelik”.
Bu arada, New York Times makalesinin başlığı lekesiz çeliğin (paslanmaz çelik değil!) ortaya çıkışını müjdeliyordu.
Sırrı basittir. Yeterli krom konsantrasyonunda (%10,5’ten az olmamak kaydıyla ve özellikle agresif ortamlar için %26’ya kadar), paslanmaz çelik ürünlerin yüzeyinde metale sıkıca bağlanmış katı şeffaf bir Cr2O3 krom oksit filmi oluşur.
Gözle görülemeyen, suda çözünmeyen ve demirin oksidasyonunu önleyen ve dolayısıyla paslanmasını engelleyen koruyucu bir tabaka oluşturur. Başka bir önemi daha vardır; hasarlı bölgelerde kendi kendini iyileştirir, bu nedenle çiziklerden etkilenmez.
Paslanmaz çelikten yapılmış çatal bıçak takımı, ucuz metal mutfak eşyalarının doğasında bulunan özel lezzetten kurtulmanızı sağladığı için de büyük popülerlik kazanmıştır.
Krom oksit tabakası, dilin tat papillalarının metalle doğrudan temas etmesini önlediği için yiyeceklerin doğal lezzetinin tadını çıkarmayı mümkün kılar. Sonuç olarak, modern endüstrinin pek çok çeşitte ürettiği paslanmaz çelik gerçekten de harika bir tesadüfi buluştur.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Harika Bir Tesadüfi Buluş: Paslanmaz Çelik Nasıl Ortaya Çıktı?
Harika Bir Tesadüfi Buluş: Paslanmaz Çelik Nasıl Ortaya Çıktı?/Harika Bir Tesadüfi Buluş: Paslanmaz Çelik Nasıl Ortaya Çıktı?