Çelik, bir demir (Fe) karbon (C) alaşımıdır. Karbondan başka farklı oranlarda alaşım elementleri ve empürite (saf olmayan, kirlilik yaratan) elementler bulunur. Çeliğe farklı özellikler kazandıran içerdiği elementlerin kimyasal bileşimi ve çeliğin iç yapısıdır. Çeliğe değişik oranlarda alaşım elementleri katılabileceği gibi, çeşitli işlemler (ıslah, normalizasyon vs.) ile iç yapı da kontrol edilerek kullanım amacına göre değişik özelliklerde çelik elde edilir.
Çelik demir cevherinden veya hurdadan geri dönüşüm ile iki şekilde üretilmektedir. Çelikler ayrıca 2 ana grupta değerlendirilir. Bunlar sırasıyla üretim yöntemleri ve kullanım alanlarıdır.
1. Üretim Yöntemleri şu şekilde sıralanır;
- Alaşımsız Çelikler: Sade C’lu çeliklerin kullanım alanları sınırlıdır. Bunların derinliğine sertleşme ve korozyona dayanım durumları iyi değildir. Bileşiminde karbondan başka genellikle %0.5 Silisyum (Si), %0.8 Mangan (Mn), %0.1 Alüminyum (Al), %0.25 Bakır (Cu), %0.09 Fosfor (P), %0.06 Kükürt (S) miktarlarını aşmayacak derece elementleri bulunduran içinde özel maksatlarla başka element bulunmayan çeliklerdir.
- Alaşımlı Çelikler: Bileşiminde sadece karbonlu çeliklerde belirtilen oranları aşan veya özel maksatla bünyesinde diğer alaşım elementlerinden bir veya birden fazla bulunan çeliklerdir. Bileşimindeki alaşım elementlerinin toplamı %5’i geçmeyen çelikler, alaşımlı çelik olarak adlandırılır. Bu grup genel olarak yüksek dayanım gösteren yapı ve imalat çelikleridir.
- Yüksek Alaşımlı Çelikler: Bünyesinde bulundurduğu alaşım elementlerinin yüzdesi 5’den fazla olan çelik gruplarına yüksek alaşımlı çelik denilir. Genel kullanımdan ziyade spesifik kullanım alanlarında kullanılır. Paslanmaz çelikler bu grubun en önemli örneğidir.
2. Kullanım alanları ise şöyledir;
- Yapı Çelikleri: Makine elemanlarının, aparatların, her tür sanayi aksamının, tüm inşaat sektörüne ait çelik tasarımların yapımında kullanılan çeliklerdir. Karbon oranları genelde alaşımsız olanlarda % 0,6 dan az Karbon (C) içerir, alaşımlı olanlarda ise % 0,5 den az Karbon (C) içerir. Kullanım yerlerine göre pek çok alt grupları vardır. Rulman çeliklerini ve yay çeliklerini de yapı çeliği grubuna dahil etmek mümkündür.
- Karbon Çelikleri: Yapılarında az miktarda mangan, silisyum, kükürt ve fosfor gibi çelik üretim yöntemlerinden gelen elementler bulunduran demir karbon alaşımlarıdır. Aşınmaya karşı en eğilimli olan çelik çeşididir. Bu yüzden de en az maliyeti olan ve en çok kullanılan perfore edilmiş metal ürünlerin hammaddesidir.
Takım Çelikleri: Çelikler de dahil tüm malzemeleri işlemede kullanılan aletlerin, yani takımların imalatında kullanılan çeliklerdir. Alaşımlı ve alaşımsız olabilirler. Hız çelikleri de bu gruptadır. Belirgin özellikleri yeterli sayılacak tokluğu yanında yüksek sertlik değerine sahip olmalarıdır.- Hız Çelikleri: Yüksek kesme hızlarında çalışan takımların yapımında kullanılırlar. Bu çeliklerle takımlar yapıldığında, 50 m/dk. hızla kesme işlemleri yapılır. Kesici uç, tavlama sıcaklığına kadar ısınsa bile kesmeye devam eder. Hız çeliklerinin bileşimleri genellikle %0,6-0,8 karbon, %3-5 krom, %14-20 tungsten den ibarettir. Bunların dışında yapılarında vanadyum, molibden, kobalt elementleri de bulunabilir. Vanadyum seri çeliklerin kesme özelliklerini düzeltmek ve iyileştirmek, havada sertleşme özelliğini artırmak için katılır. Molibden çeliği kırılgan yapsa da çelik, karbon tarafından korunur. Bu element (molibden) fazla aşındırıcı malzemelerin kesilmesine iyi gelir. Kobalt daha yüksek ısıtma derecesi sağlayarak karbonun erimesini artırır.
- Yay Çelikleri: Elastik olarak form değiştirmesi meydana getirebilen, bu sırada mekanik işi potansiyel enerjiye dönüştüren ve tekrar mekanik işe dönüşüm sağlayan konstrüksiyon elemanlardır. Bu özelliğinden dolayı, yay çeliklerin çarpma etkisini azaltıcı olarak, titreşim elemanı olarak, kuvvetle kitlenen parçalar için emniyet elemanı olarak, hareketli parçalarda yaylanma ve kumanda düzeni için kullanılırlar.
- Paslanmaz Çelikler: Yapılarında %10 dan fazla krom bulunduran çeliklere paslanmaz çelik denilir. En belirgin özellikleri çevresel şartlara dayanıklı olmalarıdır. Bu özellikleri bileşimlerinde bulunan kromdan ileri gelir. Paslanmanın dışında başka özelliklerinde istendiği durumlarda, kromla birlikte başka elementlerde katılmaktadır. Sertleşebilen paslanmaz çeliklerin bileşiminde %12-14 krom bulunur. Manyetik yapıya ulaşabilmek için bünyede bir miktar karbonun da bulunması gerekir. Krom alaşımlı çeliklerin korozyona dayanıklılığı kromun çelik yüzeyinde ince bir kromoksit oluşturmasından kaynaklanır. Bu tabaka çeliği dış etkilerden korur.
“Tungsten Karbür Malzeme Nedir?” başlıklı yazımıza gidebilir yada Kar-Tes Kesici Takımlar Blogu’na dönebilirsiniz.