Çelik şüphesiz ki yakın çağın en önemli malzemelerinden birisi, belki de en önemlisi. Peki, nedir çeliği demirden ayıran özellikler ve bu özellikleri nasıl kazanır?
Maksimum %2,06 C içeren Fe-C alaşımına çelik denir. Eğer çeliğin içerisindeki alaşım elementleri %5’ten az ise düşük alaşımlı %5’ten fazla ise yüksek alaşımlı çelik denir. Karbon çeliğin özelliğini en fazla etkileyen elementtir. Karbonlu çeliklerde normal olarak sağlanamayan kendine has özellikleri sağlamak için bir veya birden fazla alaşım elementi katılır.
Mekanik özellikleri en çok etkileyen element olan C çeliği sertleştirir, akma ve çekme mukavemetini artırır. Darbe dayanımını azaltan çelik uzamayı, esnekliği, dövülerek şekillendirilebilmeyi, kaynak edilme ve kesme özelliğini ise zayıflatır.
Mn dayanımı, sertleşebilme, dövülme ve kaynak kabiliyetini, su verme derinliğini artırır. Korozyon dayanımını geliştiren Mn esnekliği az miktarda artırır. İyi yöndeki etkisi C artışı ile beraber artar. En önemli özelliği kükürtle Mn-S yapar ve Fe-S oluşumun engeller. Fe-S sıcak kırılganlığa neden olur.
Cr çeliğin sıcaklığa dayanımını artırır. Kritik soğuma hızını düşürüp sertleştirilebilirliği artırır. Paslanmaya dayanımı artırır. Kromlu paslanmaz çeliklerde Cr oranı arttıkça kaynak edilebilme azalır. Krom %25’e varan değerlerde ilave edilmesi halinde malzeme üzerinde bir oksit tabakası oluşturur ve malzemeye parlak bir görüntü katar.
Ni mukavemeti ve tokluğu artırır. Tane küçültme etkisine sahiptir. Genelde Nİ-Cr, Ni-Mo, ve Ni-Cr-Mo şeklinde kullanılır. Krom kadar olmasa da şertleştirilebilirliği artırır. Düşük bakır ve fosfat ile beraber deniz suyu direncini artırmak için Ni kullanılır.
Çeliğin bileşiminde bulunan Si oranı çeliğin türünü belirler. Yüksek Si içeren (%14-15) çeliklerde çok yüksek korozyon direnci vardır fakat kesinlikle dövülemez ve gevrektir. Çelik üretimi sırasında deoksidan (oksijen giderici) olarak kullanılır. Döküme akıcılık sağlamak için ilave edilebilir. Yüksek silisyumlu çeliklerin ısı dayanımı da yüksektir. Si yüzey kalitesini olumsuz yönde etkiler.
Demir ile birleşerek Fe-S bileşiğini oluşturur ve tane sınırlarında birikerek malzemenin gevrekleşmesine yol açar. Kolay işlenen kükürtlü çelikler haricinde istenmeyen bir elementtir ve giderilmesi yönünde çalışılır.
Fosfor (P) malzeme tokluğunu düşüren bir elementtir. Çeliğin sertliğini artırmasına karşın darbe dayanımını düşürür. Kükürt ile beraber fosfor azlığı malzeme kalitesinde birinci kriterdir.
Molibden (Mo) en yüksek etkinliği krom ve nikel ile birlikte bulunduğunda gösterir. Bir karbür oluşturucu olduğundan aşınma direncini artırmak amacıyla yüksek oranlarda (%5-6) takım çeliklerinde kullanılır.
Vanadyum (V) sertlik derinliğini ve sıcaklık dayanımını artırır. Kesmeye çalışan parçalarda darbe dayanımının artmasını sağlayarak kesici kenarların formunun uzun süre muhafaza edilmesini sağlar. İyi bir karbür oluşturucudur.
Tungsten çeliğin dayanımını artırır. Takım çeliklerinde takım ömrünün uzamasının ve yüksek ısıya dayanımı sağlar. Özellikle yüksek hız çelikleri, takım çelikleri ve ıslah çeliklerinde kullanılır. Yüksek çalışma sıcaklığında çeliğin menevişlenip sertliğini kaybetmemesini sağlar.
En güçlü oksijen gidericidir ve tane inceltici özelliğe sahiptir.
Cu sıcak şekillendirilebilme kırılganlığını artırır, sünekliği düşürür. Korozyon dayanımı ve sertliği artıran bakır %0,5’ten fazla tercih edilmez.
Yapı içinde nitrürlü bileşikler oluşturarak çeliğin sertliğini artırır. Bununla beraber mekanik dayanım ve korozyon direnci de artar.
Çelik için en zararlı elementtir. Nemli hammadde, katkı maddesi ya da havadaki nemden girer. Katı yapıda oluşan hidrojen çatlak yaratarak çeliğin mekanik özelliklerini bozar.
Yalın durumdan ziyade oluşturduğu oksit kalıntılarıyla tehlike yaratır. Mekanik özellikleri ve bilhassa enine yönde tokluğu düşürücü etkisi vardır.
Editör tavsiyesi: https://malzemebilimi.net/kimyasal-elementlerin-celiklere-etkileri.html
Çin merkezli MingYang, rüzgar enerjisi sektöründeki liderliğini göstermeye devam ediyor. Firma, son zamanlarda dünyanın en…
Sodyum, lityuma kıyasla daha bol miktarda bulunmasıyla dikkat çekiyor ve batarya teknolojileri bu potansiyeli keşfetmek…
Giysilerimizin yıkandığında boyutlarının küçülmesi, genellikle üzücü bir deneyim olabilir. Ancak tüm giysileri, etiketlerinde belirtilen bakım…
Avusturya'nın Linz şehrinde bulunan Johannes Kepler Üniversitesi'nden araştırmacılar, avuç içi boyutlarındaki dronelara ultra ince ve…
Güney Kore'nin Pohang Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden bir ekip, su altında ilerleyebilen ve gerektiğinde dibe…
Patriot füze sistemleri, balistik füzeleri ve hava tehditlerini etkisiz hale getirmek için kullanılan bir hava…