Çelik nedir?

Bileşiminde % 1,8’den daha az karbon bulunan, demir karbon alaşımı. Alaşımlı çeliklerde karbon oranı % 2,1’e kadar çıkabilir. Çelik üretimi milli ekonominin gelişme göstergelerinden biridir.

Üretimi basit madencilik ve çiftçiliğin tersine teknolojiye ihtiyaç gösterir. Çelik; demiryollar, motorlu vasıtalar, uçak ve diğer modern makinalar için esastır. Üretimi: Yüksek fırından elde edilen ham demir % 2-4,5 karbon ve önemli miktarda fosfor, kükürt gibi yabancı maddeler ihtiva eder. Bu maddeler gevrekleştirici etki yapar ve özellikle darbelere karşı dayanımı çok düşürür. Büyük bir ham demir parça, insan elinden düşüp sert bir zemine çarpsa, kolaylıkla ikiye ayrılabilir.

İlk defa 1856’da Henry Bessemer, ham demiri ergiterek içinden hava geçirdi ve bu kırılganlık yapıcı maddeleri yakmayı başardı. Yanan maddelerden hasıl olan enerji, çeliği sıvı halde tutmaya yetmektedir. Böylece çelik üretiminde Bessemer usulü doğdu. Eskiden çelik üretimi çok zaman alıyordu ve çok pahalıydı. Bu işlemler çok kısaldığından çelik üretimi hem kolaylaştı, hem de ekonomik duruma geldi.

Bessemer usulüyle elde edilen çelikte bir miktar fosfor ve kükürt yanmadan kalıyordu. Bunlar da çeliği gevrekleştiriyordu. Bunun üzerine 1876’da Thomas Gillchrist, Bessemer’in, kullandığı asit astar yerine bazik dolomit astar kullanarak sıvı çeliği büyük ölçüde yakmayı başardı. Böylece iyi kaliteli çelik elde edildi. Fakat bu usulde endüstriyel üretimin % 5’i veya daha fazlası fire olarak atılıyordu. Her yıl milyonlarca ton makina parçasının hurdaya çıkması hurdaların kullanılmasını mecburi kıldı.

çelik

1865’te geliştirilen Siemens Martin usulü, saydığımız bu iki mahsuru ortadan kaldırtacak nitelikteydi. Bu usülde % 100’e kadar istenilen her oranda hurda kullanılabilir. Fırınlar 300-500 ton kapasitededir. Fırın önce üçte bir kapasite hurda malzeme ile doldurulur, kireçtaşı ilave edilerek 3 saat üstten ısıtılır. Daha sonra sıvı ham demir ilave edilerek fırın kapasitesine çıkılır. İstenilen analize erişildikten sonra fırından alınır. Bessemer ve Thomas usüllerine göre daha kaliteli çelik üretilebilir. Alaşımlı çelik üretmek de

mümkündür. Fakat alev sıvı metalle temas ettiği için alaşım elemanlarının yanma yoluyla azalması sözkonusu olur. Oksijen üfleme usulünde, Thomas ve Siemens Martin usüllerinin üstünlükleri bir arada toplanmıştır. Ham demir içindeki istenmeyen elemanları yakarak uzaklaştırmak için teknik saflıkta oksijen kullanılmaktadır.

Bu sebepten reaksiyonlar daha çabuk meydana gelmektedir. Hava içinde % 79 oranında bulunan azot lüzumsuz yere ısıtılmamaktadır. Fakat daha önemlisi azotu düşük çelik üretilebilmektedir. Çelik üretiminde, LD, LDAC, Kaldo, Elektro-Çelik gibi birbirinden farklı değişik isimler sayılabilir. Fakat temelde prensip açıklanan şekildedir, bazı küçük farklılıklar mevcuttur. Alaşımsız çelikler genelde ihtiva ettikleri karbona göre sınıflandırılır.

% 0,8 karbon ihtiva edenlere ötektoit, daha az oranda karbon ihtiva edenlere ötektoit-altı, % 0,8’den daha fazla karbon ihtiva edenlere ötektoit-üstü çelik denir. Karbon durumuna göre bir başka sınıflama şöyledir: % 0,1-0,2 karbon ihtiva edenlere yumuşak çelik, % 0,2-0,3 karbon ihtiva edenlere az karbonlu çelik, % 0,3-0,85 karbon ihtiva edenlere orta karbonlu çelikler denir. Eğer sınıflama genel olarak yapılırsa çelikler iki gruba ayrılır: imalat çelikleri, takım çelikleri.

İmalat çelikleri

% 0,06-0,65 karbon ihtiva ederler. Kendi aralarında üçe ayrılırlar: 1) Çekme mukavemetine göre çelikler; Fe 37-2 şeklinde gösterilir. Fe sembolü çelik olduğunu, 37 sayısı kgf/ mm 2 olarak çeliğin minimum çekme mukavetini gösterir. En sonundaki iki rakamı kalite durumunu ifade eder. 2) Kimyasal analize göre çelikler kendi aralarında sementasyon çelikleri ve ıslah çelikleri olarak ikiye ayrılırlar.

Sementasyon çelikleri % 0,2’den daha az karbon ihtiva ettiklerinden, ısıl işlemle sertleştirilemezler. Eğer sementasyonla yüzeyden karbon verilirse ve ısıl işlem uygulanırsa yüzey kısmı sertleşebilir. İç kısmı sertleşmeden kalır. Islah çelikleri ısıl işlemle çok iyi sertleşir. Fakat bu durumda çok kırılgan olduklarından süneklik kazandırmak maksadıyla ıslah işlemine tabi tutulurlar. Islah işlemi a 1 sıcaklığının altında bir sıcaklıkla 1-2 saat tavlanarak yapılır. 3) Özel imalat çeliklerinin ise otomat çelikleri, civata ve somun çelikleri gibi çeşitleri vardır.

Takım çelikleri

Endüstride malzemelerin şekillendirilmesinde kullanılan çeliklerdir. Sert, aşınmaya, darbelere karşı dayanıklı ve oda sıcaklığında, yüksek sıcaklıkta kesici olmaları gerekir. Alaşımlı ve alaşımsız takım çelikleri olarak iki gruba ayrılırlar. Alaşımlı olanlar kendi aralarında sıcak-iş, soğuk-iş takım çelikleri ve hız çelikleri olmak üzere üçe ayrılırlar.

Çeliklerde ısıl işlem sonucu sertlik artışını sağlayan elaman karbondur. % 0,2’den daha az karbon ihtiva eden çeliklerin sertlikleri ısıl işlemle çok az artış gösterir, bu sebepten sertleşmiyor kabul edilirler. Piyasada bunlara demir de denir. arı demirde ısıl işlemle hiçbir sertlik artışı görülmez. Çünkü içinde karbon yoktur. Sertleştirme sonucu % 0,2 karbonlu çelikte yaklaşık 28-30 HRC, % 1 karbonluk çelikte 67 HRC sertlik elde edilebilir.

Karbon oranının % 1’in üzerine çıkması sertlikte daha fazla bir artışa sebep olmaz. Soğutma ortamı olarak tuzlu su, musluk suyu, yağlar ve hava kullanılabilir. Tuzlu suda soğuma çok hızlıdır. Soğuma hızı suya göre düşük olmakla birlikte türden türe değişmektedir. Havada soğuma ise çok çok yavaştır. Ancak sertleşme kabiliyeti çok iyi olan bazı yüksek alaşımlar bu yolla sertleştirilebilirler. Sertleştirilmiş çelikler bir mıknatısa sürtülürse veya bir magnetik alan etkisinde kalırlarsa, mıknatıslanırlar.

Bir defa mıknatıslandıktan sonra, uzun süre mıknatıs olarak kullanılabilirler. Bu tür maksatlar için genellikle sertleştirilmiş % 1 karbonlu çelikler kullanılıyordu. Son zamanlarda bunların yerini, çeşitli miktarlarda krom, tungsten (volfram) ve kobalt ihtiva eden alaşımlı çelikler almıştır. Bugün kobalt çelikleri rakipsizdir ve giderek başka tip mağnetik malzemelerin de yerini almak yolundadır.

Otomat çelikleri

Kısa ve kırılıcı talaş veren ve işlenmiş yüzeyleri oldukça düzgün olan türlerdir. Talaşları kolay kırıldığı için otomatik tezgahlarda işlenmesi kolaydır. Kükürt, daha önce belirtildiği üzere çeliği gevrekleştirici olup, darbelere dayanıksız hale getirir. Buna rağmen, talaş kırılganlığı yaptığı için çelik içinde bulunmasına müsaade edilir.

Civata ve somun çelikleri

Çapları 16 milimetreden küçük olan civata ve somunlar, soğuk şekillendirildikleri için bu işleme uygun malzemeden imal edilmelidir. Çapları 16 milimetreden büyük olanlar talaş kaldırılarak işleneceği için, talaşlı imalata uygun malzemeden yapılmalıdır.

Kazan çelikleri, sıcaklığa dayanıklı ve kaynak kabiliyeti iyi olan çeliklerdir. Yay çelikleri, yüksek elastiklik veya akma sınırına, fakat aynı zamanda sarılabilecek kadar plastik şekil değiştirme kabiliyetine sahip olmaları istenen çeliklerdir. Silisyum alaşım elemanı olarak katılırsa yaylanma özelliğini iyileştirir.

Paslanmaz çelikler

Krom veya nikel, çelik yüzeyinde çok ince ve yüzeye yapışan bir oksit filmi (tabakası) meydana getirirler. Bu tabaka oksitlenmenin içeriye doğru ilerlemesini durdurur. Düşük kromlu çeliklerde bu tabaka korozyonun içeriye doğru ilerlemesini önleyemez. Krom oranı % 10’un üzerinde olan çelikler korozyona oldukça dayanıklıdırlar. Paslanmaz çelikler mikro yapılarına göre üç grubu ayrılırlar.

Martenzitik paslanmaz çelikler

% 11,5-18 Cr ve % 0,1-1 c ihtiva ederler. Kromdan başka önemli bir alaşım elemanları yoktur. Krom, çeliğin hem mukavemetini hem de sertleşebilme kabiliyetini çok iyi artıran bir elemandır. Isıl işlemle sertleştirilebilirler. Alaşımsız çeliklerin sertleşebilmesi için çok hızlı soğutulmaları gerekir. Oysa bu çelikler havada çok yavaş soğusalar bile sertleşirler.

Normal olarak sertleştirme sıcaklıkları 1010 °C dolaylarındadır. Soğutma yağda veya havada yapılabilir. Menevişlenmesi 590°C üzerinde yapılmalıdır. Aksi halde meneviş kırılganlığı meydana gelir. Sıcaklıkta şekillendirilebilirler. Korozyona dirençleri ferritik ve ostenitik tiplere göre daha düşüktür. Kağıt makinaları ve pompalarda parça ve civata malzemesi olarak kullanılırlar.

Ferritik paslanmaz çelikler

% 14-27 arasında krom ve martenzitik çeliklere göre daha az karbon ihtiva ederler. Isıl işlemle sertleştirilmezler, ancak soğuk şekillendirme ile sertlik ve mukavemetleri orta derecede artırılabilir. Sıcak ve soğuk şekillendirilebilirler. Çekme mukavemetleri normal çeliklere göre % 50 daha fazladır.

Ostenitik paslanmaz çelikler

Hem krom hem de nikel ihtiva eden alaşımlardır. Krom ve nikelin toplam oranı en az % 23 olmalıdır. Alaşım elemanı olarak nikelin de katılması paslanmazlık özelliğini daha da artırmıştır. Bu tiplerde karbon oranının mümkün olduğu kadar az olması istenir. Bugün dünya paslanmaz çelik üretiminin büyük bir kısmını bu tür teşkil etmektedir.

Çeliğe su verilmesi

Belli bir şekil verilen çelik, kızgın haldeyken aniden suya daldırılırsa, kristal özelliği değişerek sertleşir. Bu işleme çeliğe su verme denir. Kızgın çelik hava akımıyla soğutulursa daha değişik özellikler kazanır. tarih boyunca demir ve çelik sanatında en üstün millet Türkler olmuştur. Osmanlı ve daha önceki Türk devletlerinde kullanılan harp malzemelerinin üstünlüğü de bunu doğrulamaktadır.

Dünya çelik üretimi 1986’da 715,8 milyon ton ve 1987 senesinde 735,9 milyon ton 1988’de 779,9 milyon ton, 1989’da 784 milyon ton olarak gerçekleşti. 1989 yılından sonra dünya çelik kullanımında % 5’lik bir düşüş görüldü. Bu sebeple çelik üretimi 1992’de 732 milyon ton oldu. Türkiye’de ise çelik üretimi 1990’da 9.272 milyon ton, 1991’de 9.307 milyon ton, 1992’de ise10.470 milyon ton olarak gerçekleşmiştir.

Sözlükte "çelik" ne demek?

1. Su verilerek çok sert ve esnek bir duruma getirilebilen, bileşiminde az miktarda karbon bulunan demir ve karbon alaşımı, pulat; kısa kesilmiş dal.
2. Çelikten yapılmış dayanıklılığını artırmak amacıyla ayakkabının ökçe ve burnuna çakılan metal parça; kök salmak amacıyla yere dikilen dal.
3. Çelikten yapılmış; çocukların çelikçomak oyununda ucuna çomakla vurarak havaya kaldırdıkları, kısa değnek.

Cümle içinde kullanımı

Çelik, demirden çok daha sert ve daha hafif olup, daha iyi işlenebilir.
Süngülerini çelikten birer parmak gibi göğe kaldırmışlar.
- R. E. Ünaydın

Çelik kelimesinin ingilizcesi

adj. steel, steely
n. steel, fid, cutting

Yorumlar

Bu sayfa ait yorum bulunamadı. İlk yorum yapan siz olun.

Yorum ekle

Vazgeç