Çelikler Hakkında…

ÇELİKLER (STEEL);

Çelik bir DEMİR (Fe)-KARBON (C) alaşımıdır. Demiri sanayide istenilen özelliklerde kullanılabilir hale  getiren katkı elementi KARBON’ dur. Karbon’dan ayrı demir içerisinde başka elementlerde bulunur veya katılır bunlar: Manganez (Mn), Silisyum (Si), Fosfor (P), Kükürt (S), Krom (Cr), Nikel (Ni). Bir malzemenin çelik olabilmesi için, karbonun demir içerisinde %0.2 den büyük ve %2 den küçük değerlerde olması gerekmektedir. %2’den fazla karbon içeren demir bundan sonra ki aşamada “Dökme Demir” olarak adlandırılır. Yani yüksek karbon içeren demirlere “Dökme Demir” denir. Demir yeryüzünde bir cevher halinde bulunur. Demir’ in ergime sıcaklığı 1535 C derecedir ve mıknatıslanma özelliği olan bir elementtir. Demir ve Çelik açık havada paslanırlar bunun için çelikler ya kaplanır yada boyanırlar. Çeliklerde kaplama işlemi genel olarak Kadmiyum, Çinko, Nikel, Krom, Bakır, Kalay, Fosfat ve Gümüş kaplamadır. Kaplama kalınlığı parçanın korunmasıyla doğru orantılıdır yani kaplama kalınlığı arttıkça korunma özelliğide artmış olur.  Galvaniz (Çinko) kaplamayla ilgili http://www.teknikport.com/2012/04/galvaniz/ sitemizdeki bilgilerden yararlanabilirsiniz. Çelikten çeliğe kaplama işlemi değişmektedir mesela, Nikel veya Krom kaplama yapılacağında çeliğin çekme mukavemeti125 kg/mm2 üstü çeliklerde krom kaplama öncesinde malzeme yüzeylerine çelik bilyalı dövme uygulanır.

Çeliklerde istenen sertliğin sağlanması için sertleştirilirler. Bu sayede mekanik etkilere daha dayanıklı hale gelirler. Isıl işlemler ile çelikte bazı özellikler kazandırılır. Yüksek sıcaklıklarda çelik şekillendirilebilir. Islah Çeliklerinde çeliğe istenilen mekanik özellikleri kazandırmak için sertleştirme ve menevişleme işlemi yapılır. Çelikler önce 800-900 derece sıcaklığında tavlanır, sonra bu sıcaklıkta belli bir süre bekletilir ve sonra yağ veya suya daldırılarak su verme işlemi yapılmış olur (Hızlı bir şekilde daldırarak). Hızlı soğutma çarpılma ve çatlamaya meydan verebilir, yavaş soğutma ise çeliğin tokluğunu düşürür. Sertleştirme ve menevişleme çelikte: sertlik, tokluk ve dayanım sağlar. % 0,30 Karbon içeren imalat çeliklerinde sertleştirme ve menevişleme işlemi yapılabilir.

Çelik Üretim Aşamaları

1. AŞAMA

HADDELEME

2. AŞAMA

EKSTRÜSYON (DÖVME, ÇEKME)

3. AŞAMA

ŞEKİL VERME (BÜKME, KESME, DERİN ÇEKME)

 

Çelik 2 temel özellik ile sanayide çeşitlendirilir:

1) KARBONLU ÇELİKLER

A) DÜŞÜK KARBONLU (Karbon oranı (C) % 0,08-0,25 aralığında olan)

B) ORTA KARBONLU (Karbon oranı (C) % 0,30-0,50 aralığında olan)

C) YÜKSEK KARBONLU (Karbon oranı (C) % 0,55-0,95 aralığında olan)

2) ALAŞIMLI ÇELİKLER

A) DÜŞÜK ALAŞIMLI

B) YÜKSEK ALAŞIMLI

 

ALAŞIM ELEMENTLERİNE GÖRE AISI ÇELİK GRUPLANDIRMASI

1)KARBON ÇELİKLERİ

2) MANGAN ÇELİKLERİ

3) NİKEL ÇELİKLERİ

4) NİKEL-KROM ÇELİKLERİ

5) MOLİBDEN ÇELİKLERİ

6) KROM-MOLİBDEN ÇELİKLERİ

7) NİKEL-KROM-MOLİBDEN ÇELİKLERİ

8 ) NİKEL-MOLİBDEN ÇELİKLERİ

9) KROM ÇELİKLERİ

10) KROM-VANADYUM ÇELİKLERİ

11) SİLİS ÇELİKLERİ

12) BORON ÇELİĞİ

NOT: Yapı Çelikleri DIN 17006′ ya göre St olarak adlandırılan karbon çeliğidir. St37′ nin anlamı; Çekme mukavemeti 37kg/mm2 olan yalın karbon çeliğini tanımlar.

Alaşım Nedir?

Alaşım, metal malzemelerin iki veya daha fazla element ile yaptıkları bileşiktir.

Sertleştirme İşlemi Nasıl Yapılır?

Çelikte malzeme yüzeyinin iç kısımlara göre daha sert olması istenilen durumlarda sertleştirme işlemi uygulanır. Çeliğin mikroyapısal durumu değişir. Malzemenin aşınma direnci arttırılmış olur. Parça belli bir sıcaklıkta ısıtılarak su veya yağa daldırılarak soğutulur bu işlem sonrasında parça yüzeyi sertlik kazanmış olur. Islah çelikleri anlam bakımından, ısıl işlem uygulayarak malzemenin sertliğinin, mukavemetinin, sünekliğinin, tokluğunun değiştirilebilir olmasıdır. Başlıca Islah Çelikleri: Karbon çelikleri (AISI 1020-1060), mangan çelikleri (AISI 1330), krom-nikel-molibden (AISI 9840), krom çelikleri (AISI 5045, 5132, 5135, 5140), krom-molibden çelikleri (AISI 4130, 4135, 4137, 4140, 4150), krom-vanadyum çelikleridir (AISI 6150).

Sertleştirme Metotları;

1) Karbürleme

2) Nitrürleme

3) Karbon Nitrürleme

4) Alevle Sertleştirme

5) İndiksüyonla Sertleştirmedir

Menevişleme Nedir?

Menevişleme, su verilmiş çeliklerde yapılan ısıtma ve istenilen hızda soğutma işlemidir. Menevişleme ile çelikte  kırılganlık azaltılmış, tokluğu ve sünekliği arttırılmış olur. Çelik, su verme işleminde çok sert bir yapıya geldiğinden kırılganlık da doğru orantılı olarak artmış olur. Bu kırılganlığı ortadan kaldırmak için çelikte Menevişleme işlemi yapılır. Yani çelik su verme işleminden sonra ulaştığı sertlik (HRc) ten sonra daha aşağı bir sertliğe (HRc)  düşürülmüş olur, böylece çeliğin iç gerginlikleri de alınmış olur. Çeliğe, su verme işleminden sonra menevişleme işlemi yapıldığında ilk 15-20 saniye içerisinde sertlik düşüşü meydana gelir bu düşüş malzeme yüzeyinde gerçekleşir eğer daha içlere kadar serlik düşüşü isteniyorsa menevişleme derecesinde parçayı bekletmek gerekmektedir.

Tokluk: Parçanın kopana kadar dayanabildiği enerji durumudur. Tokluk 2 çeşit darbe testi ile bulunur. Bunlardan birincisi: Charpy darbe testidir ikincisi ise İzod darbe testidir.

Gerilim Giderme Tavlaması:

Gerilim giderme işleminde parça, 550-650 dereceye kadar ısıtılıp belli bir süre bekletilir ve soğutulma yapılır. Böylece parçanın iç gerilimleri giderilmiş olur. Soğutma işlemi hızlı bir şekilde değil mümkün olan en yavaş şekilde yapılır.

DÖKME DEMİR

Yukarıda da belirtildiği üzere Dökme Demir,  içerisinde %2’den fazla karbon içeren demir malzemelere Dökme Demir denilir. Dökme Demir 4 ana gruptan oluşur:

1) GRİ DÖKME DEMİR (DIN GG, GGL) (Titreşim sönümlemesi yüksektir)

2) KÜRESEL (SÜNEK) DÖKME DEMİR (DIN GGG) (Karbon, bileşik oluşturmadan küresel şekilde bulunur)

3) BEYAZ DÖKME DEMİR (DIN G) (Aşınma direnci istenilen yerlerde kullanılır, talaşlı imalat yapılamaz)

4) DÖVÜLEBİLİR DÖKME DEMİR (DIN GTS)

 

NOT: ÇelikDöküm DIN GS-XX olarak tanımlanır.

 

PİK DÖKÜM:  Demir cevherinin işlenmesi sonucu elde edilen ve içine %2′ den fazla karbon içeren demir-karbon alaşımıdır. Pik Döküm karbon haricinde element içermez ve alaşımsız olarak tabir edilirler.

 

 

ALAŞIM ELEMENTLERİ;

KARBON (C), çelikte en önemli ve en çok etki yapan alaşım elemanıdır. Karbon çeliğin sertliğini, dayanımını arttırır. Karbon arttıkça kaynak yapılabilme özelliği azalır ve kalınlığa göre de kaynak yapmadan önce ön tavlama yapılmalıdır. Karbon çeliğin su alma özelliğini arttırarak sonradan sertleştirme işlemine tabi tutulmasına olanak sağlar.

KROM (Cr), çeliğin dayanımı arttırır, esnekliğini az miktarda azaltır.Sıcaklığa karşı dayanım arttırır. En önemlisi çeliğin paslanmaya, korozyona karşı mukavim olmasını sağlar. Krom %1.8 den düşük olursa sertlik derinliği artar, %1.8 den fazla olursa darbe dayanımı artar ve tokluk sağlar.

NİKEL (Nİ), krom ile birlikte çelikte sertliğin daha derinlere inmesini sağlar ve paslanmaya karşı çeliği korur. Çeliğe süneklik kazandırır.

MANGANEZ/MANGAN (Mn), çeliğin dayanımını, kaynak yapılabilme özelliğini arttırır. Esnekliği azalır.

SİLİSYUM (Si), çelikte dayanımı, akma sınırını arttırır. Esneklik eksi yönde etkilenir.

KÜKÜRT (S), çeliği gevrek ve kırılgan yapar. Kükürt’ün çelikte mümkün olduğu kadar az bulunması gerekmektedir.Çeliğin Haddelenmesi güçleşir.

VANADYUM (V), çeliğe sıcaklık dayanımını arttırır.Çekme dayanımını arttırır, akma sınırını yükseltir.

MOLİBDEN (Mo), çeliğin ısıya dayanımını arttırır, kaynak edilebilme özelliği kazandırır. Su vermede sertliğin çeliğin içine kadar işlemesini sağlar, aşınmaya karşı dayanımı arttırır.Çeliğin sertlik derinliğini arttırır.Yüksek derecelerde mukavemet özelliğini geliştirir.

 

 

 

DEMİR-KARBON DENGE (FAZ) DİYAGRAMI

Demir-Karbon faz diyagramı çeliğin içerdiği karbon (C) oranına göre 7 ayrı fazdan oluşur.

 

PASLANMAZ ÇELİKLER;

Paslanmaz Çelik, %10.5 – %20 oranda Krom ve %1.2’ nin altında karbon içeren bir demir alaşımıdır. Krom elementinin sayesinde çelik paslanmaz özelliği kazanır ve oksidasyona yani paslanmaya karşı daha dayanıklı hale gelir. Çeliğin paslanmaz özelliğinin olabilmesi için en az krom oranı %10.5 olmalıdır. Genelde paslanmaz çeliklere, paslanmaz özelliğinden dolayı kaplama işlemi yapılmaz bazı durumlarda sert Krom veya Nikel kaplanır.

-AISI Paslanmaz Çelik Türleri-

Ferritli Paslanmazlar: 405, 430, 430F, 430F Se, 446

Martensitli Paslanmazlar: 403, 410, 414, 416, 416 Se, 420, 431, 440A, 440B, 440C

Ostenitli Paslanmazlar: 201, 202, 301, 302, 302B, 303, 303Se, 304, 305, 308, 309, 309S, 320, 320S, 314, 316, 316L 317, 317, 321, 347

DIN standardı paslanmaz çelikler X ile başlar. Ostenitli Paslanmazlar mıknatıslanma özelliği göstermezler fakat Martensitli ve Ferritli Paslanmazlar mıknatıslanma özelliği gösterirler.

Paslanmaz çeliklerin kullanım alanlarından bazıları şunlardır: Türbinlerde, petrol tesislerinde, makina sektöründe, bıçak yapımlarında, yüksek sıcaklık istenilen yerlerde (mil, civata), Tekstil sanayinde, kimya sanayinde, gıda sanayinde, tesisatlarda vs.

Paslanmaz Çelik Dökümlerin kullanım alanlarından bazıları şunlardır: Pompalarda, Vanalarda, Aşınmaya mukavemetli parçalarda, kağıt sanayinde, Asit kullanılan yerlerde vs.

Paslanmaz Çelikler dünyada farklı normlarda üretilirler, her ülkenin kendi oluşturmuş olduğu standartlar çerçevesinde üretim gerçekleşir. Bu standartlar ülkeden ülkeye değişmekte ve farklı isimlerde adlandırılmaktadır.

Örnek olarak;

Amerika : UNS, ASTM, ANSI-ASME

Almanya : DIN

Fransa : AFNOR

Japonya : JIS

İsveç : SS

İngiltere (UK) : BS

İtalya : UNI

Avrupa normu : EN

 

REV2

 

 

Tags: alaşım elementleri, çelik bilgi, demir karbon denge diyagramı, imalat çelikleri, paslanmaz çelik

Category: Teknik Bilgiler