İçeriğe atla

Alaşımlı çelik

Çelik
Fazları
Mikroyapıları
Sınıflandırma
Diğer demir bazlı malzemeler

Alaşımlı çelik, mekanik özelliklerini geliştirmek için ağırlıkça % 1.0 ila % 50 arasında toplam miktarlarda çeşitli elementlerle alaşımlanan çeliktir.

Çelik, demir, karbon, az miktarda fosfor, silikon, sülfür ve % 1.5'u geçmeyecek oranda manganez içerir. Bu tip çeliklere "sade karbonlu çelikler" denilir. "Alaşım çelikler" ise % 1'den az karbon içeren çelikler olup, çeliğin özelliklerini değiştirmek için diğer metallerden yeterli miktarlarda çeliğe ilave edilir. En önemli alaşım elementleri aşağıdaki gibi sıralanabilir:

Alaşım elementleri

  • Alüminyum ; alaşımlı çeliklerde % 1'e kadar alüminyum ilavesi alaşıma sertlik verir. Nitrürleme işlemi ile dış kısımlarda aşınmaya dayanım kazandırılır.
  • Krom ; küçük miktarlardaki krom, sert karpitlerin oluşumunu dengeler ve çeliklerin ısıl işlem hassasiyetini geliştirir. Alaşımlara krom katkısı ile tane oluşumu artmaktadır. Büyük miktarlarda krom ilavesi ısı ve korozyon direncini geliştirir.
  • Kobalt ; çeliğin ısıl-işlem dönüşümünün yavaşlamasına neden olurken, takım çeliklerinin yumuşatma olmaksızın yüksek sıcaklıklarda çalışabilme kabiliyetini geliştirir. Kobalt süper hava çelikleri için çok önemli bir alaşım elementidir.
  • Bakır ; alaşıma % 0.5'e kadar bakır ilavesi, alaşım çeliklerinin korozyon direncini geliştirmektedir.
  • Kurşun ; alaşıma % 0.2'e kadar kurşun ilavesi, çeliğin işlenebilme kabiliyetini artırırken, dayanımını azaltmaktadır.
  • Manganez ; çelik içinde manganez daima bulunur. Manganez ergitme işleminden sonar arta kalan sülfürle birleşerek demir sülfür oluşturur ve çeliğin sünekliğini arttırır.
  • Molibden ; çelik alaşımlarında, yüksek sıcaklıklarda sünme dayanımını yükseltir, karpiti dengeler, kesici takımların kızıl derece sertliğini geliştirir. Nikel-Krom çeliklerinde temper kırılganlığını azaltır.
  • Nikel ; tane ıslahı yaparak dayanımı artırır. Korozyon direncini geliştirir. Olumsuz tarafı, yapı içindeki karpitlerin dengesini olumsuz etkiler.
  • Fosfor ; ergitme işleminin bir artık elementedir. Çelikte zayıflığa neden olur ve genelde miktarının %0.05'in altında olması için büyük önem gösterilir. Bununla beraber alaşımın işleme özelliğini geliştirir.
  • Silisyum ; % 0.3'e kadar silikon fosforla birlikte alaşımın mekanik özelliklerini düşürmeden akıcılığını artırır. Alaşıma % 1'e kadar silikon ilavesi çeliklerin ısı direncini geliştirir.
  • Kükürt ; ergitme işleminin bir artık elementedir. Çeliğin dayanım ve tokluğunu azalttığından, giderilmesi için her türlü çaba gösterilir. Alaşımın işlenebilirliklerini geliştirmek için bir miktar kükürt ilave edilir.
  • Tungsten ; alaşım çeliklerinin çok sert karbit oluşturmalarına yardımcı olurken, ısıl işlemlerin dönüşümünde ise gecikmeye neden olmaktadır. Bu durum çeliklerin yüksek sıcaklıklarda sertliklerini korumalarına imkân sağlar.
  • Titanyum: En sağlıklı çelik alaşımlarından biridir.
  • Vanadyum ; alaşım çelikleri içindeki bu elementin alaşımının özelliklerine çok ve çeşitli etkileri vardır. Bunlar;
  1. Karpit oluşumuna yardımcı olur.
  2. Martenziti dengeli hale getirerek, malzemenin sertleştirilme özelliğini geliştirir.
  3. Tane oluşumunu azaltır.
  4. Takım ve kalıp çeliklerin kızıl sertlik derecesine erişmelerine imkân verir.
  5. Çeliklerin yorulma dayanımlarını geliştirir.

Alaşım elementlerinin etkileri

Çelik

Alaşım elementlerinin çeliklere iki önemli etkisi vardır; bunlar:

  1. Alaşım elementleri esas metalle katı bir çözelti oluşturabilirler ve bu çözelti genelde tok fakat sünektir.
  2. Ana metalle (birbirleri ile) bileşim oluştururlar, bileşim kırılganlığı, sertliği iyileştirir.

Alaşımlı çeliklerde kullanılan elementlerin çoğu birbirinin yerine geçecek katı çözeltiler oluştururlar. Yani kafes hücresindeki bir veya daha fazla atom yer değiştirebilir. Bu durum alaşımın vuruş ve çekme dayanımını artırır. Düşük karbonlu çelikler ferrit fazında ise, malzemenin sünekliğinde hiçbir azalma olmaksızın dayanımı artar. Süneklikte kayıp olmadan dayanım ve toklukta iyileştirme imkânları vermesi alaşım elementlerinin, çeliklere ilavelerinin en önemli etkilerinden biridir.

Alaşım elementleri, demir-karbon termal denge diyagramında dönüşüm sıcaklıklarını da değiştirir. Elementlerin çoğu oda sıcaklığında östenit olduklarından, yüzey merkezli kübik kristalleri etkilemektedirler. Elementler birbiri içinde çözünerek, yüzey merkezli kafes yapısına sahip olurlar. Böylece alaşım elementleri YMK (gama) fazından, HMK (α-ferrit) fazına ters yönde dönüşüm yaparlar. Alaşım elementleri östeniti dengeleyip, mevcut sıcaklık aralığını arttıracaklardır. Bundan dolayı elementlerin çoğunda denge oluştuğundan, östenit karbid oluşturmak için mevcut karbon ile reaksiyona girmez. Karbon östenit içinde katı çözelti olarak kalmaya meyillidir. Bu durum A3 dönüşüm sıcaklığındaki baskıyı daha ileri seviyeye götürmeye yardım eder. Alaşımlarda yeterli miktarda alaşım elementleri mevcut olduğu takdirde, gama fazı oda sıcaklığında dengeli hale gelebilir.

Alaşımlı çeliklerin sınıflandırılması

Geniş aralıklarla üretilen alaşımlı çeliklerin en verimli şekilde sınıflandırılması; çeliklerin önce uygulama alanlarına göre, daha sonra ise alaşım elementlerinin özelliklerine göre alt gruplara ayrılması ile sağlanır.

  • 1. Yapı çelikleri
a. Manganez çelikleri
b. Nikel çelikleri
c. Nikel-kromlu çelikler
d. Nikel-krom-molibden çelikleri
e. Nikel-krom-vanadyum çelikleri
f. Molibden çelikleri
g. Krom-Molibden çelikleri
h. Krom çelikleri
i. Silisyum çelikleri
  • 2. Aşınmaya dirençli çelikler
a. Nikel çelikleri
b. Krom-molibden çelikleri
c. Paslanmaz çelikler
  • 3. Isıya dirençli çelikler
  • 4. Mıknatıs çelikleri
  • 5. Kalıp çelikleri

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Demir</span> sembolü Fe ve atom numarası 26 olan kimyasal element

Demir, simgesi Fe ve atom numarası 26 olan kimyasal bir elementtir.

<span class="mw-page-title-main">Nikel</span> atom numarası 28 olan ve simgesi Ni olan kimyasal bir element

Nikel, atom numarası 28 olan ve simgesi Ni olan kimyasal bir elementtir.

<span class="mw-page-title-main">Niyobyum</span>

Niyobyum, sembolü Nb, atom numarası 41 olan kimyasal elementtir.

<span class="mw-page-title-main">Molibden</span>

Molibden, periyodik cetvelde atom numarası 42 ve simgesi Mo olan elementtir..

<span class="mw-page-title-main">Çelik</span>

Çelik, demir elementi ile genellikle %0,02 ila %2,1 oranlarında değişen karbon miktarının bileşiminden meydana gelen bir alaşımdır. Çelik alaşımındaki karbon miktarları çeliğin sınıflandırılmasında etkin rol oynar. Karbon genel olarak demir'in alaşımlayıcı maddesi olsa da demir elementini alaşımlamada magnezyum, krom, vanadyum ve tungsten gibi farklı elementler de kullanılabilir. Karbon ve diğer elementler demir atomundaki kristal kafeslerin kayarak birbirini geçmesini engelleyerek sertleşme aracı rolü üstlenirler. Alaşımlayıcı elementlerin, çelik içerisindeki, değişen miktarları ve mevcut bulundukları formlar oluşan çelikte sertlik, süneklilik ve gerilme noktası gibi özellikleri kontrol eder. Karbon miktarı yüksek olan çelikler demirden daha sert ve güçlü olmasına rağmen daha az sünektirler.

<span class="mw-page-title-main">Manganez</span> atom numarası 25, simgesi Mn olan element

Mangan veya Manganez kimyasal bir elementtir. Simgesi Mn ve atom numarası 25'tir.

Alaşım, bir metal elementin en az bir başka element ile birleşmesiyle oluşan homojen karışımıdır. Elde edilen malzeme yine metal karakterli malzeme olur. Alaşımlar karışıma giren metallerin özelliklerinden farklı özellikler gösterirler. En bilinen alaşımlara; tunç (bakır-kalay), pirinç (bakır-çinko), lehim (kalay-kurşun) ve cıva alaşımları olan amalgamlar örnek verilebilir. Alaşımlar, uygulamaların gerektirdiği fiziksel özelliklere sahip malzemeler üretilmesinde yaygın olarak kullanılır.

Sıfır altı işlem ya da kriyojenik işlem, yüksek aşınmaya maruz kalan takımlarda aşınma direncini artırma amaçlı uygulanan modifiye edilmiş bir soğutma işlemidir. Takım çeliklerine uygulanan geleneksel sertleştirme yöntemlerinde çelik östenitleme işleminin ardından çelik cinsine bağlı olarak çeşitli soğutma ortamlarında minimum mümkün sıcaklık olan oda sıcaklığına kadar soğutulur ve martenzitik yapı elde edilir. Yüksek alaşımlı çeliklerde ise sertleşmeyi sağlayan martenzitik dönüşüm belirli bir sıcaklıkta (150-3000 C) başlar ve oda sıcaklığında sona ermez.

<span class="mw-page-title-main">Paslanmaz çelik</span>

Paslanmaz çelik, bileşiminde minimum %10,5 ve üzeri krom ve %1,2'den az karbon içeren ve korozyona karşı dayanıklılığı ile bilinen bir çelik alaşımıdır.

<span class="mw-page-title-main">Kromlama</span>

Kromlama, metalürjide ısıl işlemle metal yüzeylerinin kromla kaplanması. Bu işleme kromaj da denir. Uygulanan krom kaplamalar parlak kromlama ve sert kromlama olmak üzere iki türde yapılır. Parlak kromlamada parçanın üzerine önce bakır ya da nikelden bir ara tabaka kaplanır ve bunun üzerine 0,5 - 1 mikron (1/1000 mm) kalınlığında gözenekli bir krom tabakası geçirilir. İşlem sonuncunda parça üzerinde güzel görünüşlü parlak bir tabaka elde edilir. Demir alaşımlarına, özellikle çeliklere yüzey sertliği, yüksek ısıda oksitlenmeye ve krozyona karşı direnç kazandırmak için uygulanan sert kromlamada ise parça doğrudan doğruya kromla kaplanır. 1925'ten sonra kromlama teknikleri büyük gelişme gösterdi. Kromlama sonunda, kaplamanın kalınlığı 0,02 mm ile 1 mm arasında değişebilir. Karbonun varlığı kromun yayılmasını engelleyen krom karbürleri verdiğinden, yüksek karbonlu çeliklerde kalın kromlama yapılamaz gelişmekte olan kromlama teknikleri uçak parçalarına fırın parçalarına, aletlere, borulara, sinterlenmiş demir parçalarına, saçlara vb. uygulanmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Demiryolu hattı</span> demiryolu altyapısı

Demiryolu hattı, raylar, bağlantı elemanları, traversler ve balast ile alttaki alt kattan oluşan bir yapıdır. Demiryolu hattı, raylı taşıtların tekerlekleri üzerinde dönebilecekleri güvenilir bir yüzey sağlayarak hareket etmesini sağlar. Elektrikli trenlerin veya elektrikli tramvayların geçtiği şeritler, üstten elektrik güç hattı veya ilave elektrikli ray gibi bir elektrifikasyon sistemi ile donatılmıştır.

<span class="mw-page-title-main">316L Paslanmaz Çelik</span>

316L kalite paslanmaz çelik östenitik paslanmaz çelik çeşitleri için işareti “316L” olan standarttır ve bu, bu çeliğin,% 16-18 krom,% 10-14 nikel içeren düşük karbonlu deniz sınıfı paslanmaz çelik alt türü olduğunu gösterir % 2.0-3.0 molibden ve ağırlıkça% 0.03 karbon,% 2 manganez,% 0.75 silikon,% 0.045 fosfor,% 0.03 kükürt ve ağırlığa göre% 0.1 azot ihtiva eden ve geri kalan kısmı tamamen demirden oluşan. Uzun yıllar boyunca tıbbi cihazlar ve implantlar için en çok tercih edilen maddelerden biriydi fakat korozyona karşı daha büyük dirençlerinin yanı sıra titanyum ve kobalt-krom alaşımlarının biyolojik olarak daha iyi uyumlu olması, 316L'nin lehine sonuç vermesine neden oldu.

Sertleştirme, metallerin sertliğini artırmak için kullanılan bir metal işlemi türüdür. Bir metalin sertliği, metalin maruz kaldığı gerinim konumundaki tek eksenli akma stresiyle doğru orantılıdır. Sert bir metalin plastik deformasyona karşı direnci daha az sert bir metale göre daha yüksek olacaktır.

<span class="mw-page-title-main">Martenzit</span>

Martenzit, çelik kristal yapının çok sert bir şeklidir. Adını Alman metalurji uzmanı Adolf Martens' ten almıştır. Benzetme yoluyla bu terim, difüzyonsuz dönüşümle oluşturulan herhangi bir kristal yapıya da atıfta bulunabilmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Paslanmaz Çelikler</span>

Paslanmaz çelik, öncelikle korozyon ve ısıya dayanıklı özellikleri için seçilen çok yönlü bir mühendislik malzemeleri ailesini tanımlamak için kullanılan bir terimdir. Tüm paslanmaz çelikler temel olarak demir ve minimum %10,5 krom içermektedir. Bu seviyede krom, ortamdaki oksijen ve nem ile reaksiyona girerek malzemenin tüm yüzeyini kaplayan koruyucu, yapışkan ve uyumlu bir oksit filmi oluşturmaktadır.

Tungsten çeliği veya volfram çeliği, alaşım elementi olarak tungsten içeren ve özellikleri çoğunlukla bu elementin varlığından türetilen herhangi bir çeliktir. Yaygın alaşımlarda ağırlıkça %2 ila %18 arasında tungsten ile birlikte az miktarda molibden ve vanadyum bulunur ve bu elementler birlikte fevkalade ısı, korozyon ve aşınma direncine sahip bir alaşım oluşturur. Tungsten, çeliği alaşımlamak için kullanılan en eski elementlerden biridir. Çok sert bir karbür ve demir tungstit oluşturur. Bununla birlikte, alaşımdaki yüksek tungsten içeriği, kırılganlığa neden olma eğilimindedir ve alaşımladığı malzemenin bükülme yerine kırılmaya maruz kalmasına neden olmaktadır. Tüm tungsten çelikleri için SAE tanımlaması, 7XXX formatında 7 rakamıyla başlayan dört sayıdan oluşmaktadır.

Maraging çelikleri, çok düşük miktarda karbon içeren ve sünekliğini kaybetmeden üstün mukavemet ve tokluğa sahip olduğu bilinen çeliklerdir. Bu çelikler, mukavemetlerini karbondan değil, intermetalik bileşiklerin çökeltilmesinden elde eden çok düşük karbonlu ultra yüksek mukavemetli çeliklerin özel bir sınıfıdır. Başlıca alaşım elementi ağırlıkça %15 ila %25 nikeldir. Kobalt, molibden ve titanyum içeren ikincil alaşım elementleri, intermetalik çökeltiler üretmek için eklenir.

<span class="mw-page-title-main">Östenitik paslanmaz çelik</span>

Östenitik paslanmaz çelik, kristal yapıya göre beş paslanmaz çelik sınıfından biridir. Endüstride en yaygın olarak kullanılan paslanmaz çelik grubu olan Östenitik paslanmaz çelikler yüzey merkezli kübik yapıya sahip (YMK) ve bileşimlerinde %16 ila 26 krom ve %35'e kadar nikel içerirler. Genellikle en yüksek korozyon direncine sahip paslanmaz çelik grubudur. Isıl işlemle sertleştirilemezler ve manyetik değildirler.

<span class="mw-page-title-main">Martensitik paslanmaz çelik</span>

Martensitik paslanmaz çelik, martensit iç yapıya sahip bir paslanmaz çelik alaşımı türüdür. Yaşlandırma ve ısıl işlem yoluyla sertleştirilebilir ve temperlenebilirler. Kristal yapısı yüzey merkezli tetragonal (YMT) olup ferritik paslanmaz çeliklere benzerler. Diğer ana paslanmaz çelik türleri östenitik, ferritik, dubleks ve çökeltme sertleştirilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Karbonlu çelik</span>

Karbonlu çelik ya da karbon çeliği, kütlece %0.05 ilâ %2,1 oranında karbon içeren bir çeliktir. Amerikan Demir ve Çelik Enstitüsüne göre karbonlu çelikte krom, kobalt, molibden, nikel, niyobyum, titanyum, tungsten, vanadyum, zirkonyum ya da istenen alaşım etkisini elde etmek için kullanılan diğer elementlerin asgari bir miktarı yoktur. Kullanılan bakır oranı %0,40'ın altında ya da kullanılan manganezin oranı %1,65'i, silisyumun oranı %0,60'ı, bakırın oranı ise %0,60'ı geçmemelidir.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.