İçeriğe atla

Çelik

Başlığın diğer anlamları için Çelik (anlam ayrımı) sayfasına bakınız.
Çelik
Fazları
Mikroyapıları
Sınıflandırma
Diğer demir bazlı malzemeler

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[1] 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 (çözünen elementler, çökelti evresi) 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.

Yüksek çekme mukavemeti ve düşük maliyeti nedeniyle çelik, binalarda, altyapıda, aletlerde, gemilerde, trenlerde, arabalarda, makinelerde, elektrikli cihazlarda ve silahlarda kullanılmaktadır. Demir, çeliğin ana metalidir. Sıcaklığa bağlı olarak, iki kübik kristal yapı (allotropik form) alabilir: hacim merkezli kübik ve yüzey merkezli kübik. Demirin allotroplarının, başta karbon olmak üzere alaşım elementleriyle etkileşimi, çeliğe ve dökme demire benzersiz özellikler kazandırır.

Yüksek karbon içeren alaşımlar, düşük erime noktaları ve dökme kabiliyetleri[1] nedeniyle dökme demir olarak bilinirler. Çelik ayrıca az miktarda karbon içeren fakat demir cüruflarını da kapsayan dövme demir olarak da ayırt edilir. İki ayırt edici faktör de çeliklerin pas önleyiciliklerini artırır ve daha iyi kaynaklanabilirlik sağlar.

Her ne kadar Rönesans'tan uzun süre önceleri çelik çeşitli etkisiz metotlarla üretilmişse de 17. yüzyılda icat edilen daha etkili üretimlerden sonra kullanımı yaygın bir hâl aldı. 19. yüzyılın ortalarında Bessemer değiştirgeci'nin icadıyla çelik pahalı olmayan seri üretim materyali olmaya başladı. İlerleme sürecinde ilave edilen temel oksijen ile çelik yapımı gibi mükemmelleştirmeler üretimin maliyetini düşürürken metalin kalitesini arttırdı. Günümüzde, her yıl 1300 milyon ton üretimi ile, çelik dünyada en çok kullanılan ortak malzemelerden birisidir. Binalarda, altyapı üretiminde, aletlerde, gemilerde, otomobillerde, makinelerde, aksesuarlarda ve silahlarda ana malzemedir. Modern çelik çeşitli standartlar kuruluşları tarafından çeşitli özelliklerine göre sınıflandırılır.

Çeliğin maddesel özellikleri

Çelik halat

Demir, birçok metal gibi, yeryüzü kabuğunda oksijen veya sülfür gibi diğer elementlerle kombine olmuş halde, sadece cevher şeklinde bulunur.[2] Standart demirin içerdiği mineraller arasında Fe2O3 demir oksit (esmer renkte olan doğal demir oksidineden ibaret bir maden filizi) ve FeS2 pirit (budala altını)[3] vardır. Demir, oksijenin uzaklaştırılması ve cevherin kimyasal açıdan tercih edilen eşi karbon ile birleştirilmesi ile cevherden çekilir. Bu süreç, ilk olarak kalay (yaklaşık olarak erime noktası 250 °C (482 °F)) ve bakır (yaklaşık olarak erime noktası 1.000 °C (1.830 °F)) gibi erime noktası düşük metallerde tatbiki yapılmış ve madeni tasfiye etme işlemi olarak bilinmektedir. Karşılaştırma yapılırsa dökme demirin yaklaşık olarak 1.370 °C (2.500 °F) civarında eridiği görülür. Bütün bu sıcaklıklara Bronz Çağı'ndan bu yana uygulanan eski metotlarla ulaşmak mümkündür. Oksijen oranının kendi kendini hızlıca 800 °C nin civarına yükseltmesinden beri, madenin tasfiyesi işleminin düşük oksijen ortamında yer alması önemlidir. Bakır ve Kalaya benzemeyen sıvı demir Karbonu kolayca çözer. Maden tasfiye işlemi çelik adı verilen yüksek Karbon içeren alaşım pik demir olarak sonuçlanır.[4] Fazla gelen Karbon ve diğer katkı maddeleri bir sonraki basamakta uzaklaştırılır.

Çelik sınıfları

Demir-karbon denge diyagramı

Çeliklerin fiziksel ve mekanik özellikleri, içlerinde bulunan karbon yüzdesine göre değişir. Karbon yüzdelerine göre çelikler üç grupta toplanır;

  • Düşük karbonlu çelikler: Bileşimlerinde en çok %0,2 oranında karbon içeren düşük karbonlu çelikler yumuşak, çekme mukavemetleri düşük, sertleştirilebilme yetenekleri çok az, kaynak olma özellikleri çok iyidir.
  • Orta karbonlu çelikler: Bileşimlerinde &0,2-0,6 arasında içeren orta karbonlu çeliklerin çekme mukavemetleri düşük ancak yumuşak çeliklere göre yüksektir. Sertleştirilebilme yetenekleri ve kaynak olma özelliği orta derecededir.
  • Yüksek karbonlu çelikler: Bileşimlerinde %0,6-2 arasında karbon içeren çeliklerdir. İçerdikleri karbon miktarına göre sertten çok serte doğru bir özellik gösterirler. Çekme mukavemetleri diğer çeliklere göre daha fazla olup, sertleştirilebilme yetenekleri çok iyi fakat, kaynak olma özellikleri çok zayıftır.

Paslanmaz çelikler

Paslanmaz çelikler, günümüz çelik sektörünün üzerine yoğunlaştığı ve en çok kullanılan çelik türüdür. Çeşitli paslanmaz çelik nitelik ve standartları bulunmaktadır. Genel olarak paslanmaz çelikler %10 ile %25 arasında Cr (krom) içerirler. Krom, çeliğin yüzeyine çıkarak kromoksit tabakası oluşturur ve demirin oksitlenmesini engeller. Bu kromoksit tabakası çok ince bir film olarak oluşup malzemenin mekanik özelliklerinde herhangi bir kötü etki yaratmaz. Ayrıca alaşım elementi olarak Ni (nikel) de kullanılır. Nikel paslanmaz özelliğini iyileştirir ve iyi bir korozyon direnci sağlar. Paslanmaz çelikler neredeyse tüm sanayi kollarında kullanılmaktadır.

Galeri

  • 2007'de Dünyadaki çelik üretimi
    2007'de Dünyadaki çelik üretimi
  • Çelik köprü
    Çelik köprü

Kaynakça

  1. ^ a b Ashby, Michael F. (1992) [1986]. Engineering Materials 2 (İngilizce) (with corrections bas.). Oxford: Pergamon Press. 0-08-032532-7. 
  2. ^ Winter, Mark. "Periodic Table: Iron". The University of Sheffield. 4 Şubat 2016 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Şubat 2007. 
  3. ^ F. Brookins, Theo (Kasım 1899). "Common Minerals and Valuable Ores". Birds and All Nature. 6 (4). A. W. Mumford. 29 Eylül 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 28 Şubat 2007. 
  4. ^ "Smelting". Britannica. Encyclopedia Britannica. 2007. 

Dış bağlantılar

Ayrıca bakınız

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Metal</span> Birçok kimyasal elementin ait olduğu grup

Metal, yüksek elektrik ve ısı iletkenliği, kendine özgü parlaklığı olan, şekillendirmeye yatkın, katyon oluşturma eğilimi yüksek, oksijenle birleşerek çoğunlukla bazik oksitler veren elementler.

<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">Molibden</span>

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

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

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

<span class="mw-page-title-main">Malzeme bilimi</span> yeni malzemelerin keşfi ve tasarımı ile ilgilenen disiplinlerarası alan; öncelikli olarak katıların fiziksel ve kimyasal özellikleriyle ilgilidir

Malzeme bilimi, malzemelerin yapı ve özelliklerini inceleyen, yeni malzemelerin üretilmesini veya sentezlenmesini de içine alan disiplinlerarası bir bilim dalıdır.

<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.

<span class="mw-page-title-main">Bessemer ve Thomas Çeliği</span>

Bessemer ve Thomas Çeliği, çeliğin elde ediliş yöntemlerine göre sınıflandırılmış hallerinden birisidir. İlk defa 1856 yılında Henry Bessemer tarafından bulunan çelik elde ediliş yöntemi ardından Thomas Gillchrist tarafından 1876 yılında geliştirilmiş ve bu yöntem ile elde edilen tüm çeliklere Bessemer ve Thomas Çeliği adı verilmiştir.

<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">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.

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

Alaşım jant, otomotiv endüstrisinde, alüminyum veya magnezyum alaşımından üretilen jantlardır. Alaşımlar, metal ve diğer elementlerin karışımlarıdır. Genellikle daha yumuşak ve daha sünek olan saf metallere karşı daha fazla mukavemet sağlarlar. Tekerlek üretiminde kullanılan en yaygın malzeme olan çelik, bir demir ve karbon alaşımı olmasına rağmen, "alaşım jant" terimi genellikle demir dışı alaşımlardan yapılan tekerlekler için kullanılır.

Metalurji biliminde faz terimi, fazın belirli bir kimyasal bileşime, farklı bir atomik bağ ve element düzenine sahip olduğu fiziksel olarak homojen bir madde durumunu belirtmek için kullanılmaktadır. Bir alaşım içinde aynı anda iki veya daha fazla farklı faz mevcut olabilmektedir. Bir alaşım içindeki her fazın kendine özgü fiziksel, mekanik, elektriksel ve elektrokimyasal özellikleri vardır. Bir alaşımda bulunan fazlar, alaşım bileşimine ve alaşımın maruz kaldığı ısıl işleme bağlıdır. Faz diyagramları, belirli bir sıcaklıkta tutulan belirli bir alaşımda bulunan fazların grafiksel temsilleridir. Faz diyagramları, belirli bir ısıl işleme tabi tutulmuş bir alaşımda meydana gelen faz değişikliklerini tahmin etmek için kullanılabilmektedir. Bu önemlidir çünkü bir metal bileşenin özellikleri metalde bulunan fazlara bağlıdır. Faz diyagramları, belirli bir bileşime sahip alaşımların seçimi ve belirli özellikler üretecek ısıl işlem prosedürlerinin tasarımı ve kontrolü için metalurji uzmanları tarafından kullanılmaktadır. Ayrıca kalite sorunlarını gidermek için kullanılırlar.

<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.

<span class="mw-page-title-main">Puddling (metalurji)</span>

Puddling, bir pota veya fırında yüksek dereceli demir üretim aşamasındaki bir adımdır. Sanayi Devrimi sırasında Büyük Britanya'da icat edilmiştir. Erimiş pik demir, bir oksitleyici ortamda, bir yankı fırınında karıştırılarak dövme demir elde edilmiştir. Kömür kullanmadan ilk kayda değer miktarda değerli ve kullanışlı çubuk demirin yapılması en önemli süreçlerden birisidir. Sonunda, fırın küçük miktarlarda özel çelikler yapmak için kullanılacaktır.

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

Ledebürit, demirde %4.3 karbon karışımı olup östenit ve sementit fazlarından oluşan demir-karbon ötektiğidir. Ledebürit bir faz değil, östenit ve sementit fazlarının karışımıdır. Ledebürit yüksek sertlik ve kırılganlığa sahiptir.

<span class="mw-page-title-main">Ferrit</span> Demir elementinin farklı formları

Ferrit (ferrum: demir) veya alfa demir (α-Fe) oda sıcaklığında ve atmosfer basıncında stabil olan demirin fazlarından biri olan düşük karbonlu çelikte meydana gelen hacim merkezli kübik kristal yapıya sahip, ana bileşen olarak demir içeren katı bir çözeltidir. Çelik ve dökme demire manyetik özelliklerini veren bu kristal yapıdır ve ferromanyetik malzemenin klasik bir örneğidir.

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">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.