ÇELİKLER HAKKINDA
YAPI ÇELİKLERİ
Çekme dayanımına göre ifade edilen yapı çelikleri, öncelikli olarak çekme gerilmeleri ve akma sınırı değerleri dikkate alınan, çelik konstrüksiyon, köprü yapımı, basınçlı kap ve donanımları, taşıt imalatı ve makine konstrüksiyonlarında kullanılmak üzere tercih edilir.
Bu çelikler genellikle alaşımsız çelik olarak tanımlanır, mekanik özellikler daha çok karbon miktarına bağımlıdır fakat başta azot ve fosfor olmak üzere, üretim hammaddelerinden ve üretim şekillerinden kaynaklanan mangan, silisyum, bakır ve kükürt elementleri de oldukça etkilidir.
KARBON ÇELİKLERİ
Karbon çeliği yaklaşık %0,20-0,60 arasında karbon içeren alaşımsız çeliklerdir. İçerdiği yüksek oranda karbon miktarından dolayı karbon çeliği olarak adlandırılır. İmalat sanayisindeki yoğun kullanımından dolayı İmalat çeliği olarak bilinir. İmalat çeliğinin sertleşebilirliği içerdiği karbon miktarına paralel olarak artarken, tokluğu ise karbon miktarı ile ters orantılıdır. Daha yüksek sertleşebilirlik beklentisi olan uygulamalarda düşük alaşımlı çelikler tercih edilmektedir.
Yüksek mukavemet istemeyen makine parçalarında imalat çelikleri sıklıkla kullanılmaktadır. Miller, pimler, dişliler, dişli parçaları, civatalar, akslar gibi parçalar kullanılarak; taşıt, motor, makine ve aparat yapımında; kancalar ve kalıp setlerinde imalat çeliği kullanılmaktadır. Özellikle makine imalat sektörü imalat çeliklerini tercih etmektedir.
Karbon miktarına bağlı olarak orta derecede mekanik özelliklere sahiptirler. Üst düzeyde dayanç beklenen veya kalın parçalarda, imalat çeliği yerini düşük alaşımlı veya alaşımlı çeliklere bırakmaktadır. İmalat çeliğinin işlenebilme ve kaynak kabiliyetleri, düşük karbonlu çeliklere nazaran daha düşüktür. Aynı zamanda yüzey sertleştirmeye uygun bir çelik grubudur. Düşük karbonlu imalat çeliklerine (<%0,25) sementasyon işlemi uygulanırken, daha yüksek karbonlu imalat çeliklerinin yüzeyi alevle ya da indüksiyonla sertleştirilebilmektedir.
ISLAH ÇELİKLERİ
Islah çeliklerinde sertleşebilirlik özelliklerinin yanında, yüksek dayanım ve süneklik de istenir. Yeterli seviyede sertlik elde edilebilmesi için, ıslah çelikleri diğerlerine nispeten yüksek karbon içerirler. Kalın kesitli parçalar için sertlik derinliğinin en önemli kriter olması sebebiyle, bu parçalar alaşımlı ıslah çeliklerinden imal edilirler.
Islah çeliklerinin seçiminde, parça boyutları ve dayanım değerleri ön plandadır. Alaşımsız ıslah çelikleri ancak küçük kesitli parçalarda verimli olabilir. Kalın kesitli parçalar için, sertlik dağılımının homojen olması, çeliğin alaşımlı olmasına bağlıdır. Sertlik dağılımının, malzeme alaşımlarına göre değişimleri Jominy testi sonuçları ile gözlenebilir
Islah çelikleri alevle ve indüksiyonla sertleştirilebileceği gibi, ıslah edildikten sonra da alev ve indüksiyonla sertleştirilebilirler. Bu şekilde ısıl işlem görecek malzemenin seçiminde, kimyasal bileşimin yanı sıra, yüzeyde elde edilecek sertlik değeri ve sertleşme derinliği göz önünde bulundurulur. Alaşımsız çeliklerde sertlik derinliği 3-4 mm olabilirken, alaşımlı çeliklerde bu derinlik 10-12 mm’yi bulur. Ayrıca indüksiyonla sertleştirme esnasında yüksek mangan çatlama tehlikesi yaratacağından, yüksek karbonlu-düşük manganlı Cf kalite çeliklerin kullanılması daha uygundur. Ayrıca çatlama tehlikesinin azalması, malzeme tane yapısının küçük olmasıyla yakından ilişkilidir. Islah çelikleri kimyasal bileşimlerine göre 4 ana grupta toplanır.
ALAŞIMSIZ ISLAH ÇELİKLERİ
Alaşımsız çeliklerde, ıslah dayanımı karbon miktarıyla artmaktadır. 16 mm çapa kadar en düşük akma sınırı 370 N/mm2 (%C: 0,25) ila 570 N/mm2 (%C: 0,50) arasındadır. 16-40 mm çap arasındaki boyutlarda 50-80 N/mm2 daha düşük olur.
MANGAN ALAŞIMLI ISLAH ÇELİKLERİ
Mangan alaşımlı ıslah çeliklerinde mangan setreleşebilirliği arttırdığından 30 Mn 4 ve 40 Mn 4 çeliklerinde akma sınırı C60 çeliğindeki özelliklerini gösterir
KROM ALAŞIMLI ISLAH ÇELİKLERİ
Krom alaşımlı ıslah çeliklerinde krom elementi sertleşebilirliği oldukça fazla artırır ve plastisiteye de olumlu etki yapar. Örneğin 40 Cr 4 çeliğinde 16-40 mm çap aralığında minimum akma 700 N/mm2 ’dir.
KROM-MOLİBDEN ALAŞIMLI ISLAH ÇELİKLERİ
Molibden kroma nazaran daha kuvvetli sertleşebilme kabiliyetini artırır. Ayrıca meneviş dayanımını artırır ve meneviş kırılganlığı ihtimalini azaltır.
SEMENTASYON ÇELİKLERİ
Sementasyon işlemi, yüzey sertliği aşınma dayanımı ve sürekli dayanımı iyileştirici özelliğe sahip olmakla birlikte, parça çekirdek bölge dayanımı ve sünekliğini de iyileştirir. Bu sayede büyük yüklerin taşınması, darbe tarzındaki yüklerin karşılanması sağlanır.
Sementasyon malzemeleri karbon oranı genelde %0,10-0,20 arasındadır, bazı çeşitlerde %0,25’e kadar çıkabilir. Alaşımlı veya alaşımsız olarak üretilebilirler. Sementasyon çelikleri, sementasyon işleminden sonra değişik şekillerde ısıl işleme tabi tutulabilirler. Sementasyon işleminden sonra çekirdek bölgedeki karbon miktarı %0,10- 0,20 değerlerinde kalırken, yüzey bölgede karbon miktarı %0,80’e kadar yükselir.
TAKIM ÇELİKLERİ
Takım çelikleri temiz ve homojen mikro yapısı, yüksek aşınma direnci, yüksek çekme dayanımı , yeterli derecede akma dayanımı ve süneklik , yüksek sertlik , yüksek tokluk , ısıl işlem sonrasında homojen bir sertlik dağılımı özellikleri olan metal, plastik, ahşap gibi birçok malzemenin işlenmesi ve şekillendirilmesinde kullanılmak üzere geliştirilen çeliklerdir. Kullanım alanından dolayı kalıp çeliği olarak da bilinir.
Takım çelikleri kimyasal analizlerine göre alaşımsız, düşük alaşımlı ve yüksek alaşımlı olarak sınıflandırılmaktadır. Fakat takım çeliklerinin ana sınıflandırılması kullanım alanı ve çalışma sıcaklığına göre yapılmaktadır. Bunlar; soğuk iş, sıcak iş, plastik kalıp ve yüksek hız takım çelikleridir.
SOĞUK İŞ TAKIM ÇELİKLERİ
Takım çeliklerinin büyük bir çoğunluğunu oluşturan soğuk iş takım çelikleri daha geniş kullanım alanına sahiptir. Genel olarak 200°C’nin altındaki sıcaklıklarda çalışan iş parçalarının, talaşlı ve talaşsız şekil verme işlemlerinde (kesme, bükme, form verme vb.) kullanılır.
Bu işlemler sırasında takım yüzeyi ile parça arasında yüksek mekanik kuvvetler ve temas oluştuğundan takımın aşınma direncinin yüksek olması gerekir. Bu nedenle soğuk iş takım çelikleri sert karbürler içeren matris yapısına ve yüksek alaşım oranına sahiptir. Alaşım elementi olarak genellikle Krom (Cr), Vanadyum (V), Molibden (Mo), Volfram (W) ve Nikel (Ni)elementlerini içerirler. Piyasada en çok kullanılan soğuk iş takım çeliği DIN 1.2379 normlu Cr-Mo-V alaşımı çeliktir. Kullanım yerine göre daha düşük ya da daha yüksek kalitede çelik tercih edilebilir.
SICAK İŞ TAKIM ÇELİKLERİ
Genel olarak yüksek sıcaklıklarda (200°C — 600°C arasında) çalışan takımlarda kullanılan, yüksek sıcaklıklarda sertliğini ve diğer mekanik özelliklerini koruyabilen takım çelikleridir. Yüksek sıcaklıklarda gösterdiği üstün mekanik özellikler sayesinde; çelik, demir, demir dışı metal, seramik ve polimer malzemelerin yüksek sıcaklıklarda şekillendirilmesinde kullanılmaktadır. Yaygın olarak metal enjeksiyon, ekstrüzyon ve dövme kalıplarında kullanılmaktadır.
Sıcak iş takım çelikleri Krom (Cr), Nikel (Ni), Molibden (Mo), Tungsten (W), Vanadyum (V) ve Kobalt (Co) gibi alaşım elementleri içerirler. Bu grupta piyasada en çok kullanılan takım çelikleri DIN 1.2344, 1.2367 ve 1.2714 normlu çeliklerdir.
PLASTİK KALIP ÇELİKLERİ
Plastik malzemelerin şekillendirilmesinde kullanılan, diğer takım çeliklerinden farklı olarak korozyon dayanımı, parlatılabilirliği ve desen alma kabiliyeti yüksek olan çeliklerdir.
Bu çeliklerde genellikle karbon oranı ve diğer alaşım elementleri miktarı diğer takım çeliklerine nazaran daha düşüktür. Kullanılan plastik hammaddenin cinsine göre kalıp çelikleri çeşitli etkilere maruz kalır, bu nedenle de şekillendirilen plastik malzemeye uygun plastik kalıp çeliği seçilmelidir. Termoplastiklerin bazılarının kalıba yaptığı korozif etkiden dolayı termoplastiklerle çalışacak çeliklerde korozyon dayanımı aranırken termoset plastiklerle çalışacak çeliklerde sertlik ve aşınma dayanımı aranır.
En çok kullanılan plastik takım çeliği kaliteleri desen gerekmeyen uygulamalarda DIN 1.2311, 1.2312, desen istenen uygulamalarda 1.2738, korozyon dayanımı istenen uygulamalarda ise yüksek Cr içeren 1.2316 ve 1.2083 gibi paslanmaz plastik takım çelikleridir.
YÜKSEK HIZ TAKIM ÇELİKLERİ
Yüksek hızlarda kesim yapabilme kapasitesine sahip takım malzemesi olarak tanımlanır. Bu çeliklerin en büyük özelliği yüksek sıcaklıklarda aşınma dayanımını korumasıdır.
Yüksek hız takım çelikleri genellikle diğer takımların işlenmesinde kesici takım olarak kullanılır. Çalışma sıcaklığı yaklaşık olarak 400–600 °C arasında değişmektedir. Bu çeliklerin yüksek sıcaklıklara karşı dayanımlarının iyi olmasının yanı sıra sertlik, aşınma ve darbe direnci gibi özellikleri de oldukça yüksektir.
Yüksek hız takım çelikleri alaşım elementi olarak yüksek miktarlarda Krom (Cr), Vanadyum (V), Molibden (Mo), Tungsten (W), Kobalt(Co) gibi elementleri çeşitli kombinasyonlarda içerir. Yüksek sıcaklıklarda mekanik özelliklerini koruması bu karbür yapıcı elementler sayesinde gerçekleşmektedir. En çok kullanılan yüksek hız takım çelikleri DIN 1.3343, 1.3243 ve 1.3207'dir.
OTOMATLAR
Çelik malzemelerden istenen özellikler arasında talaşlı işlenebilirlik kabiliyeti önem arz eder. İmalat aşamasında, yüksek kesme hızları ve buna bağlı olarak işlem zamanı, takım ömrü, iyi yüzey kalitesi, daha düşük kesme kuvvetleri kullanarak sağlanacak enerji tasarrufu gibi kriterler, diğer faktörlerle birlikte malzeme kalitesiyle de direkt alakalıdır. Bu kaliteyi sağlamak amacıyla otomat çelikleri geliştirilmiştir.
Otomat çelikleri karbon oranı %0,07-0,60 arasında değişen ve kükürt oranı %0,15 ile %0,40, fosfor oranı %0,07-0,10 arasında olan çeliklerdir. Kükürt ve fosforun diğer tüm kalitelerde azaltılmaya çalışmasına karşın, talaşlı işlem kabiliyetini artırmasından dolayı otomat çelikleri içine özellikle ilave edilir. İlave edilen bu elementler malzemede metalik kırılganlık sağlayarak, kısa kırılgan talaş oluşumunu sağlar. Bunun yanı sıra kükürt ve fosfor ilavesi yağlama etkisi yaparak, parça dayanımının artmasına, temiz yüzey elde edilmesine imkan tanır.
Otomat çelikleri kurşun ile alaşımlandırılmış şekilde de bulunabilir. İlave edilen kurşun çeliğin mekanik özelliklerini değiştirmemekle birlikte yağlama özelliğini artırır.
Otomat çeliklerinin ıslah edilebilme ve semente edilebilme özellikleri de vardır.
ÇELİK ÇEKME BORULAR
Dikişsiz çelik çekme borular endüstrinin ağır sanayisinde, basınca, korozyona, dayanımından dolayı geniş kullanımı olan borulardır. Dikişsiz boru, çekme boru, kalın etli boru ve yabancıların telaffuz ettiği şekliyle hallow bar olarak talep edilmektedir. Başlıca talep edilme sebebi basınçdır. Sonrasında korozyona karşı direnci, mukavemeti ve dayanımı diye sıralandırabiliriz. Genellikle bu borular Gemi/yat endüstrisinde, kimya endüstrisinde, deri sanayi endüstrisinde, makine sanayiinde, otomotiv endüstrilerinde ve savunma sanayiinde ve nükleer ve termik santrallerinde uygulamalarını görebilirsiniz.