ÇELİK ALAŞIMLARINDA KULLANILAN KATIK ELEMANLARI VE YAPIYA ETKİLERİ
(Aşağıdaki yazılanlara benim kişisel katkım yoktur, kişisel deneyim değildir en altta kaynaklar yazılmıştır)
• KARBON
Çelik için temel alaşım elementidir. Karbon miktarının artmasıyla sertlik ve
dayanım önemli ölçüde artar. % 0.8 karbona kadar çekme gerilmesi ve
akma sınırı değeri artar. Bu değerden sonra kırılganlık artar, ısıl işlem sonu
sertlik kalıntı östenit sebebiyle daha fazla artmaz. Çeliğin alabileceği max
sertlik 67 HRC olup bu değer 0.6 karbon miktarı ile elde edilir. Karbon
miktarının artması aynı zamanda sünekliği, dövülebilirliği, derin çekilebilirliği
ve kaynak kabiliyetini düşürür. Yüksek karbonlu çeliklerin ısıl işleminde
çatlama riski de fazladır.
• MANGAN
Yapıya genellikle cevher halinde iken girer. Mekanik özellikleri iyileştirmesi
dolayısıyla ayrıca da ilave edilir, temel alaşım elementi olarak da kendisini
gösterebilir. Genel olarak sünekliği azaltmakla birlikte çeliğin dayanımını
artırır özelliğe sahiptir. % 3 Mn miktarına kadar, her % 1 Mn için çekme
dayanımı yaklaşık 100 MPa kadar artar. % 3 - 8 arası artış azalır. % 8 den
itibaren düşüş görülür. Çeliğin dövülebilirliği ve sertleşebilirliğini iyileştirici
özelliktedir. Kaynak kabiliyetini etkilemez ve kaynaklanabilir malzemeler
içinde % 1.6 oranına kadar yükseltilebilir. Manganın iyi yöndeki etkisi karbon
oranının artmasıyla birlikte artar.
• SİLİSYUM
Çelik üretimi esnasında deoksidan olarak kullanılır. Döküm çeliklerde, döküme
akıcılık sağlamak için ilave edilebilir. Ferrit içerisinde çözünebilme özelliğine sahip
olduğu için malzemenin süneklik ve tokluğunu düşürmeden, dayanımı ve sertliği
artırır. Yüksek silisyum içeren çeliklerin ısı dayanımı da yüksektir. Genel olarak
sertleşebilirliği, aşınma dayanımını, ve elastikiyeti yükseltmesine karşın yüzey
kalitesini olumsuz yönde etkiler.
• KÜKÜRT
Demir ile birlikte Fe-S bileşiği oluşturarak, tane sınırlarında birikir ve malzemenin
gevrekleşmesine yol açar.
800° C - 1000° C arasında şekil değiştirme esnasında "kızıl sıcaklık kırılganlığı"
1200° C üzerindeki sıcaklıklarda "akkor sıcaklık kırılganlığı" meydana getirir.
Bu sebeplerle çelik için zararlı bir element olarak kabul edilerek, giderilmesi yönünde
çalışılır. Ancak otomat çeliklerinde iki katı kadar Mn ilave edilerek kullanılmak
suretiyle, talaşlı işlenebilirlik kabiliyetini artırmak amacıyla kullanılır. Genel olarak
kaynak kabiliyeti ve sertleşebilirliği olumsuz etkiler.
• FOSFOR
Çelik içinde fosfor bulunması ile malzeme tokluğunu düşüren, zararlı etkiye sahip bir
elementtir. Çeliğin dayanımını ve sertliği artırıcı özelliği olmasına karşın süneklik ve
darbe dayanımını düşürür. Bu etki yüksek karbonlu çeliklerde daha net görülür. Çelik
içerisinde mümkün olduğunca düşük olmasına çalışılır ve kükürtle birlikte fosfor azlığı
malzeme kalitesinde birinci kriterdir.
• KROM
Çeliklere en fazla ilave edilen alaşım elementidir. Çeliğe ilave edilen krom
Cr7C3 ve Cr23C6 gibi sert karbürler oluşturarak sertliği direkt olarak artırır.
Dönüşüm hızlarını da yavaşlatarak sertlik derinliğini de aynı oranda artırır.
Krom %25 varan değerlerde ilave edilmesi halinde malzeme yüzeyinde bir
oksit tabakası oluşturarak paslanmaya karşı direnç sağlar ve malzemeye
parlak bir görüntü kazandırır. Çekme dayanımını ve sıcağa dayanımı da
artırır özelliğe sahiptir. Bazı alaşımlarda meneviş kırılganlığına sebep
olabilir veya sünekliği düşürebilir. Bu etkileri azaltmak amacıyla daha çok Ni
ve Mo ile birlikte kullanılır.
• NİKEL
Nikel %5 e varan oranlarda, alaşımlı çeliklerde geniş bir biçimde kullanılır.
Nikel malzemenin mukavemetini ve tokluğunu artırır. Özellikle paslanmaz
çeliklerde daha geniş yer alır. Nikel aynı zamanda tane küçültme etkisine de
sahiptir. Alaşım elemanı olarak nikelin tek başına kullanımı son yıllarda
azalmış Ni-Cr alaşımı başta olmak üzere Ni - Mo yahut Ni - Cr - Mo
alaşımları yaygınlaşmıştır. Sıcağa ve tufalleşmeye karşı iyileştirici özelliğe
sahip olmasının yanı sıra, krom ile birlikte kullanılarak sertleşmeyi, sünekliği
ve yüksek yorulma direncini artırır.
• MOLİBDEN
Molibden düşük nikel ve düşük krom içeren çeliklerde temper gevrekliği eğilimini
gidermek için kullanılır. % 0.3 civarında molibden ilavesi bunu sağlar. Molibden ilavesi
yapılan nikel ve krom çeliklerinin temper sonrası darbe dayanımları da önemli ölçüde
yükselir. Aynı zamanda akma ve çekme dayanımını artırır.
• VANADYUM
Nikel gibi vanadyum da çelikler için önemli bir tane küçültücüdür. % 0.1 gibi bir
oranda kullanılması bile, sertleştirme prosesi esnasında tane irileşmesini önemli
ölçüde engeller. Vanadyum sertlik derinliğini artırmakla beraber sıcaklık dayanımını
da artırır. Özellikle kesmeye çalışan parçalarda, darbe dayanımının artmasını
sağlayarak kesici kenarların formunun uzun süre muhafaza edilmesinde etkilidir.
• WOLFRAM
Çeliğin dayanımını artıran bir alaşım elementidir. Takım çeliklerinde, kesici kenarın
sertliğinin muhafazasını, takım ömrünün uzamasını ve yüksek ısıya dayanımını
sağlar. Bu sebeple özellikle yüksek hız çeliklerinde, takım çeliklerinde ve ıslah
çeliklerinde, alaşım elementi olarak kullanılır. Yüksek çalışma sıcaklıklarında, çeliğin
menevişlenip sertliğini kaybetmemesini sağladığından, sıcağa dayanımlı çeliklerin
yapımında kullanılır.
• NİOBYUM
Tane inceltici ve karbür yapıcı etkiye sahip olduğundan
akma sınırının yükselmesine ve sertliğin artmasına
sebep olur.
• TİTANYUM
Kuvvetli karbür yapıcı özelliği vardır ve sertliği artırır.
Çelik üretimi esnasında deoksidan olarak da kullanılır.
Tane inceltici yapıya sahiptir.
• KOBALT
Yüksek sıcaklıklarda tane büyümesini yavaşlatır bu
nedenle daha çok hız çeliklerine ve sıcağa dayanıklı
çeliklere ilave edilir.
• ALÜMİNYUM
En güçlü deoksidandır. Çeliğin ısıtılması durumunda tane
kabalaşması ve yaşlanmayı azaltır. Tane inceltici özelliğe sahiptir.
• BOR
Düşük ve orta karbonlu çeliklerde sertleşebilme özelliğini arttırır.
Sakinleştirilen diğer bir deyişle durgunlaştırılan çeliklere 0.0005 -
0.003 kadar düşük oranda katılırlar.
• BAKIR
Sıcak şekillendirmede kırılganlık yaratan bakır için % 0.5 oranı pek
aşılmaz. Sünekliği ciddi oranda düşürür. Buna rağmen korozyon
dayanımını ve sertliği arttırır.
• AZOT
Yapı içinde nitrürlü bileşikler oluşturularak çeliğin sertliğini artırır.
Mekanik dayanım ve korozyona karşı direnci artırır.
• Kaynaklar:
• Prof.Dr.Mehmet Yüksel’’Malzeme Bilimleri Serisi’’, Cilt 1
• Prof.Dr.Şefik Güleç-Doç.Dr.Ahmet Aran, ‘’ Malzeme Bilgisi’’, Cilt 1
10 Yanıt
10403 Gösterim