Çelik, metalurji dünyasında en yaygın kullanılan malzemelerden biridir ve bu popülerlik, onun özelleştirilebilir doğasından kaynaklanmaktadır. Çeliklerin kimyasal kompozisyonları, onların özelliklerini ve uygulama alanlarını doğrudan etkiler. Ancak, çeliklerin geniş bir yelpazede varyasyonları bulunmaktadır.
İşte çeliklerin kimyasal kompozisyonlarını belirleyen ana bileşenler:
Demir (Fe): Çeliğin temel bileşeni demirdir. Demir, çeliğin yapısının büyük bir kısmını oluşturur ve çeliğin dayanıklılığını ve mukavemetini etkiler.
Karbon (C): Karbon, çeliklerin en önemli ikinci elementidir. Karbon miktarı, çeliğin sertliğini ve tokluğunu büyük ölçüde belirler. Düşük karbonlu çelikler (%0.05 ila %0.30 karbon), yumuşak ve dövülebilirken, yüksek karbonlu çelikler (%0.60 ve üzeri karbon), sert ve keskin olabilir.
Mangan (Mn): Mangan, çeliğin mukavemetini artırmak ve sertliğini iyileştirmek için eklenen bir elementtir. Mangan, çeliklerin çekme dayanımını artırır.
Silikon (Si): Silikon, çeliğin oksidasyon direncini artırmak ve erime sırasında oksijeni almak için eklenen bir elementtir.
Kükürt (S) ve Fosfor (P): Kükürt ve fosfor, çeliğin işlenebilirliğini ve dökülebilirliğini etkileyen elementlerdir. Ancak fazla miktarda kükürt veya fosfor, çeliğin mekanik özelliklerini olumsuz etkileyebilir.
Krom (Cr): Krom, paslanmaz çeliklerde bulunan bir elementtir. Paslanmaz çelikler, korozyona karşı dayanıklılıkları nedeniyle özellikle endüstriyel ve tıbbi uygulamalarda tercih edilir.
Nikel (Ni): Nikel, yüksek sıcaklık dayanımı gerektiren uygulamalarda kullanılan özel alaşımlarda bulunabilir. Nikel ayrıca paslanmaz çeliklerde de kullanılır.
Vanadyum (V) ve Molibden (Mo): Bu elementler, yüksek sıcaklık dayanımı ve mukavemet gerektiren çeliklerde bulunabilir. Özellikle otomotiv ve havacılık endüstrilerinde kullanılırlar.
Kobalt (Co): Kobalt, yüksek sıcaklık dayanımı gerektiren endüstriyel uygulamalarda kullanılan bazı özel çeliklerde bulunabilir.
Çeliklerin kimyasal kompozisyonları, belirli uygulama gereksinimlerine göre dikkatlice ayarlanır ve çeşitli çelik türleri üretilir. Bu nedenle, çelik seçiminde ve tasarımında, belirli bir uygulamanın gereksinimleri ve çeliğin kimyasal bileşimi dikkate alınmalıdır.
Çeliklerin kimyasal kompozisyonu, çeliğin mekanik özelliklerini, sertliğini, mukavemetini ve diğer fiziksel özelliklerini belirler.
1. Karbon Çelikleri:
Bu çelik türü, temel olarak demir ve karbondan oluşur.
- Düşük Karbonlu Çelik (%0.04 – %0.3 C): Otomobil gövdesi, çelik teller ve çoğu yapısal uygulama için kullanılır.
- Orta Karbonlu Çelik (%0.3 – %0.6 C): Dişli çarklar, raylar ve diğer yüksek mukavemetli uygulamalar için tercih edilir.
- Yüksek Karbonlu Çelik (%0.6 – %1.4 C): Kesme aletleri, matkap uçları gibi yüksek aşınma direnci gereksinimleri için kullanılır.
2. Alaşımlı Çelikler:
Bu çelikler, özellikleri iyileştirmek veya özelleştirmek amacıyla farklı elementlerle alaşımlandırılır.
Krom, molibden, tungsten, vanadyum, nikel, kobalt ve titanyum gibi elementler eklenerek çeşitli özelliklerde çelikler üretilir.
Örneğin, paslanmaz çelikler, krom ve nikel içerir ve oksidasyon direnci gösterir.
3. Hızlı Kesim Çelikleri (HSS):
Bu çelikler, yüksek karbon ve tungsten, molibden, vanadyum ve krom gibi alaşım elementleri içerir.
Kesici takımların üretiminde yaygın olarak kullanılırlar.
4. Yapısal Çelikler:
Bunlar, binalar, köprüler ve diğer büyük yapılar için tasarlanmış çeliklerdir.
Genellikle düşük karbon içeriğine sahip olup, bazen mukavemeti ve kaynak yapılabilirliği artırmak için diğer elementlerle alaşımlandırılırlar.
Yukarıda Çelik Dönüşüm Tablosu’nda farklı normlar ve standartlara göre çeliklerin kimyasal kompozisyonları da yer almaktadır.