Önemli bir sanayi kolu olan çelik sanayi ve bu kola bağlı olarak çelik kullanımı ve çelik seçimi hem ülkemizde hem de dünyada gittikçe daha fazla önem kazanmaktadır. Çelik halen konunun uzmanı olmayan kişiler tarafından demir ile karıştırılabilmektedir fakat dünyada en çok üretilen metal olan saf demir o kadar yumuşaktır ki bu hali ile neredeyse hiçbir yerde kullanılamaz. İşte saf hali ile kullanılamayan bu cevherin dünyada en çok üretilen maden olmasını sağlayan temel alaşım çeliktir.

Dünya nüfusunun artması ile çeliğe olan ihtiyaç da gittikçe artmaktadır. Biraz dikkatle bakarsak sahip olduğumuz hemen her alet ve araçta çelik malzeme kullanıldığını görebiliriz. Öyle ki artık temel ihtiyacımız olan barınmayı sağlayan binalar dahi çelik konstrüksiyon ile yapılmaktadır. Tüm bu nedenler bizlere çelik seçiminin ne kadar önemli olduğunu göstermektedir. Eskilerin sıklıkla dediği gibi “tıp ilminde uygun ilaç ne ise imalatta da uygun çelik odur”.

Bu yazımızda en eski sanat olan demircilikten bugüne insanoğlunun gerek tecrübeleri gerekse metalürji biliminin katkılarıyla çelik seçimi için elde ettiği bilgi ve deneyimleri paylaşacağız. Günümüz dünyasında en ucuzu aramayı hedef edinmiş olanlar için de bir sözümüz var; “En ucuz çelik uygun seçilmiş çeliktir”

      ÇELİK

İmalat için çelik seçimine geçmeden önce demir ve çelik ile ilgili genel bilgilere yer vermek gerekir diye düşünüyorum;

  • Demir üretilen metallerin ağırlık olarak % 95’ini oluşturur. (2015)
  • Doğada saf demire rastlanmaz. En önemli cevherler; Magnetit, Hematit, Limonit, Siderit
  • Çelik % 2 den daha az (genellikle %1), dökme demir ise % 2 den daha fazla karbon içerir.
  • Genel imalat çeliklerinde C oranı % 0,2 ile % 0,5 arasındadır.
  • C yüzdesi arttıkça dövülebilme ve kaynak edilebilme azalır.
  • Alaşım maddesi oranı % 5 ‘ten daha az olanlar düşük alaşımlı, yüksek olanlar ise yüksek alaşımlı malzemelerdir.
  • Çeliğin bünyesinde yer alan krom oksijen ile temasa geçtiği anda gözle görülmeyen bir krom-oksit tabakası meydana gelir. Paslanmazlık özelliği içeren bu tabakanın koruyuculuğu yüzeyin parlaklığı ile artar.
  • Paslanmaz çelikler minimum % 10,5 oranında Cr içerir
  • Karbon arttıkça; Sertlik ve dayanım artar. Dövülebilme, kaynak edilebilme ve esneklik azalır.
  • Mangan arttıkça; Akma, şekillendirme ve kaynak kabiliyeti artar. Yüksek manganlı çeliklerin aşınma direnci yüksektir.
  • Silisyum; Yay çeliklerinde kullanılır, ısıya dayanımı artırır.
  • Krom, Nikel; Dayanım ve sertleşebilmeyi artırır. Paslanmazlık sağlar, korozyon direnci ve aşınmaya mukavemeti artırır.
  • Mo, V, W; Yüksek hız çelikleri ve takım çeliklerinde kullanılır.

Not: Alaşım elementlerinin çeliğe olan etkisi ile ilgili detaylı bilgi için linkteki yazıma göz atabilirsiniz; https://malzemebilimi.net/alasim-elementlerinin-celige-etkisi.html

        ÇELİK GRUPLARI VE ÖZELLİKLERİ

  • GENEL YAPI ÇELİKLERİ

Genel yapı çelikleri inşaat, çelik konstrüksiyon, basınçlı kap, taşıt imalatı ve makine konstrüksiyonunda kullanılır. Bu çeliklerdeki mukavemet değerleri sıcak ve soğuk haddeden geçtikten sonraki değerlerdir. Eğer talaş kaldırılır ise mukavemet değerleri düşer. Bu nedenle yapı çeliklerinde kesme ve delik delme haricinde talaş kaldırma uygulanmaz. DIN normu kısa gösteriminde önünde St bulunan tüm çelikler genel yapı çelikleridir. Bu grupta en sık kullanılanlar ise St37 ve St52’dir.

  • OTOMAT ÇELİKLERİ

Otomat çelikleri “iyi işlenebilirlik” sağladıkları için torna ve otomat tezgâhlarında sıklıkla kullanılırlar.  Bu çelikler boyuna ve alın tornalama, diş açma, matkapla delme, raybalama gibi talaş kaldırma işlemlerine en uygun çeliklerdir. Ayrıca bu çelikler otomotiv sanayi için bağlantı elemanı ve hassas mekanik parçalar üreten endüstri kollarında (optik cihaz ve ölçü cihazı) sıklıkla kullanılırlar. TSE standartlarında Ç1117 ve Ç1137 olarak üretilen çeliklerin DIN karşılıkları ise 15S20 ve 35S20’dir.

  • ISLAH ÇELİKLERİ

Islah işlemi yapılmadan kullanılması ekonomik olmayan bu çelikler makine imalat çeliklerinin en önemli bölümünü oluştururlar. Özellikle yorulmaya maruz kalan makine parçalarının imalatında kullanılırlar. Makine ve motor parçaları, dövme parçalar, krank mili, biyel, rot-rotil, aks, bijon cıvataları, piston kolları ve çeşitli dişlilerin yapımında kullanılırlar. DIN standartlarında C35, C45 ve C60 olarak üretilen bu çeliklerin SAE karşılıkları ise 1035, 1045 ve 1060’tır.

 

  • SEMENTASYON ÇELİKLERİ

Yüzeyde sertlik ve aşınmaya dayanım, çekirdekte ise daha yumuşak ve tok özelliklerin istendiği sementasyon çelikleri aynı zamanda dişli çeliği olarak ta bilinir. Dişliler, miller, piston pimleri, zincir baklaları, zincir dişlileri ve makaraları, diskler, kılavuz yatakları, rulmanlı yataklar ve merdanelerin yapımında kullanılır. Sık kullanılan sementasyon çelikleri C10 (1.0301) ve C15 (1.0401)’dir.

 

  • CİVATA VE SOMUN ÇELİKLERİ

Bağlantı elemanlarının en geniş karakteristik grubunu oluşturan bu çelikler düşük karbonlu, otomat çelikleri, soğuk dövme çelikleri ve sıcağa mukavim çelikler olarak sınıflandırılabilir. DIN standartlarında Cq 22 ve Cq 35 olan bu çeliklerin SAE karşılığı 1022 ve 1035’dir.

 

  • YAY ÇELİKLERİ

Yayların herhangi bir yük altında elastik alanda şekil değişikliği yapabilme ve yükün kaldırılmasının ardından eski gelebilme özelliğine sahip olması istenir. Yay çelikleri özelliklerine göre kalite çelikleri ve asal çelikler olmak üzere iki sınıfa ayrılır. 1.0902 (SAE9245), 1.0904 (SAE9255) en çok kullanılan türleridir.

  • TAKIM ÇELİKLERİ

Takım çelikleri talaşlı veya talaşsız imalatta kullanılan sıcak veya soğuk haldeki iş parçasını kesme, dövme ve sıkıştırma yöntemlerinden biri veya birkaçı ile biçimlendiren yüksek nitelikli çeliklerdir. Soğuk iş takım çelikleri, sıcak iş takım çelikleri ve yüksek hız çelikleri olarak 3’e ayrılabilir. Takım çelikleri yüksek kesme hızlarına dirençli, yüksek alaşımlı çeliklerdir. Kesme takımları, çekme takımları, talaşlı imalat takımları, dişli takımları, makine bıçakları, basınçlı hava takımları, ölçü aletleri ve el aletlerinde kullanılır. Mo ve W esaslı çeliklerdir. SAE1390, SAE5190, SAE5330, 1.3202, 1.1520 en sık kullanılan türleridir.