Eritilip kalıba döküldükten sonra, talaş kaldırma dışında başka herhangi bir biçimlendirme işlemi görmeyen çeliklere bu ad verilir. Kullanılan ham maddelerle arıtma ve bileşime ilişkin isteklere bağlı olarak, dökme çelikler SIEMENS-MAPTIN, indüksiyon veya ark ocağında eritilir. Katılaşmada gaz oluşumu sonucu ortaya çıkan ve malzemeye sıcak şekil verilmediği için kapatılamayan gözenekleri önlemek amacıyla durgunlaştırılmaları zorunludur. Dökme çelik parçalara çoğunlukla ısıl işlem (normalleştirme, ıslah) uygulanır. Böylece karakteristik kaba taneli WİDMANNSTAETTEN içyapısı giderilerek, tane küçülmesi ile başta çentik vurma tokluğu olmak üzere mekanik özelliklerin iyileştirilmesi sağlanır.
Dökme çelikler öncelikle şu durumlarda kullanılırlar:
Kır dökme demir veya temper dökme demirin dayanımı yeterli görülmüyorsa,
Karmaşık biçimli veya çok büyük boyutlu çelik parçaların üretimi ancak döküm yoluyla mümkün ve ekonomik oluyorsa (örneğin 7 m yüksekliğinde ağırlığı 400 tonu aşan bir hadde tezgahı gövdesi),
Seçilen çelik, %1,5 C ve % 30 Cr gibi, karbon ve alaşım elementi oranlarının yüksekliği nedeniyle sıcak şekil verilmeye elverişli değilse.
Öte yandan çekme dayanımları,
Alaşımsız ve az alaşımlı türlerde 700 N/mm
2
Yüksek alaşımlı türlerde 1300 N/mm
2
değerlerine ulaşabilen dökme çeliklerin kopma uzaması alaşım miktarına bağlı olarak %8 ile % 25 arasında değişir. Isıl işlem gördükten sonra, benzer bileşimdeki diğer çelikler gibi, istendiğinde soğuk şekillendirilebilir ve darbeli zorlamalar altında güvenle çalışabilirler.
Alaşımsız ve az alaşımlı olabilen genel kullanım amaçlı dökme çelikler, dökümhaneler tarafından garanti edilmesi gereken en az çekme dayanımına göre sınıflandırılır; bu değerin kgf/mm
2 olarak GS harflerine eklenmesiyle belirtilirler (DIN 1681). GS-38 ile GS-70 arasında değişen kaliteleri vardır.
Döküm kalıbı içine yerleştirilen çelik saçların, örneğin su türbini kanatlarının, rotoru meydana getirmek üzere dökülen eriyik ile kusursuz şekilde kaynaması mümkündür. Öte yandan normalleştirilmiş döküm parçalar, GS-45 kalitesine kadar özel önlemlere gereksinme duyulmadan alışılmış kaynak yöntemleriyle birleştirilebilir. Daha yüksek kalitelerde ise karbon oranı giderek %0,5 düzeyine ulaşılabileceğinden, sertleşme ve dolayısıyla çatlama tehlikesine karşı ayrıca ön ısıtma önerilir. Kaynak işleminden sonra gerilme giderme tavı yapılmalıdır.
Dökme çeliklerde alaşım elementleri özelliklere diğer çeliklerdeki gibi etki eder. Örnek vermek gerekirse, % 1,2 C , % 12 Mn , % 1,4 Cr bileşiminde dökülmüş sert mangan çeliğinin yüksek sertliği ve üstün aşınma dayanımı öncelikle krom karbürlerin oluşumuna bağlanabilir. Aynı zamanda mangan miktarının fazlalığı nedeniyle ostenitik ve çok tok olan bu malzeme, sürtünme ile darbeli zorlamaların bir arada bulunduğu işlemelerde kullanılır (kırma çeneleri, öğütme tablaları, çekiçler, kırıcı ve değirmen zırhları).
Yüksek sıcaklık dayanımının istendiği durumlarda genel amaçlı dökme çelikler 400 °C'a kadar yeterlidir. Daha yüksek sıcaklıklarda ise 600 °C düzeyini geçmemek üzere ferritik türlerden yararlanılır. Akma sınırı, sürünme sınırı ve sürünme dayanımı değerleri sıcaklığa bağlı olarak DIN 17245 verilen bu dökme çelikler çoğunlukla %1,2'ye kadar molibden ve %12'ye kadar krom içerirler. Yüksek sıcaklık dayanımlarını daha da artırmak üzere ayrıca az miktarda vanadyum, volfram ve nikel (her biri % 1'den az) katılabilir. Söz konusu malzemelerden örneğin buhar türbini gövdeleri, meme halkaları, kızgın buhar armatürleri ve boru ağız parçaları üretilir.
Krom, nikel ve silisyum alaşım elementleri dökme çeliklerde tufal oluşumunu önemli ölçüde azaltır. Bileşimlerinde %1,5-2 Si, % 25-29 Cr ve en çok % 16 Ni bulunan türler, 1100°C sıcaklığa kadar ısıya dayanıklı olup ocak plakaları, sementasyon kutuları, taşıyıcı ızgaralar ve sürekli fırın rayları gibi uygulamalara elverişlidirler.
Korozyona dayanıklılığı artırmak üzere alaşım elementi olarak öncelikle gene kromdan yararlanılır. Paslanmaz dökme çelikler (DIN 17445) bileşim ve özellikler bakımından haddelenmiş olanlara benzerler. Kimya fabrikaları için örneğin armatör, boru, pompa gövdesi yapımında, gıda ve tekstil endüstrisinde, madencilikte potas elde etme tesislerinde, kısaca (yüksek sıcaklıktaki) korozif ortamlarda çalışacak döküm parçaların üretiminde kullanılırlar.
Önerilen Makale: Çelik köşebent malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için çelik
köşebent sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.
Çelik dökümü kır ve temper döküme oranla aşağıdaki nedenlerden ötürü oldukça pahalıdır:
Kimyasal bileşim daha dar sınırlar içinde kalmalı ve kalıntı miktarı daha az olmalıdır.
Yaklaşık 1500°C olan yüksek erime sıcaklığı, güçlü eritme ocaklarını ve yüksek sıcaklığa dayanıklı kalıp malzemelerini gerektirir.
Mekanik özelliklerin iyileştirilmesi için bitmiş parçalara ısıl işlem uygulanması kaçınılmazdır.
Bunlara ek olarak dökme çeliğin imalatı zorlaştıran şu özellikleri de vardır:
Eriyiğin akıcılığı ve kalıbı doldurması iyi değildir. Bu sakınca ancak aşırı ısıtma ile bir ölçüde ortadan kaldırılabilirse de, genelde çelik döküm parçaların et kalınlığı en az 5 mm olmalıdır.
Kendini çekme alaşımsız çelik dökümlerde % 2 ... 2,5 alaşımlılarda ise %3 gibi yüksek değerlere ulaştığından lunker ve çatlak oluşumu tehlikesi fazladır. Böylece anılan hatalara karşı gerekli yerlerde besleyici ve soğutucu kullanılması gibi döküm tekniği ile ilgili önlemler yanında, tasarım yönünden de örneğin kesit değişimlerinde keskin geçişlere yer verilmemesi vb. sınırlamalar ağırlık kazanır.
Özellikle az karbonlu çeliklerin erime sıcaklığı yüksek olduğundan kalıp kumu kısmen eriyerek döküm yüzeyine yapışır. Parçayı tümüyle işleme durumu ortaya çıkabilir.
Sonuçta istenilen dayanım ve süneklik bakımından dökme çeliğin seçilmesi zorunlu görülmedikçe, daha ucuz olan kır dökme veya sünek sayılabilecek temper dökme demir kullanma yönüne gidilmeli, sfero döküm de bir diğer çözüm olarak dikkate alınmalıdır.
