Alaşımlı Çelik Nedir?

Alaşımlı çelik, temel olarak demir ve karbon elementlerinden oluşan çelik malzemesine, belirli oranlarda başka elementlerin eklenmesi ile elde edilen bir malzemedir. Bu ek elementler, çeliğin mekanik, fiziksel ve kimyasal özelliklerini geliştirir ve iyileştirir, böylece çelik daha spesifik uygulamalar ve endüstriler için uygun hale gelir.
 

Alaşımlı çeliklerde kullanılan elementler, çeliğin özelliklerini ve performansını iyileştirmeye ve belirli endüstriyel uygulamalar için özelleştirmeye yöneliktir. İşte alaşımlı çeliklerde kullanılan bazı yaygın elementler ve bunların sağladığı faydalar:

Krom: Krom, çeliğin korozyon direncini ve sertliğini artırır. Paslanmaz çeliklerde sıklıkla kullanılır ve krom içeriği %10 ila %30 arasında değişebilir.

Nikel: Nikel, çeliğin korozyon direncini, tokluğunu ve düşük sıcaklık performansını artırır. Ayrıca paslanmaz çeliklerde kullanılır ve genellikle %2 ila %30 arasında değişen konsantrasyonlarda bulunur.

Molibden: Molibden, çeliğin sertlik, darbe direnci ve yüksek sıcaklık mukavemeti özelliklerini artırır. Genellikle %0,25 ila %8 arasında değişen konsantrasyonlarda kullanılır.

Manganez: Manganez, çeliğin sertlik, aşınma direnci ve sünekliğini artırır. Ayrıca çelik üretiminde sülfür ve oksijenin negatif etkilerini azaltır. Manganez içeriği genellikle %0,5 ila %10 arasında değişir.

Vanadyum: Vanadyum, çeliğin sertliğini, yüksek sıcaklık direncini ve aşınma direncini artırır. Çelik alaşımlarında genellikle %0,1 ila %5 arasında değişen konsantrasyonlarda bulunur.

Silisyum: Silisyum, çeliğin mukavemetini, elastikiyetini ve manyetik özelliklerini iyileştirir. Ayrıca çelik üretiminde oksijenin negatif etkilerini azaltır. Silisyum içeriği genellikle %0,5 ila %5 arasında değişir.

Bor: Bor, çeliğin sertleşebilirliğini ve kırılma direncini artırır. Genellikle çok düşük konsantrasyonlarda, %0,001 ila %0,1 arasında kullanılır.

Tungsten: Tungsten, çeliğin sertliğini ve aşınma direncini artırır, özellikle yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanılır. Konsantrasyonları genellikle %1 ila %20 arasında değişir.

Kobalt: Kobalt, çeliğin sıcak dayanıklılığını ve manyetik özelliklerini iyileştirir. Aynı zamanda çeliğin aşınma direncine katkıda bulunur. Kobalt oranı genellikle %0.1-10 arasında değişir.

Alüminyum: Alüminyum, çeliğin oksidasyon direncini ve sünekliğini artırır. Ayrıca azot ile reaksiyona girerek, çelikteki nitritlerin oluşumunu sağlar ve bu da sertleşme özelliğini iyileştirir. Alüminyum konsantrasyonları genellikle %0,005 ila %1,2 arasında değişir.

Bakır: Bakır, çeliğin korozyon direncini, özellikle atmosferik korozyona karşı iyileştirir. Ayrıca çeliğin elektriksel iletkenliğini artırır. Bakır konsantrasyonları genellikle %0,1 ila %1,5 arasında değişir.

Titanyum: Titanyum, çeliğin sünekliğini ve korozyon direncini artırır. Ayrıca çelik üretiminde oksijen, azot ve karbonun negatif etkilerini azaltır. Titanyum konsantrasyonları genellikle %0,005 ila %0,5 arasında değişir.

Niobyum: Niobyum, çeliğin sünekliğini ve darbe direncini artırır. Ayrıca yüksek sıcaklık uygulamalarında mukavemeti ve korozyon direncini iyileştirir. Niobyum konsantrasyonları genellikle %0,01 ila %0,5 arasında değişir.

Zirkonyum: Zirkonyum, çeliğin korozyon direncini ve sünekliğini artırır. Ayrıca çelik üretiminde oksijen ve azotun negatif etkilerini azaltır. Zirkonyum konsantrasyonları genellikle %0,005 ila %0,3 arasında değişir.

Kalsiyum: Kalsiyum, çeliğin sülfür ve oksijen içeriğini azaltarak, kirliliklerin çeliğin özelliklerine olan olumsuz etkilerini azaltır. Kalsiyum konsantrasyonları genellikle %0,001 ila %0,05 arasında değişir.

Bu elementler, alaşımlı çeliklerin özelliklerini ve performansını değiştirerek, geniş bir endüstri yelpazesinde kullanılacak şekilde uyarlanmasını sağlar. Bu nedenle, alaşımlı çelikler otomotiv, havacılık, enerji üretimi, yapısal uygulamalar ve alet üretimi gibi alanlarda yaygın olarak kullanılır.
 

Alaşımlı çelikler, demir ve karbonun yanı sıra diğer elementlerin de eklenmesiyle oluşturulan malzemelerdir. Bu elementler, çeliğin mekanik ve fiziksel özelliklerini geliştirir ve geniş bir uygulama yelpazesi sunar. Alaşımlı çeliklerin mekanik özellikleri, eklenen elementlerin türüne, miktarına ve üretim sürecine bağlı olarak değişir. İşte bazı yaygın alaşımlı çelik türlerinin mekanik özellikleri:

Paslanmaz Çelik

Paslanmaz çelikler, kromun eklenmesiyle oluşturulan alaşımlı çeliklerdir ve yüksek korozyon direnci sunarlar. Genellikle düşük karbonlu çeliklerdir ve mekanik özellikleri şunları içerir:

Yüksek çekme mukavemeti (500-2000 MPa)
Orta düzeyde darbe direnci
İyi süneklik ve şekil değiştirme yeteneği

Yüksek Mukavemetli Düşük Alaşımlı Çelik (HSLA)

Bu çelik türü, karbon içeriğini düşük tutarak ve diğer elementler (mangan, nikel, krom vb.) ekleyerek yüksek mukavemet ve süneklik sağlar. HSLA çeliklerinin mekanik özellikleri şunları içerir:

Yüksek çekme mukavemeti (450-750 MPa)
İyi darbe direnci
İyi süneklik ve şekil değiştirme yeteneği

Takım Çelikleri

Takım çelikleri, yüksek karbon ve diğer alaşım elementleri (krom, molibden, tungsten vb.) içeren çeliklerdir. Aşınma direnci, sertlik ve yüksek sıcaklık direnci sağlarlar. Mekanik özellikleri şunları içerir:

Yüksek sertlik (HRC 60-70)
Orta düzeyde çekme mukavemeti (1000-2000 MPa)
Düşük süneklik

Nişasta Çelikleri (Amidonlu çelik)

Bu çelik türüne nişasta eklenir ve daha sonra çeliğin özelliklerini geliştirmek için bu nişasta çeliğin yüzeyinde bir karbon tabakası oluşturmak için kullanılır. Bu işlem, çeliğin yüzeyini sertleştirir ve aşınmaya dayanıklı hale getirir. Amidonlu çelik, özellikle otomotiv, havacılık ve savunma endüstrilerinde kullanılan yüksek kaliteli çeliklerden biridir.

Bu çelikler, nikel, krom ve molibden gibi alaşım elementleri içerir ve yüksek mukavemet ve darbe direnci sağlar. Mekanik özellikleri şunları içerir:

Yüksek çekme mukavemeti (1000-2000 MPa)
Yüksek darbe direnci
Orta düzeyde süneklik

Süper Alaşımlı Çelikler

Süper alaşımlı çelikler, nikel, kobalt ve demir bazlı alaşımlar olup yüksek sıcaklık direnci ve mükemmel korozyon direnci sunarlar. Havacılık, enerji üretimi ve kimya endüstrilerinde kullanılır. Mekanik özellikleri şunları içerir:

Yüksek çekme mukavemeti (1000-1500 MPa)
Yüksek sıcaklık direnci
Orta düzeyde süneklik

Maraging Çelikleri

Maraging çelikleri, düşük karbonlu, yüksek nikel ve kobalt içeren alaşımlı çeliklerdir. Yaşlanma sertleştirme işlemi ile sertlik ve mukavemeti artırılır. Mekanik özellikleri şunları içerir:
Yüksek çekme mukavemeti (1500-2400 MPa)
Yüksek darbe direnci
İyi süneklik ve şekil değiştirme yeteneği

Alaşımlı çeliklerin mekanik özelliklerinin bilinmesi, mühendisler ve tasarımcılar için malzeme seçiminde önemlidir. Çeliklerin mekanik özellikleri, dayanıklılık, süneklik, sertlik, aşınma direnci ve korozyon direnci gibi faktörlere bağlıdır. Bu faktörlerin her biri, alaşımlı çeliklerin farklı uygulamalar için uygunluğunu ve performansını etkiler.
 

Alaşımlı çelik çeşitleri, içerdikleri alaşım elementlerine ve oranlarına göre değişir. Alaşımlı çelikler genellikle belirli uygulamalar ve endüstriler için özelleştirilmiş özelliklere sahiptir. İşte bazı yaygın alaşımlı çelik çeşitleri ve kullanımları:

Paslanmaz çelikler (özellikle krom ve nikel içerirler): Bu çelikler, yüksek korozyon direncine ve temizlenebilirliğe sahip oldukları için mutfak eşyaları, tıbbi cihazlar ve kimya endüstrisi gibi alanlarda yaygın olarak kullanılır.

Yapısal çelikler (özellikle manganez, silisyum ve bazen nikel ve krom içerirler): Bu çelikler, yüksek mukavemet ve süneklik gerektiren köprüler, binalar ve diğer yapılar için kullanılır.

Araç çelikleri (özellikle nikel, krom, molibden ve vanadyum içerirler): Bu çelikler, otomotiv ve ulaşım endüstrisi için önemli olan darbe direnci, süneklik ve yüksek mukavemet sunar.

Takım çelikleri (özellikle tungsten, molibden, vanadyum ve krom içerirler): Bu çelikler, aşınma direnci ve sıcak sertlik gerektiren kesici takımlar, matkap uçları ve kalıplar için kullanılır.

Hızlı kesme çelikleri (özellikle tungsten, molibden, kobalt ve vanadyum içerirler): Bu çelikler, yüksek sıcaklıkta çalışabilen ve yüksek kesme hızlarına dayanabilen kesici takımlar için kullanılır.

Yatak çelikleri (özellikle krom ve bazen nikel ve molibden içerirler): Bu çelikler, rulmanlar ve diğer dönen bileşenler için yüksek aşınma direnci ve yorulma dayanımı sağlar.

Süper alaşımlı çelikler (özellikle nikel, krom, kobalt, molibden ve diğer elementler içerirler): Bu çelikler, yüksek sıcaklık ve korozyon direnci gerektiren enerji, havacılık ve kimya endüstrisi gibi alanlarda kullanılır.

Maraging çelikleri (özellikle nikel, kobalt, molibden ve titanyum içerirler): Bu çelikler, yüksek mukavemet ve süneklik gerektiren uygulamalar için kullanılır, özellikle havacılık ve roket endüstrisinde tercih edilir.

Kriyojenik çelikler (özellikle nikel ve mangan içerirler): Bu çelikler, düşük sıcaklıklarda yüksek mukavemet ve süneklik sağlar ve kriyojenik (çok düşük sıcaklık) uygulamaları için kullanılır.

Haddehane çelikleri (özellikle nikel, krom ve molibden içerirler): Bu çelikler, haddeleme ekipmanları, silindirler ve diğer haddeleme uygulamaları için yüksek sıcaklık dayanımı ve aşınma direnci sunar.

Elektrik çelikleri (özellikle silisyum ve alüminyum içerirler): Bu çelikler, manyetik özellikleri nedeniyle transformatörler, jeneratörler ve diğer elektrik uygulamaları için kullanılır.

Isıl işlem görmüş alaşımlı çelikler: Bu çelikler, ısıl işlem yöntemleriyle (sıcak işlem, soğuk işlem, normalleştirme, söndürme ve temperleme) belirli mekanik özellikler elde etmek için tasarlanmıştır.

Yüksek mukavemetli düşük alaşımlı çelikler (HSLA): Bu çelikler, düşük karbon içeriği ve düşük alaşım elementleri ile yüksek mukavemet ve süneklik sağlar. Bu çelikler, enerji, inşaat ve otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılır.

Nitrojen alaşımlı çelikler: Nitrojen çeliğin sertliğini, mukavemetini ve korozyon direncini artırır. Bu çelikler, kimya endüstrisi ve yüksek performanslı makine parçaları için kullanılır.

Yüksek sıcaklık alaşımlı çelikler: Bu çelikler, yüksek sıcaklık dayanımı ve oksidasyon direnci gerektiren uygulamalar için kullanılır, özellikle enerji ve havacılık endüstrisinde tercih edilir.

Bu liste, alaşımlı çeliklerin tümünü kapsamamakta olup, alaşımlı çeliklerin çeşitliliği ve uygulama alanları sürekli olarak genişlemektedir.
 

Alaşımlı çeliklerin kaynaklanabilirliği, alaşımın bileşimi, mikro yapı ve ısıl işlem durumuna bağlı olarak değişir. Genel olarak, alaşımlı çelikler kaynaklanabilir, ancak bazı alaşımlı çelikler için özel dikkat ve önlemler gereklidir.

Kaynaklanabilir alaşımlı çelikler:

Yapısal çelikler ve yüksek mukavemetli düşük alaşımlı çelikler (HSLA) genellikle iyi kaynaklanabilirlik özelliklerine sahiptir.

Paslanmaz çelikler, doğru kaynak yöntemleri ve elektrot malzemeleri kullanıldığında başarılı bir şekilde kaynaklanabilir.

Zor kaynaklanan alaşımlı çelikler:

Yüksek karbonlu çelikler ve bazı araç çelikleri, kaynak sırasında sertleşme ve çatlak oluşumu riski nedeniyle zor kaynaklanabilir.

Takım çelikleri ve yüksek alaşımlı çelikler, kaynak sırasında sertleşme, çatlak oluşumu ve mikro yapı bozulması riski nedeniyle zor kaynaklanabilir.

Zor kaynaklanan alaşımlı çelikler için alınabilecek önlemler şunlardır:

Uygun önceden ısıtma ve sonrasında yavaş soğutma ile kaynak bölgesindeki gerilmeleri azaltın.

Düşük hidrojenli kaynak malzemeleri kullanarak hidrojen kaynaklı çatlakları önleyin.

Kaynak işlemi sırasında uygun enerji girişi ve ısı kontrolü sağlayın.

İyi uyumlu dolgu malzemeleri ve kaynak yöntemleri seçin.

Sonuç olarak, alaşımlı çelikler kaynaklanabilir, ancak kaynaklanabilirliği alaşımın özelliklerine bağlıdır ve bazı durumlarda özel dikkat ve önlemler gereklidir.
 

Alaşımlı çeliklerin paslanma eğilimi, alaşımın içerdiği elementlere ve bileşimine bağlıdır. Paslanmaz çelikler gibi bazı alaşımlı çelikler, yüksek korozyon direncine sahip olacak şekilde tasarlanmıştır ve paslanmaz. Bununla birlikte, diğer alaşımlı çelikler de paslanabilir.

Paslanmaz çelikler, genellikle %10-30 arasında krom içerir ve çelik yüzeyinde ince, koruyucu bir krom oksit tabakası oluşturarak paslanmayı önler. Paslanmaz çelikler ayrıca nikel, molibden ve diğer elementler içerebilir, bu elementler korozyon direncini daha da artırır.

Diğer alaşımlı çeliklerde ise korozyon direnci, içerdikleri alaşım elementlerine ve oranlarına bağlı olarak değişir. Örneğin, silisyum, nikel ve molibden gibi elementlerin eklenmesi, çeliğin korozyon direncini artırabilir, ancak bu çelikler yine de paslanabilir.

Sonuç olarak, alaşımlı çeliklerin paslanma eğilimi, içerdikleri elementler ve bileşimlerine bağlıdır. Paslanmaz çelikler gibi bazı alaşımlı çelikler paslanmaya karşı yüksek dirence sahipken, diğer alaşımlı çelikler paslanabilir. Paslanma riskini azaltmak için uygun koruyucu kaplamalar ve yüzey işlemleri kullanılabilir.