Çeliğin mekanik özellikleri, çeşitli alaşımlama elementleri, ısı işlemi uygulamaları, üretim süreçleri ve mikroyapısıyla yakından ilişkilidir. Genel olarak, çeliğin temel mekanik özelliklerini aşağıda sıralayabiliriz:
1. Akma Sınırı (Akma Dayanımı)
Akma sınırı, bir malzemenin plastik deformasyona uğramadan kaldırabileceği en yüksek gerilme değerini ifade eder. Bu noktada malzeme kalıcı şekil değişikliğine başlar.
2. Çekme Dayanımı
Çekme dayanımı, bir malzemenin kopmadan önce kaldırabileceği maksimum gerilme değeridir. Çeliğin çekme dayanımı, karbon içeriği, alaşım elementleri ve ısı işlemine bağlı olarak değişiklik gösterebilir.
3. Uzama
Uzama, bir malzemenin kırılmadan önce ne kadar uzayabileceğini gösteren bir yüzdelik değerdir. Yüksek uzama değeri, çeliğin daha sünek olduğunu gösterir.
4. Sertlik
Sertlik, bir malzemenin yüzeyine uygulanan bir kuvvete karşı direncini ifade eder. Çelikte sertlik genellikle Brinell, Rockwell veya Vickers sertlik testleri ile ölçülür.
5. Darbe Dayanımı
Darbe dayanımı, çeliğin ani ve yüksek enerjili darbelere karşı direncini ölçer. Charpy ve Izod darbe testleri, malzemenin darbe enerjisi emme kapasitesini belirlemek için kullanılır.
6. Yorulma Dayanımı
Yorulma, malzemede tekrarlayan yüklerin neden olduğu kırılma olayıdır. Yorulma dayanımı, malzemenin bu tekrarlayan yükler altında ne kadar süre dayanabileceğini ifade eder.
7. Kriyojenik Özellikler
Bazı çelikler, çok düşük sıcaklıklarda bile yüksek mukavemet ve süneklik gösterebilir. Kriyojenik özellikler, bu tür uygulamalar için önemlidir.
8. Elastisite Modülü
Elastisite modülü (genç modülü olarak da adlandırılır), bir malzemenin elastik deformasyona uğradığında gösterdiği gerilme-deformasyon oranını ifade eder.
9. Poisson Oranı
Poisson oranı, bir malzemenin eksenel deformasyonuna karşılık gelen radyal deformasyonunun oranını gösterir.
10. Kriyojenik Mukavemet
Bazı çelik türleri, çok düşük sıcaklıklarda bile yüksek mukavemet gösterir. Bu, LNG tankları gibi kriyojenik uygulamalar için önemlidir.
11. Korozyon Direnci
Bazı paslanmaz çelik türleri, oksidatif ortamlara, asitlere ve bazlara karşı yüksek korozyon direnci gösterir.
12. Isıl Genleşme
Isıl genleşme, çeliğin sıcaklık değişiklikleriyle ne kadar genleşip büzüldüğünü ifade eder.
13. Özlük Ağırlığı
Özlük ağırlığı, bir malzemenin birim hacimdeki kütlesini ifade eder. Çelik için bu değer, alaşımlama elementlerine, mikro yapısına ve üretim sürecine bağlı olarak değişebilir, ancak genellikle yaklaşık 7.85 g/cm^3'tür.
14. Isı İletkenliği
Isı iletimi, bir malzemenin ısıyı ne kadar etkili bir şekilde ilettiğini gösterir. Bu özellik, çeliğin ısıyı hızla iletip iletemeyeceğini belirlemek için önemlidir. Özellikle yüksek sıcaklıkta çalışan bileşenlerde önemlidir.
15. Elektriksel İletkenlik
Çelik, elektriksel olarak yalıtkan malzemelere göre daha yüksek bir elektrik iletkenliğine sahiptir, ancak saf bakır veya alüminyum gibi bazı metallerden daha düşüktür. Elektriksel iletkenlik, özellikle elektriksel uygulamalarda önemlidir.
16. Süzülme Özellikleri
Süzülme, yüksek sıcaklıkta ve sürekli bir yük altında malzemenin yavaşça deformasyona uğramasıdır. Çeliklerin süzülme direnci, uygulamaya ve çalışma koşullarına bağlı olarak önemlidir.
17. Aşındırma Direnci
Bazı çelik türleri, yüksek aşındırma direnci gösterir. Bu, özellikle sürtünme, erozyon veya diğer aşındırıcı koşullar altında çalışacak bileşenler için kritiktir.
18. Kayma Modülü
Kayma modülü, malzemenin kayma deformasyonuna karşı direncini ifade eder. Elastik deformasyon sırasında bir malzemenin kayma gerilmesi ile deformasyonu arasındaki oranı gösterir.
19. Difüzyon Katsayıları
Difüzyon katsayıları, bir malzeme içinde atomların veya moleküllerin ne kadar hızla hareket edebileceğini gösterir. Bu, özellikle ısıl işlemlerde veya alaşım elementlerinin homojen dağılımını sağlamak için önemlidir.
20. Termal Şok Direnci
Termal şok direnci, malzemenin ani sıcaklık değişikliklerine ne kadar dayanabileceğini belirtir. Bu özellik, çabuk sıcaklık değişikliklerine maruz kalan bileşenler için kritiktir.
21. Manyetik Özellikler
Bazı çelikler, özellikle düşük alaşım ve karbon içeriğine sahip olanlar, mıknatıslandırıldığında belirgin manyetik özelliklere sahiptir. Bu özellikler, manyetik yüklemeyi, mıknatıslanabilirlik seviyesini ve manyetik doyum noktasını içerir.
22. Özgül Isı
Özgül ısı, bir malzemenin birim kütlesi başına bir derece sıcaklık değişimi için ne kadar enerji alması gerektiğini belirtir. Bu, malzemenin ısıya karşı tepkisini ölçmekte önemlidir.
23. Termal Genleşme Katsayısı
Bu katsayı, malzemenin sıcaklık değişikliklerine bağlı olarak lineer boyutlarında ne kadar genleşme veya büzülme göstereceğini ifade eder.
24. Kötüleşme ve Yaşlanma Direnci
Zamanla ve belirli koşullar altında bazı çeliklerde mikroyapısal değişiklikler meydana gelebilir. Bu, malzemenin mekanik özelliklerinde değişikliklere neden olabilir. Kötüleşme ve yaşlanma direnci, bu tür değişikliklere karşı malzemenin direncini belirtir.
25. Hidrojen Kırılması Direnci
Bazı çelikler, hidrojenin nüfuz etmesi sonucu kırılma riski taşıyabilir. Bu, hidrojen kırılması olarak adlandırılır ve bu tür bir kırılmaya karşı direnç, özellikle bazı endüstriyel uygulamalarda kritik öneme sahip olabilir.
26. Sulandırma Direnci
Sulandırma direnci, bir malzemenin yüzeyinde oluşan ince sıvı veya gaz tabakalarının malzemenin özelliklerine etkisini ifade eder. Bu özellik, özellikle sıvı ile temas halinde olan çelik bileşenler için önemlidir.
27. Tribolojik Özellikler
Bu, çeliğin sürtünme, aşındırma ve yıpranma özelliklerini içerir. Bu özellikler, hareketli parçalarda veya yüksek aşınma koşullarında kullanılan çelikler için kritik öneme sahiptir.
28. Kavrama ve Sürtünme Özellikleri
Bu, çelik yüzeyinin diğer malzemelerle etkileşimini ve bu etkileşimin sonucunda ortaya çıkan sürtünme katsayılarını ifade eder.
Çelik, oldukça karmaşık bir malzemedir ve geniş bir mekanik, fiziksel ve kimyasal özellik yelpazesine sahiptir. Bu özellikler, çeliğin birçok uygulama için ideal bir malzeme olmasını sağlar. İster inşaat, otomotiv, enerji üretimi, ulaştırma veya diğer endüstriyel sektörler olsun, çelik bu alanların her birinde hayati bir rol oynar. Çeliğin bu özelliklerini anlamak, malzemenin potansiyelini en üst düzeye çıkarmak ve mühendislik tasarımlarında optimum performans elde etmek için kritiktir.
