Yüksek Alaşımlı Çelikler

 

Yüksek alaşımlı çelikler, mukavemet, korozyon direnci, termal direnç gibi özelliklerin geliştirilmesi amacıyla krom, nikel, molibden gibi alaşım elementlerini yüksek oranlarda içeren çelik türüdür. Bu çeliklerin en temel iki grubu takım çelikleri ve paslanmaz çeliklerdir. Takım çelikleri, çeşitli malzemeleri kesme, delme ve şekillendirme gibi ağır çalışma koşullarında kullanılmaktadır. Diğer önemli bir yüksek alaşımlı çelik grubu olan paslanmaz çelikler ise özellikle korozyonun önemli olduğu uygulamalarda tercih edilmektedir. Gerek takım çeliklerin ve gerekse de paslanmaz çeliklerin aşınmaya maruz uygulamalardaki servis ömürleri yüzey sertlikleri ile yakından ilgilidir. Demir esaslı alaşımları için en cazip yüzey sertleştirme tekniği nitrürlemedir. Nitrürleme işlemi konvansiyonel olarak 500–550 °C 'de yapılmaktadır. Ancak konvansiyonel nitrürleme işlemi, özellikle paslanmaz çeliklerin korozyon özelliklerini kötüleştirmektedir. Bu nedenle bu çeliklere konvansiyonel nitrürleme yerine 1980’lerin ortalarında ilk defa uygulanan düşük sıcaklık nitrürleme işlemi ile ostenitik paslanmaz çeliklerin hem yüzey sertliği ve hem de korozyon direnci birlikte geliştirilmiştir.

Yüksek alaşımlı çelikler temel olarak paslanmaz çelikler ve takım çelikleri olmak üzere iki ana gruba ayrılır.

Önerilen Makale: Paslanmaz çelik sac malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için çelik boyalı sac fiyatları sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.
 

Paslanmaz çelikler, en az %10,5 oranında krom içeren demir esaslı alaşımlardır. Paslanmaz özelliklerini, gözle görülmeyen, yapışkan kromca zengin oksit yüzey filminin oluşumuna bağlı olarak kazanırlar. Bu oksit filmi oksijen varlığında oluşur ve zarar görse bile hemen kendini yeniler. Özelliklerini geliştirmek amacıyla nikel, molibden, bakır, titanyum, alüminyum, silisyum, niyobyum, azot, kükürt ve selenyum alaşım elementleri yapıya ilave edilebilir. Karbon içerikleri %0,03’den az oranlardan %1’e varan oranlarda değişebilir. Martenzitik paslanmaz çelikler, ferritik paslanmaz çelikler, ostenitik paslanmaz çelikler, dubleks paslanmaz çelikler ve çökelme ile sertleştirilmiş paslanmaz çelikler olmak üzere 5 çeşidi vardır.

Martenzitik Paslanmaz Çelikler

Sertleştirilmiş halde, distorsiyona uğramış hacim merkezli kübik (HMK) kristal yapıya sahip temel olarak krom ve karbon alaşım elementleri içeren paslanmaz çeliklerdir. Isıl işlem ile sertleştirilebilen ve sadece yumuşak ortamlarda korozyon direnci gösteren martenzitik paslanmaz çelikleri ferromanyetik özellik gösterirler. Krom içerikleri %10,5–18 arasında, karbon içerikleri ise %1,2’ye varan oranlardadır.

Ferritik Paslanmaz Çelikler

%10,5-30 oranlarında krom içeren HMK kristal yapıya sahip paslanmaz çeliklerdir. Ferromanyetik özellik gösterirler. Süneklik ve biçimlendirilebilirlik özellikleri yüksek olmasına rağmen yüksek sıcaklık mukavemetleri, ostenitik paslanmaz çeliklere kıyasla düşüktür. Ayrıca, düşük sıcaklıklarda tokluk özellikleri sınırlıdır.

Ostenitik Paslanmaz Çelikler 

Ostenitik paslanmaz çelikler, yüzey merkezli kübik (YMK) kristal yapıya sahiptir. Bu yapı, nikel, manganez ve azot elementleri gibi ostenit fazını kararlı hale getirebilen elementler ile elde edilir. Ostenitik paslanmaz çelikler, tavlanmış koşullarda manyetik özellik göstermezler ve sadece soğuk işlem ile sertleştirilebilirler. Genellikle mükemmel kriyojenik özelliklere sahiptirler ve yüksek sıcaklık mukavemetleri iyidir. %16 ile %26 arasında değişen krom, %35’e kadar nikel ve %15’e kadar manganez alaşım elementleri içerirler. Azot alaşım elementi içeren 2xx serisi ostenitik paslanmaz çelikler, %4–15,5 arası Mn ve %7’ye varan oranlarda Ni içerirler. 3xx serisi ostenitik paslanmaz çelikleri ise daha yüksek oranlarda Ni ve %2’ye kadar Mn içerirler. Molibden, bakır, silisyum, aluminyum, titanyum ve niyobyum, oyuklanma korozyon direnci, oksitlenme direnci gibi spesifik özellikleri kazandırmak amacıyla yapıya katılabilir. Talaşlı imalat özelliklerini geliştirmek için ise kükürt ve selenyum alaşım elementleri kullanılabilir.

Biyomedikal uygulamalarda yaygın olarak kullanılan ostenitik paslanmaz çelik sınıfı AISI 316L kalite paslanmaz çeliktir. İçerdiği %2-3 Mo alaşım elementi ilavesiyle oyuklanma korozyon dirençleri geliştirilmiştir. L simgesi bu tip çeliklerde karbon oranının %0,03’ün altına düşürüldüğünü göstermektedir. Bu sayede, korozyon direncini düşüren tane sınırlarında krom karbür oluşumu önlenmiş olur.

Dubleks Paslanmaz Çelikler 

Dubleks paslanmaz çelikler, yapılarında kabaca eşit miktarda ferrit ve ostenit fazları içermesi için alaşımlandırılan paslanmaz çeliklerdir. %17-30 Cr ve %3-13 Ni alaşım elemenleri içerirler [7]. Dubleks paslanmaz çelikler, ostenitik paslanmaz çeliklere benzer korozyon direnci gösterirler. Bunun yanı sıra, ostenitik paslanmaz çeliklerden daha yüksek çekme ve akma mukavemetine ve gerilmeli korozyon çatlaması direnci gösterirler.

Çökelti ile Sertleşen Paslanmaz Çelikler 

Bakır, alüminyum ve titanyum gibi çökelti sertleşmesi sağlayan elementleri içeren krom-nikel alaşımlarıdır. Tavlanmış şartlarda, ostenitik veya martenzitik yapıda olabilirler. Tavlanmış şartlarda ostenitik yapıya sahip olan çökelti ile sertleşen paslanmaz çelikler uygun ısıl işlem ile martenzit yapıya dönüştürülebilirler. Çoğu durumda, martenzit kazandırılır.
 

Takım çelikleri, sıcak veya soğuk haldeki iş parçalannı kesme, delme, şekil verme gibi uygulamalarda kullanılan yüksek alaşımlı çeliklerdir. Yüksek oranlarda tungsten, molibden, vanadyum, manganez ve krom gibi alaşım elementleri içerirler. Çalışma koşullarında çok yüksek yüklere maruz kaldıklanndan dolayı, takım çelikleri bu yüklere uzun süreler çatlamadan, aşın aşınma ve deformasyon göstermeden dayanabilmelidir. Çoğu uygulamada, bu özellikleri yüksek sıcaklıklarda da gösterebilmelidir. 

Suda Sertleştirilmiş Takım Çelikleri 

Suda sertleştirilmiş takım çeliklerinin ana alaşım elementi karbondur. Az miktarda krom ve vanadyum da içerirler. Krom, sertleştirilebilirlik ve aşınma direncini arttırırken, vanadyum tane boyutunun ince kalmasını sağlayarak tokluğunu arttırır. W grubu takım çeliklerinin karbon içerikleri %0,6 ile %1,4 arasındadır [6]. Takım çelikleri içerisinde en az alaşım elementi içeriğine sahip olan W grubu takım çeliklerinin sertleştirilebilme kabiliyetleri düşüktür.

Şok Dirençli Takım Çelikleri 

Şok dirençli takım çeliklerinin ana alaşım elementleri manganez, silisyum, krom, tungsten ve molibdendir. Karbon içerikleri yaklaşık %0,5’dir. Yüksek mukavemet, yüksek tokluk ve makul aşınma direncine sahiptirler.

Soğuk İş Takım Çelikleri 

Soğuk iş takım çelikleri, yüksek sıcaklıklarda yumuşamaya direnci arttıran alaşım elementleri içermediğinden dolayı, 205–260°C’nin üzerindeki sıcaklıklara maruz kalan uygulamalarda kullanılmazlar [6]. Soğuk iş takım çeliklerinin yağda sertleştirilmiş (O), havada sertleştirilmiş (A) ve yüksek karbonlu-yüksek kromlu (D) olmak üzere 3 sınıfı vardır. Soğuk iş takım çeliklerinin bütün sınıfları, yüksek sertlik ve aşınma direnci elde edilmesi amacıyla yüksek oranda karbon içerirler. A ve D sınıfları havada soğutma ile sertleştirilebilmesinden dolayı, sertleştirme işlemi sırasında distorsiyona ve çatlamaya olan eğilimleri daha azdır. Ayrıca, A ve D sınıfları soğuk iş takım çeliklerinin sahip oldukları yüksek krom ve molibden içeriği sayesinde daha iyi aşınma direnci gösterirler.

Sıcak İş Takım Çelikleri 

AISI sınıflandırma sisteminde H grubu olarak tanımlanan, uzun ve tekrarlı olarak yüksek sıcaklığa maruz kalan sıcak iş takım çelikleri, bu sıcaklıklarda yumuşamaya karşı direnç gösteren takım çelikleridir. H grubu takım çelikleri %0,35–0,45 karbon, %6–25 krom, tungsten, molibden ve vanadyum içerirler. H grubu takım çelikleri içerdikleri alaşım elementlerine göre kromlu sıcak iş takım çelikleri (H10 ile H19 arası), tungstenli sıcak iş takım çelikleri (H21 ile H26 arası) ve molibdenli sıcak iş takım çelikleri (H42 ve H43) olmak üzere üç alt gruba ayrılırlar. Sıcak iş uygulamaları için kullanılan takım ve kalıp çeliklerinin şu özelliklere sahip olması gerekir;

• Çalışma sıcaklıklarında deformasyona karşı direnç göstermelidir.
• Çatlamaları ve beklenmeyen hasarları önlemek için gerekli olan iyi mekanik ve termal şok direnci ve iyi çentikli tokluk özelliklerine sahip olması gerekir. Bu sebepten dolayı bu grupta yer alan takım çeliklerinin karbon oranı düşüktür.
• Yüksek sıcaklık aşınma direnci yüksek olmalıdır. 
• Isıl işlem distorsiyonuna direnci yüksek olmalıdır. 
• İyi işlenebilirlik özelliklerine sahip olmalıdır. 
• Tekrarlı ısıtma ve gerilme çevrimlerine maruz kalan takım çeliklerinde ince ve sığ çatlak ağları oluşur. Bu gruptaki takım çeliklerinin ısıl çatlama olarak bilinen bu olaya dirençlerinin yüksek olması gerekir.

Kromlu Sıcak İş Takım Çelikleri 

İçerdikleri krom ve molibden, tungsten ve vanadyum gibi karbür oluşturucu elementlerden dolayı kromlu sıcak iş takım çelikleri, ısı etkisi altında yumuşamaya iyi direnç gösteren takım çelikleridir. Düşük oranda karbon ve alaşım elementleri içerdiklerinden dolayı 40-55HRC gibi normal çalışma sertliklerinde iyi tokluğa sahiplerdir. Daha yüksek oranda tungsten ve molibden içerdiklerinde sıcak sertlikleri artar ancak tokluklarında bir miktar azalma olur. Vanadyum, yüksek sıcaklıklarda erozif aşınma dirençlerini arttırmak için alaşım elementi olarak eklenir. Silisyum içeriğinin artması ise 800oC’ye kadar oksidasyon direncini geliştirir. En yaygın olarak kullanılan kromlu sıcak iş takım çelikleri H11, H12, H13 ve H19’dur.

Kromlu sıcak iş takım çelikleri dövme ve basınçlı döküm uygulamalarında yaygın olarak kullanılan çeliklerdir. En önemli avantajları, tokluk ve şok direnci özelliklerinin yüksek olmasıdır. Sıcak sertlikleri diğer sıcak iş takım çeliklerine kıyasla düşük olmasına rağmen, yüksek şok dirençleri sayesinde özellikle su veya başka bir soğutucu ile soğutulan kalıplarda sıklıkla kullanılırlar. Kromlu sıcak iş takım çelikleri, alüminyum, çinko, magnezyum basınçlı dökümlerinde kullanılan kalıplarda, dövme kalıplarında, yüksek sıcaklılarda kullanılan zımba, delici ve mandrellerde, sıcak ekstrüzyon takımlarında, yüksek sıcaklıklarda kullanılan kesme bıçakları ve her türlü kalıpta kullanılırlar. Kromlu sıcak iş takım çelikleri, düşük karbon ve alaşım elementleri içerdiğinden dolayı 1040-1205oC sıcaklık aralığında yüksek oranda dövülebilirlik özelliği gösterir. Yüksek sertleştirilebilirlik kabiliyetine sahiptir ve bundan dolayı dövme işleminden sonra fırın içerisinde soğutulabilir.

Dövme ve tavlama ısıl işlemleri sırasında, karbürizasyon ve dekarbürizasyondan korunmalıdır. Sertleştirme sırasında distorsiyonu en aza indirgemek için, talaşlı imalat ve sertleştirme işleminden önce gerilme giderme tavlaması uygulanabilir. Kromlu sıcak iş takım çeliklerinin karbon oranı düşük olmasına rağmen, oluşan ötektoid öncesi faz alaşım karbürüdür. Bu alaşım karbürü, makul miktarda molibden, krom ve az fakat önemli miktarda silisyum ve demir içeren vanadyumca zengin MC tipi karbürdür. Perlit dönüşümü oldukça yavaş bir şekilde gerçekleşmesine rağmen, karbür oluşumu çok kısa zamanlarda veya hızlı soğutma şartlarında başlayabilir. Karbür partikülleri ostenit tane sınırlarında çekirdeklenir ve özellikle havada soğutma sırasında herhangi bir kalınlık artışı söz konusu olmaz. Yine de tane sınırlarındaki karbür ağları, kromlu sıcak iş takım çeliklerini gevrek taneler arası kırılmaya yatkın hale getirir ve bu nedenden dolayı bu takım çeliklerine normalleştirme ısıl işlemi uygulanmaz. Bütün kromlu sıcak iş takım çelikleri yüksek sertleştirilebilirlik özelliği gösterirler. Özellikle molibdenin bu özellik üzerindeki etkisi çok güçlüdür. Vanadyum ve tungsten elementlerinin ise sertleştirilebilirlik üzerindeki etkisi azdır. Çünkü tavsiye edilen ostenitleme sıcaklıklarında bu elementlerin önemli bir kısmı kararlı alaşım karbürleri içindedir. Düşük ostenitleme sıcaklıklarında yapıda üç çeşit karbür mevcuttur. Bunlar; vanadyumca zengin MC, molibden ve demirce zengin M6C ve krom ve demirce zengin M7C3 karbürleridir. 1100oC civarındaki sıcaklıklarda yapıda sadece MC tipi karbürler kalır; diğer karbürler yapıda çözünür. Kromlu sıcak iş takım çeliklerinin sertleştirilebilirlik özellikleri yüksek olmasına rağmen, bu özellik büyük parçalarda bütün yapının martenzit olması için yeterli olmayabilir. Bu tip parçalarda martenzit fazından ziyade beynit oluşumu gözlenir. Havada soğutulan daha küçük parçalarda mikroyapı tamamen iğnesel martanzitten oluşurken; daha yavaş hızla soğutulan numunelerde üst beynit ve alt beynit fazları oluşur. Mikroyapısı tamamen martenzit fazından oluşan yüksek sertliğe sahip küçük numunelerde, artan ostenitleme sıcaklığı ile birlikte sertlik artar. Çünkü artan ostenitleme sıcaklıklarında, ostenit fazında çözünen karbon oranı artar ve sonuç olarak soğutma sırasında martenzit fazında daha fazla karbon atomu kalır. Yüksek ostenitleme sıcaklıklarında artık ostenit miktarının arttığı düşünülse de; bu miktar sertliği düşürmek için yeterli değildir. Beynitik mikroyapıya sahip büyük numunelerin sertliği, martenzitik mikroyapıya sahip numunelerden daha düşüktür ve ostenitleme sıcaklığına bağlı değildir.

Kromlu sıcak iş takım çelikleri, temperleme sırasında yumuşamaya iyi direnç gösterirler. 540oC civarındaki temperleme sıcaklıklarında, ikincil sertleşmeye bağlı olarak küçük bir sertlik artışı görülür. İkincil sertleşme ve temperleme direncindeki anahtar element vanadyumdur. Vanadyum, ostenitleme sırasında çözünür ve temperleme sırasında iğnemsi martenzit arasında çok ince partiküller halinde vanadyumca zengin MC karbürü olarak çökelerek sertliği arttırır. Vanadyumca zengin MC karbürler haricindeki karbürlerde (sementit, kromca zengin M7C3 ve molibdence zengin M6C) hızlıca partikül büyümesi olduğundan mukavimleşmeye önemli katkıları yoktur. Kromlu sıcak iş takım çeliklerine genellikle 44-50HRC sertlik değerlerinin elde edileceği şekilde çift temperleme işlemi uygulanır. Yüksek şok direnci ve yüksek gerilmeler söz konusu olduğunda ise sertlik değeri 40-44HRC olacak şekilde temperlenir.

Tungstenli Sıcak İş Takım Çelikleri 

Tungstenli sıcak iş takım çeliklerinin temel alaşım elementleri karbon, tungsten (%9– 19), krom ve vanadyumdur. Daha yüksek miktarda alaşım elementi içerdiğinden; yüksek sıcaklıklarda yumuşamaya ve erozif aşınmaya karşı direnci, kromlu sıcak iş takım çeliklerinden daha yüksektir. Bunun yanı sıra yüksek miktarda alaşım elementi içermesi nedeniyle; 45-55HRC gibi normal çalışma sertliklerinde gevrek davranış göstermeye daha yatkındır. Tungstenli sıcak iş takım çelikleri, havada soğutularak sertleştirilebilmesine rağmen genellikle tufal oluşumunu en aza indirgemek için yağda veya sıcak tuz banyosunda su verilerek sertleştirilir. Tungstenli sıcak iş takım çelikleri, havada soğutulduğu zaman düşük miktarda distorsiyon meydana gelmektedir. Tungstenli sıcak iş takım çeliklerinin termal şok dirençleri kromlu sıcak iş takım çeliklerinden daha düşüktür. Bu sebeple çalışma ortamında çatlama tehlikesi olmaksızın su ile soğutma yapılamaz. Tungstenli sıcak iş takım çelikleri, pirinç, bronz ve çelik için ekstrüzyon kalıplarında, sıcak presleme kalıplarında, yüksek sıcaklıklarda kullanılan zımba ve kesme bıçaklarında, sıcak tel çekme kalıplarında kullanılırlar.

Molibdenli Sıcak İş Takım Çelikleri 

Molibdenli sıcak iş takım çelikleri, molibden, krom, vanadyum, karbon ve değişen oranlarda tungsten içerirler. Kompozisyonları her ne kadar molibdenli yüksek hız takım çeliklerine benzese de, daha düşük karbon oranı ve daha yüksek tokluğa 10 sahiptirler. Tungstenli sıcak iş takım çeliklerine kıyasla başlıca avantajı daha düşük olan maliyetidir. Ayrıca, ısıl çatlamaya kaşı direnci daha yüksektir. Molibdenli sıcak iş takım çelikleri, dekarbürizasyona oldukça yatkındır. Bu sebepten dolayı, tavlama ve sertleştirme ısıl işlemleri sırasında gerekli önlemler alınmalıdır.

Plastik Kalıp Çelikleri 

Plastik kalıplamada ve kalay, çinko ve kurşun alaşımları gibi düşük ergime noktasına sahip malzemelerin basınçlı döküm uygulamalarında kullanılan takım çelikleri AISI sınıflandırma sisteminde P grubu ile gösterilen plastik kalıp çelikleridir. Plastik kalıp çeliklerinde olması gereken özellikler şunlardır:

• Plastik kalıp çeliklerine kalıp şekli kolayca verilebilmelidir. Bu özelliğin sağlanması için malzemenin tavlanmış halde sertliği düşük olmalıdır. 
• Talaşlı imalat özellikleri iyi olmalıdır. 
• Yüzeyleri iyi parlatılabilmelidir. Özellikle saydam plastiklerin kalıplanmasında kullanılan kalıplarda bu özellik çok önemlidir. İyi parlatılabilirlik için malzemenin kalıntılardan arındırılmış olması, kimyasal ve yapısal olarak homojen olması ve yüksek yüzey sertlikleri değerlerine sahip olması gerekir. 
• Aşınma direnci yüksek olmalıdır. 
• Yüksek yüzey sertliğine sahip olmalıdır. 
• Yüksek basınçlara maruz kaldığında kalıp boşluğundaki çökmeleri önlemek için göbek mukavemetinin yüksek olması gerekir. 
• Tokluğu yüksek olmalıdır. 
• Sertleştirme sırasında boyutsal değişimi az olmalıdır. 
• Korozyon dirençleri yüksek olmalıdır. 
• Temperleme sırasında sertlik düşüşüne karşı dirençli olmalıdır.

P grubu kalıp çeliklerinin ana alaşım elementi krom ve nikeldir. P2 ve P6 tavlanmış halde çok düşük sertliğe sahiptir ve deformasyon sertleşmesine düşük direnç gösterir. Bu nedenle bu tip kalıp çeliklerine soğuk olarak kalıp oyuğu açılabilir. Kalıp oyuğu açıldıktan sonra kalıba yüzey sertliğini arttırmak için karbürleme işlemi uygulanır. Bu işlem ile yüzey sertliği 58 HRC değerine yükselir. P20 ve P21 kalıp çelikleri kitlesel sertleştirilmiş şekilde tedarik edilir. Sertlikleri 30–36 HRC değerlerindedir. Karmaşık kalıp şekilleri talaşlı imalat ile verilir. Bu tip çelikler ön sertleştirme 11 işlemine tabi tutulduğundan genellikle yüzey sertleştirme işlemi yapılmaz. Bunun yanı sıra bazı durumlarda P20 kalıp çelikleri kalıp boşluğunun verilmesinden sonra karbürleme işlemine tabi tutulabilir. Alüminyum içeren P21 kalıp çelikleri çökelme sertleşmesi uygulanan çeliklerdir. Genellikle mükemmel parlatılabilirlik özelliği istenilen kalıplarda tercih edilir. P4 ve P21 kalıp çelikleri hariç bütün plastik kalıp çelikleri yüksek sıcaklıkta yumuşamaya karşı düşük direnç gösterirler.

P1 kalıp çeliğinde kalıp boşluğu hemen oluşturulmasına rağmen uygulanan karbürleme işleminden sonra sertleşme kabiliyeti çok düşüktür. Bu sebeple P1 kalıp çeliği günümüzde kullanılmamaktadır. Düşük karbonlu kalıp çeliklerinde alaşım tasarımı kalıp boşluğu oluşturabilme özelliği ve karbürleme işleminden sonra sertleştirilebilme özellikleri arasında bir denge kurmaya bağlı olarak gerçekleştirilir. Nikel, krom ve manganez alaşım elementleri içeren P3 kalıp çelikleri düşük işlenebilirlik özelliği gösterirler. Daha düşük nikel içeriği, daha yüksek krom içeriği ve düşük olan sertleştirilebilme kabiliyetini telafi etmek için katılan molibden içeriğiyle P2 kalite kalıp çelikleri P3 kalıp çeliklerine nazaran daha iyi kalıp boşluğu oluşturabilme özelliğine sahiptir. Çünkü nikel alaşım elementi ferrit fazını mukavimleştirerek malzemenin tavlanmış haldeki sertliğini arttırır. Karbürleme işlemi uygulanmış P2 kalite kalıp çelikleri genellikle yağda su verme ile sertleştirilir ve 65 HRC gibi yüksek yüzey sertliği değerleri elde edilir. P5 kalite kalıp çeliklerinde ana alaşım elementi kromdur. Bu tip çelikler iyi kalıp boşluğu verilebilme ve yüksek göbek mukavemeti özellikleri sergilerler. Ayrıca, iyi sertleştirilebilme özelliği gösterirler. Karbürleme işleminden sonra suda veya yağda su verme işlemi uygulanan P5 kalite kalıp çeliklerinde 65 HRC yüzey sertlik değeri elde edilebilir. %3,5 oranında nikel alaşım elementi içeren P6 kalite kalıp çelikleri düşük kalıp boşluğu verilebilme özelliği gösterirler. Ancak sertleştirilebilme kabiliyetleri yüksektir. Yüksek krom ve molibden alaşım elementi içeren P4 kalite kalıp çelikleri çok iyi sertleştirilebilme özelliği gösterirler. Bu çeliklerde sertleşme havada veya yağda soğutma ile sağlanabilir. P4 kalite kalıp çeliklerinin tavlanmış haldeki sertliği 125 HB değerindedir. Yani kalıp boşluğu verilebilme özelliği P3 kalite kalıp çeliği ile benzerdir. Karbürleme işlemi uygulandıktan sonra, düşük karbonlu kalıp çelikleri içersinde en yüksek aşınma direnci gösteren ve temperleme sırasında yumuşamaya en az yatkın kalıp çeliği P4 kalite kalıp çeliğidir.

P20 kalite kalıp çelikleri makul sertleştirilebilme özelliği gösterir. P20 kalite takım çeliklerine kalıp boşluğu verilebilmesi zor olmasına rağmen talaşlı imalat ile kolayca işlenebilirler. Plastik kalıplama uygulamalarında kullanılan P20 kalıp çelikleri genellikle karbürleme işlemine tabi tutulurlar. Karbürlenmiş kalıpların su verilmiş haldeki sertliği 65 HRC değerindedir. Ancak temperleme sırasında yumuşamaya direnci düşüktür. P21 kalite kalıp çeliklerinde nikel ve alüminyum alaşım elementi olarak bulunmaktadır. Çökelme sertleşmesi ile sertleştirilen P21 kalıp çeliklerinde sertleşmeyi sağlayan çökeltiler nikel-alüminyum intermetalik bileşikleridir. P21 kalite kalıp çeliklerine karbürleme işlemi uygulanmaz ancak nitrürleme işlemi uygulanabilir. Tokluğu ve aşınma direnci özellikleri P20 kalite kalıp çeliğine benzer; talaşlı imalat özellikleri ise daha iyidir.

P grubu çeliklerin korozyon dayanımları sınırlıdır. Yüksek korozyon direncinin istendiği plastik kalıp uygulamalarında (PVC üretimi gibi) kalıp çeliği olarak martenzitik paslanmaz çelik kullanılır.

Özel Amaçlar İçin Geliştirilmiş Takım Çelikleri 

Düşük alaşımlı özel amaçlar için geliştirilmiş olan AISI sınıflandırma sisteminde L grubu ile gösterilen takım çelikleri az miktarda krom, vanadyum, nikel ve molibden içerirler. Önceleri bu grupta yedi kalite çelik olmasına rağmen günümüzde sadece L2 ve L6 kalite özel amaçlar için geliştirilmiş takım çelikleri kullanılır. %0,5 ile %1,10 arasında değişen oranlarda karbon içeren L2 kalite çeliklerde ana alaşım elementleri krom ve vanadyumdur. L6 kalite takım çelikleri ise az miktarda krom, molibden ve tokluğu arttırmak için %1,5 oranında nikel içerirler. L grubu takım çelikleri dingil, kam, kavrama, freze çakısı pensi gibi makine parçalarında, dövme kalıplarında, kaya matkaplarında, odun işleme takımlarında ve iyi tokluk ve mukavemetin istendiği özel alanlarda kullanılır. L grubu takım çelikleri düşük alaşım elementi içermelerine bağlı olarak 980-1095oC sıcaklıklarda kolayca dövülebilirler.

L2 kalite takım çeliklerinde ana alaşım elementi olan kromun içeriği arttırılırsa malzemenin sertleşme kabiliyeti ve temperleme sırasında yumuşamaya direnci artmaktadır. L2 kalite takım çeliklerine eklenen bir diğer alaşım elementi olan vanadyum ise eğer ostenitleme düşük sıcaklılarda yapılırsa sertleşme kabiliyetini bir miktar azaltır. Bunun nedeni vanadyumun kuvvetli karbür oluşturucu element olması ve düşük ostenitleme sıcaklıklarında vanadyum karbürün çözülememesidir. Bunun 13 yanı sıra vanadyum karbür partiküllerin ostenit fazı içinde kalması malzemenin kırılma direncini ve aşırı ısıtma altında tane büyümesini engeller.

L6 kalite takım çeliklerinde krom elementine ek olarak nikel alaşım elementi olarak kullanılır. Nikel elementi ostenit stabilizörü olduğundan A1 ve A3 kritik sıcaklıklarını düşürür. Yani ostenitin kararlı olduğu sıcaklık aralığını genişletir. Ayrıca nikel karbür oluşturucu element olmadığından ostenit veya ferrit fazında kalarak katı eriyik sertleşmesi sağlar. L6 kalite takım çeliklerinin sertleştirilme kabiliyetleri iyidir. Dolayısıyla yağda su verme ile sertleştirilebilirler. Sıcak sertlikleri ve temperleme sırasında yumuşamaya dirençlerinin düşük olmasından dolayı yüksek sıcaklıklarda kullanılamazlar. Bunun yanı sıra düşük sıcaklıklarda aşınma dirençleri iyidir. Molibden içeren L6 kalite takım çelikleri daha iyi sertleşebilme kabiliyetine sahip olduğundan havada soğutma ile sertleştirilebilir.

Yüksek Hız Takım Çelikleri 

Yüksek hız takım çelikleri, çok yüksek oranlarda tungsten (T sınıfı) ve molibden (M sınıfı) alaşım elementleri içerirler. Yapılarında bulunan tungsten, molibden, krom ve vanadyum çok yüksek yoğunlukta kararlı karbürler üreterek, bu çeliklerin 600°C gibi yüksek sıcaklıklarda sertlik kaybı olmadan kullanılabilmesini sağlarlar.