Çelik

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Atla: kullan, ara
Üretim Yöntemlerine Göre
Kullanım Alanlarına Göre
Alaşım Durumlarına Göre
Dokusal Durum ve Metalografik
Yapılarına Göre
Ana Katkı Maddelerine Göre
Kalite Durumlarına Göre
Sertleştirme Ortamlarına Göre
Fiziksel ve Kimyasal
Özelliklerine Göre
Çelik köprü
Demir-Karbon evrelerini gösteren şekil, farklı evrelerin gerçekleşme sıcaklığını gösteriyor

Çelik, demir elementi ile genellikle %0,2 ila %2,1 oranlarında değişen karbon miktarının bileşiminden meydana gelen bir alaşımdır. Çelik alaşımındaki karbon miktarları çeliğin sınıflandırılmasında etkin rol oynar. Karbon genel olarak Demir'in alaşımlayıcı maddesi olsa da demir elementini alaşımlamada Magnezyum, Krom, Vanadyum ve Volfram[1] gibi farklı elementler de kullanılabilir. Karbon ve diğer elementler demir atomundaki kristal kafeslerin kayarak birbirini geçmesini engelleyerek sertleşme aracı rolü üstlenirler. Alaşıyımlayıcı elementlerin, çelik içerisindeki, değişen miktarları ve mevcut bulundukları formlar (çözünen elementler, çökelti evresi) oluşan çelikte sertlik, süneklilik ve gerilme noktası gibi özellikleri kontrol eder. Karbon miktarı yüksek olan çelikler demirden daha sert ve güçlü olmasına rağmen daha az sünektirler.

Yüksek Karbon içeren alaşımlar, düşük erime noktaları ve dökme kabiliyetleri[1] nedeniyle dökme demir olarak bilinirler. Çelik ayrıca az miktarda karbon içeren fakat demir cüruflarını da kapsayan dövme demir olarak da ayırt edilir. İki ayırt edici faktör de çeliklerin pas önleyiciliklerini artırır ve daha iyi kaynaklanabilirlik sağlar.

Her ne kadar Rönesans'tan uzun süre önceleri çelik çeşitli etkisiz metotlarla üretilmişse de 17. yüzyılda icat edilen daha etkili üretimlerden sonra kullanımı yaygın bir hâl aldı. 19. yüzyılın ortalarında Bessemer Değiştirgeci'nin icadıyla çelik pahalı olmayan seri üretim materyali olmaya başladı. İlerleme sürecinde ilave edilen temel oksijen ile çelik yapımı gibi mükemmelleştirmeler üretimin maliyetini düşürürken metalin kalitesini arttırdı. Günümüzde, her yıl 1300 milyon ton üretimi ile, çelik dünyada en çok kullanılan ortak malzemelerden birisidir. Binalarda, altyapı üretiminde, aletlerde, gemilerde, otomobillerde, makinelerde, aksesuarlarda ve silahlarda ana malzemedir. Modern çelik çeşitli standartlar kuruluşları tarafından çeşitli özelliklerine göre sınıflandırılır.

Çeliğin maddesel özellikleri[değiştir | kaynağı değiştir]

Çelik kablo

Demir, birçok metal gibi, yeryüzü kabuğunda oksijen ve ya sülfür gibi diğer elementlerle kombine olmuş halde, sadece cevher şeklinde bulunur.[2] Standart demirin içerdiği mineraller arasında Fe2O3 demir oksit (esmer renkte olan doğal demir oksidineden ibaret bir maden filizi) ve FeS2 pirit (budala altını)[3] vardır. Demir, oksijenin uzaklaştırılması ve cevherin kimyasal açıdan tercih edilen eşi karbon ile birleştirilmesi ile cevherden çekilir. Bu süreç, ilk olarak kalay (yaklaşık olarak erime noktası 250 °C (482 °F)) ve bakır (yaklaşık olarak erime noktası 1.000 °C (1,830 °F)) gibi erime noktası düşük metallerde tatbiki yapılmış ve madeni tasviye etme işlemi olarak bilinmektedir. Karşılaştıma yapılırsa dökme demirin yaklaşık olarak 1.370 °C (2,500 °F) civarında eridiği görülür.Bütün bu sıcaklıklara Bronz Çağı'ndan buyana uygulanan eski metotlarla ulaşmak mümkündür. Oksijen oranının kendi kendini hızlıca 800 °C nin civarına yükseltmesinden beri, madenin tasviyesi işleminin düşük oksijen ortamında yer alması önemlidir.Bakır ve Kalaya benzemeyen sıvı demir Karbonu kolayca çözer. Maden tasviye işlemi çelik adı verilen yüksek Karbon içeren alaşım pik demir olarak sonuçlanır[4]. Fazla gelen Karbon ve diğer katkı maddeleri bir sonraki basamakta uzaklaştırılır.

Paslanmaz çelikler[değiştir | kaynağı değiştir]

Paslanmaz çelikler, günümüz çelik sektörünün üzerine yoğunlaştığı ve en çok kullanılan çelik türüdür. Çeşitli paslanmaz çelik kalite ve standartları bulunmaktadır. Genel olarak paslanmaz çelikler %10-%25 arasında Cr (Krom) içerirler. Krom, çeliğin yapısında çeliğin yüzeyine çıkarak kromoksit tabakası oluşturur ve demirin oksitlenmesini engeller. Bu krom oksit tabakası çok ince bir film olarak oluşup malzemenin mekanik özelliklerinde her hangi bir kötü etki yaratmaz. Ayrıca alaşım elementi olarak Ni (Nikel) de kullanılır. Nikel paslanmaz özelliğini iyileştirir ve iyi bir korozyon direnci sağlar. Paslanmaz çelikler neredeyse tüm sanayi kollarında kullanılmaktadır.

Dünyadaki çelik üretimi

Kaynakça[değiştir | kaynağı değiştir]

  1. ^ a b Ashby, Michael F.; David R. H. Jones (1992) (İngilizce). Engineering Materials 2 (with corrections bas.). Oxford: Pergamon Press. 0-08-032532-7. 
  2. ^ Winter, Mark. "Periodic Table: Iron". The University of Sheffield. http://www.webelements.com/iron/. Erişim tarihi: 28 Şubat 2007. 
  3. ^ F. Brookins, Theo (November 1899). "Common Minerals and Valuable Ores". Birds and All Nature (A. W. Mumford) 6 (4). http://birdnature.com/nov1899/ores.html. Erişim tarihi: 2007-02-28. 
  4. ^ "Smelting". Britannica. Encyclopedia Britannica. 2007.