Çelik demir, karbon ve diğer elementlerin bir alaşımıdır. Çeliğe başka elemanların eklenmesi alaşım olarak adlandırılır. Sınırlayıcı karbon içeriği genellikle% 2,11’dir. Demir alaşımı% 2.11’den fazla karbona sahipse, buna çelik değil dökme demir denir.
2300 farklı çelik türü vardır. Tür başına ne kadar esnek, güçlü veya zor olduğu konusunda farklılık gösterir. Bunun karbon içeriği ile ilgisi vardır. Bu yükseldikçe, daha sert ve daha kırılgan hale gelir. Daha az karbon ise daha güçlü ve daha esnek çelikle sonuçlanır.
Demir binlerce yıldır işlenmiştir, ancak çelik üretimi yalnızca 15. yüzyıldan beri yaygındır. Daha sonra yüksek fırın icat edildi. Büyük çapta çelik üretmek, kimyasal işlemler konusundaki bilginin artmasıyla demirin işlenmesi mümkün hale geldiğinde çok daha sonra oldu. Bu, sanayi devriminin ortaya çıkmasıyla bir kez daha hızlandı ve çelik üretiminde büyük bir artışla sonuçlandı. Her yerde ve çok yönlü bir metaldir.
Çelik Nasıl Yapılır?
Demir cevheri yüksek fırınlarda yanmış kömürden karbonun eklendiği ham demire eritilir. Karbon içeriğini azaltmak için oksijen gerekir. Bu işlemde serbest kalan yüksek sıcaklıkları düşürmek için çok sayıda eski demir de kullanılır. Örneğin, çelik üretimi eski demirin geri dönüşümü için iyidir.
Çelik türleri
Belirtildiği gibi, farklı özelliklerinden dolayı büyük ölçüde farklılık gösterebilen birçok çelik türü vardır. Bunlar sadece demir ve karbon oranı ile değil aynı zamanda nikel, krom veya manganez gibi diğer metal elementlerin eklenmesiyle de belirlenir. Örneğin, bazı maddeleri ekleyerek çeliği paslanmaz hale getirebilir veya ısıya, korozyona, neme veya asitlere dirençli yapabilirsiniz. Çelik ile, son ürünün hizmet etme amacına bağlı olarak, en iyi uygulanabilirliği elde etmek için doğru özellikleri bir araya getirebilirsiniz. Örneğin, bir araba zaten 25 farklı çelik içeriyor, çünkü her bir parçanın kendi işlevi var ve belirli gereksinimleri karşılamaları gerekiyor.
Yapısal çelik, serbest kesim çelik ve takım çeliği gibi farklı çelik türlerini kimyasal bileşime bağlı olarak birkaç kategoriye ayırabilirsiniz.
Yapısal çelik
En büyük grup, toplam çelik üretiminin% 90’ını tahmin eden yapısal çeliğin altında kalmaktadır. Adından da anlaşılacağı gibi, örneğin köprüler, gemiler ve binaların taşıyıcı yapıları gibi sağlam yapı yapıları, ayrıca ekskavatörler, barakalar ve trenler gibi.
Bu çelik kalitesi en fazla% 0,25 karbon içeriğine sahiptir ve bu düşük karbon içeriği nedeniyle yüksek bir gerilme mukavemetine sahiptir (çok fazla ağırlık taşıyabilir ve kolay kırılmaz) ve uzama (iyi esneklik). Ayrıca, yapısal çelik kolayca kaynaklanabilir, işlenmesi kolay, hem sıcak hem de soğuk, nispeten ucuz ve diğer metal türlerinden biraz daha yumuşaktır. Aynı zamanda korozyona karşı daha hassastır.
Serbest kesim çelik
Yapısal çeliği ayarlayarak ve ondan madde ekleyerek veya bu maddeleri kaldırarak farklı özelliklere sahip çelik elde edersiniz. Serbest kesme çeliği,% 0.3 ile% 0.6 arasında daha yüksek bir karbon yüzdesine sahiptir ve genellikle daha güçlü ve serttir. Aynı zamanda% 1.5 ile% 5 arasında alaşım elementleri veya özelliklerini baz çeliğe veren diğer maddelerden oluşur. Buna düşük alaşımlı çelik kalitesi denir.
Serbest kesme çeliği, dişliler, vidalar, somunlar, cıvatalar ve kaplinler gibi makine parçaları için yaygın olarak kullanılır. Bu nedenle makine çeliği olarak da adlandırılır. Tezgah tornalamada serbest kesme çeliği kullanımı yaygındır. Yapısal çelikten daha güçlü ve serttir ve yine de iyi kesilip işlenebilir. Bu tür çeliği kaynaklamak veya deforme etmek daha zordur.
Takım çeliği
Takım çeliği veya yüksek hız çeliği (Yüksek Hız Çeliği – HSS) sertliğini yüksek sıcaklıklarda tutar. Güçlü, sert ve ısıya dayanıklıdır. Bu özellikleri sayesinde, metal matkaplar gibi yüksek sıcaklıklar ve sert yüzeylerle temas eden aletler için kullanılır. Takım çeliği% 0.6 ile% 1.5 arasında bir karbon oranına sahiptir ve yüksek alaşımlı bir çeliktir. Yüksek alaşımlı çelikler alaşım elementlerinin% 5’inden fazlasını içerir. Bunun en iyi bilinen örneği paslanmaz çeliktir. Bunun için kullanılan en önemli elementler, kombinasyon halinde kolay aşınmayan daha sert bir ürün sağlayan krom ve nikeldir.
Diğer metal elementlerin etkileri
Çeliğe başka elemanlar eklemek hassas bir iştir, çünkü metal elemanlar sadece demire değil, aynı zamanda birbirlerine de tepki gösterir. Birbirlerinin özelliklerini güçlendirebilir veya tahrip edebilirler. Aşağıda bazı metal element örnekleri ve bunların çelik üzerindeki etkileri verilmiştir.
Manganez (Ma) akma noktasını ve çekme dayanımını arttırır, dövülebilirliği ve kaynak kabiliyetini arttırır ve aşınma direncini arttırır. Manganez sülfit işlenebilirliği arttırır.
Bakır (Cu) korozyon direncini arttırır.
Alüminyum hem karbonu hem oksijeni bağlar ve çeliği yaşlanmaya karşı oldukça dirençli hale getirir.
Krom (Cr) daha fazla sertlik verir ve çeliği kesmeyi kolaylaştırır.Yeterince krom ile paslanmaz çelikten bir krom oksit tabakası oluşur. Bu çeliğe nikel de eklerseniz, korozyona karşı da dayanıklıdır.
Serbest kesimli çeliğe kurşun (Pb) eklenmesi çeliğin işlenmesini kolaylaştırır. Kurşun demirde çözünür değildir ve homojen ve işlenmiş bir ürün elde etmek için çok küçük parçacıklarla karıştırılmalıdır. Bu alaşımın avantajı yüksek sürtünme direncine sahip olmasıdır ve bu nedenle işlemesi daha kolaydır.
Silikon (Si) çelikten katı bir elementtir. Bunun nedeni demirin çeliğe üretimi sırasında salınmasıdır. Çekme sınırı ve çekme dayanımı arasındaki oranı arttırma özelliğine sahiptir. Ayrıca oksijeni çelikten bağlamak ve çıkarmak için gerekli olan bir okside edici etkiye sahiptir. Oksijen çeliğe zararlıdır, çünkü mekanik özellikleri azaltır.
Ancak daha az olumlu etkisi olan öğeler de var. Örneğin, fazla miktarda fosfor (P), soğuk halde hızlı bir şekilde çatlayan bir ürün üretir (soğuk gevrekleşme). Çelikte çok fazla kükürt (S) varsa, yüksek sıcaklıklarda dövme yapmak zordur ve ayrıca kaynaklanması zordur (kızarıklık). Bu nedenle, bu elemanlar çelikte sadece% 0.06 ile% 0.05 arasında bir oranda bulunabilirler.
Çeliğin Kullanım Alanları
Çelik, yalnızca mühendislik alanında değil aynı zamanda inşaat veya benzeri alanlarda da kullanılır. Şu anda esas olarak binaların taşıyıcı yapılar için kullanılır. Çelik çoğu zaman birçok beton, ahşap ve cam yapının veya bunların parçalarının temeli veya takviyesidir.
Genel olarak, çelik daha karmaşık ve karmaşık şekiller için kullanılır. Projeyi yangından koruyabilir, bu da sadece bir malzeme değil. Üstelik tamamen geri dönüştürülmüş bir malzeme olduğundan çevremize de fayda sağlıyoruz.
Çelik geri dönüşümü ilginizi çekebilir. Her ne kadar birçok insan çeliğin geri dönüştürülebileceğine dair bir fikriniz olmasa da, bilinen bir gerçektir. Çelik, özellikle ekonomik nedenlerle, 150 yıldan uzun bir süredir geri dönüştürülüyor. Çelik, demir cevherinden geri dönüşüm için daha ucuzdur. İstatistiklere göre, yıllık çelik üretiminin yaklaşık% 75’i geri dönüştürülüyor, yıllık toplam üretimin% 65’ine yalnızca takviye çubukları geri dönüştürülüyor.