ALAŞIM ELEMENTLERİ
Alaşım Elementlerinin Çelik Yapısına Etkisi:
Karbonlu Çelikler:
Mn, Si gibi alaşım elementlerinin bir veya ikisinin çeliğin içindeki
değerleri,-enaz- Mn %1,65 – Si %0,60 geçmiyor ve kimyasal bileşiminde başka
herhangi bir alaşım elementinin belirli bir miktarda (en az) bulunması
istenmiyorsa bu çelikler, karbonlu çelikler sınıfına girer.
Alaşımlı Çelikler:
Karbonlu çeliklerin normal olarak sağlanamayan kendine has özellikleri
kazanmak için, bir veya birden fazla alaşım elementi katmak suretiyle yapılan
çelikler alaşımlı çeliklerdir. Mn, Si gibi alaşım elementlerinin bir veya birden
fazlasının, çeliğin içindeki değerleri Mn %1,65, Si %0,60’dan fazla olan ve bunlara
öteki elementlerden –Al B Cr Co Mo Ni Ti W V Zr- birinin veya birkaçının
bulunması istenen çelikler, alaşımlı çelikler sınıfına girer.
Alaşımlı çeliğin, alaşım elementlerinin alt ve üst limit değerleri arasındaki
fark çok az olup, alaşım elementi sayısı arttıkça, alınacak dökümlerde uygun
olmayanların sayısı fazlasıyle artar. Alaşımlı çelik ingot ve kütüklerin gerek
yüzünde gerekse içinde meydana gelmesi muhtemel çatlamalara neden olmaması
için, özel kuyu ocaklarında ağır ağır soğutulur. Ayrıca haddeleme ve dövme
işlemlerinden önce son olarak hatalar giderilir. Bu nedenlerden ötürü alaşımlı çelik
yapımı, karbonlu çeliklere kıyasla daha zordur.
Karbon:
Çelikte başlıca sertleştirici etkisi olan elementtir. Karbon miktarındaki her
artış, çeliğin sıcak haddeleme ve normalize edilmiş halindeki sertlik ve çekme
dayanımını arttırır. Fakat esnekliğini, dövülme, kaynak edilme ve kesilme
özelliğini zayıflatır.
Mangan:
Çeliğin dayanımını geliştirici bir alaşım elementidir. Esnekliğini az
miktarda azaltır. Dövme ve kaynak edilme özelliğine olumlu etkide bulunur.
Manganın, sertlik ve dayanımını arttıran özelliği, karbon miktarına bağlıdır.
Manganın yüksek karbonlu çeliklerdeki etkisi, düşük karbonlu çeliklere oranla
daha fazladır. Mangan suverme derinliğini arttırır. Paslanmaya –korozyona- olan
dayanımını geliştirir.
Silisyum:
Çelik dökümlerde fiziksel dayanımı ve özgül ağırlığı arttırır. Silisyum,
mangan gibi bütün çeliklerde bulunan bir elementtir. Çelik yapımında demir
cevherinden, veya ocak astarı olan tuğlalardan da bir miktar silis, çeliğin
bünyesine kendiliğinden girer. Silisyumlu çelikler deyimi; bileşiminde %0,4’dan
fazla silisyum olan çelikler için kullanılır. Çelikte silisyumun bulunması esnekliği
eksi yönde etkilese de beher %1 artış için çekme dayanımını 10 kg/mm2
, akma
dayanımını da benzer oranda arttırır. %14 arasında silisyum bulunan çelikler,
kimyasal tepkilere karşı dayanımlı olduklarından, bu durumdaki çelikler
dövülemezler.
Fosfor:
Fosfor; genel olarak çelikte zararlı olarak bilinir, yüksek nitelikteki
çeliklerde fosfor yüzdesi en çok olarak 0,030-0,050 arasında tutulur.
Kükürt:
Kükürt; çeliği kırılgan yapar ve haddelenmesini güçleştirir. Çeliğin
işlenebilme özelliğinin arttırılması söz konusu olmadığı hallerde, fosfor gibi
istenmeyen yabancı maddeler olarak kabul edilen bir elementtir. Normal olarak
müsaade edilen miktar en çok %0,025-0,050 arasında sınırlandırılır.
Krom:
Krom; çeliğin dayanım özelliğini arttıran fakat buna karşılık, esnekliğini
çok az bir dereceye kadar eksi yönde etkileyen bir alaşım elementidir. Krom,
çeliğin sıcağa dayanımını arttırır. Kabuk –tufal- yapmayı önler. İçinde yüksek
oranda krom bulunması; çeliğin paslanmaya karşı dayanımını arttırır.
Kromlu paslanmaz çeliklerde krom oranı arttıkça, kaynak edilebilme
yeteneği azalır. Krom, dengesi çabuk bozulmayan karbürü meydana getirir.
Çelikte beher %1 oranındaki krom yüzdesi artışına karşılık, çekme dayanımında
yaklaşık olarak 8-10 kg/mm2
’lik bir artış görülür. Aynı oran içinde olmamakla
beraber, akma dayanımı yükselirse de çentik dayanımı düşer.
Nikel:
Nikel; çeliğin dayanımını silisyum ve mangana kıyasla daha az arttırır.
Çelikte nikel, özellikle kromla birlikte bulunduğu zaman, sertliğin derinliklere
inmesini sağlar.
Krom nikelli çelikler paslanmaz, kabuklaşmaya ve ısıya dayanımlıdır.
Özellikte düşük sıcaklıklarda, makine yapım çeliklerinin çentik dayanımını arttırır.
Nikel, ıslah ve sementasyon çeliklerinin dayanımını arttırdığı gibi, istenen yapıdaki
çelikler, paslanmaya ve kabuklaşmaya dayanımlı çelikler için, uygun bir alaşım
elementidir.
Molibden:
Molibden; çeliğin çekme dayanımını özellikle ısıya dayanımıyle kaynak
edilme özelliğini arttırır. Yüksek miktarda molibden, çeliklerin dövülebilmesini
güçleştirir. Molibden, kromla birlikte daha çok kullanılır. Molibdenin etkisi
volframa benzer.
Alaşımlı çeliklerde molibden; krom nikelle birlikte kullanıldığında, akma
ve çekme dayanımını arttırır. Molibden kuvvetli karbür meydana getirdiğinden,
hava ve sıcakiş çeliklerinde, ostenitik pasa dayanımlı çeliklerde, sementasyon,
makine yapım çelikleriyle ısıya dayanımlı çeliklerin yapımında kullanılır.
Vanadyum:
Vanadyum; çok düşük miktarda kullanıldığında çeliğin sıcağa dayanımını
arttırır. Vanadyum, alaşımlı makine yapı çelikleri tane yapısının ince olmasını ve
fiziksel özelliklerinin gelişmesini sağlar.
Aynı zamanda çelik kesici uclarının, daha uzun zaman keskin kalmasını
sağlar. Genellikle alaşımlı makine yapım çeliklerinde bulunan vanadyum miktarı
%0,03-0,25 arasında değişir. Karbür yapmaya karşı kuvvetli bir eğilimi vardır.
Çeliğin çekme ve akma dayanımını arttırır. Makine yapım ve sıcakiş çeliklerinde
özellikle vanadyum krom, hava ve makine yapım çeliklerinde volframla birlikte
kullanılır.
Volfram:
Volfram; çeliğin dayanımını arttıran bir alaşım elementidir. Takım
çeliklerinde, kesici kenarlar sertliğin artmasını kullanılma ömrünün uzamasını ve
yüksek ısıya dayanımını sağlar. Bu yönden hava çeliklerinde, takım çeliklerinde ve
ıslah çeliklerinde, alaşım elementi olarak yaygın bir şekilde kullanılır. Çelikte
volframın bulunması belirli yüzdelere kadar kaynak edilebilme özelliğine geliştirici
etkiler yapar. Çeliğe ilave edilecek beher volfram yüzdesi, akma ve çekme
dayanımını 4 kg/mm2
’ye kadar arttırır. Volframın karbür meydana getirmeye karşı
kuvvetli bir eğilimi olup, yüksek çalışma sıcaklığında, çeliğin menevişlenip
sertliğini kaybetmemesini sağladığından, sıcağa dayanımlı çeliklerin yapımında
tercih edilir.