Alaşım elementlerinin etkisi
Ni, C, Co, Mn, N östenit yapıcı,
Mn, Cr, Mo, W, V, Ti karbür yapıcı elementlerdir.
Döküm tarzının etkisi
Ergitmeden sonra ingota dökülme esnasında havadan veya çevreden aldığı gazların etkisidir.
FeO2, CO, CO2, FeN
Bunlar döküm esnasında çeliğin bünyesinde hava kabarcıkları veya ergime sıcaklığında bile katı halde bulunan oksitler
meydana getirebilir. Katı reaksiyon ürünleri kısmen yüzeye doğru yaklaşır ve çelikte çatlak başlangıç noktası olarak rol oynar.
ALAŞIM ELEMENTLERİNİN ÇELİK YAPISINA ETKİSİ
Metal malzemelerde, belirli özellikleri elde etmek (kuvvetlendirmek) veya gidermek (zayıflatmak) amacıyla önceden
saptanmış miktarlarda bulunması zorunlu olan bileşenlere alaşım elementi, istenmediği halde üretimden kaynaklanan ve
arıtılamayan elementlere ise empürite yada katışkı denir.
Alaşımlı çeliğin alaşım elementlerinin alt ve üst limit değerleri arasındaki fark çok az olup, alaşım elementi sayısı arttıkça
alınacak dökümlerde uygun olmayanların sayısı da artar. Alaşımla çelik ingot ve kütüklerinin gerek yüzeyinde gerekse içinde
meydana gelmesi muhtemel çatlamaların oluşmaması 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.
Alaşım elementlerinin etkisiyle, başka hiçbir malzemenin özellikleri çeliklerdeki kadar geniş çapta değiştirilemez. Öte yandan
çok sık örnekte karşılaşıldığı gibi bunların etkileri toplanabilir olmadığından, çok sayıda alaşım elementinin birlikte bulunması
halinde, beklenen özellik değişmeleri ancak genel çerçevede ele alınabilir ve bu konuda kesin bir yaklaşım yapılamaz.
Karbon
Karbon, çelikte başlıca sertleştirici etkisi olan elementtir. Karbon miktarındaki her artış, çeliğin sıcak haddeleme veya
normalize edilmiş halindeki sertlik ve çekme dayanımını arttırır. Fakat esnekliğini, dövülme, kaynak edilme ve kesilme
özelliğini zayıflatır.
Mangan
Mangan, çeliğin dayanımını geliştirir. Esnekliğini az miktarda azaltır. Dövme ve kaynak edilme özelliğine olumlu etkide
bulunur. Manganın sertlik ve dayanımı arttıran özelliği karbon miktarına bağlıdır. Manganın yüksek karbonlu çeliklerdeki
etkisi, düşük karbonlu çeliklere oranla daha fazladır. Mangan su verme derinliğini arttırır.
Silisyum
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 silisyum, çeliğin bünyesine
kendiliğinden girer. Ayrıca üretimde oksijen giderici olarak kullanılır. Alaşımsız çeliklerde en fazla %0,60’a kadar bulunabilir.
Düşük alaşımlı çelikler ve yay çelikleri %2’ye kadar Si içerir. Silisyumlu çelikler olarak adlandırılan çeliklerde, Si miktarı
%0,40’dan %5’e kadar yükselir. Çelikte silisyum bulunması esnekliği azaltırken, akma dayanımını arttırır. %14-15 silisyum içeren çeliklerde korozyon dayanımı yüksektir, fakat kırılganlık yüksek olduğu için dövülemezler. Silisyum miktarı arttıkça tane
büyüklüğü de artar.
Fosfor
Fosfor genellikle çelikte zararlı olarak bilinir. Yüksek nitelikteki çeliklerde fosfor yüzdesi en çok %0,030-0,050 arasında tutulur.
Kükürt
Kükürt çeliği kırılgan yapar ve haddelenmesini güçleştirir. Çeliğin işlenebilme özelliğinin arttırılması söz konusu olmadığı
hallerde, fosfor gibi yabancı madde olarak kabul edilen bir elementtir. Normal olarak izin verilen 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. İçerisinde yüksek oranda krom
bulunması çeliğin paslanmaya karşı dayanımını arttırır.
Kromlu paslanmaz çeliklerde krom oranı arttıkça, kaynak edilebilme yeteneği azalır. Krom, dengesi çabuk bozulmayan karbür
meydana getirir. Çelikte her %1 oranındaki krom yüzdesi artışına karşılık çekme dayanımında yaklaşık olarak 8-10 kg/mm2
’lik artış görülür. Aynı oranda 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
sertleşme derinliğini arttırır. Krom-Nikelli çelikler paslanmaya, kabuklaşmaya ve ısıya dayanımlıdır. Özellikle düşük
sıcaklıklarda makine yapım çeliklerinin çentik dayanımını arttırır. Nikel, ıslah ve sementasyon çeliklerinin dayanımını arttırır.
Paslanmaya ve kabuklaşmaya dayanımlı olması istenen çelikler için uygun bir alaşım elementidir.
Molibden
Molibden, çeliğin çekme dayanımını özellikle ısıya dayanımıyla kaynak edilme özelliğini arttırır. Yüksek miktarda molibden
çeliğin dövülmesini güçleştirir. Kromla birlikte daha çok kullanılır. Molibdenin etkisi volframla benzerdir. Alaşımlı çeliklerde
molibden, krom-nikelle birlikte kullanıldığında akma ve çekme dayanımını arttırır. Molibden kuvvetli karbür meydana
getirdiğinden hava ve sıcak iş çeliklerinde, östenitik pasa dayanımlı çeliklerde, sementasyon makine yapım çeliklerinde ve
ısıya dayanımlı çeliklerin yapımında kullanılır.
Vanadyum
Vanadyum, çok düşük miktarlarda kullanıldığında çeliğin ısıya dayanımını arttırır. Vanadyum, alaşımlı makine yapı çeliklerinin
tane yapılarının ince olmasını ve fiziksel özelliklerinin geliştirilmesini sağlar. Aynı zamanda çelik kesici uçların, daha uzun süre
keskin kalmasını sağlar. Genellikle alaşımlı makine yapım çeliklerinde bulunan vanadyum, %0,025-0,030 arasında değişir.
Karbür yapmaya karşı kuvvetli bir eğilimi vardır. Çeliğin çekme ve akma dayanımını arttırır. Makine yapım ve sıcak iş takım
çeliklerinde özellikle kromla, yüksek hız çeliklerinde volframla birlikte kullanılır.
Volfram
Volfram, çeliğin dayanımını arttıran bir alaşım elementidir. Takım çeliklerinde kesici kenarların sertliğinin artmasını, kullanma
ömrünün uzamasını ve yüksek ısıya dayanımını sağlar. Bu yönden hava çeliklerinde, takım çeliklerinde ve ıslah çeliklerinde
alaşım elementi olarak yaygın bir şekilde kullanılır. Çelikte belirli yüzdelere kadar volframın bulunması, çeliğin kaynak edilme
özelliğine geliştirici etkiler yapar. Çeliğe ilave edilecek her volfram yüzdesi, akma ve çekme dayanımını 4 kg/mm2
kadar arttırır. Volframın karbür oluşturmaya karşı kuvvetli bir eğilimi olup, yüksek çalışma sıcaklığında çeliğin menevişlenip sertliğini
kaybetmemesini sağladığından, sıcağa dayanıklı çeliklerin yapımında tercih edilir.
Azot
Nitrür oluşturduğu için önemlidir. Çelikte yaşlanma meydana getirir. Çeliğin sertliğini, mekanik dayanımını ve korozyon
dayanımını arttırır. Uygun alaşımlı çeliklerin yüzeyine nüfuz ettirilerek aşınmaya dirençli ve sert bir yüzey tabakası elde edilir.
