Alaşım Elementlerinin Çelik Yapısına Etkisi

Karbon (C):Çelikte bulunan başlıca elementtir ve en önemli etkiye sahiptir. Karbon’un yanı sıra her alaşımsız çeliğe bir miktar silikon, mangan, fosfor ve kükürt üretim sırasında istem dışı girer. Karbon oranı arttıkça mukavemet ve sertlik artar ancak esneklik, dövülme, kaynaklanabilme ve işlenebilme özelikleri zarar görür. Karbon oranın korozyona karşı dirence hiçbir etkisi yoktur.

Mangan (Mn):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, paslanamaya – korozyona – olan dayanımını geliştirir.

Silisyum (Si): 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 kgf/mm2, akma dayanımını da benzer oranda arttırır. %14’den fazla silisyum bulunan çelikler, kimyasal tepkilere karşı dayanımlı olduklarından, bu durumdaki çelikler dövülemezler.

Fosfor (P):Genel olarak çelikte zararlı olarak bilinir, yüksek nitelikteki çeliklerde fosfor yüzdesi en çok olarak % 0,030-0,050 arasında tutulur.

Kükürt (S):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 (Cr): 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 (Ni):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 paslanmaya ve kabuklaşmaya dayanımlı çelikler için uygun bir alaşım elementidir.

Molibden (Mo): 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 (V): 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 uçlarının, 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.

Wolfram – Tungsten (W): 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 Wolframın bulunması belirli yüzdelere kadar kaynak edilebilme özelliğine geliştirici etkiler yapar. Çeliğe ilave edilecek beher Wolfram yüzdesi, akma ve çekme dayanımını 4 kg/mm2’ye kadar arttırır. Wolframın karbür meydana getirmeye karşı kuvvetli bir eğilimi olup, yüksek çalışma sıcaklığında, çeliğin menevişlenip sertliğini kaybetmemesini sağladığından, sıcağa dayanımlı çeliklerin yapımında tercih edilir.

Alüminyum (Al): Al oranı arttıkça malzeme granüler (boşluklu) yapıya dönüşür, ayrışma ve ısıya karşı dayanım artar.

Bakır (Cu): Çeliğin mukavemeti ve akma noktası artar fakat süneklik zarar görür. Bakırın düşük bir miktarı bile çeliğin korozyona karşı dayanımına önemli katkıda bulunur ve kaynaklanabilme özelliğine zarar vermez.