DIN EN 10020 e GÖRE ÇELĠK GRUPLARI

ÖZEL ÇELİKLER

DIN EN 10020 e GÖRE ÇELĠK GRUPLARI Ayrım Kriteri AlaĢımsız ç elikler AlaĢımlı Çelikler Kimyasal Analiz Temel Çelikler Kaliteli Çelikler Asil Çelikler Kaliteli Çelikler Asil Çelikler Kullanım yeri ve Özellikler (Ör. Mekanik Özellikler)

Temel Çelikler Genel çelik türü Özellikler için üretim yönteminde sınırlama yok Bu tür çelikler ısıl işleme uygun değil Mn ve Si elementleri dışında diğer elementlerde herhangi bir kısıtlama yok

Alaşımsız Kaliteli Çelikler NMI açısından sınırlama yok Temel çeliklerden farkı daha üstün örneğin mekanik özelliklerin veya daha ince tane boyutu isteniyor Kaliteli çelikler ile temel çeliklerin üretim prosesleri birbirlerinden farklılık gösterir.

Alaşımsız Asil Çelikler NMI açısından sınırlama var Mikroyapıda yüksek temizlik Islah veya yüzey sertleştirilmesi için uygun Mukavemet, kaynak gibi özellikler çok dar sınırlarda Çok düşük P ve S oranları var -50 C'de 27 J darbe enerjisi

Alaşımlı Kaliteli Çelikler Alaşımsız çeliklere benzer kullanım alanları yüksek özellikler için alaşımlı Islah veya yüzey sertleştirme için üretilmez. Bu çelik grubunda Si- ve Al- sınırlamalar ince taneli kaynaklanabilir yapı çelikleri Ferro manyetik özelliklere sahip çelikler Ray çelikleri Kompleks soğuk şekillendirme için saclar Dual fazlı çelikler

Alaşımlı Asil Çelikler Bileşim hassas ayarlanıyor Yeni kullanım alanları var Bu çelik grubuna paslanmaz çelikler, yüksek sıcaklığa dayanıklı çelikler yüksek sıcaklıkta yüksek mukavemet rulman çelikleri özel fiziksel iletkenlik v.b

Kullanılan 1928 çelik türü 21'i alaşımsız temel çelikler. 335'i alaşımsız kaliteli çelikler. 98'i alaşımlı kaliteli çelikler. 159'u alaşımsız asil çelikler. 1315'i alaşımlı asil çeliklerdir.

Cast iron and cast steel (Çelik döküm) Nickel base alloy and high nickel containing steels (Ni-Bazlı) Cementation steels (sementasyon) Free-cutting steels (otomat) Cold extrusion steels (soğuk şekillendirilebilir) Nitriding steels (nitrürlü) Chain steels (zincir) Steels for surface hardening (indüksiyon veya alevle yüzey sertleştirilebilir) Structural steels (yapı) AFP-Steels (precipitation hardening ferritic-pearlitic steel) Heat-treatable steels (ıslah) Anti-friction bearing steels (rulman) Carbon tool steels (alaşımsız takım) Tool steels for cold working (soğuk iş takım) Tool steels for hot working (sıcak iş takım) High-speed steels (yüksek hız takım) Spring steels (yay) Stainless steels (ferritic) Stainless steels (martensitic) Stainless steels (ferritic-austenitic) Physical steels (özel fiziksel özelliklere sahip, ölçüm) Amagnetic steels (non-magnetizable steel) Heat resisting steels and valve steels (sıcağa dayanıklı, ventil) Welding filler metals (kaynak elektrotları)

Al (Alum inyum) B (Bor) Bi (Bizmut) Co (Kobalt) Cr (Krom) Cu (Bakır) La (Lantanit) Mn (Mangan) Mo (Molibden) Nb (Niobyum) Ni (Nikel) Pb (KurĢun) Se (Selen) Si (Silisyum) Te (Tellür) Ti (Titanyum) V (Vanadyum) W (Wolfram) Zr (Zirkonyum) Diğer (C, P, S, N harici) ve herbiri 0.10 0.0008 0.10 0.10 0.30 0.40 0.05 1.65 0.08 0.06 0.30 0.40 0.10 0.50 0.10 0.05 0.10 0.10 0.05 0.05

Kullanılan kavramlar AlaĢımsız çelik Önceki tablodan daha az alaģım elementi içerir AlaĢımlı çelik Toplam alaģım elementi < % 5 Yüksek alaģımlı çelik Toplam alaģım elementi > % 5

Genel yapı çelikleri Levha, sac, profil Ģeklinde çelik kontrüksiyon, bina, köprü, makina, gemi yapımı St-33 ile St-70-2 arasındaki tüm çelikler bu sınıftadır.

Simge DIN GENEL YAPI ÇELİKLERİ Karbon miktarı % Kopma Dayanımı kg/mm² Kalınlık Akma Dayanımı kg/mm² Kalınlık Sim ge Malz. Nr. yaklaşık < 3 m m 3-100 m m.. 16 m m 16-40 40-63 63-80 80-100 DIN 17100 Özellikleri St33-2 1.0035-33 - 55 29 19 18 - St34-2 0.15 34-42 21 Semente edilebilir, kaynak edilebilir St37-2 Ust37-2 1.0037 1.0036 0.20 37-45 24 St37-2 0.20 37-52 35-47 24 23 22 21 20 St42 0.25 42-50 26 Genel olarak kaynak edilebilir St42-2 0.25 44-59 42-55 28 27 26 25 24 Genel olarak kaynak edilebilir St50-2 0.30 50-67 48-62 30 29 28 27 26 Islah edilebilir St52 0.20 52-62 36 Kaynak edilebilir St52-3 1.0570 0.20 52-69 50-64 36 35 34 33 32 Kaynak edilebilir Genel amaçlı boru imalaltına uygun, semente ve kaynak edilebilir St60-2 1.0060 0.40 60-78 58-72 34 33 32 31 30 Serleştirilebilir, Islah edilebilir St70-2 1.0070 0.50 70-91 68-84 37 36 35 34 33 Serleştirilebilir, Islah edilebilir

İmalat Çelikleri Sade karbonlu çelikler, alaģımsız makina yapım çeliği olarak da ifade edilirler SAE 1040 (C 35), Makina - aparat yapımında mukavemet gerektiren parçaların imalinde, hidrolik silindirlerin piston millerinde, güç aktaran millerde (preslerin eksantrik mili gibi), DiĢli ve civata imalinde yaygın olarak kullanılır. Sertliği 55 HRC ye kadar çıkabilir, indüksiyonla da sertlik alır. Kaynak yapmaya pek uygun değildir.

SAE 1040 (C 35) Makina - aparat yapımında hidrolik silindirlerin piston millerinde, güç aktaran millerde (preslerin eksantrik mili gibi), DiĢli ve civata imalinde yaygın olarak kullanılır. SAE 1050 (C 45) toprak ve kömür sektöründe kırıcı ve kazıcı SAE 1060 (C 60) toprak iģleme makinalarının ( pulluk, çapa vb ) yapımında

Islah çeliği SertleĢtirilmiĢ ve temperlenmiģ çelik 0.3-0.6 C içerir, sertlik yanında tokluk istenir Genel makina çeliği Takım çeliği değil

Takım çeliği Kullanım yerine göre farklı özellikler Sıcak Yüksek sıcaklıkta mukavemet Soğuk Hız Normal (max150 C) ve oda sıcaklıklarında yüksek sertlik Yüksek kesme hızlarında yüksek sertlik

Mukavemet = dayanım (kesitte taģınabilir yük) SertleĢme = yüksek sertliği düģük soğutma hızlarında kazanabilme Kritik soğuma hızı = en yüksek sertlik için en düģük soğutma hızı SertleĢme derinliği = en büyük parça geometrisinde en yüksek merkez sertlik

Desoksidasyon= oksijen giderme Durgun çelik = düģük Okisijen içeren çelik Kaynar = yüksek oksijen içeren çelik

Çeliklerin Sistematik Sınıflandırılması ve Çelik Normları Çelik Standartlarında Kullanılan Semboller: (Çelik Kullanım Yeri ve Özelliklerine Göre) S = Genel Yapı Çeliği P = Basınçlı Boruların Ġmalinde Kullanılan Çelikler L= Makina Motor Yapı Çelikleri Bu Sembolleri bir sayı takip eder ve çeliğin en küçük kalınlık veya çapta ölçülen min. Akma Mukavemetini MPa olarak verir. Örnek S355, Genel yapı çeliği Re>= 355 MPa. E295, Makina Yapı Çeliği Re>= 295 MPa

Çeliklerin Sistematik Sınıflandırılması ve Çelik Normları B = Beton çeliği, bu iģareti karakteristik akma mukavemeti takip eder. Y = Gerdirme Ġçin Kullanılan Çelikler bu iģareti min. çekme mukavemeti takip eder. R = Ray Çelikleri bu iģareti min. çekme mukavemeti takip eder. H = Derin Ģekillendirme için kullanılan soğuk hadde ürünü saclar, bu iģareti min. akma mukavemeti takip eder. D = Soğuk Ģekillendirme için kulanılan yumuģak sac veya levhalar, bu iģareti ayrıca Ģu semboller takip eder: (1) C = soğuk hadde mamulleri için (2) D = soğuk haddelenecek sıcak mamuller için (3) X = sıcak veya soğuk hadedlendiği belirtilmeyen mamüller için. T = Çok ince taneli ve kalay veya krom kaplanmıģ saclar için M = Trafo Sacı, bu iģareti maks. manyetik kayıp miktarı takip eder.

Çeliklerin Sistematik Sınıflandırılması ve Çelik Normları Kimyasal Kompozisyona Göre) 1. AlaĢımsız Çelikler a) C sembolünü b) Bir sayı takip eder ve çelikteki karbon miktarının 100 katını ifade eder. Örnek : C35, C : Karbonu, 35 : % 0.35 karbon içerdiğini gösrerir. 2. AlaĢımsız ve düģük alaģımlı Çelikler: Maksimal alaģım elementi miktarı % 5. a) Bir sayı, karbon miktarının 100 katını ifade eder, b) AlaĢımlanmıĢ elementlerin kimyasal sembolleri, eğer aynı oranda birden fazla element varsa bu elementler alfabetik sıraya göre dizilir, ğer farklı oranlar varsa yüksek orandan düģüğe doğru sıralama yapılır. c) AlaĢım elementlerinin miktarı, kimyasal sembol sırasına göre, bu miktarlar aģağıdaki tablodaki faktörlere bölünerek hesaplanır:

Çeliklerin Sistematik Sınıflandırılması ve Çelik Normları Elem ent Cr, Co, Mn, Ni, Si, W Al, Be, Cu, Mo, Nb, Pb, Ta, Ti, V, Zr Ce, N, P, S B Faktör 4 10 100 1000 Örnek : 13CrMo4-4 C-Miktarı % 0.13 Cr-Miktarı % 1 Mo-Miktarı % 0.4

Çeliklerin Sistematik Sınıflandırılması ve Çelik Normları AlaĢımlı Çelikler (Yüksek Hız Çelikleri hariç) alaģım elementi miktarı % 5'den fazla ise a) önce bir X iģareti b) sonra bir sayı, bu sayı karbon oranının 100 katını ifade eder. c) sonra alaģım elementlerinin kimyasal sembolleri, miktarlarına göre sıralıdır d) sonra birbirlerinden '-' ile ayrılmıģ sayılar yukarısdaki kimtasal elementlerin alaģımdaki miktarlarını verir.

Çeliklerin Sistematik Sınıflandırılması ve Çelik Normları Örnek X5CrNi 18-10 AlaĢım elemti miktarı bir element için % 5'den büyük Cr = % 18 Karbon Oranı = % 0.05 Ni = % 10

Çeliklerin Sistematik Sınıflandırılması ve Çelik Normları Yüksek Hız Çelikleri: Bu çelikler bir dizi sembol ile adlandırılır: a) önce HS sembolü (High Speed = yüksek hız) b) Sayılar dizisi sırası ile aģağıdaki elementlerin miktarını verir: - Wolfram (W) - Molibden (Mo) - Vanadin (V) - Kobalt (Co)

Çelik Malzemelerde Mikroyapı Çeşitleri

Ferrit Ön ötektoid, tanesel, iğnesel, delta, kalıntı Östenit Paslanmaz, kalıntı Sementit Tane sınırı, küresel tavlı Perlit ÇeĢitleri Beynit Alt ve üst beynit Martenzit Kubik, masif, tabaka, iğnesel

Alaşım Elementleri ve Etkileri

KARBON

Mukavemeti arttırır SertleĢmeyi kolaylaģtırır Kritik soğutma hızını düģürür SertleĢme derinliğini arttırır

SİLİSYUM

Mn- ve Al- ile desoksidasyon elementi Min Si oranı % 0.2 olmalı

Si çözünürlüğü yak. % 14 dür. % 6.5 Si ve üzerinde üst konumda kırılgan bir alaģım oluģur. % 3 Si üzerinde soğuk Ģekillendirme ve % 7 üzerinde de sıcak Ģekillendirme mümkün değildir.

Si katkısı ile feritte karbon çözünürlüğü artar ve dolayısıyla karbür oluģumu engellenir. Si katılaģmanın denge koģullarına uygun gerçekleģmesini sağlar. Bu nedenle tavlama sırasında sementit demir ve grafit e ayrıģır (Burada Sielementinin grafiti stabilize etkisi vardır)

Si akma ve çekme dayanımlarını arttırırken uzamayı çok fazla etkilemez. Bunun dıģında kritik soğuma hızını düģürerek sertleģme derinliğini arttırır. Si alaģımlı çeliklerde yüksek akma dayanımı elde edilmesi nedeni ile yay çeliklerinde kullanılır.

Si demirin elektrik direncini arttırdığı ve manyetik kayıpları da azalttığı için %4 Si alaģımı ile trafo çeliklerinde kullanılır. Tavlama sırasında bilinçli olarak oluģturulan SiO 2 asitli ortamlarda korozyona karģı direnç sağlar.

Si ile Alaşımlı Örnek Malzemeler

Yay Çelikleri Si-Etkisi : SertleĢme derinliğinin, akma ve çekme mukavemetlerinin ıslah durumunda artması Si Miktarı : % 0.6-1.8 Örnek : 38Si7, 60SiCr7

Takım Çelikleri Si-Etkisi : AĢınmaya karģı direnç ve temper dayanımı. Si Miktarı : % 0.7-2.0 Örnek : 70Si7, 60MnSiCr4

Transformatör Çelikleri Si-Etkisi : Direnç artıģı ve manyetik kayıpların azalması. Si Miktarı : % 4.3 ekadar Örnek : 5Si 17

Paslanmaz ve Sıcaklığa Dayanıklı Çelikler Si-Etkisi : SiO 2 içerikli katman oluģumu ile korozyona karģı direnç. Si Miktarı : % 0.7-2.5 Örnek :X8CrNiSiN21-11, X10CrAlSi13

MANGAN

etkili bir desoksidasyon elementi %10 miktarında Mn oda sıcaklığında ferrit içersinde çözünür. Mn kalıntı oluģumlarında etkilidir MnO.MnS 2MnO.SiO 2 gibi kalıntıları oluģturur.

Bu kalıntılar deformasyonun etkisi ile uzar ve yapıda anizotropi oluģturur. Yüksek Mn/S oranlarında (Mn/S > 1.7) çelikte sıcak yırtılma ortadan kalkar. SertleĢtirme ve kritik soğuma hızını düģürmek için Mn en ucuz alaģım elementlerinden biridir. Mn alaģımlı çelkiklerde bir yandan Mukavemet artıģı sağlanırken diğer yandan toklukta da artıģ gözlenir.

% 2-10 arasında Mn içeren martenzitik Mn çelikleri çok kırılgandır. Mangan sert çeliği olarak anılan %12-14 Mn ve % 1.2-1.4 C içeren çeliklerde yapı oda sıcaklığında ostenitik olarak kalır (Mn:C = 10:1). Bu çeliklerin aģınmaya karģı dirençleri yüksektir, sertlikleri ve mukavemetleri düģüktür. AĢınmaya karģı direnç darbe etkisi ile yapının ostenitten martenzite lokal dönüģümü ile sağlanır.

Mn ile Alaşımlı Örnek Malzemeler

Yapı Çelikleri Mn-Etkisi : S ile MnS oluģumu. Akma ve çekme dayanımlarının artıģı. Mn Miktarı : % 1.7 e kadar Örnek : S355J2G3 (St 52-3N)

Islah Çelikleri Mn-Etkisi : Kritik soğuma hızının düģürülmesi ile sertleģme derinliğinin artıģı. Mn Miktarı : % 1.7 e kadar Örnek : 28Mn6

Sementasyon Çelikleri Mn-Etkisi : Karbür oluģumu olmadan sertleģme derinliğinin artıģı. Mn Miktarı : % 0.9-1.4 Örnek : 16MnCr5

FOSFOR

Demir içerisinde çok düģük difuzyon hızlarına sahiptir fosfor genelde istenmez ve segregasyon gösterir. Segregasyon bölgelerinde fosfor birikimi normal analizde bulunan fosforun çok üzerindedir. Bu nedenle fosfor S gibi sıcak çatlak oluģumuna neden olur ve çelik üretiminde mutlaka giderilmesi gerekir.

Mn ve Cr-Mn çeliklerinde % 0.01 in üzerinde fosfor oranı temper gevrekliğine neden olur. Cu ile fosforun beraber kullanımı korozyona karģı direnç sağlar.

P ile Alaşımlı Örnek Malzemeler

Mevsim DeğiĢikliğine Dayanıklı Çelikler: P-Etkisi : Atmosferik korozyona karģı direnç. P-Miktarı : % 0.06-0.15 Örnek : S355J2WP (9CrNiCuP 3-2-4)

KÜKÜRT

S, çelikte yüksek segregasyon gösteren elementlerden biridir. 1356 C da ostenitte % 0.06 1365 C da delta ferrit içersinde % 0.18 910 C da ferrit içersinde % 0.02 oranında çözünür Bu nedenle alaģımda çok az miktarda bulunan S ile FeS oluģur

ÇözünmüĢ O ile reaksiyona girer ve 856-908 C arasında FeO-FeS ötektiğini oluģturur. Bunun yanında Fe-FeS ötektiği de 988 C da oluģur. DüĢük sıcaklıklarda 800-1000 C (sıcak haddeleme sıcaklıkları) sıcak yırtılmalara neden olur.

Ergime sıcaklığı 1610 C olan MnS kalıntılarının Mn ilavesi ile oluģturulması sıcak yırtılmayı önler. AlaĢımda bulunan diğer metallerle de reaksiyona giren MnS, Me Mn S tipinde kompleks kalıntıların oluģumunu sağlar.

otomat çeliklerinde S alaģım elementi olarak kullanılır. Otomat çeliklerinde arttırılmıģ Mn ve Pb oranları vardır bunun yanında % 0.15-0.3 arasında S de bulunur. S içerikli kalıntıların talaģ kaldırma sırasında kısa boylu talaģ oluģturması ile takım ömrü artar.

S ile Alaşımlı Örnek Malzemeler

Otomat çelikleri S-Etkisi : Kısa boylu talaģ oluģumu S-Miktarı : % 0.15-0.3 Örnek : 9SMnPb28

Asil Yapı Çelikleri S-Etkisi : Kısa boylu talaģ oluģumu S-Miktarı : % 0.02-0.035 Örnek : 16MnCr 5 S

KROM

Cr akma dayananımını arttırırken uzamayı çok fazla düģürmez. Kritik soğuma hızını düģürür ve sertleģme derinliğini önemli ölçüde arttırır.

Sertlik artıģı sertleģme derinliğinin yanısıra Cr nun karbür oluģturucu etkisine de bağlıdır. Yüksek Cr miktarları sıcak dayanç ve temper stabilitesini getirir. >%12.2 Cr ile alaģımlanmıģ çeliklerde yüzeyde korozyona dayanıklı pasif bir tabaka oluģur bu nedenle paslanmaz çeliklerin en önemli alaģım elementidir.

Cr ile Alaşımlı Örnek Malzemeler

Islah Çelikleri Cr-Etkisi : SertleĢme derinliğinin artıģı Cr-Miktarı : % 2 e kadar Örnek : 41Cr4

Sıcakta Dayançlı Çelikler: Cr-Etkisi : Katı çözelti ve karbür oluģumları ile sıcak dayancın artıģı Cr-Miktarı : % 2.5 a kadar Örnek : 21CrMoV 5 7

Nitrürlü Çelikler Cr-Etkisi : Nitrür oluģumü ile yüzeyde sert tabaka oluģumu Örnek : 34CrAlMo5

Takım Çelikleri Soğuk ĠĢ Takım Çelikleri Cr-Etkisi : Temper dayanımını arttırıcı ve sertleģtirme derinliği arttırıcı Cr-Miktarı : alt ve üst ötektoid çeliklerde %1.5; ledebüritik çeliklerde % 12; Paslanmaz takım çeliklerinde % 15-17 Örnek : X210Cr12, X36CrMo17, 105WCr6

Sıcak ĠĢ Takım Çelikleri Cr-Etkisi : SertleĢtirme derinliğinin arttırılması Cr-Miktarı : % 1.0-1.5, çok yüksek zorlamalar için % 13 Örnek : X38CrMoV 5-1; 60WCrV7 ;X50NiCrWV13-13

Yüksek Hız Takım Çelikleri Cr-Etkisi : Sertliğin çözeltiģye kolay alınabilir ince karbürler ile arttırılması Cr-Miktarı : % 4 Örnek : S6-5-2, S18-1-2-5

Paslanmaz Çelikler Cr-Etkisi : Pasif tabakanın oluģumu Cr-Miktarı : % 28 e kadar Örnek : X20Cr13; X5CrNi18-10; X1CrNiMo28-4-2

Sıcağa Dayanıklı Çelikler Cr-Etkisi : Stabil Cr 2 O 3 tabakasının oluģumu Cr-Miktarı : % 30 a kadar Örnek : X10CrAl18; X20CrNiSi25-4

NİKEL

Nikel Fe-C denge diyagramında katılaģmayı stabilize eder Kritik soğuma hızını düģürür SertleĢme derinliğini arttırır.

düģük sıcaklık tokluğunu arttırır. Tane inceltici etkisi vardır ostenitleme sırasında yüksek sıcaklıklarda tane kabalaģmasını engeller.

paslanmaz çeliklerde kullanılır Isıl genleģme %36 Ni içeren bir çelikte minimum a iner ve Invar adı verilen malzemelerde kullanılır. Elektriksel direnci arttıran Ni ısıtıcı rezistans larında kullanılır.

Ni ile Alaşımlı Örnek Malzemeler

Suda SertleĢen Kaynaklanabilir Yapı Çelikleri Ni-Etkisi : Kritik soğuma hızının düģmesi ve sertleģme derinliğinin artıģı Ni-Miktarı : % 1.0 Örnek : S 460N (StE 460)

Sementasyon Çelikleri Ni-Etkisi : Tane incelmesi ile tokluk artıģı Ni-Miktarı : % 1.4-1.7 Örnek : 15 CrNi 6, 17 CrNiMo 6

Islah Çelikleri Ni-Etkisi : Kritik soğuma hızının düģmesi ve sertleģme derinliğinin artıģı, özellikle dövme ile üretilen boyutları büyük malzemeler. Ni-Miktarı : % 1.0-4.5 Örnek : 36 NiCrMo 16, 36 CrNiMo 4

Sıcağa Dayançlı Çelikler Ni-Miktarı : % 1.3 e kadar Örnek : 20 MnMoNi 4-5, 28 NiCrMo 4

Soğuk ĠĢ Takım Çelikleri Ni-Miktarı : % 4 e kadar Örnek : X 45 NiCrMo 4

Soğuk ġekillendirilebilir Çelikler Ni-Etkisi : DüĢük sıcaklıklarda yüksek tokluk özellikleri Ni-Miktarı : % 4 Örnek : 10 Ni 14, X 8 Ni 9

Ostenitik Cr-Ni Çelikleri Ni-Etkisi : Katı çözelti ile mukavemet artıģı Ni-Miktarı : % 8 den fazla Örnek : X 5 CrNi 18-10

Martenzitik Çökelti SertleĢen Çelikler (Maraging Çelikleri) Ni-Etkisi : Ġntermetalik faz oluģumu (Ni3Mo) Ni-Miktarı : % 18 Örnek : X2 NiCoMo 18-8-5

Invar Çeliği Ni-Etkisi : Çok düģük ısıl genleģme katsayısı Ni-Miktarı : % 36 Örnek : Ni36

MOLĠBDEN Mo sertleģme derinliğini ve sıcak mukavemeti arttırır Cr ve Mn içeren ıslah çeliklerinde temper gevrekliğini azaltır. Islah çeliklerinde bu nedenle % 0.2-0.4 arasında kullanılır. % 1 Mo nin sertleģme derinliğine etkisi % 2 Cr ile eģdeğerdir.

Mo karbür oluģturur ve aģınmaya dayanımı ve temper dayanımını arttırır bu nedenle Mo düģük alaģımlı sıcak iģ takım çeliklerinde kullanılır. Yüksek alaģımlı sıcak iģ ve yüksek hız takım çeliklerinde Mo yerine daha stabil karbürleri ve yüksek sertliği nedeniyle W kullanılır.

Sementasyon çeliklerinde Mo karbon difüzyonunu engeller ve bu nedenle yüksek kabuk karbon oranları için kullanılır. Ostenitik çeliklerde korozyona karģı direnç ve yüksek sıcak dayanç için kullanılır.

Mo ile AlaĢımlı Örnek Malzemeler

- Islah Çelikleri Mo-Etkisi : Kritik soğuma hızının düģmesi ve sertleģme derinliğinin artıģı, temper gevrekliğinin azaltılması Mo-Miktarı : % 0.5 e kadar Örnek : 42 CrMo 4

- Sıcağa Dayanıklı Çelikler Mo-Etkisi : Katı çözelti ve karbür oluģumu ile sürünme direncini arttırması. Mo-Miktarı : % 1.0 e kadar. Örnek : 15 Mo 3, 21 CrMoV 5-11

- Nitrürlü Çelikler Mo-Etkisi : Mo-Nitrür oluģumu ile nitrür tabakasının sertiğini arttırması. Mo-Miktarı : % 0.15-1 Örnek : 34 CrAlMo 5, 31 CrMo 12

Paslanmaz Çelikler Mo-Etkisi : Cl-iyonu içeren ortamlarda pin hole oluģumunu engellemesi Mo-Miktarı : % 2 e kadar. Örnek : X12 CrNiMo 17-12-2

BAKIR Fosfor ile birlikte % 0.07-0.15 Cu atmosfer korozyonuna dayanımı arttırır Bu çeliklerde % 0.2-0.3 arasında Cu alaģımlanması oksit oluģumuna karģı direnci arttırır.

Cu serleģme derinliğini, akma ve çekme dayanımlarını arttırır. Takım çeliklerinde kullanılan alaģım elementlerinin sertleģmeye etkisi Cu dan çok daha fazla olduğundan Cu için bu çelik grubunda kullanım alanı yoktur

Dövme ile Ģekillendirilen çeliklerde Cu yüzey hatalarına neden olur. Ostenitik paslanmaz çeliklerde % 3 e kadar alaģımlanan Cu Mo varlığı ile birlikte korozyona karģı direnci arttırır.

Cu ile AlaĢımlı Örnek Malzemeler

Yağmur a Dayanıklı Yapı Çelikleri Cu-Etkisi : P, Sülfat kompleksleri ve Cr ile birlikte koruyucu pasif tabaka oluģumu ve korozyona karģı direnç Cu-Miktarı : % 0.25-0.55 Örnek : S355J2WP (9 CrNiCuP 3-2-4)

Ostenitik Paslanmaz Çelikler Cu-Etkisi : Sülfürik asit ve hidroklorik asit ortamlarında korozyona karģı direnç Cu-Miktarı : % 1-2 Örnek : X 2 NiCrMoCu 25-20-5

KOBALT Co Ostenit fazını stabilleģtirir en yüksek Curie sıcaklığına (1121 C) sahiptir. Yüksek hız ve Maraging çeliklerinde kullanılır.

Co ile AlaĢımlı Örnek Malzemeler

Maraging Çelikleri Co-Etkisi : Matrikste çözünür ve Nimartenzitte yüksek dislokasyon yoğunluğu sağlar. Karbür oluģturucu elementlerin çözünürlüğünü azaltır. Co-Miktarı : % 8-12 Örnek : X2 NiCoMo 18-8-5

Yüksek Hız Takım Çelikleri (Yüksek AlaĢımlı Sıcak ĠĢ Takım Çelikleri) Co-Etkisi : Katı çözelti ile sıcak sertlik ve temper dayanımının arttırılması, karbon difüzyonun engellenmesi. Ġkincil sertlik artıģının yüksek sıcaklıklara kaydırılması. Co-Miktarı : % 5-10 Örnek : S 18-1-2-5, X 20 CrCoWMo 10-10

Manyetik Malzemeler Co-Etkisi : Manyetik özelliklerin arttırılması. Co-Miktarı : % 50 e kadar Örnek : AlNiCo 30/10

Yüksek Sıcaklığa Dayançlı Çelikler Co-Miktarı : % 20 Örnek : X12 CrCoNi 21 20, NiCr 20 CoMo

Co-Miktarı : % 10 Sıcak ĠĢ Takım Çelikleri Örnek : X 20 CoCrWMo 10-9

TUNGSTEN (WOLFRAM) W karbür ve ferrit oluģturucu bir alaģım elementidir Östenit alanını daraltır.

Yüksek sıcaklık dayancını temper dayanımını aģınmaya karģı direnci arttırır.

W ile AlaĢımlı Örnek Malzemeler

Soğuk ĠĢ Takım Çelikleri W-Etkisi : Karbür çökeltileri ile aģınmaya karģı direncin arttırılması W-Miktarı : % 2 e kadar Örnek : 105 WCr 6, X 210 CrW 6

Sıcak ĠĢ Takım Çelikleri W-Etkisi : Ġkincil karbür çökeltileri ile temper dayanımını ve aģınmaya karģı direncin arttırılması W-Miktarı : % 8 e kadar Örnek : X 30 WCrV 5-3

Yüksek Hız Takım Çelikleri W-Etkisi : Ġkincil karbür çökeltileri ile temper dayanımını ve aģınmaya karģı direncin arttırılması W-Miktarı : % 2-18 Örnek : S 2-9-1, S 6-5-2, S 18-1-2-5

NĠOBYUM Nb, Ti ve V termomekanik iģlemlerde mikroalaģım elementleridir. C ve N a afiniteleri çok yüksek olup çok ince karbür ve nitrür çökeltileri oluģturarak dayanımı arttırır.

Nb ile AlaĢımlı Örnek Malzemeler

Ġnce Taneli Yapı Çeliği (T-ĠĢlemli) Nb-Etkisi : Ġnce taneli yapı, rekristalizasyonu önlemesi, çökelti sertleģtirmesi, yüksek akma ve çekme dayanımı Nb-Miktarı : % 0.1 den az Örnek : FeE 420 KGTM (StE420TM)

Stabilize Ostenitik Paslanmaz Çelikler Nb-Etkisi : Sürünme direncinin arttırılması, C nun NbC Ģeklinde bağlanması ile Crkarbürlerin oluģumunun engelenmesi Nb-Miktarı : % C nun 10 katı ancak maks. %1 Örnek : X 6 CrNiNb 18-10

Stabilize Ferritik Paslanmaz Çelikler Nb-Miktarı : % C nun 10 katı ancak maks. %1 Örnek : X 1 CrNiMoNb 28-4-2

Yüksek Dayançlı Nikel AlaĢımları Nb-Etkisi : Nb un Ni 3 Al intermetalinden Al nun yerine geçmesi Nb-Miktarı : % 5 Örnek : Inconel 718

TĠTANYUM Ġnce Taneli Yapı Çelikleri Ti-Etkisi : Rekristalizasyonu engellemesi ve ostenit tane büyümesini engellemesi ile tane inceltici etki, TiC oluģumu ile mukavemet artıģı ve yüksek tokluk. Ti-Miktarı : % 0.2 den az

Stabilize Ostenitik Paslanmaz Çelikler Ti-Etkisi : Sürünme dayanımının artması, TiC olarak bağlanan karbon ile Cr-karbür oluģumunun engellenmesi Ti-Miktarı : % C nun 5 katı, maks % 0.8 Örnek : X 6 CrNiTi 18-10

Stabilize Ferritik Paslanmaz Çelikler Ti-Etkisi : Sürünme dayanımının artması, TiC olarak bağlanan karbon ile Cr-karbür oluģumunun engellenmesi Ti-Miktarı : % C nun 7 katı. Örnek : X 6 CrTi 17

VANADYUM Ġnce Taneli Yapı Çeliği (T-ĠĢlemli) V-Etkisi : Çökelti sertleģmesi. ÇözünmüĢ V ferrit dönüģümünü geciktirir. Tane inceltici etkisi Nb ve Ti elementlerine göre daha azdır. V-Miktarı : % 0.22 den daha az.

Yüksek Hız Takım Çelikleri V-Miktarı : % 1.0-4.0 Örnek : S 6-5-2

Sıcak ĠĢ Takım Çelikleri V-Etkisi : Sertlik artıģı, aģınmaya karģı direnç ve temper dayanımı. V-Miktarı : % 1 den daha az. Örnek : X 40 CrMoV 5-1 X 20 CrMoV 12-1

ALUMĠNYUM Silisyum yanında önemli desoksidasyon elementlerinden biri olan Al durgun çeliklerde % 0.01 oranında bulunur.

Ġnce Taneli Yapı Çelikleri Al -Etkisi : Al ve N- miktarlarının ayarlanması ile ferrit/ostenit dönüģümü için çekirdek oluģumu sağlanır ve tane büyümesi engellenir. Al-Miktarı : > % 0.02, ancak eğer N Ti, Nb veya N tarafından bağlı değilse. Örnek : FeE 460 KGTM (StE 460 TM)

DüĢük AlaĢımlı Yapı Çelikleri

Malzeme Grupları Makine Yapı Çelikleri Konstrüksiyon Çelikleri Köprü Bina v.b.

BirleĢtirme Yöntemi Kaynak Lehim Perçin Vida

Kullanım Özellikleri Kullanım Özellikleri Mukavemet Tokluk Konstrüksiyonlar için akma mukavemeti

Yüksek mukavemet ile daha hafif konstrüksiyonlar (statik yüklenme) Mukavemet yanında yorulma dayanımı (dinamik yüklenme, köprüler, titreģim ile çalıģan kons.)

Gerilme Çekme numunesi B8x8 Ölçü boyu=100 mm Deney sıcaklığı : Oda Sıc. ġekil DeğiĢtirme

Yüksek Mukavemetli çelikler daha düģük yorulma mukavemetine sahiptir.

Yorulma Mukavemeti Akma sınırı Çevrim Sayısı (N)

Tokluk Özellikleri Yapı çeliklerinde tokluk geçiģ sıcaklığına göre değiģir. Diğer yandan düģük sıcaklıkta yüksek Ģekil değiģtirme özelliği olmalı Soğuk Ģekillendirme için Bölgesel gerilim artıģlarını düģük bir plastik Ģekil değiģtirme ile gidermek için

ġekil değiģtirme ölçütleri Kopma Ģekil değiģtirmesi Kopma kesit daralması

Ġmalat (ġekillendirme) Özellikleri Ġmalat (ġekillendirme) ġekil değiģtirme ile BirleĢtirme ile Yüzey kaplama ile

ġekil değiģtirme Sınırlı boyut toleranslarının eldesi için genelikle soğuk Ģekillendirme gerekli Soğuk Ģekillendirme sırasında sertleģme meydana gelir ve tokluk düģer. Bu durum kısmen gerilim giderme tavlaması ile (600 ºC) giderilebilir

ġekil DeğiĢtirme Eski özelliklerin geri kazanımı sadece normalizasyon ile olabilir Bu ancak tavlama sonrası boyut değiģimi olacağından hiç uygulanmaz. Eğer Ģekil değiģtirme sıcak uygulanmıģ ise iģleme sonrası istenilen özellikler ek ısıl iģlemler ile sağlanabilir.

BirleĢtirme Çelik için en önemli yöntem kaynak Kaynaklanabilirlik en önemli özellik Bir malzemenin kaynak yatkınlığı kaynaklı bölge özelliklerinin ana malzeme özelliklerine çok yakın olması ile belirlenir. Ayrıca kaynak sonrası malzeme özelliklerini etkiler Ģekilde hata oluģmaması gerekli

BirleĢtirme Kaynak hataları Ani sertlik çıkıģları ve gevreklik DikiĢ altı çatlak oluģumları Çatlak oluģmaması için <%0.22 C Eğer karbon yüksekse kaynak sonrası hızlı soğuma kaynak öncesi veya sonrası ek ısıtma ile önlenmeli

Sertlik Max. Sertlik Kaynak hızı DikiĢaltı Çatlaklar DikiĢaltı sertlik profili Kaynak hızı Sertlik Ölçüm ITAB Verilen ısı enerjisi

Karbon dıģında diğer alaģım elementleri de dönüģüm davranıģlarını etkiliyor C-EĢdeğeri

Çatlak sıklığı Malzeme Mukavemeti

Büyük segregasyon bölgeleri de kaynak bağlantılarında segregasyon oluģturabilir

Kimyasal bileģim büyük çapta özellikleri etkiliyor Bu nedenle yapı çelikleri mukavemeti ve kullanım yerine göre sınıflanır Bu sınıflamada alaģımsız yapı çelikleri min. 355 Mpa akma mukavemeti gösterir Diğer bir grup kaynaklanabilir ince taneli yapı çelikleridir ve yüksek tokluk özelliklerine sahiptir. Diğer gruplar Gemi çelikleri ve beton çelikleridir.

Yapı Çeliklerinin Özellikleri Kimyasal bileģim ile Isıl iģlem koģulları ile Isıl iģlem ve deformasyon kombinasyonu ile DeğiĢtirilebilir ve geliģtirilebilir

Kimyasal BileĢim Ġle Özelliklerin DeğiĢimi

Karbon Artan karbon oranı ile mukavemet artar Bu artıģ perlit veya martenzit oranının artıģı ile gerçekleģir.

Her iki mikroyapı bileģeni de ancak tokluk özelliklerini düģürür % 0.3 Karbon oranının üzerinde kaynak dikiģlerinde çatlak oluģum riski büyük oranda artar Ön ısıtma olmaksızın % 0.22 Karbon oranına kadar kaynak uygulanabilir. Bu nedenle kimyasal bileģim ile özelliklerin değiģimi için baģka alaģım elementleri kullanılır

Mangan ilavesi ile azalan karbon oranlarında sabit mukavemet sağlanabilir Ayrıca mangan ilavesi ile tane boyutu azalır, tokluk artar

Molibden ilavesi ile de mukavemet arttırılabilir

Krom mukavemeti arttırır Mn ve Mo gibi yüksek tokluk artıģı sağlamaz % 1 üzerindeki Cr değerlerinden kaçınılmalıdır (toklukta aģırı düģüģ)

V, Ti ve Nb mikroalaģım elementleri Mukavemet, tokluk ve kaynak yeteneğini büyük ölçüde etkiler >% 0.2 oranının altında bile kuvvetli etkileri bulunur. Bu elemetler ile az perlitli veya perlitsiz ince taneli yapı çelikleri geliģtirilmiģtir.

Cr, Mn ve Mo karıģım kristali içerisinde sertlik sağlarlar Nb, V ve Ti elemetleri çökeltiler ve ince tane oluģumu ile yüksek sertlik ve tokluk sağlarlar

MikroalaĢım elementleri Nb, V ve Ti Östenit tane büyümesini engellerler Sıcak deformasyon sırasında oluģabilecek rekristalizasyonu engellerler DönüĢüm özelliklerini etkilerler Çökelti oluģtururlar

Termomekanik ĠĢlemler ile Malzeme Özelliklerinin GeliĢtirilmesi Optimum mukavemet-tokluk kombinasyonu Yüksek dananımlı kaynaklanabilir yapı çelikleri geliģtirildi

TM parametreleri Deformasyon sıcaklığı Östenitleme sıcaklığı Son deformasyon sıcaklığı Toplam deformasyon oranı Deformasyonun pasolara dağılımı Deformasyon hızı Son deformasyon hızı Paso arası bekleme zamanları Soğutma hızı

V, Nb ve Ti elementleri Karbür ve nitrür oluģtururlar V (CN) 1150 C çözünür Nb(CN) >1250 C çözünür Ti(CN), Ti(CS) sıvılaģtıktan sonta çözünür Ti(C,N) 1200-1300 C çözünür Çözünürlük artar Östenitleme Sıcaklığı DüĢük C ve N oranları

BaĢarılı bir TM için Östenitleme Kaba tane oluģumu engellenmeli Östenitleme sıcaklığı optimum olmalı Östenitleme süresi optimum olmalı Yeterli miktarda mikroalaģım elementi çözeltiye alınmalı

Östenit taneleri kabalaģabilir engeller kalkınca östenit tane sınırlarında ince çökeltiler kabalaģınca Çökeltiler kabalaģır uzun östenitleme sürelerinde yüksek östenitleme sıcaklıklarında

Östenit tane boyutunu Nb ve Ti kontrol eder V kontrol edemez zira 1150 C da çözünür Ferrit tane boyutunu Östenit tane boyutu Östenitin rekristalizasyonu Östenit dönüģümü belirler

Statik veya dinamik rekristalizasyon Sıcak deformasyon sırasında > kritik def. Oranı V, Nb ve Ti Çözeltiye girmeli Kritik def. Oranı Kuluçka zamanları Rekristalizasyonu önlüyor Çökelti oluģumu hızlanır ve kolaylaģır Yüksek kafes distorsiyonu Östenitin yüksek dislokasyon yoğunluğu

Ġnce taneli ferrit Ġnce çökeltiler östenitte dislokasyon hareketlerini engeller Böylece östenitin toparlanması engellenir. Ġnce taneli östenit Uzun tane sınırlarına Yüksek dislokasyon yoğunluğu Ġnce çökeltiler Ferrit için yüksek miktarda çekirdek sayısı Ancak östenit rekristalize olmadığı için tekstür kalır

Ferrit dönüģümü hızlanır östenitleme sıcaklığı C oranı çökelti miktarı çekirdek sayısı

Ferrit dönüģümü zorlaģır, martensit veya beynit oluģur Östenitleme sıcaklığı yüksek Matrix C çözünürlüğü Çökelti miktarı Çekirdek sayısı

Yüksek mukavemet ve tokluk sıcaklık-deformasyon kombinasyonu çökeltiler boyut ve dağılımları En ince ve yüksek miktarda çökelti çekirdek yoğunluğu artıyor Ferrit tane boyutu düģüyor

Mukavemet artıģı çökeltilerin hacim miktarından bağımsızdır Önce Ds düģüyor Sonra 800-900 C arası max. Çökelti miktarı (ama inkoherent uyumsuz-) 800 C altında çökelti miktarı azalıyor buna karģın Ds artıyor Ds 600 C da max. (zira koherent veya yarı koherent)

Termomekanik iģlem parametreleri (sac sıcak hadde örneği) Yassı kütük Sıcaklığı Hareketli fırında (östenitleme sıcaklığı) Amaç: çökeltileri çözmek, deformasyon sıcaklığını sağlamak Tg iri tane, Tg hadde kuvvetleri

Son hadde sıcaklığı (Tj) Tj dislokasyon yoğunluğu Tj östenit rekristalize oluyor Tj çekirdek sayısı düģük Tj ferrit tane boyutu yüksek

Son deformasyon oranı j dislokasyon yoğunluğu ve tane yüzey alanı Çekirdek sayısı Ġnce taneli ferrit

Soğutma hızı. T aģırı soğuma Ġnce taneli ferrit

Sarılma sıcaklığı Ġnce çökeltilerin oluģumu için 600 C civarında olmalı

Yapı çeliklerinde ısıl iģlem Sıcak hadde sonucu özellikler yeterliyse ısıl iģlemsiz -20 C da 27J gibi belli bir tokluk değeri isteniyorsa normalizasyon veya normalize hadde (son hadde sıcaklığı 850-900 C) Daha yüksek mukavemet isteniyorsa suda soğutma ve ıslah (akma mukavemeti >900 MPa) TM iģlem

Daha yüksek mukavemet isteniyorsa yüksek soğuk deformasyon uygulanır Ön gerilmeli beton çelikler (Akma/Çekme oranı 1 değerine çok yakın) Akma mukavemetleri 1700 Mpa değerine kadar çıkıyor

Yapı Çelikleri ÇeĢitleri

Genel Yapı Çelikleri C<0.22 Sıcak hadde veya normalize tavlanmıģ

Kaynaklanabilir ince taneli yapı çelikleri Temel çelik serisi -50 C sıcaklıklara kadar tok çelik serisi

Gemi Çelikleri Normal mukavemetli Yüksek mukavemetli

Su ile ıslah edilmiģ ince taneli yapı çelikleri (Akma mukavemeti>500 Mpa)

ĠnĢaat çelikleri Beton çelikleri Ön gerdirmeli çelikler

Yeni normlar Ek notasyonlar

Otomotiv Sektöründe Kullanılan Çelik Malzemeler

Üretilen çelik malzemelerin % 70 i otomotiv sanayinde kullanılıyor (%75 i sac) ġase ve jantlar Sıcak haddelenmiģ yüksek mukavemetli çelik sac Karoser Soğuk haddelenmiģ ince taneli sac Galvanizli veya kompleks kaplı Yakıt deposu ve eksoz Ġnce taneli yüzey kaplanmıģ çelik sac Güç aktarımı Yüksek dayanımlı çelikler ve dövme malzemeler Lastikler Yüksek dayanımlı patentlenmiģ ince çelik tel

Otomotiv için malzeme kriterleri Ekonomik Bulunabilirlik DönüĢüme (Recycling) uygunluk

Malzeme Özellik Profili Ġmalat Özellikleri ġekil değiģtirme Kesme ve iģleme Kaynak Isıl iģlem Yüzey kaplama Kullanım Özellikleri Mukavemet Tokluk Kaza sırasında deformasyon YaĢlanma direnci Korozyon dayanımı

Kullanım Özellikleri Dayanım Yüksek olmalı Uzun yıllar aynı kalmalı Artan dayanım ile daha hafif araçlar Dayanç arttırıcı mekanizmalar KarıĢım kristali, dislokasyonlar, tane sınırı dayanımı, çökeltiler, dual faz, pekleģme

Tokluk (gevrek kırılma direnci) DıĢ etkenler ve malzeme et kalınlığı TaĢıyıcı komponentler (Ģase, aks v.b.) YaĢlanma direnci Ġnce taneli yapı Kuvvetli çökelti oluģumundan kaçınmak

Korozyon Direnci Daha yüksek korozyon direnci Daha yüksek ömür Soğuk haddelenmiģ ince taneli sac yerine Yüzeyi kaplanmıģ (ör. Zn) ince taneli sac Günümüzde kaplamalı sac kullanımı %40-100

Ġmalat Özellikleri ġekil Alma Yeteneği Band ve saclar son Ģekillerini soğuk Ģekillendirme ile kazanıyor Derin Ģekillendirme Germe Katlama, bükme ġekil alma için genel kriterler Kopma Ģekil değiģmesi Kopma kesit daralması

Yüksek soğuk Ģekil değiģtirme için Yüksek saflık Ferrit matriks ile birlikte mümkün olduğunca düģük kalıntı YönlenmiĢ, uzamıģ kalıntıların olģumunun engellenmesi Mümkün olduğu kadar düģük segregasyon Modern alternatif çelik üretim teknikleri Uygun tekstür (derin Ģek. Ġçin) r Yüksek dik anizotropi (r) DüĢük karbon oranları Kimyasal bileģim e ln j e e j k k ln k0 Özel soğuk hadde-tavlama prosedürleri Karbon ve azotun çökeltilmesi (yaģlanma direnci için) Ġç özellikler yanında yüksek yüzey özellikleri Lüders engellenmiģ AĢınma izleri yok Tanımlı yüzey pürüzlüğü 1 0 1

IF çelikleri Bu grup içerisinde çok yüksek Ģekillendirme C ve N Nb veya Ti ile bağlı Yapı saf ferrit (hiç perlit yok) Çok yüksek r değerleri Çok düģük akma mukavemeti Kuvvetli sertleģme

Otomotiv sanayinde kullanılan ince taneli soğuk hadde saclar <500 Mpa Akma <% 50 A80

TRIP çelikleri (Transformation Induced Plasticity) Tanımlı miktarda kalıntı östenit içeriyor SULC çelikleri (Super Ultra Low Carbon Steel) Çok düģük C ve N MikroalaĢım elementleri le kombinasyon Yüksek mukavemet veya Ģekil alma

Kaynaklanabilirlik ITAB de düģük sertlik DüĢük karbon eģdeğeri MikroalaĢım elementleri TM haddeleme

Kullanılan kaynak yöntemleri Punto kaynağı Uygun C+P değerleri Laser kaynağı Kompleks kaynak dikiģleri mümkün Farklı malzemeler Farklı malzeme kalınlıkları Yüzey kaplı malzemeler

Yüzey kaplamaya yatkınlık Zn, Zn-alaĢımları veya Al ve alaģımları ile kaplama Kaplama metali ile sıkı bağ oluģumları Temiz Reaksiyon yeteneği yüksek

Min 4 farklı kaplama katmanı

Sac ürünlerin üretim prosesi Çelikhane Sıcak Hadde Soğuk Hadde Yüzey Kaplama

Üretim Süreci ve Etki Parametreleri

Sıcak Haddeleme Proses adımları Yassı kütük tavlama (östenitleme) Ġstif veya hareketli Genellikle 1200 C civarı Enerji tasarrufu, düģük sıcaklıkların seçimi MikroalaĢımlılar için optimal sıc. Karbür çözmek TM haddeleme için uygun

Ön ve son hadde Ön hadde sıcaklıkları tavlama sıcaklığına çok yakın Son hadde sıcaklığı genelde 850 C civarı GeliĢme daha düģük sıcaklıklara doğru Örneğin ferrit bölgesinde Günümüzde en düģük 600 C civarında

Soğutma Hava ve su karıģımı ile Püskürtme ile daha geniģ yüzeyde Banda yakın ve geniģ yüzeylerde Su debisi ile soğutma gücünün kontrolü GeliĢme otomasyon yönünde

Soğuk Haddeleme 4 Proses Adımı var Sıcak sacın oksit tabakasının giderimi Demiroksit birkaç mm kalınlığında Sıcak H 2 SO 4 veya HCl ile Soğuk hadde 4 veya 6 lı tandem haddeler Çok yüksek band hızları ile farklı hadde adımları Hadde emülsiyon (su ve yağ karıģımı)

Tavlama Rekristalizasyon Ġstenilen tane boyutu Ġstenilen tane Ģekli Karbür ve nitrürlerin Boyut Dağılımları Dislokasyon yoğunluğu Tekstür

Teknolojik olarak Süreksiz (fırında) DüĢük ısıtma ve soğutma hızları Tekstür ağırlıklı rekristalizasyon ve AlN çökeltileri Kontrolsüz atmosferde yüzeyde C kaybı» Ġstifte yüksek konveksiyon iletimi» H 2 atmosferi ile daha yüksek verim

Sürekli Yüksek soğutma hızı nedeniyle YaĢlanma problemi var Bu nedenle tüm çökeltiler oluģacak Ģekilde tavlama IF-çeliklerinde bu problem mikroalaģım nedeniyle yok Avantajı yüksek dayanımlı ince taneli sac» Tane boyutu» Yüksek dislokasyon yoğ.» Beynit veya martenzit ile geniģ bir akma mukavemeti paleti

Son hadde (% 1 Ģekil değiģtirme oranı) Lüders Ģekil değiģtirmesini ortadan kaldırmak Ġstenilen yüzey topografisini elde etmek Derin Ģekillendirme Boyama Laser veya tel erozyon ile hadde motifleri

Dik Anizotropi r değeri Kristallografik tekstür AlN çökeltileri Rekristalizasyon Tane büyümesi Kimyasal bileģim Sıcak hadde Soğuk Hadde

Yüzey Kaplama Kaplama metalleri Zn, Zn-Fe, Zn-Al, Zn-Ni (elektrolitik) Al, Al-Si, Al-Zn-Si Pb-Sn (Elektrolitik) Kaplama kalınlığı (10-25 mm)

Kaplama Özellikleri Elektrolitik Son tavlama isleminden sonra, iç değiģim yok Sıcak daldırma Kimyasal olarak yüzey temizleme Termik yüzey temizleme (fırının ilk bölgesinde) Rekristalizasyon tavlaması Sıcak metal banyosuna daldırma ve kaplama Soğutma Son Hadde (dres hadde)

Kaplama kalitesi Kaplama metalinin bağ özelliklerine bağlı Ġyi bir bağ için Sac yüzeyinde oksit v.b. Difüzyon önleyici maddelerden arınmıģ olması Kalın ve kırılgan intermetalik bileģikler Kaplama kalınlığı hassas ayarlanabilmeli Kaplama kalınlığı homojen olmalı Büyük çinko taneleri olmamalı Kaplama banyo kimyasal bileģimi ile (min Pb oranları) Band yüzeyine çekirdeklenme için katı partikül püskürtme

Kaplama kalitesi (devam) Galvanneal kaplamalar (Zn-% 10 Fe) Boya ve kaynak iģlemlerine yatkın Yüksek sertlik ve kırılgan kaplama tabakası (Ģekillendirme hızı düģük olmalı) Al kaplamalar Sıvı Al banyosu Yüksek korozyon direnci Boru, egzoz susturucu parçalarında %10 Si ilavesi ile Fe 2 Al 5 intermetaliğinin bastırılması

Yüzey SertleĢtirilebilir Çelikler

Yüzey AĢınma Baskı TitreĢim ile yüklenmeler Sert Merkez Kırılma direnci yüksek (tok) TitreĢim söndürebilmeli) Yumuşak

Yüzey sertleģtirme Metalik, anorganik veya organik ilave kaplamalar Malzemenin yüzeyinin modifikasyonu

Termik Yöntemler Kimyasal bileģim değiģmiyor Buna karģın mikroyapı değiģiyor

Ġndüksiyon SertleĢtirme Alev ile sertleģtirme Kısa süreli sertleģtirme

Ġndüksiyon sertleģtirme Östenitleme endüktif ısıtma ile Bir sargıdan akım geçiyor Sargı içerisinde akım ile manyetik alan oluģuyor Bu sargının içerisinden de metal geçiriliyor Böylece metal içerisinde bir elektrik gerilimi endükleniyor Bu gerilim akım oluģturuyor Bu Ģekilde oluģan ısı direnç kaybı ferromanyetik malzemelerde histeri kayıplarına bağlı

Endüksiyon ile ısıtmada Akım yoğ. Yüzey ısıtma mümkün Bu Ģekilde kısmi ısıtma DC ısıtma Kesitte akım yoğunluğu sabit AC ısıtma Yüzeyden merkeze doğru azalan akım yoğunluğu i X mesafede x i 0 e Akım yoğ. yüzeyde x Yüzeyden mesafe (mm) Akım yoğ. 0.37 e düştüğü dalma derinliği

toplam akımın % 63 ü içerisinde Toplam ısının % 86 sı içerisinde K f m Öz direnç Sabit Frekans Relatif Permeabilite

Dalma derinliği ( ) frekansa bağlı (Çelik malzemeler için) Orta frekans (3-10 khz, =5-8 mm) Yüksek frekans (400-2500 khz, =1-0.4 mm) Yüksek frekans ( 27 MHz, =0.1 mm)

Endüksiyon ısıtma teknikleri Sabit malzeme ile Tüm malzeme sargı içerisine sokuluyor Sonra alınıp soğutuluyor Hareketli malzeme veya sargı ile Sargı sabit bir hız ile malzemeyi ısıtarak hareket ediyor, çıkıģta su veriliyor Malzeme sabit bir hız ile sargının içinden geçerek hareket ediyor, çıkıģta su veriliyor

Alevde SertleĢtirme Isı alev ile malzemeye veriliyor Daire, geniģ ve elek Ģeklinde nozullar Yüzeyde enerji girdisi>malzemede iletilen

Isıtıcının Ģekli malzemeye uygun olmalı

Isıtma için gaz karıģımları O2+gaz Doğal gaz Asetilen Propan Patlama riski olan gaz karıģımları

Alev ile sertleģtirme ile 2-10 mm kalınlıkta sert katman oluģturulabilir Alev ile ısıtma uygulanabilen yüzeylere uygun Soğutmada yağ kullanılıyorsa yanma tehlikesi Hareketli serleģtirme için özel karıģımlar

Kısa zamanlı sertleģtirme Çok kısa östenitleme zamanı Normal Tg sıcaklığından daha yüksek Soğutma ortanıma gerek yok malzeme kendi ısı iletimi ile soğuyor Isıtma sürekli yerine Ġmpuls (zaman aralıklı) Endüksiyon Sürtünme Deformasyon e - veya laser ıģınımı ile

Termokimyasal Yüzey SertleĢtirme Sementasyon Yöntemleri Yüzeyde karbon emdirerek karbon oranını arttırmak Yüzeye yakın bölgede sertleģtirme için ısıl iģlem uygulamak

Sertlik=f(%C) %C>0.7, Mf Max. Sertlik yüzeyde değil g+fe 3 C bölgesinden

C Difüzyon katsayısı a bölgesinde daha yüksek Buna rağmen g bölgesinde semente ediliyor Nedeni g daha yüksek çözünürlüğe sahip a ise sadece %0.02

Sementasyon gaz ile (CO+CO 2 karıģımı) Bu nedenle Boudouard Dengesi meydana geliyor Örnek, %C=0.1 Denge 900 C, %75 CO CO %90, yeni denge %0.4 C T 800 C ve %75 CO ile yeni denge %0.4C 800 C, CO %90, yeni denge %0.8 C T 1000 C ve %75 CO ile yeni denge %0.05C, C azalır T 1050 C ve %90 CO ile yeni denge %0.1C, C aynı kalır CO %65 oksitlenme olur CO 2 + C = 2CO

C yüzeyden malzemeye taģınımı difüzyon ile Bunun itici gücü C veren ile C alan ortamların aktivite farkı Sementasyon için gaz ortamında C aktivitesinin malzemedeki C aktivitesinden daha fazla olması gerekir. Sementasyon her iki aktivite aynı olduğunda sona erer.

Sementasyon etki parametreleri Malzeme bileģimi, malzeme geometrisi ve boyutları Sementasyon sıcaklığı (18CrNi8 örneği) Sıcaklık tüm malzeme için sabit Sıcaklık, x Sıcaklık, C-pot. Sıcaklık, t Sıcaklık > 950 C kullanılmıyor

C-Potansiyeli Sabit T, t ve malzeme için ortam C-pot. belirleyici C-potansiyeli kadar semente etmek mümkün Daha yüksek C-pot mümkün değil

Sementasyon süresi Sementasyon difüzyon kontrollü x k t k içeriğinde T, C-Pot., C nun Diff. Katsayısı var

Soğutma hızı En uygun soğutma ile Optimum yüzey sertliği Optimum sert tabaka kalınlığı Çekme ve dönüģüm hacim değiģimleri ile çatlak oluģum riski Soğutma ortamları Su Mineral yağları Tuz banyoları Katkılar ile modifike banyolar (ör. Tuzlu su v.b.)

Sementasyon Yöntemleri Katı, sıvı veya gaz sementasyon ortamları Sıcaklık 800-900 C arasında Ortama göre değiģen süreler Katı : 8-12 h Sıvı : 2-6 h

Katı (Toz veya granül) sementasyon Kömür Kok, Odun veya taģkömürü Aktivatör Toprak alkali veya alkali karbonatlar (BaCO 3, NaCO 3 ) Bağlayıcı Sıcaklığa dayanıklı kutu içerisinde ve kapalı 870-930 C arasında Sadece sertlik artıģı istenilen yüzeyler

Sıvı (Tuz banyosu) Sıvı tuz banyosu (NaCN veya KCN) Zehirli (su, buhar veya duman ile) ancak alternatifi yok Basit, hızlı, homojen sementasyon Aktivasyon Toprakalkali klorürler (SrCl 2 ), ve vizkosite için BaCl 2 (CN) 2 parçalanıyor, Fe katalizör Hem C hem de N yayınıyor (A1 sıc. ) Sementasyon süresi 900-950 C 2-6h

Gaz sementasyonu CO ve CH 4 (ör. doğalgazdan) Tanımlı C-pot. veya taģıyıcı gaz için H 2, N 2 Temel reaksiyonlar 2CO = [C] + CO 2 CO + H 2 = [C] + H2O CH 4 = [C] + 2H 2

Sementasyon Sonrası SertleĢtirme SertleĢtirme ıslah iģleminin aynısı Östenitleme + Soğutma + Temperleme Modifikasyonlar malzeme ve geometriye bağlı

Doğrudan sertleģtirme Sementasyon sıcaklığından soğutma En düģük çekme ve çatlak riski Sadece belli malzemeler için kullanılabilir Cr ve Mo içeriği Ġri çözünmemiģ karbürler Ġri taneli malzemeler Ġri taneli g SertleĢtirme sonrası iģleme yapılmıyor sadece zımparalama

Tek kademeli sertleģtirme Sementasyon sonrası merkez A3 üzerinde Araya gerilim giderme tavlaması konulabilir Avantajları Sementasyon sonrası ek östenitleme ile Kaba yapı ortadan kalkabilir Tokluk Çekme ile boyut değiģimi Oda sıcaklığına kadar soğutma ile malzeme iģlenebilir (fazla karbon içeren yerler, oksidasyon v.b.)

Çift kademeli sertleģtirme Önce merkez Sonra yüzey sertleģtiriliyor Merkez de sert olabiliyor Dezavantajlar Çekme Uzun süreler Fazla enerji

Temperleme 150-200 C Tetragonal martenzit kubik martenzit Yüzeyde basma gerilimleri ve sertlik kalmalı

Sementasyon uygun Yüzey sertliği TitreĢimli yorulma dayanımı ÇalıĢma sıcaklığı max. 200 C Bunun dıģında Nitrürleme veya borürleme kullanılabilir

Nitrasyon (Nitrürleme) Nitrürleme ile termokimyasal olarak yüzeyde N artıģı sağlanır. Nitrürleme ile Nitrür tabakası oluģur Yüksek sertlik Yüksek aģınma direnci Özellikle yüksek basınç altında çalıģan yüzeyler için Yüksek sıcaklıkta yüksek sertlik DönüĢüm yok çalıģma sıcaklığı nitrürleme sıcaklığına kadar çıkabilir Adhezif (sürtünme) aģınmaya karģı dirençli

N g bölgesini açar Braunit (N-perlit) 592 C ve %2.4 N a-ferrit içerisinde max çöz. %0.1

Nitrür katman yapısı Ferrit bölgesinde, braunit altında Çok kullanılan sıcaklıklar 500-550 C Bu sıcaklıklarda 0.2-0.5 mm kalınlık Sıcaklık artıģı ile daha kalın katman elde edilemez

Yayınan N Kafeste arayer olarak yerleģir, yani ferrit içerisinde çözünür Fe ve özellikle Al, Cr, Mo ve Ti ile nitrür oluģturur Karbürlere yayınır ve karbonitrür oluģturur

Difuzyon katmanı Bileşik katmanı

BileĢik katmanı 5-30 mm kalınlığında Fe 2-3 N (e-nitrür, hegzagonal) Fe 4 N (g -nitrür, kym) Karbonitrür (Fe x C y N z ) AlaĢımlı çeliklerde alaģım elementleri de bileģiklere giriyor Katmanda N %5-6 Süngersi poröz e fazı metastabil N atomları cottrel atmosferinden N 2 molekül hale geçiyor AlaĢımsız çelikler, dökme demir, kaba iģlenmiģ yüzeylerde Ġyi bir aģınma direnci için porozite veya hiç yok

Difüzyon katmanı N % 0.2-5 arasında yüzeyden baģlıyor Ġçe doğru azalarak devam ediyor Burada N a içerisinde çözünmüģ Ġnce nitrür çökeltileri halinde AlaĢım elementleri Sertlik Katman kalınlığı

Nitrürleme yöntemleri Gaz nitrasyon 500 C sıcaklıkta amonyak ile Kalınlığa ve malzeme boyutlarına göre 40-100 h Yeni yöntemlerde nico-nitrürleme ile 2-4 h Amonyak yüzeye yakın parçalanıyor

Tuz banyosunda nitrasyon Banyo sıvı KCN, NaCN gibi siyanür tuzları Açık ısıtmalı demir veya titanyum potada sıvı Havalandırma ile tuz oksitleniyor OluĢan siyanat bileģikleri 570 C sıcaklıkta parçalanıyor veya karbonat bileģiklerine dönüģüyor Bu reaksiyonlar ile C ve N serbest ve malzemeye yayınıyor 3-4 h sonra 15-20 mm kalınlığında poröz bileģik katmanı oluģuyor Max sertlik gaz nitrasyondan 100-200 HV daha düģük

Borürleme B yayınıyor ve Fe ile intermetalik oluģturuyor Borid (Fe 2 B -%8.8 B- ve FeB -%16.2 B- % 3.8 B ile ötektik (1149 C)

Borürleme yöntemleri Pratikte sıvı (borax bazlı ergiyikler) veya gaz (Hidrobor bileģikleri) kullanılmıyor Gaz ortamı zehirli Sıvı banyoda bor katmanı heterojen

Pratikte kullanılan katı toz halindeki B ortamları Kompleks parçalar için Kısmi borürleme için macun Ģeklinde Toz bileģimi Borkarbür+dolgu tozu+aktivatör Kaplanacak malzeme iģlenmiģ olmalı Bor ile yüzeyde yeni bir tabaka oluģacağı için düģük toleranslarda iģlenmiģ olmalı

Yüzeyi kaplanacak malzeme ĠĢlenmiĢ olmalı Kaplama geleği için düģük boyutta olmalı Çekme varsa Kaplama öncesi gerilim giderme tavlaması Yüzeyler Pürüzsüz, oksitsiz, parlatılmıģ

Kaplama kutusu (sıcağa dayanıklı çelik) Malzeme yerleģtirilir Üzerine 10 mm kalınlığında bor kaplama tozu Kapak hareketli Ön ısıtılmıģ fırına Kaplama sonrası yavaģ soğutma Vakum veya korumalı atmosfer yok Sıcaklık 850-1000 C (ötektik altında) Kaplama süresi 1-8 h

Kaplama kalınlığı Kalın (300-400 mm) Erozif aģınma (seramik için kalıplar) Ġnce (20 100 mm) Adhezif aģınma (talaģsız Ģekillendirme)

Avantajlar Kaplama sonrası merkez ıslah edilebiliyor Nedeni bor tabakasının termik genleģme katsayısının çelik alaģımlarına çok benzemesi Yüksek alaģımlı çelikler Kaplama sonrası yağ veya hava ile sertleģtirilebilir Ya da inert atmosfer (nötr tuz banyosu)

Kaplama yapısı Çatlak

Yüksek bor potansiyelinde Ġki fazlı kaplama DıĢ FeB, daha sert ve kırılgan (Çekme gerilmeleri) Ġç Fe 2 B (Basma gerilmeleri) Bu Ģekilde çatlak oluģumları (resimde) Bu nedenle tek fazlı kaplama (Fe 2 B) (E tipi)

YönlenmiĢ büyüme ile Kaplama kırılmıyor

YönlenmiĢ büyüme nedeni Bor difüzyonu yöne bağlı AlaĢım elementlerine bağlı DüĢük alaģımlı ıslah çeliklerinde kuvvetli yönlenme Yüksek alaģım ile düz yüzeyler

Artan alaģım elementi ile düģük kaplama kalınlığı

Bor katmanları Yüksek aģınma dayanımı Yüksek sertlik (1800-2200 HV0.2) Yüksek sıcaklık sertliği YapıĢmaya karģı direnç Alkali ve asitlere dayanım Ġyi kaynak yeteneği

Islah Çelikleri En geniģ kullanılan (alaģımsız dıģında) çelik grubu Kullanım oranı yaklaģık % 40 Tanım Makine yapı çeliği SertleĢtirmeye uygun Yüksek mukavemet Ve Yüksek tokluk

Islah çelikleri Makine yapı çelikleri olarak Vida, diģli ve mil, yay malzeme olarak kullanılmaktadır. Islah çeliklerinin özellikleri Kimyasal bileģim Yapı Tokluk

Özellikler Kimyasal bileģim SertleĢtirme sonrası mikroyapı (Özellikle tokluk) Islah çelikleri ayrımı Boyut Max. Sertlik Mikroyapı

SertleĢtirilebilirlik Malzeme merkezinde oluģan % martenzit Ġstenen sertlik % martenzit AlaĢımsız ıslah çeliğinde % 50 olmalı Yay çeliğinde % 80 Otomotivde kullanılan parçalarda % 90 ve üzeri f(c, Cr, Mn, Ni ve Mo)

Tipik bileģim C:% 0.3-0.8 Mn: % 0.5-1.6 Cr: % 2 max Mo: % 0.5 max Ni: %4.1 max

Çelik Normu C Mn Cr Mo Ni V 2 C 45 0.42-0.45 0.5-0.8 0.4 max 0.1 max 0.4 max - 3 C 60 0.57-0.65 0.6-0.9 0.4 max 0.1 max 0.4 max - 28 Mn 6 0.25-0.32 1.3-1.65 0.4 max 0.1 max 0.4 max - 41 Cr 4 0.38-0.45 0.6-0.9 0.9-1.2 - - 0.1-0.25 51 CrV 4 0.47-0.55 0.7-1.1 0.9-1.2 - - -

YÜKSEK SICAKLIĞA DAYANIKLI ÇELĠKLER

Bu çelik grubu enerji üretim santrallerinde kullanılan malzemeleri oluģturur. ÇalıĢma Ģartlarında Yüksek sıcaklık Yüksek basınç bulunur Konstrüksiyon malzemesi olarak Sıcak ve yüksek sıcaklığa dayanıklı çelikler

Kullanım örnekleri Buhar kazanları Boru bağlantıları Buhar veya gaz türbin Ģaftları Türbin kasaları Ventil Armatur Vida ve somunlar

ÇalıĢma sıcaklıkları min 500 max. 1350 C ÇalıĢma süreleri 200.000 saat (olağan) (22 yıl) 350.000 saat max. (39 yıl)

Malzeme davranıģları yüksek sıcaklıkta çok farklı Oda sıc. Çelik akma sınırının üzerinde zorlanırsa Deforme olur ama yük malzeme üzerinde kalsa dahi deformasyon devam etmez, durur Def. Devamı için yükü arttırmak gerekir.