Bu ders kapsamında ele alınacak olan çelik türleri Islah Çelikleri Sementasyon Çelikleri Nitrürlenebilen Çelikler Otomat Çelikleri Paslanmaz Çelikler Takım Çelikleri
ISLAH ÇELĠKLERĠ Bu çeliklerin % C karbon oranları fazla olduğu için sertleştirmeye elverişli, ıslah işlemi uyguladıktan sonra yüksek tokluk gösteren çeliklerdir. Alaşımsız ve alaşımlı makine imalat çelikleridir. Islah çeliklerinden, yüksek dayanım ile süneklik bir arada istenir. Yeterli değerde martenzit sertliğini sağlayabilmek için, nispeten yüksek karbon içerirler. Kalın kesitlerde, yeterli sertleşme derinliği ancak alaşımlı çeliklerde sağlanabilir.
ISLAH ÇELĠKLERĠ Islah işleminin iyi sonuç vermesi (İstenilen tokluk veya sertlik değerine ulaşılması), kullanılan çeliğin iç yapı temizliği ile yakından ilgilidir. İçyapı temizliği, sıvı çeliğin bünyesinde erimiş halde bulunan gazlardan (hidrojen, oksijen ve azot) arındırılması ve oksit, sülfür inkluzyonlarından temizlenmesi işlemidir. Karbon oranı yüksek olduğu için kaynak edilmesi zordur. Kaynak bölgesinde martenzit yapı oluşur.
ISLAH ÇELĠKLERĠ Karbon oranı: Çeliğin sertleştirilip (su verme) ardından yüksek sıcaklıkta menevişlenmesi ile elde edilen temperlenmiş martenzit mikroyapısı, ferrit ve ince dağılmış karbürlerden oluşur. Menevişleme 200-600 C arasında yapılabilir. Islah çeliklerinin sertleştirilmesi sırasında tane irileşmesi söz konusudur. Çeliğe katılan V tane irileşmesi eğilimini azaltır. Çeliğin 300-400 C arasında menevişlenmesi sırasında meydana gelen gevrekleşmedir. Çeliğe Mo katılarak temper gevrekliği azaltılır.
MeneviĢleme sıcaklığı arttıkça sertlik ve dayanım değerleri düģer, süneklik ve çentik darbe tokluğu değerleri artar.
AISI 4140 çeliğinin sertlik ve çentik darbe tokluğunun meneviģleme sıcaklığına göre değiģimi
ISLAH ÇELĠKLERĠNĠN KULLANIM ALANLARI Çeşitli makine ve motor parçalar, dövme parçaları; çeşitli cıvata somun ve saplamalar, krank milleri, akslar, kumanda ve tahrik parçaları, piston kolları, çeşitli miller, dişliler gibi parçaların imalinde olmak üzere geniş bir alanda kullanılırlar.
OTOMAT ÇELĠKLERĠ Hızlı talaş alma işlemlerinde talaşları kırar, işlenebilirliği kolaylaştırır, seri imalata uygun çeliklerdir. Bu özelliği sağlamak için yapıya S,P ve Pb katılır. %S=0,15-0,40 %P=0,07-0,1 Serbest kükürt zararlı olduğundan MnS olarak bağlanmalıdır. Serbest kükürtü bağlamak için pratikte Mn=4,5S oranında ilave yapılır. MnS ve Pb talaşı kırılganlaştırır, yağlama etkisiyle temiz yüzey ve uzun takım ömrü sağlar.
OTOMAT ÇELĠKLERĠ %C 0,14 %P: 0,11 %S: 0,27-0,40 %C: 0,07-0,18 %P: 0,06 %S: 0,08-0,25 %C: 0,32-0,50 %P: 0,06 %S: 0,10-0,33 Isıl işlem uygulanmayan otomat çelikleri Sementasyon yapılabilen otomat çelikleri Islah edilebilen otomat çelikleri
OTOMAT ÇELĠKLERĠNĠN KULLANIM ALANLARI Makina ve teçhizat üreten endüstri kollarında ve inşaat sektöründe Konstrüksiyon elemanları üretiminde. Hassas mekanik parçalar üreten endüstri kollarında. (optik cihaz ve ölçü cihazları parçaları) Otomobil endüstrisi,pim,aparat vs. gibi seri imal edilen parçaların üretiminde kullanılır.
SEMENTASYON ÇELĠKLERĠ Sementasyon çelikleri, yüzeyde sert ve aşınmaya dayanıklı, çekirdekte ise daha yumuşak ve tok özelliklerin istendiği değişken ve darbeli zorlamalara dayanıklı parçaların imalinde kullanılan düşük karbonlu, alaşımsız veya alaşımlı çeliklerdir. Parçaya bu özelliklerin kazandırılması, çelik yüzeyine karbon emdirilmesi suretiyle olur. %C < 0,2 Sementasyon işlemi sonrasında, çekirdek bölgesi yumuşaklığını koruyacağından, sertleştirme sırasında ortaya çıkabilecek çarpılmalar oldukça azdır.
SEMENTASYON ÇELĠKLERĠNĠN KULLANIM ALANLARI Dişliler, miller, piston, pimleri, zincir baklaları, zincir dişlileri ve makaraları, diskler, kılavuz yatakları, rulmanlı yataklar, merdaneler, bir kısım ölçü ve kontrol aletleri, orta zorlamalı veya zorlamalı parçalar, soğuk şişirilerek veya ekstrüzyonla şekillendirilen parçalar, kesici takımlar, burçlar
NĠTRÜRLENEBĠLEN ÇELĠKLER Nitrürleme, yüzeyde azot bileşikleri oluşturma işlemidir. Malzeme nitrür yapıcı Cr, Mo, Al, V, Ti elementlerini içermelidir. Islah çeliklerinin bir alt grubudur. Islah işleminden sonra 500-550 C arasında nitrürleme yapılır. Karbon oranı: %0,3-0,4 Islah etme sıcaklığı nitrürleme sıcaklığından yüksek olmalıdır.
Çeliklerin paslanmazlığını, yüzeylerinde meydana gelen kromca zengin oksit tabakası sağlar. Paslanmaz çelikler, en az % 10,5 krom, en fazla % 1,2 karbon içeren çeliklerdir.
PASLANMAZ ÇELĠKLERDEKĠ ALAġIM ELEMENTLERĠ NİKEL KROM NİYOBYUM VE TİTANYUM MOLİBDEN SİLİSYUM VE ALÜMİNYUM AZOT BAKIR
KROM Krom oranının artmasıyla oksit tabakasının korozyon direnci de artar fakat çeliğin üretimi, kaynaklanabilirliği ve mekanik özellikleri kötüleşir.
NĠKEL En önemli ikinci alaşım elementi nikeldir. Nikel oranının %8-10 u geçmesi durumunda çeliğin gerilmeli korozyon dayanımı düşer. Nikel oranının %30 a çıkması durumunda gerilmeli korozyon dayanımı tekrar iyileşir. Nikel, paslanmaz çeliğin akma sınırını, tokluğunu ve oksit tabakasını bozucu asitlere karşı direncini arttırır.
Pullanma korozyon direncini ve mekanik özellikleri iyileştirmek için kullanılır. Oksit tabakasının pasiflik özelliğini kuvvetlendirmek için kullanılır.
Sülfirik aside karşı direnci arttırmak için ilave edilir. Yüksek sıcaklık oksidasyon direncini arttırmak için ilave edilir. Silisyum aynı zamanda gerilmeli korozyon direncini arttırır.
TĠTANYUM VE NĠYOBYUM Krom karbür oluşumunu engellemek için kullanılır.
Paslanmaz Çelikler Östenitik Ferritik Martenzitik Çift fazlı
FERRĠTĠK PASLANMAZ ÇELĠKLER Krom oranı: %13-30 Karbon oranı üst sınırı: % 0,08 Korozyon özelliklerini iyileştirmek için: Mo, Si, Al, Ti, Nb Talaşlı işlemeyi kolaylaştırmak için: S, Se
FERRĠTĠK PASLANMAZ ÇELĠKLER Fe-Cr denge diyagramında ostenit fazı en çok %10,5 krom çözebilir. Bu orandan daha fazla krom olması hmk yapılı ferritik paslanmaz çelikleri meydana getirir. Ferritik çelikler, sertleştirilemezler. Demir-Krom Denge Diyagramı σ: metaller arası FeCr bileşiği γ: ostenit α: ferrit
FERRĠTĠK PASLANMAZ ÇELĠKLERĠN ÖZELLĠKLERĠ Ferromanyetik özelliğe sahiptir. Süneklilik ve şekillendirilebilirlik özellikleri iyidir. Ostenitik türlere göre yüksek sıcaklıklarda korozyon dayanımı ve düşük sıcaklıklarda tokluğu düşüktür. Soğuk şekillendirmeyle dayanım arttırma yöntemi uygulanamaz Ferrit-ostenit dönüşümü yapılamadığı için dönüşüm sertleştirmesi uygulanamaz. Kaynaklanabilirlik özelliği iyidir.
FERRĠTĠK PASLANMAZ ÇELĠKLERĠN KULLANIM ALANLARI Otomobil egzoz sistemleri Gıda işleme ekipmanları Bulaşık makineleri Fırın iç kaplamaları Kablo telleri Otomobil iç mimarisi Soğutma makineleri Bağlama elemanları Baca boruları
OSTENĠTĠK PASLANMAZ ÇELĠKLER Maksimum karbon oranı: %0,15 Minimum krom oranı: %16
OSTENĠTĠK PASLANMAZ ÇELĠKLER Nikel oranının artmasıyla ostenit bölgesi genişleyerek oda sıcaklığında ymk yapılı ostenitik paslanmaz çelik meydana gelir. Dönüşüm sertleştirmesi ile sertleştirilemezler, sadece deformasyon sertleşmesi uygulanabilir. Deformasyon sertleşmesi oranı yüksektir. Akma sınırları ile çekme dayanımları arasındaki fark büyüktür. Bu özellik derin çekme gibi yüksek oranlarda soğuk şekillendirmeyi kolaylaştırır.
OSTENĠTĠK PASLANMAZ ÇELĠKLER Tavlanmış durumda ferromanyetiklik özelliği yoktur. Korozyona dayanımı ferritik paslanmaz çeliğe göre daha iyidir. Düşük sıcaklıklarda tokluk özelliği iyidir. Yüksek sıcaklıklarda oksidasyon direnci ve dayanım özellikleri iyidir.
OSTENĠTĠK PASLANMAZ ÇELĠKLERĠN KULLANIM ALANLARI Demir yolu taşıt parçaları Jant kapakları Boru ekleme elemanları Dişliler Elektrik şalter parçaları Isı eşanjörleri Fırın parçaları Cıvata ve somunlar Mutfak gereçleri Yaylar
ÇĠFT FAZLI (DUBLEKS) PASLANMAZ ÇELĠKLER Yaklaşık aynı oranda ferrit ve ostenit karışımı (50/50 veya 40/60) mikro yapıya sahiptir.
ÇĠFT FAZLI (DUBLEKS) PASLANMAZ ÇELĠKLER Karbon oranı %0,03 Krom: %20-30 Nikel: %5-8 Molibden: %1-4
ÇĠFT FAZLI (DUBLEKS) PASLANMAZ ÇELĠKLERĠN ÖZELLĠKLERĠ Tokluk ve sünekliği ferritik paslanmaz çeliğe göre daha iyi. Klorlu ortamdaki gerilmeli ve çukurcuk korozyonu dayanımı iyi. Dayanım değerleri 300 serisi ostenitik paslanmaz çeliklerin yaklaşık iki katıdır. Yapıdaki ferrit fazından dolayı yüksek sıcaklıklardaki özellikleri iyi değildir. 300 C nin üzerindeki sıcaklıklarda kullanılması tavsiye edilmez.
ÇĠFT FAZLI (DUBLEKS) PASLANMAZ ÇELĠKLERĠN KULLANIM ALANLARI Petrokimya endüstrisi Liman inşaatı ve diğer klorürlü ortamlar Kağıt makineleri ve silindirleri
MARTENZĠTĠK PASLANMAZ ÇELĠKLER Paslanmaz çeliğe C %0,12 oranında karbon ilavesi ile hem sertleştirilebilen hem de paslanmazlık özelliği olan martenzitik paslanmaz çelikler elde edilir.
MARTENZĠTĠK ÇELĠKLERĠN KULLANIM ALANLARI Mutfak bıçakları, cerrahi aletler, kesme bıçakları Cıvata, saplama, somun, dişli çark Pompa ve vana parçaları Buhar ve gaz türbini parçaları Petrol ayırma kuleleri Çamaşır makinesi parçaları Rulmanlı yatak elemanları
Paslanmaz çeliklerin oda sıcaklığındaki tipik mekanik özellikleri
Farklı türde paslanmaz çeliklerin darbe toklukları
TAKIM ÇELĠKLERĠ Makinelerin kesme, delme, dövme, çekme, ekstrüzyon, haddeleme gibi üretim işlemlerini yapan parçalara takım denir.
TAKIM ÇELĠKLERĠNDEN BEKLENEN ÖZELLĠKLER Talaşlı işlenebilirlik Isıl işlem sonucu boyutta değişim olmaması (boyutsal kararlılık) Parlatılabilirlik Korozyona ve tufalleşmeye karşı dayanıklılık
SOĞUK Ġġ TAKIM ÇELĠKLERĠ Özelliklerini 200 C ye kadar koruyabilirler. Alaşımlı veya alaşımsız olabilirler. Alaşımsız takım çeliklerinin karbon oranı: %0,6-1,4 %C:0,6-0,75»»»Tokluk istenmesi durumunda %C:0,75-0,95»»»Tokluk + Sertlik istenmesi durumunda %C:0,95-1,4»»»Yüksek aşınma direnci istenmesi durumunda Bu çelikler soy çeliklerdir (P,S 0,035) Kırmızı sertlik özellikleri yoktur. Çalışma esnasında ısınan yerlerde kullanılmaz.
SICAK Ġġ TAKIM ÇELĠKLERĠ 500-550 C ye kadar sertlik özelliklerini kaybetmeden çalışabilirler. Bu özellikleri, bileşimlerindeki karbür oluşturucu Cr, Mo, V, W elementlerinden kaynaklanır. Bu elementler sertleştirme için yapılan ostenitleme esnasında yapıda çözünür. Sertleştirildikten sonra menevişleme sırasında da çökelerek sert karbürleri oluşturur.
YÜKSEK HIZ ÇELĠKLERĠ Seri üretim yapan pek çok makinede kesici takım malzemesi olarak kullanılmaktadır. Yüksek hız takım çeliklerinden beklenen özellikler: Aşınma direnci Kırmızı sertlik Taşlanabilirlik Tokluk
YÜKSEK HIZ ÇELĠKLERĠ Bu çeliklerin sembollerinde, başta yüksek hız çeliği olduğunu belirten HS işareti vardır. Bu işaretten sonra sırasıyla W, Mo, V, Co elementlerinin % oranları yazılır. Örneğin; HS 6-5-3-8 % W: 5,90-6,70 % Mo: 4,70-5,30 %V: 2,70-3,20 %Co: 8,00-8,80
TAKIM ÇELĠKLERĠNĠN KULLANIM ALANLARI ÇELİK TİPİ KULLANIM ALANLARI ÖRNEKLER Soğuk iş takım çelikleri Yarı mamullerin şekillendirilmesi ve ayrılması Toz malzemelerin soğuk presi Derin çekme, ekstrüzyon, soğuk baskı, kesme ve delme, sinter parçaların preslenmesi, el aletleri Sıcak iş takım çelikleri Hız çelikleri Sıvı halden şekillendirme, ısıtılmış metallerin ve camların şekillendirilmesi Geometrisi belli kesici uçlar ile kesme işlemi Basınçlı döküm kalıpları, ekstruder, cam şekillendirme, dövme kalıpları Matkap, freze, diş açıcı uçlar, metal testereleme, broşlama
Yüksek hız çeliği (AISI M2): Su verilmiģ ve temperlenmiģ. Martenzit (kahverangi ve koyu gri iğneli yapılar) ve karbürlerden (açık kahverengi yuvarlak ve uzamıģ taneler) meydana gelen mikro yapı. 1000x