MMT209 Çeliklerde Malzeme Bilimi ve Son Gelişmeler 3 Çelik üretimi Yrd. Doç. Dr. Ersoy Erişir 2013-2014 Güz Yarıyılı
Fırın Ön hadde Nihai hadde Soğuma Sarma Hadde yolu koruyucusu 1200-1250 ºC Kesme T > Ar3 =f(kimyasal bileşim) 1,5-15 mm X maks. 2050 mm X maks. 1000 m Sıcaklık dağılımının İki yönde Yüzeyi temizlemek Hava+Su soğutma eşdeğer hale ön haddeleme için yüksek basınç getirilmesi uygulanması Yüzeyi temizlemek Pasolar arasında Pasolar arası için yüksek basınç havada soğuma spreyleme ile soğutma uygulanması Yüzey temizleme Sıcak haddeleme Kaynak: Bleck, 2008 2
Sıcak haddeleme Kaynak: www.erdemir.com.tr 3
Çelik türü Malz. No. Armco demir Derin çekme çeliği IF çeliği Ray çeliği Islah çeliği HSLA çelik Yapı çeliği Paslanmaz çelik, östenit Paslanmaz çelik, ferrit Invar çeliği Bazı önemli çelik türleri Kaynak: Bleck, 2008 4
Otomotivin temel girdisi olan hem yüksek mukavemet hem de üstün şekillenebilirlik gerektiren jant ve şasi parçalarının üretiminde kullanılmak üzere. Mekanik özellikleri garanti edilerek, süneklik ve tokluk optimizasyonu sağlanan, konvansiyonel yöntemlerle kaynaklanabilen genel yapı çelikleri, çoğunlukla inşaat makineleri ve iş makineleri imalatında, genel konstrüksiyon levhalarında, kara ve demiryolu araçları imalatında, depolama tankları ve konteyner imalatında kullanılmaktadır. Sıcak haddelenmiş boru çelikleri; yüksek mukavemet, mükemmel tokluk ve iyi kaynaklanabilirlik özellikleri ile, içerisinden su/yağ veya gaz/petrol nakli yapımına uygun boruların üretiminde kullanılmaktadır. Basınçlı kaplar ve kazan imalatında, basınca ve buhara maruz kalan boruların üretiminde, endüstriyel termal kaplarda ve ısı eşanjörleri imalatında mükemmel şekillendirme ve kaynaklanabilirlik özellikleri nedeniyle yüksek sıcaklık ve basınç altında kullanıma uygun kazan çelikleri kullanılmaktadır. Tüp çelikleri; yüksek şekillendirilebilme, mükemmel kaynaklanabilirlik ve tokluk özellikleri ile, güvenliğin çok önemli olduğu LPG tüpleri imalatında kullanılmaktadır. Üstün kaynaklanılabilirlik ve istenilen tokluk değerlerini sağlayan orta ve yüksek mukavemetli gemi yapım çelikleri, gemi içi ve omurgasında kullanılmaktadır. Sıcak haddelenmiş ürünlerin kullanım alanları Kaynak: www.erdemir.com.tr 5
Otomobil karoserinde kullanılan soğuk haddelenmiş çelikler Kaynak: Bleck, 2008 6
Soğuk şekillendirmeye uygun derin çekilebilir kaliteler, otomotiv sektöründe, dayanıklı ev aletleri sektöründe, mutfak eşyaları, radyatör ve havalandırma ekipmanları imalatında, mukavemet, tokluk ve sünekliğin istendiği uygulamalarda kullanılmaktadır. Yaşlanmaya dayanıklılık, üstün şekillenebilirlik ve iyi kaynaklanabilirlik özellikleri ile ön plana çıkan ekstra derin çekme işlemine uygun kaliteler (IF), otomotiv ve beyaz eşya sektörlerinde, özel beklentileri sağlamaya yönelik uygulamalarda kullanılmaktadır. İyi şekillendirilebilirliğin yanında geliştirilmiş kaynaklanabilirliği kombine eden, düşük karbonlu ve mikroalaşımlandırma yöntemi ile üretilmiş yüksek mukavemetli-düşük alaşımlı çelik kaliteleri, otomotiv sektörü ve yan sanayinde kullanılmaktadır. Derin çekilebilirlik özelliklerine sahip, tek/çift kat veya tek/çift pişirim yapılarak kullanılan emaye kaplamaya uygun çelikler, mutfak eşyaları imalatında (tencere, fırın ızgaraları vb.) kullanılmaktadır. Otomotiv sektörünün geliştirilmiş korozyon direnci ve boya adhezyonu gereksinimlerini en üst düzeyde karşılayan galvanizli/galvanile ürünler, günümüzde çoğu otomobil üreticileri tarafından hem iç yüzey hem de dış yüzey parça üretimlerinde kullanılmakta ve bu sayede korozyona karşı ömür boyu garanti verebilmektedir. Yapı sektöründe sıcak daldırma galvanizli/galvanile çelikler, uygulanacak alanın atmosferik şartlarına ve istenilen korozyon direncine bağlı olarak değişik kaplama kalınlıklarında çatı, kapı, fens, profil gibi çeşitli uygulamalarda kullanılır. Beyaz eşya sektöründe görünmeyen (iç) yüzeylerde kullanılan galvanizli saçların, görünür (dış) yüzeylerde de kullanılmaya başlanmasıyla birlikte, beyaz eşya ürünleri parçalarının büyük bir bölümü galvanizli saclardan üretilmeye başlanmıştır. Soğuk haddelenmiş ve soğuk haddelenmiş + galvanizlenmiş ürünlerin Kaynak: www.erdemir.com.tr 7
Soğuk haddelenmiş yassı ürünler Kaynak: www.erdemir.com.tr 8
Uzun ürünler, tel Kaynak: www.erdemir.com.tr 9
Uzun ürünler, çubuk Kaynak: www.erdemir.com.tr 10
Bobin ağırlığı: maks. 36 ton Kalınlıklar*: Soğuk haddelenmiş 0,35-3 mm Sıcak haddelenmiş 1,8-16 mm Çelik türü: Yumuşak çelikten yüksek mukavemetliye kadar Soğuk haddeleme + yüzeyi kaplamalı Sıcak haddelenmiş Soğuk haddelenmiş * Çelik sac ve genişliğine bağlı ** ürüne bağlı Sıcak ve soğuk haddelenmiş ürünlerde boyutlar Kaynak: Bleck, 2008 11
Derin çekme yöntemi, içecek kutusu Kaynak: Bleck, 2008 12
Derin çekme yöntemi Kaynak: Bleck, 2008 13
İçecek kutusu üretimi Kaynak: Bleck, 2008 14
İçecek kutusunda küçük boyutlu metalik olmayan kalıntıların hasar oluşumuna etkisi Kaynak: Bleck, 2008 15
Ticari çelikler Alaşımsız çelikler (sade karbonlu çelikler) Alaşımlı çelikler Maraging çelikleri Yüksek mukavemetli düşük alaşımlı çelikler (HSLA çelikleri) Dual (çift fazlı) çelikler Mekanik olarak alaşımlanmış (toz metalurjik) çelikler 16 Demir esaslı malzemeler, Çelikler
Karbon demir alaşımlarında ucuz ve etkili bir sertleştirici (mukavemet artırıcı) elementtir. Zaten bu sayede çelik tüketimi tonlarla ifade edilebilmektedir. Karbon miktarına göre çelikleri sınıflandırırsak üç grup ortaya çıkar; Düşük karbonlu çelikler (<%0.3 C, hatta bazen <%0.2 C) Orta karbonlu çelikler (% 0.3-0.7 C) Yüksek karbonlu çelikler (%0.7-%1.7 C) 17 Alaşımsız çelikler
Düşük karbonlu çelikler (<%0.3 C, hatta bazen <%0.2 C) Yapı çelikleri (otomobil, köprü, binalar, gemiler vb.) Al yada Si ile durgunlaştırma yada Mn ile tane inceltme Nb ile tane inceltme Kaynaklanabilirlik 18 Alaşımsız çelikler
Orta karbonlu çelikler (% 0.3-0.7 C) Ray çelikleri, düşük performanslı motor parçaları (aks, biyel kolu vb.) Sertleştirilebilir (Martenzit) (Sertleştirme ve Su verme QT) 19 Alaşımsız çelikler
Yüksek karbonlu çelikler (%0.7-%1.7 C) Yay, kalıp ve takım çelikleri Sertleştirme ve 250ºC de temperleme 20 Alaşımsız çelikler