Alaşım Nedir?
En az iki metal ya da metaloidin ergitme yoluyla bir araya getirilmesi sonucu ortaya çıkan yeni karakterli, üstün özellikli metalik malzemeye alaşım denir.
Karbon (C)
Karbon, çeliğin en önemli alaşım elementidir. Çeliğin mukavemet ve sertliğini artırır. Karbon arttıkça çeliğin iç yapısındaki perlit oranı artar ve bu çeliğin akma ve çekme mukavemetlerini artırır. Fakat bu artış %0.8 karbona kadar devam eder çünkü bu değerden sonra kırılganlık artar. Karbon yüzde uzamayı, tokluğu, sünekliği, şekillenebilirliği ve kaynak kabiliyetini azaltır. Bu nedenle işlenebilirlik istenen çeliklerde karbon miktarı düşük tutulmalıdır. Karbon, genellikle diğer elementler kadar (fosfor gibi) segregasyona fazla yatkın değildir.
Silisyum (Si)
Silisyum, çelik üretiminde deoksidasyon özelliği katar. Deoksidasyon için gerekli olan silisyum miktarı minimum %0.05 olmalıdır. Tam deokside olmuş çelik %0.15-0.30 silisyum içermektedir. Düşük alaşımlı çelikler ve özellikle yay çelikleri %2’ye kadar silisyum içerir. Silisyum ferrit içinde %18.5 çözünür ve ferritin mukavemetini artırır, manyetik histerizis kayıplarını düşürür. Elektrik çeliklerinde yüksek oranda silisyum kullanılır, böylece elektriksel özellikler iyileştirilir. Silisyum arttıkça çeliğin tane büyüklüğü artar. Dökümde akıcılık sağlamak için de kullanılır. Silisyum oranı yüksek olan çelikler dövülemez, gevrektir fakat korozyona karşı yüksek dirence sahiptir.
Mangan (Mn)
Mangan, ticari alaşımlarda bulunan bir elementtir. Mangan sülfür ile birleşerek MnS oluşturur, FeS oluşumunu engeller ve bu mekanik işlemeyi kolaylaştırır, dövülebilirliği ve sertleşebilirliği olumlu yönde etkiler. Mangan sünekliği azaltır fakat çeliklerde dayanımı artırır, %3 Mn değerine kadar her %1 Mn için çekme mukavemetini 100 MPa artırır. Çeliklerde kritik su verme hızını düşürür, böylelikle su verme sırasında daha stabil olmasını sağlar. Çelik ergitmesinde deoksidasyon etkisi gösterir. Çeliğin yüzey kalitesini iyileştirir.
Molibden (Mo)
Düşük alaşımlı çeliklerde %0.15-0.30 oranlarında bulunur, genellikler en yüksek etkinliği krom ve nikel ile birlikte gösterir. Molibden karbür yapıcı element olarak geçer ve bu nedenle aşınma direncini artırmak için takım çeliklerinde yüksek oranlarda bulunur. Karbür oluşumundan dolayı yüksek hız çeliklerinde ikincil sertleşme yaratarak sıcak sertliği sağlar. Çeliğin mukavemetini kromdan daha çok artırır. Yüksek sıcaklıklarda yumuşama eğilimini azaltarak sürünme dayanımını artırır. Çeliğin östenit-perlit dönüşümünü geciktirip östenit-beynit dönüşümüne neden olur. Akma ve çekme dayanımını artırır.
Nikel (Ni)
Nikel, çeliğin tokluğunu artırmak amacıyla kullanılır. Çeliklerde ferrit fazını sertleştirir. Nikel östenitte sınırsız çözünür. Nikel içeren yapı çelikleri, özellikle bileşimlerinde krom varsa yüksek tokluk, yüksek sertleşebilirlik ve yüksek yorulma direnci istenen uygulamalar için seçilebilir. Nikel alaşımları, tokluk sağlar. Isıl işlem sırasında su verme çatlağı oluşumunu ve distorsiyonu azaltır. Çeliklerde genellikle %1-4 oranlarında bulunur fakat %36’ya kadar kullanılabilirliği vardır. Paslanmaz çeliklerde ise %20’ye kadar nikel bulunabilir. Düşük oranlardaki bakır ve fosfor ile birlikte, deniz suyu korozyonuna karşı çeliklerin direncini arttırmak amacıyla da nikel kullanılır.
Krom (Cr)
Çeliğin bileşimine korozyon direncini, oksitlenme direncini, aşınma direncini ve sertleşebilirliği artırmak amacıyla katılır. Paslanmaz çeliklerin temel alaşım elementidir. Krom, karbür şeklinde bulunur. Kompleks Cr-Fe karbürler, östenitte çok yavaş çözünür. Karbür oluşturucu element olduğundan, hem takım çeliklerinde yüksek karbon ile birlikte aşınma direncini, hem de yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanılan çeliklerde sürünme direncini yükseltmek için katılırken bileşimine genellikle molibden de eklenir. Ferritin sertliğini artırır, ferritte sınırsız çözünür. Nikel ile birlikte süper mekanik özellikler sağlar.
Fosfor (P)
Ferritin dayanımını en fazla artıran elementtir. Çeliğin mukavemet ve sertliğini artırır fakat sünekliği ve tokluğu düşürür. Çeliğin korozyon direncini artırır, işlenilebilirliği iyileştirir. Orta karbonlu ve kromlu çeliklerde temper gevrekliğine neden olur.
Kükürt (S)
Kükürt çelik bileşiminde istenmeyen elementtir, bu nedenle oranı oldukça düşük tutulmaya çalışılır. Kükürt arttıkça kaynak edilebilirlik azalır. Kükürt oranı arttıkça enine süneklik ve çentik darbe tokluk değerleri düşer. Mangan ile dengelenmediğinde sıcak kırılganlık yaratır. Segregasyon yatkınlığı çok yüksektir.
Alüminyum (Al)
Çeliğin deoksidasyonu ve tane boyut kontrolü için kullanılır. Tane küçültücü etki gösterir. Maksimum %0.075 oranında kullanıldığında çeliğin tokluğunu artırır.
Tungsten
En önemli özelliği yüksek hız çeliklerinde ikincil sertleşme yaratarak sıcak sertliği sağlamasıdır. Tungsten, ince taneli yapı sağlar ve ısıl direnci artırır. Takım çeliklerinde, nükleer uygulamalarda diğer alaşım elementleri ile birlikte ferritik çeliklerde bulunur. Oluşturduğu karbürler çeliklerin aşınma direncini çok fazla artırır. Östenitte %6, ferritte ise %33 çözünür.
Bor (B)
Düşük ve orta karbonlu çeliklerin sertleşebilirliğini etkin olarak arttıran elementtir.
Niobiyum (Nb)
Niobiyum, çeliğin akma mukavemetini artırır. Sıcak deformasyon sırasında tane boyutunu kontrol eder.
Mühendislik kategorisindeki diğer içerikleri de okumanızı tavsiye ederiz!
