Çelik Tipleri ve İmalat Yöntemleri

Günümüz imalat endüstrisinin en yüksek kullanım oranına sahip malzemelerinden biri olan çelik nedir ve nasıl üretilir?

Çelik, demir (Fe) ve karbon (C) elementlerinden oluşan ve maksimum %2’lik karbon oranına sahip olan malzemedir. Günümüzde kullanılan ve imal edilen bir çok çelik malzeme sade karbon çeliği olarak bilinmektedir. Çelik malzemeler, karbon elementinin yanı sıra farklı oranlarda alaşım elementleri ve empürite (saf olmayan) elementleri bünyesinde bulundurmaktadır. Çeliğin iç yapısında bulunan alaşım elementlerinin yanı sıra çeşitli işlemlerin uygulanmasıyla (ıslah, normalizasyon vb.) kullanım amacına uygun özelliklerde çeliklerin üretimi sağlanabilir.

Çeliklerin Özellikleri ve Sınıflandırılması

Çelik malzemelerin temel özellikleri şu şekilde özetlenebilir:

• Çelik malzemeler çoğunlukla ısıl işleme uygundur. Bu malzemeler, uygun kimyasal bileşimlere sahip olması durumunda istenilen sertlik, mekanik ve fiziksel özellik, elektriksel özellik ve korozyon ile yüksek sıcaklık direncine sahip olabilmektedir.
• Gerekli sıcaklığa kadar ısıtılan çelikler, haddeleme, presleme ve dövme gibi prosesler sonucunda şekillenme özelliğine kavuşmaktadır.
• İç yapısı ve kimyasal bileşimi uygun olan çeşitli çelikler, soğuk şekillendirme ile de istenilen formlara getirilebilir.
• Yüzey ve şekil kriterleri, talaşlı imalat yöntemleriyle istenilen kriterlere getirilebilir.
• Çelik malzemeler, genellikle kaynak işleminin uygulanmasına uygundur.
• Çelik malzemelere boya ve kaplama işlemleri uygulanabilir.

Çelik malzemeler genel olarak 5 farklı yöntemde sınıflandırılmaktadır:

1. Karbon ve alaşım miktarına göre,
2. İmalat yöntemine göre,
3. Çelik üretiminin son basamağına göre,
4. Ürün şekline göre,
5. Kullanım yeri, üretim programı ve deoksidasyon durumuna göre.

Bu sınıflandırma yöntemlerinden en çok kullanılan yöntem karbon ve alaşım göre sınıflandırmadır. Bu sınıflandırmaya göre çelik isimlendirmeleri şu şekildedir:

1. Sade Karbonlu Çelikler
   1. Yumuşak Çelik – C < 0.15%
   2. Düşük Karbonlu Çelik – 0.15% < C < 0.45%
   3. Orta Karbonlu Çelik – 0.45% < C < 0.8%
   4. Yüksek Karbonlu Çelik – 0.8% < C < 1.5%
2. Düşük Alaşımlı Çelikler – Alaşım Miktarı < 5%
3. Yüksek Alaşımlı Çelikler – Alaşım Miktarı >= 5%

Çelik Üretimi

Genel hatlarıyla çelik üretimi demir cevheri ya da hurda çelik malzemenin geri dönüşümü sonucunda üretilmektedir. Sıvı çeliğin elde edilmesi işleminin ardından döküm yöntemiyle ingot olarak ya da sürekli döküm yöntemi ile kütük (billet) ya da blum olarak şekillendirilebilir. Çelik imalatına yönelik akış şeması şu şekilde görselleştirilmektedir:

Çelik üretim işlemi şu temel yöntemlerden biriyle gerçekleştirilebilir:

• Pota Metalurjisi
• Bessemer – Thomas Yöntemi
• Siemens – Martin Yöntemi
• Elektrik Ark Fırınları
• Dupleks Yöntemi
• L-D Yöntemi

Yöntemlere ait açıklamaları gelecek yazılarımızda bulabilirsiniz.