Alaşım Elementlerinin Çelik Yapısına Etkisi

KARBON (C)

 Çelikte başlıca sertleştirici etkisi olan elementtir. Karbon miktarındaki her artış, çeliğin sıcak haddeleme veya normalize edilmiş sertlik ve çekme dayanımını artırır. Fakat esnekliğini, dövülme, kaynak edilme ve kesilme özelliğini zayıflatır.

MANGAN (Mn)

 Çeliğin dayanımını geliştirir. Esnekliğini az miktarda azaltır. Dövme ve kaynak edilme özelliğine olumlu etkide bulunur. Manganın, sertlik ve dayanımı artıran özelliği, karbon miktarına bağlıdır. Manganın yüksek karbonlu çeliklerdeki etkisi, düşük karbonlu çeliklere oranla daha fazladır. Mangan su verme derinliğini artırır. Paslanmaya, korozyona olan dayanımını geliştirir. 

SİLİSYUM (Si)

 Çelik dökümlerde fiziksel dayanımı ve özgül ağırlığı artırır. Silisyum, mangan gibi bütün çeliklerde bulunan bir elementtir. Çelik yapımında demir cevherinden, veya ocak astarı olan tuğlalardan da bir miktar silis, çeliğin bünyesine kendiliğinden girer. Silisyumlu çelikler deyimi; bileşiminde %0,40 dan fazla silisyum olan çelikler için kullanılır. Çelikte silisyum bulunması esnekliği eksi yönde etkilerse de beher %1 artış için çekme dayanımını 10 kg/mm, akma dayanımını da benzer oranda artırır. %14 arasında silisyum bulunan çelikler, kimyasal tepkilere karşı dayanımlı olduklarından, bu durumdaki çelikler dövülemezler. 

FOSFOR (P)

 Genel olarak çelikte zararlı olarak bilinir. Yüksek nitelikteki çeliklerde fosfor % si en çok 0,030 - 0,050 arasında tutulur.

KÜKÜRT (S)

 Otomat çeliklerinde kükürt miktarı, talaşlı şekillendirmeyi iyileştirmek için yüksektir. Bunun dışında istenmeyen bir elementtir ve daima azaltılmaya çalışılır. 

KROM (Cr)

 Çelikte, oksidasyona ve korozyona karşı dayanımı, aşınma direncini, sertleşebilirliği arttırır. Paslanmaz çeliklerin ve alaşımlı takım çeliklerinin büyük bir kısmının temel alaşım elementidir. Karbür yapıcı element olduğundan, çekme dayanımını ve sıcağa dayanımını artırır, sünekliliği düşürür. Ancak bazı çeliklerde meneviş kırılganlığı doğurabileceğinden ve olumlu etkilerini iyileştirmek için nikel ve/veya molibden ile birlikte kullanılır.

NİKEL (Ni)

 Feritte katı çözelti sertleşmesi sağlayarak, çeliğin dayanımını arttırır. Bu artış, silisyum ve mangana nazaran daha azdır, ancak dayanımın artarken süneklikte önemli bir azalma olmaz. Nikel içeren yapı çelikleri, özellikle kromla birlikte, yüksek süneklilik, yüksek sertleştirilebilirlik ve yüksek yorulma direnci gösterirler. Ayrıca, paslanmaz çeliklerde kromla birlikte kullanılan en önemli elementtir. Sıcaklığa ve tufallaşmaya karşı dayanımı da iyileştirir.

MOLİBDEN (Mo) 

 Kuvvetli Karbür ve Nitro yapıcı elementtir ve düşük alaşımlı çeliklerde genellikle krom ile birlikte %0.15 ile %0.30 arasında bulunduğunda çeliğin sertleştirilebilirliğini, çekme dayanımını ve sıcağa dayanımını arttırır, meneviş kırılganlığını azaltır. Takım çeliklerine daha yüksek miktarlarda katılır, sıcağa ve aşınmaya karşı dayanımını iyileştirir.

VANADYUM (V) 

 Benzer alaşım elementleri gibi, sertleştirilebilirliği arttırır. Azot ile birleştirip nitrit teşekkül ettirerek, ferritik yapıda tane küçülmesini sağlar. Bu nedenle, çentik dayanımını da yükselir. Kuvvetli karbür teşekkül ettirici olduğundan, aşınmaya ve sıcaklığa dayanımı arttırmak için takım çeliklerinde volframla, sıcaklığa dayanıklı çeliklerde krom ile birlikte katılır.
 

VOLFRAM (W)

 Çeliğin dayanımını arttırır. En önemli özelliği ise hız çeliklerinde sekunder (ikincil) sertleşme yaratarak, meneviş dayanmanı (sıcak sertlik) artırmasıdır. Bu etki, karbür teşekkül etmesinden dolayıdır ve yarattığı karbürler aşınma direncini de çok arttırırlar. 

NİOBYUM (Nb)

 Özellikle yüksek dayanımlı düşük alaşımlı çeliklerde kontrollü haddeleme ve soğutmayla özellikleri iyileştirmek için ve sıcağa dayanıklı çeliklerde kullanılır. Kuvvetli karbür ve nitrür yapıcıdır. Sertliği, akma sınırını yükseltir, taneleri inceltir ve şekil değişebilirliğini azaltır.

TİTANYUM (Ti) 

 V, Mo, W ve Nb gibi kuvvetli karbür ve nitrür yapıcıdır. Östenitik çeliklerde yapıda denge sağlar. Genel olarak çeliklerde taneleri inceltir. Ayrıca Al ile birlikte dezoksidan madde (oksit giderici) olarak da sakin dökülen çeliklerde kullanılır

ZİRKONYUM (Zr)

 Daha çok yüksek dayanımlı düşük alaşımlı çeliklerde arıtılamayan elementleri denetleyici olarak kullanılır. Özellikle sülfürlerin biçimlerini değiştirerek, sünekliği arttırır. 
 

NADİR TOPRAK ELEMENTLERİ

 Yüksek dayanımlı düşük alaşımlı çeliklerde arıtılamayan eleman biçim değiştirici olarak kullanılır. Seryum, güçlü bir oksijen ve kükürt gidericidir. 
 

KOBALT (Co)

 Karbür teşekkül ettirmez, ancak sıcaklığa dayanımı arttırır. Sertleşebilmeyi azaltır, yüksek sıcaklıklarda tane büyümesini yavaşlattığı için, daha çok hız çeliklerine ve sıcağa dayanıklı çeliklere katılır. Çeliğin manyetik özelliklerini de olumlu olarak arttırır.  
 

ALÜMİNYUM (Al)

 En güçlü oksijen gidericidir. Azot ile kuvvetli nitrür teşekkül ettirir, ısıtmada tane kabalaşması ve çeliğin yaşlanma eğilimini azaltır. Çelik üretiminde, taneleri inceltir. 
 

BOR (B)

 Düşük ve orta karbonlu çeliklerin sertleşebilirliğini en etkin olarak arttıran nitrür teşekkül ettiren bir elementtir. Çeliklerde sakinleştirildikten sonra, %0.0005 ile %0.003 kadar katılır. Ayrıca, çeliğin yüzeyine bor nüfuz ettirildiğinde 2000 VSD kadar yüzey sertliğine ulaşılabilir. Bor'un nötron yutma kesit alanı yüksek olduğundan, borlu çeliklerde nükleer santrallerde de tercih edilir 
 

BAKIR (Cu)

 Çeliğin dayanımını ve sertliğini arttırır, sünekliliği çok fazla düşürür. Korozyona dayanımı iyileştirir. Sıcak şekillendirmede kırılganlık yaratması, çelik üretiminde sorun yarattığından %0.5 miktarının aşınması pek istenmez.

 
KURŞUN (Pb) 

 Çelikte çözülmediğinden, yalnızca otomatik çeliklerinde talaşları kırılgan yapmak amacıyla %0.2 ile %0.5 arasında katılır, fakat yapıda homojen ve ince dağılması gerekir.

 
AZOT (N)

 Nitrür teşekkül ettirdiği için önemlidir. Çelikte yaşlanma meydana getirir. Yaşlanmanın sorun olmadığı durumlarda, sertliği, mekanik dayanımı ve atmosfer korozyonuna dayanımı arttırır. Uygun alaşımlı çeliklerin yüzeyine nüfuz ettirilerek yaklaşık 1100 VSD değerine kadar yüzey sertliğine ulaşmasını sağlar.