Çeliğin mekanik ve fiziksel özellikleri, bileşimine ve safsızlık yüzdesine (fosfor veya kükürt gibi) bağlı olarak büyük ölçüde değişebilir.
Bu şekilde, diğerlerine göre daha iyi mekanik ve fiziksel özellikler elde etmek istediğinizde, çelik krom, kobalt, bakır, molibden, nikel, azot, selenyum, tantal, titanyum, tungsten veya vanadyum ile alaşımlı hale getirilebilir.
Çeliğin bileşimi ve özellikleri çok değişkendir. Genel olarak çelik, demirde bulunanlardan daha düşük karbon içeriğine ve diğer metallerde bulunanlardan daha az sayıda safsızlığa sahiptir.
Genel olarak, yoğunluk, elektriksel ve termal iletkenlik gibi fiziksel özellikler bir alaşımdan diğerine büyük ölçüde değişmez.
Bununla birlikte, mukavemet, süneklik ve sertlik gibi mekanik özellikler büyük ölçüde alaşım tipine ve çeliğin bileşimine bağlıdır.
Çeliğin temel mekanik özellikleri
1- Plastisite
Çeliğin bir çabaya maruz kaldıktan sonra şeklini koruyabilmesidir. Küçük karbon oranlarıyla alaşımlı çelikler daha plastiktir.
2- Kırılganlık
Kırılganlık, bir çabaya maruz kaldığında çeliğin kırılma kolaylığıdır. Çelik alaşımlı hale getirildiğinde, yüksek oranda karbonla, daha kırılgan olma eğilimindedir.
3- Dövülebilirlik
Dövülebilirlik, lamine edilecek çeliğe sahip olan tesistir. Bu şekilde, bazı paslanmaz çelik alaşımları diğerlerinden daha dövülebilir olma eğilimindedir.
4- Sertlik
Sertlik, metale aşındırıcı maddelere karşı direnç gösteren dirençtir. Bir çelik alaşımına ne kadar fazla karbon eklenirse, o kadar zorlaşır (Kailas, nd)
5- Mukavemet
Mukavemet, çeliğin kırılmadan dış kuvvet uygulamasına dayanma özelliğini gösteren kavramdır.
Orta derecede karbon konsantrasyonlu çelik durumunda mukavemet yüksek olma eğilimindedir (Bölüm 6. Metallerin Mekanik Özellikleri, 2004).
Çeliğin temel fiziksel özellikleri
1- Vücut
Çeliğin ağırlığı, hacmi, kütlesi ve yoğunluğu ile ilgili özellikleri içerir.
2- Termal
Çeliğin üç temel yönüne atıfta bulunur: sıcaklığı (iletkenlik) iletme yeteneği, ısı transfer etme potansiyeli (konveksiyon) ve ortadaki kızılötesi ışınları yayma kabiliyeti (radyasyon).
3- Elektrik
Çeliğin elektrik akımı iletme kabiliyetine işaret ederler.
4- Optik
Çelik durumunda bu özellikler ışığı yansıtma veya parlaklık yayma kabiliyetini gösterir. Paslanmaz çeliğin daha yüksek oranda alüminyumla alaşımlandığı ölçüde, daha iyi optik özelliklere sahip olacaktır.
5- Manyetik
Çeliğin uyarılma veya elektromanyetik bir alanı uyarma kabiliyetini ifade eder.
Çelik alaşımındaki demir yüzdesi arttıkça, mıknatıs gibi hareket etme kapasitesi de artar (Sandhyarani, 2016).
Çelik türleri
Uygulamalarına göre farklı çelik türleri üretilir, bu nedenle bu çelik türlerinin mekanik ve fiziksel özellikleri farklı olmalıdır.
Bu şekilde çeliğin özelliklerine göre (elastikiyet, yoğunluk, erime noktası, ısıl iletkenlik, kuvvet, sertlik, diğerleri) sınıflandırmak için çeşitli ölçekler oluşturulmuştur.
Farklı çelik türleri üretmek için, üreticiler alaşım yapmak için farklı metal konsantrasyonlarını kullanırlar.
Üretim süreci ve çeliğin işlenme şekli, elde edilen nihai ürün üzerinde de önemli bir etkiye sahiptir.
Amerikan Demir ve Çelik Enstitüsüne göre (İngilizce'deki kısaltması için AISI), çelik kimyasal yapılarına göre dört ana gruba ayrılabilir:
- Karbon çelik
- Alaşımlı çelik
- Paslanmaz çelik
- Takım çeliği
Karbon çeliğinin özellikleri
Karbon çeliği demir ve karbon arasındaki alaşımdan türetilir. Kömür yüzdesini değiştirerek, farklı niteliklere sahip çelik üretmek mümkündür. Genel olarak, kömür yüzdesi arttıkça, çelik daha sert ve sert olacaktır.
Düşük oranda kömür içeren çelik, piyasada ferforje olarak bilinir. Bu çelik türünün oldukça plastik olması nedeniyle kullanımı kolaydır.
Bu nedenle, ızgaralar, dekoratif uygulamalar veya lamba direkleri üretmek için yaygın olarak kullanılır.
Ortalama bir karbon içeriğine sahip çelik oldukça hassastır, bu nedenle çok büyük yükleri destekleyebilecek köprüler veya yapısal parçalar yapmak için kullanılır.
Parçası için kablo yapmak için yüksek karbon içerikli çelik kullanılır. Kömür yüzdesi demirden büyük olduğunda, vazo yapmak ve diğer eşyaları yapmak için kullanılan dökme demirden söz ediyoruz.
Bu son çelik türü oldukça zor olmasına rağmen, aynı zamanda oldukça kırılgandır (Materials, 2014).
Alaşımlı çeliğin özellikleri
Alaşımlı çelik, demir dışında bir veya daha fazla metalin küçük bir yüzdesiyle üretilen bir çeliktir.
Alaşıma eklenen bu metaller çeliğin özelliklerini değiştirme kabiliyetine sahiptir.
Örneğin, demir, krom ve nikel ile yapılan çelik paslanmaz çelik ile sonuçlanır. Bu alaşıma alüminyum eklendiğinde, sonuç daha dövülebilir ve görünüşte homojendir.
Manganez alaşımları eklendiğinde, olağanüstü bir mukavemet ve sertlik elde edebilirler.
Paslanmaz çelik özellikleri
Paslanmaz çelik, korozyon ve oksidasyona karşı yüksek direnç göstermesini sağlayan bir faktör olan% 10 ila% 20 arasında krom içerir.
Çelik% 11 krom içerdiğinde, krom içermeyen çelikten korozyona karşı yaklaşık 200 kat daha dayanıklıdır. Üç grup paslanmaz çelik vardır:
Östenitik çelik : Daha geniş bir krom konsantrasyonuna ve küçük bir nikel ve karbon yüzdesine sahip olandır.
Genellikle gıda işleme ve borular için kullanılır. Tanımı kolaydır, çünkü manyetik değildir.
Ferritik çelik : yaklaşık% 15 krom içeren, ancak sadece birkaç kömür ve molibden, alüminyum veya titanyum gibi diğer metallerden oluşan çelik türüdür.
Bu çelik türü manyetiktir, sert ve dayanıklıdır. Soğuk çalışırken sertleşebilir.
Martensitik çelik : orta miktarda krom, nikel ve karbon içeren bir çeliktir . Yüksek sıcaklıklarda oldukça manyetiktir ve tedavi edilebilir.
Martensitik çelik, bıçak ve cerrahi ekipman gibi kesici aletlerin yapımında yaygın olarak kullanılır.
Takım çeliği özellikleri
Takım çeliği çok dayanıklı, sıcaklığa dayanıklı ve oldukça yüksek sertliktedir.
Tungsten, molibden, kobalt ve vanadyum içerir. Matkap burguları için kullanılandır (Bell, 2017).