MORÇELİK ÇELİK DÖKÜM A.Ş.

1985 yılından itibaren faaliyette olan Morçelik A.Ş. çağın getirdiği teknolojilerden yararlanarak indüksiyon ocaklarını, ısıl işlem fırınını ve yüzey temizleme makinasını yenilemiş ve kalite kontrol laboratuarına spektrometre cihazı alarak makina parkını genişletmiştir.

Morçelik A.Ş. yıllık toplam 5.000 ton üretim kapasitesine sahiptir. Net ağırlığı 1 kg dan 7.000 kg a kadar olan parçaların dökümlerini yapabilmektedir. Üretim tesislerinde her türlü çelik döküm, sfero döküm, pik döküm, karbon çelikleri, alaşımlı çelik dökümler, sıcağa dayanıklı çelik dökümler, östenitik ve martenzitik çelik dökümler, Cr - Ni ve Cr - Mo çelik dökümleri imal edilmektedir.

Üretimi yapılan parçaların tamamı Normalizasyon Isıl İşlemine tabi tutulmaktadır.

Ürünlerin %90 lık kısmını iç piyasadaki müşterilerine pazarlayan Morçelik A.Ş. Belçika, Fransa, İtalya, Tunus gibi birçok ülkeye ihracat yapmaktadır. Hedef noktasını kalite olarak belirleyen Morçelik A.Ş.; BS EN ISO 9001:2000 UKAS Kalite Yönetim Sistemi Belgesi'ne sahiptir.

Morçelik A.Ş. sürekli olarak, kapasitesini büyüterek iç ve dış Pazar paylarını artırmayı ve istihdam yaratarak Türk ekonomisinin büyümesine yardımcı olmayı hedeflemektedir.

  Legal Notice: All on these pages is text and images are copyrighted. Duplication and re of any content requires the approval of Morcelik AS.

The information contained on these pages is carefully checked and maintained, but the accuracy and completeness can not guarantee this will be accepted.

ÇELİK ÖZELLİKLERİ VE ÇELİK SEÇİMİ

 

Çelik seçimindeki temel etmenlerin başında çelik özellikleri gelir. Çelik seçimi, uygulamanın gerektirdiği özellik değerlerim karşılayacak en uygun çeliği bulma işidir. Çelik seçimi özelliklere bağımlı olduğundan tasarımda mü­hendisin öncelikle yapması gereken, tasarımım yaptığı parçanın çelik seçimi için, uygulamanın gereksinimlerim belirlemektir. Bunlar belirlendikten sonra, aranan çeliklerin özellikleri ile diğer etmenler karşılaştırılarak en uy­gun çelik seçilmeye çalışılır,

Çelik özellikleri bu denli önemli olduğundan özelliklerin tanımlanması ve kısaca anlatımlarıda yarar vardır. Her bir özelliğin ayrıntıları ve uygulama örnekleri ileriki bölümlerde verilecektir. Bu nedenle bu bölümde, sık sık sözü edilen "özellikler" anlam bakımından tanımlanacak ve içyapısal açıdan vurgulanarak tanıtılmaya çalışılacaktır.

Çelik özellikleri gerçekte tüm gereçler(malzemeler) için geçerli olan özelliklerdir. Bölümün başlığına çelik özellikleri denilmesinin nedeni, konunun çelik seçimi olmasındandır.

Çelik seçiminde göz önüne alınan özellikler  6 bölümde incelenebilir.

1. Kimyasal özellikler

2. Fiziksel özellikler

3. Metalbilimsel özellikler

4. Mekanik özellikler

5. Boyutsal özellikler

6. Yapısal özellikler

2.1. Kimyasal Özellikler

2.1.1. Bazı Kavram ve Tanımlar

Kimyasal özelliklerin tümü çeliğin kimyasal bileşimi temel alınarak incelenir. Çeliğin kimyasal bileşimi, çeliği oluşturan elementlerin oransal değerlerinin tümüdür. Her bir elementin çeliğin özelliklerini belli yönde azaltma ya da artırma eğilimi vardır. Bir çeliğin özelliklerini incelerken, bileşimindeki elementleri teker teker ele alıp her birinin etkisini belirlemek gerekir, örneğin, karbon, sertlik ve çekme dayancını(dayanım veya mukavemet); mangan ve nikel, tokluğu; bor sertleşebilirliği; krom, ısı ve yenim(aşınma)direncim; molibden, vanadyum ve volfram kızıl sertliği ve aşınma direncim artırmada en etkin elementlerdir.

Alaşım elementi deyimi, çeliğin özelliklerini belirli yönde etkilemek amacıyla çelik bileşimine bilinçli ve ölçülü olarak alaşım katımları yapıldığında kullanılır. Hurda ya da katkı maddelerinden rastlantısal olarak çelik bileşimine girmiş olan elementler alaşım elementi olarak değerlendirilmemelidir.

Alaşımlı çelik, bileşiminde alaşım elementi bulunan çeliktir.

Katışkı (=empürite) deyimi, çeliğin bileşimine çelik üretiminde kullanılan hammadde ile katkı maddelerinden rastlantısal olarak girip üretim sırasında giderilememiş olan elementler için kullanılır, ilim çeliklerde fosfor, kükürt, bakır, çinko, kalay, kurşun, arsenik v.b. elementler katışkı olarak bulunur. Buna karşın, bu elementlerin Şürli bir özelliği geliştirmek için bilinçli ve ölçülü katımları söz konuşu olduğunda, bunları "katışkı" olarak de-§'1, alaşım elementi olarak tanımlamak gerekir. Buna belirgin bir örnek, kolay işlenebilir çeliklerden (= otomat Çelikleri) verilebilir.

Bu çeliklerin talaşlı işlemelerinin kolay ve hızlı yapılabilmesi için bileşimlerine kükürt, fosfor, kurşun, teluryum ya da bizmut ya ayrı ayrı ya da birlikte katılır. Bu durumda bu elementler, katışkı olarak değil alaşım elementi olarak değerlendirilmek durumundadır, örneğin, çoğu çeliklerde kükürt en çok % 0.050 S düzeyinin altında olsun istenir. Bu durumda kükürt çelik içinde bir katışkıdır. Halbuki kolay işlenir (= otomat) çeliklerin bazılarında kükürt, çelik bileşimine % 0.35 S oranına dek bilinçli olarak katılmaktadır.

Benzer biçimde bakırdan da söz edilebilir ^Genellikle, yapı çeliklerinde bakırın en çok % 0.2 Cu düzeyini geçmesi istenmez, özellikle sıcak işlem görecek çeliklerde yüksek oranda bakır bulunması onlarda, sıcak gevreklik adı verilen ve yüksek sıcaklıklarda işlem görürken çatlama ve yarılma biçiminde ortaya çıkan bir olgu doğurur. Halbuki, atmosfer yenimine karşı direnci artırmak için açıkta kullanılacak boru çeliklerinin bazılarına % 0.5 -l ,0 Cu oranlarında bakır katılabilmektedir, tik örnekte katışkı durumunda olan bakır, ikinci örnekte alaşım ele­menti olarak iş görmektedir.

Hidrojen, çelik üretiminin çeşitli aşamalarında yapılan kimyasal çözümlemelerde genellikle aranmayan, bakılmayan bir elementtir. Fakat çelik yapısında birkaç ppm düzeyinin üzerinde bulunursa, oluşturacağı hi gazı kabar­cıkları kılcal çatlaklara yol açarak çeliğin gevrekliğim artırır. Hidrojen gevrekliği diye bilinen bu olgu, uygulama­da çok tehlikeli sonuçlar yaratabilir. Çelik üretiminde nemli, yağlı, gresli, boyalı v.b, hidrokarbonlu hammadde ile katkı maddeleri kullanımından kaynaklanan hidrojen, çelik içindeki en tehlikeli katışkılardan biridir.

Kalıntılar, çelik üretimi sırasında oksijen üfleme ve oksijen giderme (=deoksidasyon) işlemleri ile daha sonraki döküm işlemi sırasında oksijen kapma sonucu sıvı çelik içinde oluşmuş ve yapıda kalmış olan kimyasal bileşik­lerdir. Bunlar oksitler, sülfürler, oksi-sülfürler, alüminatlar ve. silikatlar gibi değişik ve karmaşık bileşikler olabilir. Herbir türü aynı etki göstermelerine karşın, bir genelleme ile değerlendirilecek olurlarsa, çeliğin mekanik özelliklerini etkiledikleri ve en çok da enine çarpma direnci ile yorulma direncim bozdukları söylenebilir.

Bu özelliklerin yüksek istendiği uygulamalarda, seçilen çeliğin içyapısı içinde kalıntıların olabildiğince düşük dü­zeylerde olması gerekir. Bunu sağlamak için bir yandan çelik üretiminde özel yöntemler uygulanmağı zorunlu­dur; diğer yandan da çelik kullanıcısı, üreticinin sağladığı çeliğin bu özellikleri tutup tutmadığım saptayacak de­neyleri yapmaya hazır olmalıdır.

Çeliğin yapısından kaynaklanan kırılmaların çok büyük çoğunluğu, pis çeliklerde görülür. Pis çelik ile temiz çe­lik ayrımı son 20 yıl içinde ortaya çıkmış ve çelik içyapısının katışkı ve kalıntılardan arındırılmışlığının bir öl­çüşü olarak kullanılmaya başlanmıştır.

Temiz çelikler, yapılarında katışkı ve kalıntıların en az oranlarda bulunduğu çeliklerdir. Uçak, roket, uydu gibi araçlarda kullanılan çeliklerin, beklenmeyen facialara yol açmamak için, temiz çelik olarak özenle seçilmeleri ve üretilmeleri zorunludur.

Temiz çeliklerin üretimleri, temelde, oksit ve sülfürlerden oluşan kalıntıları en az düzeye indirecek yöntemleri içerir. Vakum altında eritme, vakum altında gaz giderme (=degazlama), dışık (= cüruf) altında eritme v.b. yön­temler temiz çelik üretiminde uygulanan yöntemlerin bazılarıdır.

Çeliğin pislik ya da temizlik kertesi, onun içyapısındaki kalıntıların incelenmesi ile belirlenebilir. Kalıntıları be­lirleme ya metalografi yöntemleri* ya da bozumsuz inceleme (=tahribatsız muayene) yöntemleri kullanılarak yapılır. Çeliği üretenler kadar kullananların da bu konuda titizlikle davranmaları ve şartnamelerin bu konuyu içermelerini sağlamaları gereklidir.

içyapı (== mikroyapı), çeliğin mikroskop altında 50X'den çok büyütmelerde görülen yapışma verilen addır. Çıp­lak gözle ya da 10X büyütmeye dek gözlemlenen yapıya ise kabayapı adı verilir, içyapı incelemeleri, bize tane sınırları, tane büyüklüğü, çelik yapışım oluşturan evreler (= fazlar) gibi çeliğin içyapısının bileşenleri hakkında bildi verebilir.  

İçyapı, çeliğin kimyasal bileşimine bağımlıdır. Bu bağımlılık bazı durumlarda doğrudan bazı durumlarda ise dolaylı olur. Örneğin, mangan ve nikel çeliğin yapışım ostenitli bir yapıya dönüştürerek doğrudan etkin olabilirler; Al, V, Ti ise azot ile nitrür bileşiklerim oluşturarak tane büyümesini engelleyip dolaylı olarak küçük taneli yapı oluştururlar. Çeliklerin dayancını artırmada çok etkin olan tane küçültme böylece kimyasal bileşime Al, V, T katımlarıyla sağlanabilir. Ayrıca, çeliğin dayancını artırma yöntemlerinden bir diğeri de, içyapısında ince taneli ve eşdağılımlı olarak karbür çökelimine dayanır. Karbür yapıcı olarak bilinen ve çeliklerin bileşimine giren teme metaller krom, vanadyum, molibden ve volframdır.

Çeliğin en önemli özelliklerinden biri olan sertleşebilirlik de kimyasal bileşim ayarlaması ile sağlanır : Alaşım elementlerinin en etkinleri bor, krom ve molibden metalleridir.

Görüldüğü gibi, içyapı ile kimyasal bileşim karşılıklı etkileşim içindedir. Bu nedenle, içyapılar hem çeliklerin özelliklerini yaratan temel nedenlerin belirlenmesi ve hem de çeliklerin yapılarından kaynaklanan sorunların çözümlenmesi bakımından çok önemlidirler. Kimyasal bileşim ile çeliğin içyapısı, içyapı ile de özellikler arasındı varolan bağıntılar, çelik üretiminde denetimi ve ayan daha kolay yapılabilen kimyasal bileşim yoluyla çelikte istenilen özelliklerin yaratılmasını sağlar.

Alaşım elementleri, çeliğin ferrit ya da ostenit evresini daha dengeli kılmalarına bağlı olarak ferrit oluşturucular ve ostenit oluşturucular diye adlandırılır.

Mangan ve nikel ostenit oluşturucu elementlerdir; krom, vanadyum, molibden, volfram elementleri ise karbür yapıcılıklarının yanısıra ferrit oluşturucu olarak da bilinirler.

Birikim olgusu alaşım elementleri, katışkı ve kalıntıların tane sınırı, dallantı (=dendrit) sınırı v.b. yerlerde katı­laşma ya da ısıl işlem sırasında, kimyasal bileşimin ortalama değerlerinden sapacak düzeylerde, toplanmalarıyla ortaya çıkar. Birikim sonucu oluşan nesne topluluğuna birikinti adı verilir. Çelik yapışı içinde fosfor birikintiler, sülfür birikintileri v.b. katışkı birikintileri olabildiği gibi, alaşım elementlerinin ve kalıntıların da birikintileri ola­bilir. Çelik yapışı içinde birikintilerin bulunması hem içyapının eşdağılımlılığını ve hem de özelliklerin eşyönlülüğünü (==izotropi) bozar. Bu nedenle, kimyasal bileşim, katılaşma koşullan ve ısıl işlem koşullarıyla birlikte çe­liklerin özelliklerin i bu yönden de etkiler.

Yenim (= korozyon) olgusu : Yenim direnci, çeliğin içinde bulunduğu ortamda kimyasal ya da elektrokimyasal etkileşim sonucu bozulmaya karşı gösterdiği direnmedir. Yenim direnci, Özellikle, kimyasal ya da elektrokimya­sal etkileşimin yüksek olduğu yenimli ortamlar içinde çalışan parçalar için çok önemlidir.

Yenim olgusu birçok biçimde oluşur. Çoğu mühendis "yenim" deyince yalnızca çeliğin paslanmasından söz edildiğim sanır. Pas, belli tür bir yenimin yan ürünüdür. Yenimin türü ne olursa olsun, bu olgunun sonunda çelik­te bir bozulma olur. Bu bozulma, bazı durumlarda ağırlık azalması; bazılarında ağırlık artması ve diğer bazılarında ise mekanik özelliklerde bozulma biçiminde gelişir.

Yenim olgusunun yalnızca sıvı ya da gaz kimyasal ortamlarda oluştuğu düşünülmemelidir. Olağan oda atmosferinde de çoğu çelikler paslanabilir. Bu nedenle, yenim, bir çelik parçanın ya da makinanın çalışmasını engelleyebilecekse yenim direnci çelik seçiminde en önemli etmen durumuna gelebilir.

Paslanmaz çelikler bu kitabın kapsamı dışında bırakıldığından yenim konuşu incelenmeyecektir.

2.2. Fiziksel Özellikler

Çelik uygulamalarında geçerliliği olan fiziksel Özellikler doğrudan uygulama gereklerine bağlı olarak önem kaza­dır. Fiziksel özellikler, genelde, ısıl özellikler, elektriksel özellikler, mıknatıs Özellikler ve yoğunluksal özellikler olarak alt bölümlere ayrılırlar. Bunlar üzerinde durmayacak, yalnızca kısaca bir iki noktaya değineceğiz.

Isının önemli bir değişken olduğu uygulamalarda, çeliğin türüne bağlı olarak, ısıl iletkenliğinin bilinmesi ve tasarımda göz önüne alınması gereklidir. Bununla ilişkili ikinci bir önemli özellik ısıl genleşmedir. Alüminyum gibi çeliğin iki katı genleşen bir metal, çelik ile birlikte kullanılacaksa tasarımcı mühendisin bunu, tasarımında çok iyi değerlendirmesi gerekir.

Elektrik ve mıknatıs özellikler trafo sacı gibi uygulamalar için yapılan çelik seçimlerinde önem kazanır.

Fiziksel özellikler çelik seçiminde çok özel uygulamalar için önem kazanırlar. Genellikle, en önce değerlendirilen özellikler değillerdir.

2.3. Mekanik Özellikler 

Çelik seçiminde öncelikle ve de en çok değerlendirmeye giren özellikler mekanik özelliklerdir. Şüphesiz, hiçbir uygulamada bu etmen tek ve yalnız basma kullanılmamalıdır. Bununla birlikte tasarımda ilk düşünülüp değerlen­dirilen bu etmendir.

Tasarım işinde kullanılan çeliklerin dayanç ve süneklik değerleri çekme deneyinden elde edilir. Çeliklerin uygulamadaki davranımlarını, çekme deneyinden elde edilen bu tür özellik değerlerinden kestirmek olasıdır. Makina ya da yapı tasarımında kullanılan bir parçanın çekme deneyinden elde edilmiş dayanç ve süneklik ya da uzama değerleri, gerçek uygulama koşullarında karşılaşılan yük ve süneklik değerlerine çok yakın bulunur. Bu nedenle, tüm çelik tasarımlarında çeliklerin sünek davranımı çelik tasarımının olağan ve doğal bir yanı gibi görülür. Fakat, aşağıda da değineceğimiz gibi, bazı yükleme koşulları altında çelikler gevrek davranım da gösterip beklenmedik kırılmalara yol açabilirler, işte bu davranım biçimlerine ışık tutan en yaygın ve belki de en yararlı deney çekme deneyidir.

2.3.1. Çekme Özellikleri

Çekme deneyleri basitçe gösterilen çekme aygıtında standart deney çubuktan kullanılarak yapılır.

Çekme Deneyi Aygıtı

 Bu aygıtlarla, ayarlanabilen uygulama hızları ve yükleri kullanılarak, ister çekme deneyi ister basma deneyi yapı­labilir. Çekme deneyleri aşağıda sıralanan çekme deneyi standartlarına uygun olarak yapılmalıdır :

İSO / 82 - 1974

DİN 50 145 - 1975

ASTM A 370

SAE J 416 b

BS 18 Fart 2-1971

NF A 03-151-1971

JIS Z 2001 - 1968

TSE 138

Uluslararası standartlarda çekme deneyine ilişkin olarak verilen simgeler ve birimler kullanılmak­tadır.

Çekme deneyi uygulamasında bir yandan uygulanan yük ve diğer yandan standart deney çubuğunun uzaması belirlenip

Gerinim, birim boya düşen uzama, ya da kısaca, uzama oranıdır:

Esnek bölge, çeliğin, uygulanan yük kalktıktan sonra tümüyle ilk boyutlarına dönebildiği esnek davranım bölgesidir.

Yoğruk bölge, çeliğin yoğruk bozunuma (= plastik deformasyon) uğrayıp kalıcı uzama, ya da daha başka bir deyişle, biçim değişikliği gösterdiği davranım bölgesidir.

Orantısal kısıt, esnek davranımdan yoğruk davranıma geçilen gerilim değerine verilen addır. Esnek bölgede geri­lim, gerinimle doğru orantılıdır. Bu orantı katsayısı, esneklik katsayısı (= elastik modülü) yada Young katsayısı ve bu kural da Hooke Yasası diye bilinir. Orantısal kısıt, Hooke Yasası'nın uygulanma kısıtlarını belirtir. Esnek­lik katsayısı, çeliğin esnemezlik ya da bükülmezlik özelliğinin bir ölçüsüdür. Yük altındaki esneme miktarını be­lirttiği için tasarımda çok önemlidir.

Akma gerilimi; düşük karbonlu çelikler esnek davranımdan yoğruk davranıma geçerken gerilimin artmamasına karşın gerinimin arttığı çok belirgin ve farklı bir davranım gösterirler. Bu olaya akma, akmayı sağlayan gerilime de akma gerilimi denir. Belirgin bir akma geriliminin olmadığı durumlarda akma dayancından söz edilir.

Her çelik belirgin bir akma göstermez. Bu gibi durumlarda önceden saptanmış bir gerinimi (% 0.2, % 0.5 gibi) sağlayan gerilim değerleri kullanılır. Bu nedenle de akma gerilimi yerine % 0.2 akma gerilimi, % 0.2 öteleme geri­limi gibi deyimler kullanılır.

Düşük ve orta karbonlu çeliklerde gerilim-gerinim eğrisi. Bu davranım, yoğruk bozunumun içyapı içinde eşdağılımlı olmamasından kaynak­lanır ve gerilim yoğunluğunun yüksek olduğu noktalarda başlar. Yoğruk bozunumun böylece aşamalı olarak gelişmesi yüzeyde gözle görülebilir çizgiler biçimine dönüşür. Bunlar Lüder çizgileri diye anılır.

              Düşük ve Orta Karbonlu Çeliklerde Akma Davranımı

Yukarıda anılan eğrilerde kullanılan gerilim, uygulama yükünün (F0) ilk kesit alanına  (S0) oranı alınarak bulu­nur. Gerinim, ? ise deney çubuğunun belirlenmiş bir ilk uzunluğundaki değişimin, (L), ilk uzunluğa (L0), ora­nı olarak alınır. Bu tanımlardan çıkan gerilim ve gerinim mühendislik gerilimi ve mühendislik gerinimi adlarıyla anılır.

Çekme dayana; en yüksek yükün ilk kesit alanına oranı olarak tanımlanır :

 Rm = (N/mm2) m   

            Amerikan ve İngiliz standartlarında kullanılan anglo-sakson birimlerinin metrik birimlere çevrimiÇizelge 11.2' de verilmiştir. Yoğruk bozunum sırasında hacim değişikliği olmaz. Bu nedenle, deney çubuğu kesit alanını daraltarak belverir. Bu bakımdan mühendislik gerilimi ve mühendislik gerinimi yerine bu kesit alanı değişikliğini de içeren yeni tanımlara gerek vardır :

Gerçek gerilim, çekme deneyinin herhangi bir anındaki en küçük kesit alanıyla belirlenen gerilimdir.

Gerçek gerinim ise çekme deneyinin herhangi bir anında boy uzamasının o andaki boy uzunluğuna oranının türevi olarak tanımlanır.

La = o andaki boy;   L0 = ilk boy olduğunda gerçek gerinim;

olarak verilir. Bu eğri ile mühen­dislik gerilim - gerinim eğrisi arasında en belirgin fark yoğruk bölgede görülür: Mühendislik gerilim - gerinim eğrisinde en yüksek gerilim değerine belverme olgusunun başladığı anda ulaşılır. Bu gerilim en yüksek çekme gerili­mi, ya da yalın olarak, çekme dayancı adını alır. Halbuki, gerçek gerilim - gerinim eğrisinde belverme olgusundan ötürü kesit alanı gittikçe daraldığından gerilim, kopma noktasına dek sürekli artar. Herhangi bir andaki gerçek gerinim de

eşitliğiyle verilir.  Burada S0= ilk kesit alanı, Sa= o andaki kesit alanıdır.