Çelik ne demektir? Çeliğin içeriği, tarihte çeliğin bulunması ve yapımının gelişmesi, çeliğin tarihçesi hakkında bilgi.
Çelik; Bir çeşit demir alaşımıdır. Modern endüstrinin en önemi maddelerinden biridir. Çelik, elde edilmesi ve içinde bulunan maddelerin orantısı bakımından çeşitli adlar alır. Bütün çelik çeşitlerinin genel özelliği, içinde beli, bir ölçüde karbon, biraz da manganez bulunmasıdır. Çeliğin demire göre üstünlükleri, demirden daha sert, daha dayanıklı olması, istenilen biçimi daha kolay almasıdır.
Her çeşit çeliğin kendine göre üstünlükleri vardır. Çelik, elde ediliş bakımından, Siemens-Martin çeliği, Bessemer çeliği, Thomas çeliği ve Elektro çeliği olmak üzere dört çeşit olur. Bundan başka bir de alaşımlı çelikler vardır. Bunlar manganez çeliği, krom çeliği, tungsten çeliği, molibden çeliği, vanadyum çeliği ve silisyum çeliği gibi çeşitlerdir.
Çelik Nasıl Yapılır
Çelik, içinde % 0,5 — 1,5 karbon bulunan demir olduğuna göre, çelik elde etmek için ya içinde % 5’e kadar karbon bulunan ham demirin karbon yüzdesini azaltmak, ya da içinde % 0,5’ten daha az karbon bulunan yumuşak demirin karbon oranını çelik sınırına kadar artırmak gerekir.
Siemens-Martin Yöntemi,
Bu konuda uygulanan çeşitli yöntemlerden biri de Siemens-Martin ameliyesidir Bu yöntemde, ilkel maddelerin, dolayısıyla ergimiş çeliğin bulunduğu, 10 25 m. arasında uzunluğu, 4-5 m. arasında genişliği, 80 100 cm. arasında derinliği olan, içi ateş tuğlaları ile kaplanmış havuz şeklinde bir fırın kullanılır. Bu fırına bir defada 50 – 200 ton arası demir konulabilir.
Fırın çelikten yapılmıştır. İçine döşenmiş olan tuğlaların üzeri kalın bir ergitici astarla kaplıdır. Fırının ön ve arka taraflarında yükleme, boşaltma tertibatı, iki yanında da sıcak gazların girip çıkmasına mahsus yollar vardır.
Çelik Elde Edilmesi
Bu işlemde demirin içinde bulunan yabancı maddelerin ve karbon fazlasının oksitlenerek demirden uzaklaşmasını sağlamak ve kütleyi ergimiş durumda tutabilmek için 1500 1600°C yüksek sıcaklık ister Bu sıcaklık, bazı gazların hava ile yakılması sonucunda elde edilir Siemens-Martin yönteminde ham madde olarak yüksek fırından gelen ergimiş font, kullanılmış eski çelik parçaları, demir oksit filizi, bir ölçü de kireç taşı kullanılır. Demir oksit filizi, font içindeki karbonu oksitleyecek oksijeni verir. Kireç taşı, karışımında bulunan yabancı maddelerle birleşerek ergimiş bir dışık tabakası meydana gelmesini sağlar.
İşlem sonunda, karbon, karbondioksit; kükürt de kükürt- dioksit haline geçerek karışımdan ayrılır Silisyum ve fosfor da oksitleşerek bir dışık meydana getirir Ergimiş çelik büyük kazanlara akar; ergimiş dışık ise hafifliğinden dolayı üste çıktığından dışarı akarak çelikten ayrılır.
Siemens-Martin yönteminde, bir defada büyük ölçüde çelik elde edildiğinden top namlusu, tank ve buna benzer büyük parçaların bütün olarak dökülmesi mümkündür Bu bakımdan ağır demir endüstrisinde önemli yeri vardır.
Bessemer Yönetmi.
Bu yöntem ham demir içinde bulunan karbon yüzdesinin azaltılması esasına dayanır..
Thomas Yöntemi.
1878 yılında Thomas ve Gilshırst tarafından bulunmuştur. Tamamıyla Bessemer yöntemine benzer, fakat kullanılan astarın değişik özellikleri sayesinde fosforca zengin dökme demir de işlenebildiğinden, bu yöntemle demir filizleri de değerlendirilir. Fosforun yanmasıyla dışarı büyük bir ısı salındığından, Bessemer konvertöründe silisyumun meydana getirdiği yüksek sıcaklık burada fosforun yanmasıyla elde edilir.
Thomas ve Bessemer yöntemleriyle elde edilen çelik iyi cins olduğu halde kükürtü giderilemediğinden özellikle kaba “şlerde kullanılır.
Elektrik Fırını.
Lekesiz ve en iyi cins çelikler elektrik fırınlarından elde edilen elektro çeliğidir. Elektrik fırınları çeşitlidir, fakat en çok kullanılan «ark» tipi fırınlardır. Fırına eski çelik parçaları, ham demir ve demir filizi beraber konur. Devre kapatıldığı zaman fırının tepesindeki karbon elektrotlar arasında meydana gelen kuvvetli arkla sağlanan yüksek sıcaklık sayesinde, demir içinde bulunan yabancı maddeler dışık olarak çıkar. Böylece, çelik elde edilmiş Olur. Fırının çalışma süresi büyüklüğüne göre 4-10 saat arasıdır.
Elektro çeliği, özellikle, uçak gemileri, mıknatıslar ve buna benzer araçların yapımında kullanılan, teknik bakımından değerli çeliklerdir.
20. yüzyılın başında dünyanın en büyük çelik fabrikası (Kaynak : wikipedia.org)
ÇELİK YAPIMININ GELİŞMESİ
Çelik yapma yöntemi 2000 yıl öncesinden beri biliniyordu. Geçen yüzyıllar içinde bu yöntemler zaman zaman unutuldu, sonra yeniden keşfedildi. İlk yapılan çelikler o kadar pahalıya mal oluyordu ki, ancak kılıç, zırh, bıçak gibi şeylerin yapımında kullanılıyordu. Ancak XVIII. yüzyılda bulunan yeni yöntemler çelik yapımını biraz kolaylaştırdı. Bununla beraber, çeliğin geniş ölçüde yapılabilmesi XIX. yüzyılda mümkün oldu. Bu bakımdan, çelik devrinin bu tarihten başladığını söyleyebiliriz.
Demirciler «su vermek» diye bir tabir kullanırlar. Bu, örste dövülerek şekil verilen kızgın çeliği aniden suya batırarak soğutmaktır. Böylece çelik eskisine nazaran daha sertleşmiş olur, dayanıklılık kazanır. Böyle bir çeliğin yüzeyine mikroskopla bakılırsa bunun, küçük kristallerin yapısında olan değişikliklerden ileri geldiği anlaşılır. Kızgın çelik birden soğuk suya batırılıp soğutulabileceği gibi basınçlı hava altında da soğutulabilir. Ani soğutmalarda en sert çelik, yavaş soğutmalarda da esnek ve yumuşak çelik elde edilir. «Çeliğin suyunun alınması» ise su verilmiş çeliğin kızgın sıcaklığa kadar ısıtıldıktan sonra kendi haline bırakılarak soğutulmasıdır. Böylece çelik başlangıçtaki özelliklerini yeniden bulmuş olur.
Çelik Alaşımları
Çelik elde edildikten sonra ona dayanıklılık ve yeni özellikler kazandırmak için bazı metaller katılarak çelik alaşımları yapılır. Bunlardan manganez ilavesiyle elde edilen mangan çeliği çok serttir. Sağlam kasaların, taş kıran, yol yapan makinelerin yapımında kullanılır.
% 12 oranında krom katılarak elde edilen krom çeliği, bulunduğu ortamın etkilerine karşı çok dayanıklıdır. Bundan dolayı, paslanmaz çelik olarak tanınır. Bu çeliğe % 6 oranında nikel katılarak sertlik de kazandırılır. Tankların, harb gemilerinin yapımında kullanılabilir.
yüksek karbonlu çelik
Tungsten katılarak elde edilen çelik çok yüksek sıcaklıklarda bile sertliğini, dayanıklılığını korur. Bu çelik makine parçaları yapımında kullanılır. Molibden katılarak yapılan çelik alaşımı da en dayanıklı çeliklerden biridir.
Vanadyum metallerin eri serti olduğundan çeliğe katıldığı zaman orça hem sertlik, hem esneklik verir. Bu çeşit alaşım, lokomotif piston kolları, otomobil dingilleri için kullanılır. Silisyum çeliği bütün çelik alaşımları içinde en esnek olanıdır. Yay, transformatör, dinamo yapımında kullanılır.
