Çelik Konstrüksiyon

Demir ve karbon alaşımı olarak bilinen çelik, yapısında maksimum %2 oranında karbon bulundurur. Çeliğin yapısında bulunan karbon miktarı, çeliğin yumuşak olup olmadığını belirler. Sahip olduğu karbon miktarı ile tanımlanır. Karbonun fazla olması çeliği sertleştirir ve ısıl işlem gerekir. Karbonu az olan çelik ise yumuşak çelik olarak adlandırılır.

Çeliğe istenilen özelliği kazandırmak için çeliğin yapısında karbon dışında farklı alaşım elementleri de bulunmaktadır. Farklı oranlarda alaşım elementleri ve empürite (saf olmayan, kirlilik oluşturan) elementler de bulunur. Çeliğe değişik miktarlarda alaşım elementleri katılabileceği gibi, çeşitli işlemler vasıtasıyla (ıslah, normalizasyon vs) içyapı da kontrol edilerek talep edilen kullanım amacına yönelik değişik özelliklerde çelikler elde edilebilmektedir.

Çelikler, kimyasal bileşimine göre alaşımlı ve alaşımsız çelik olarak Avrupa Standartları 10020 standart numarasına göre 2 gruba ayrılmıştır.

Çelik, Avrupa Standartları 10079 standart numarası kapsamında mamul şekline ve boyutlarına göre; yassı çelik, uzun çelik, kısa çelik olmak üzere 3 alt gruba ayrılmıştır.

Çelik, yapı çelikleri, paslanmaz çelikler, takım çelikleri, yüksek hız çelikleri, yay çelikleri olmak üzere 4  göre gruplandırılır.

• Yapı çelikleri sanayi, fabrika ve inşaat sektöründe kullanılır.
• Paslanmaz çelik otomotiv, inşaat, mutfak eşyaları, kimya, petro kimya endüstrisinde kullanılır.
• Takım çelikleri, kalıp üretiminde ve makine parçalarının üretiminde kullanılır.
• Yüksek hız çelikleri kesici freze, matkap, pafta, broş tığları ve kesme kalıplarında kullanılır.
• Yay çelikleri raylı taşıtlar ve makinelerde kullanılır

Çelikler, mikro yapı, kimyasal bileşim, ısıl işlem veya üretim çeşidine göre sınıflandırılabilmektedir. Özellikleri çeliğin içerdiği karbon miktarına paralel olarak değişmektedir.

Halk dilinde çeliklerin en kalitelisi olarak bilinen malzeme türü paslanmaz çeliklerdir.(Stainless steel) Paslanmaz çeliğe bu özelliği veren en önemli element %10-25 oranındaki Krom (Cr) takviyesidir. Bu element çeliğin yüzeyinde krom oksit oluşturarak oksitlenmeyi engellemektedir. Paslanmaz özelliğe bir diğer olumlu etki Nikel (Ni) ilavesidir. Bu tabaka malzemenin mukavemetine olumsuz bir etki vermemektedir.

Paslanmaz çelik temel olarak 304 çeliği diye adlandırılır. Yaklaşık 500 °C ‘ye kadar dayanım sağlamaktadır. Mutfak gereçlerinde, gıda sektöründe, levyelerde, ev aletlerinde, ve otomotiv sektöründe yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bu paslanmaz çeliklerin düşük karbonlusu 204L diye adlandırılmaktadır. Kâğıt üretimi sanayisinde, petrol endüstrisinde kullanılmaktadır.

• 321 paslanmaz çeliği havacılık endüstrisinde ve kimya alanında kullanılmaktadır.
• 316 paslanmaz çeliği 650 °C sıcaklıklara kadar dayanım gösterebilmektedir. Petro kimya endüstrisinde sıklıkla kullanılmaktadır.
• 316 düşük karbonludur. Nükleer alanında kullanımı vardır.
• 316Ti paslanmaz çeliğinin titanyum eklenmiş halidir. Kompresörlerde, fırın ve kazanlarda kullanılmaktadır.
• 439 paslanmaz çeliğin ısı iletimi oldukça iyidir. Bu yüzden otomotiv endüstrisinde, beyaz eşya üretiminde kullanılabilmektedir.

Çeliklerin temel özellikleri aşağıdaki gibi özetlenebilir;

Çeliklerin büyük çoğunluğu ısıl işlemlere karşı duyarlıdır. Kimyasal bileşimin yanı sıra uygulanan ısıl işlemler sonucunda istenen sertlik, mekanik ve fiziksel özellik, elektriksel özellik, korozyona ve yüksek sıcaklığa dayanım özelliklerine tam olarak kavuşturulabilir.

Çelikler yapılarının gerektirdiği sıcaklıklara kadar ısıtıldıklarında şekillenme özelliğine kavuşur haddeleme, presleme, dövme işlemleri vasıtasıyla.

Ayrıca kimyasal bileşim ve içyapı olarak uygun olan çelikler haddeleme, presleme gibi yöntemlerle soğuk olarak da şekillendirilebilir.

Talaş kaldırıcı tezgâhlarda işlenerek, istenilen şekil ve yüzey düzgünlüğüne getirilebilir.

Kimyasal bileşim olarak uygun olan çelikler kaynak işlemi ile birleştirilebilir.

Çeliklerin büyük bir bölümü çeşitli yöntemler ile metal ile kaplanmaya, emaye yapılmaya, boyanmaya ve plastik maddeler ile kaplanmaya elverişlidir.

Çekme dayanımına göre ifade edilen yapı çelikleri, öncelikli olarak çekme gerilmeleri ve akma sınırı değerleri dikkate alınan, çelik konstrüksiyon, köprü yapımı, basınçlı kap ve donanımları, taşıt imalatı ve makine konstrüksiyonlarında kullanılmak üzere tercih edilir.

Bu çelikler genellikle alaşımsız çelik olarak tanımlanır, mekanik özellikler daha çok karbon miktarına bağımlıdır fakat başta azot ve fosfor olmak üzere, üretim hammaddelerinden ve üretim şekillerinden kaynaklanan mangan, silisyum, bakır ve kükürt elementleri de oldukça etkilidir.

ÇEKME DAYANIMINA GÖRE İFADE EDİLEN YAPI ÇELİKLERİ