ÇELİKLERİN GENEL OLARAK SINIFLANDIRILMASI

                Çeliklerin incelenmesini kolaylaştırmak ve daha yakından tanımak için bazı ortak özellikler göz önüne alınarak çeşitli sınıflandırmalar yapılır.

1 ) Çeliklerin üretim yöntemleri

                  Çelik üretiminde kullanılan başlıca önemli yöntemlerle , bu yöntemler sonucunda üretilen çelikler:

 a ) Bassemer ve Thomas çelik yöntemleri.

 b ) Sımens – Martin çelik üretim yöntemleri.

 c ) Elektrik ark ve elektrik endüksiyon çelik üretim yöntemleri.

 d ) Pota  içerisinde çelik üretim yöntemleri.

 e ) Oksijenli konverter çelik üretim yöntemleri.

 f ) Vakum çelik üretim yöntemleri.

2 ) Kullanılma  alanlarına göre çelikler.

        Tüm metalurji  sanayiinde bugün için üretilen çelikler mutlaka belli bir amaçta kullanılmak için üretilmezler  ancak yinede belli işlerde kullanırlar. Burada yalnızca sayılmaya değer nitelikte kullanılmak olanlarından söz edilecektir.

a : Yapı çelikleri

b : Takım yapım işleri

c:  Soğuk ve sıcak işlerde: Soğuk iş

d:  Hızlı kesme işlerinde kullanılacak çelikler

e: Yay yapımında kullanılacak çelikler

f:  Yüksek sıcaklıkların bulundugu ortamlarda kullanılacak çelikler

g: Dış etkilere maruz yerlerde ve deniz ortamında kullanılacak çelikler

3 ) Alaşım durumlarına göre çelikler

             Çeliklerde alaşımsız demek onun sadece demir elementinden ibaret oldugu anlamına gelmez . Tüm çeliklerde demirle birlikte karbon elementi bulunur .Bunun dışında bir element yapıya girecek olursa alaşımlı çeliklerden söz edilir.

Alaşım durumuna göre çelikler  üç’e ayrılır      

a ) Sade karbonlu çelikler

b ) Düşük ve orta alaşımlı çelikler

c ) Yüksek alaşımlı çelikler 

4 ) Ana katkı maddesine göre çelikler

      Burada çeliğe ana kütle içerisinde miktarı en çok element adını verir.

a ) Karbonlu çelikler

b ) Manganlı çelikler

c ) Kromlu çelikler

d ) Nikel çelikler

e ) Krom Nikel çelikler

f ) Volframlı çelikler

g ) Vanadyumlu çelikler

5 ) Dokusal durum ve metalografik yapılarına göre çelikler :

Burada ana kütleyi oluşturan yapı  çeliğe adını verir

   a ) Ferritik çelikler

   b ) Ferritik ve Perlitik çelikler

   c ) Perlittik çelikler

   d ) Östenit çelikler

   e ) Mortenzitik çelikler

   f ) Ledeburitik çelikler

   g ) Beynitik çelikler

6 ) Kalite durumlarına göre çelikler

     a ) Kütle çelikler 

     b ) Kalite çelikler

     c ) Soy(asal) çelikler  olmak üzere üç çeşittir

7 ) Fiziksel ve kimyasal özelliklerine göre çelikler

    a ) Isıya dayanıklı çelikler

    b ) Manyetik çelikler

    c ) Korozyona dayanıklı çelikler

   d ) Paslanmaz çelikler

8 ) Sertleştirme ortamlarına göre çelikler

   a ) Su çeliği

   b ) Yağ çeliği

   c ) Hava çeliği

ÇELİKLERLE İLGİLİ BAZI ÖNEMLİ BİLGİLER

1- SADE  KARBONLU ÇELİKLER

      Bunlar yapılarında az miktarda mangan silisyum oksijen azot ve kükürt gibi çelik üretim yöntemlerinde3n gelen elementler bulunduran demir karbon alaşımlarıdır.

     Sade karbonlu çelikler ucuz ve kolay şekillendirilebilirler. Mekanik özellikleri yapılarında  bulunan karbon oranına bağlı olarak değişir. Bu gün için demir çelik endüstrisinde üretilen çeliklerin 10 da 9 una yakını sade karbonlu çeliklerdir sertleşme yetenekleri azdır, sertleştirme işlemlerinden sonra parçada çatlama ve çarpılmalar  meydana gelir. Kalın kesitli parçalar ise istenilen düzeyde sertleştirilemezler. Korozyonik ortamlara dayanıksızdırlar ancak alevle ve indüksiyonla yüzey serleştirilme yapılabilir. Yapılarındaki karbon oranlarına göre sade karbonlu çelikler 3 kısıma ayrılırlar.

1 ) Düşük karbonlu çelikler    : %0,05 -  0,3 karbon içerir.

2 ) Orta karbonlu çelikler       :  %0,3 – 0,8  karbon içerir .

3 )  Yüksek karbonlu çelikler : % 0,8 -  1,7 karbon içerir.

   Yine aynı çelikler Ötektoit altı çelikler %0,05 – 0,8  ötektoit üstü çelikler % 0,8 – 1,7 olarak ta adlandırılmaktadırlar.

Az karbonlu çelikler sertleştirilemezler bunların uygun yöntemlerle yüzeylerin sertleştirilmesi mümkündür. Orta karbonlu çelikler ısıl işlemlere oldukça yatkındır dayanımları az karbonlu çeliklere oranla  daha iyidir yüksek karbonlu çeliklerin sünekliliği azdır. Kesilmeleri ve işlenmeleri güçtür. Talaş kaldırma işlemine yumuşatma tavlaması ile yatkınlık kazandırılabilir.

2-      Alaşımlı çelikler

      Sade karbonlu çeliklerin kullanılma alanları sınırlıdır. Buralarda derinliğine sertleşme ve korozyona dayanma özellikleri iyi değildir. Bu özelliklere ulaşabilmek için çeliklere alaşım yapılması gerekir. Çeliğe bazı alaşım elementlerinin katılması çeliğin  çeşitli özelliklerini geliştirir

  Örnek : çelikte sertleşme esnasında çatlama ve çarpılmalara mangan molipten katılarak azaltılır. Bu elementler sayesinde mukavemet özelliği artar. Korozyona karşı daha dayanıklı olurlar.

3-       Su yağ ve hava çelikleri :

      Burada hava ,su ve yağ kelimeleri ile o çelik için uygun olan sertleştirme ortamı  kastedilmektedir. Sade karbonlu çeliklerle bazı cins çelikler, AC 3 (911 C’  ) su ile soğutulursa sertleştirilirler. Aksi taktirde sertleşmezler.

Bu nedenle bu çeliklere su çelikleri adı verilir.

Örnek:  %1 karbon ve %0,25 mangan' lı bir su çeliği ele alalım bu çelik ağaç matkapları, freze bıçakları el keskisi testere ve küçük makasların yapımında kullanılmaktadır.

         Yapılarında %1 den fazla manganez bulunduran çelikler bazı özel çelikler. Aşırı soğutma hızlarına dayanamaz ve çatlarlar bunu önlemek için böyle çeliklere yağ ve su verilir.

         Hava çelikleri adı altında genellikle yüksek alaşımlı (katkılı) çelikler anlaşılmaktadır. Bu çeliklerin sertleştirilmeleri çok iyi olup hava veya uygun gaz akımı ile soğutularak kolayca su verilebilirler.”

4 ) Seri çelikleri  :     Yüksek kesme hızlarında çalışan kesici takımların yapımında kullanılan çeliktir. Hava çeliğinden farklı olarak kesme yeteneğine sahip bir çeliktir. Bu çeliklerle 50 m/dk hızda kesme işlemleri yapılabilir. Kesici uç tavlama sıcaklığına kadar, ısıtılırsa bile kesmeye devam eder.

       Hız çeliklerinin bileşimleri genellikle %0,6 –0,8 karbon %3-5 krom ve %14-20 wolframdan ibarettir. Bunların dışında yapıda vanadyum, kobalt ve molipten elementleri bulunabilir. vanadyum seri çeliklerin kesme özelliğini düzeltmek ve iyileştirmek havada sertleşme özelliğini arttırmak için katılır. Molibden çeliği kırılgan yapsa da çelik karbon elementi bakımından korunur. Bu element fazla aşındırıcı malzemelerin kesilmesine iyi gelir. Kobalt elementi üstün seri çeliklere katılır.

          Seri çeliklerde ısıl işlem 1150-1350 C gibi oldukça yüksek sıcaklıklarda yapılır. Parçalar özenle 850 C  ye kadar ısıtılırlar. Böylece oksitlenme engellenerek tavlama sıcaklığına ulaştırılırlar. Sonra soğutma ve serleştirilme  işlemi yapılır. Soğutma havada ve yağda  devam edebilir.

En çok kullanılan seri ( hız çelikleri )  türleri aşağıdaki tabloda vardır.

Paslanmaz çelikler:

      Bunlar çevresel etkilere dayanıklı çeliklerdir bu özellikleri birleşimlerinde bulunan kromdan meydana gelir. Paslanmanın dışında başka özelliklerinde arzulandığı durumlarda kromla birlikte alaşıma başka elementlerde katılmaktadır. Bu elementler nikel molipten ve manganezdir.

       Sertleşebilen paslanmaz çelik bileşiminde %13-14 krom bulundurur. Krom alaşımlı çeliklerin korozyona dayanıklılığı krom elementinin varlığı ile çelik yüzeyinde ince bir oksit katının oluşması ile izah edilir. Bu kat demiri dış etkilerinden korur.

ÇELİKLERİN STANDARDİZASONU  (NORMLAŞTIRILMASI)

Standardizasyon ; Belirli biçim, ölçü, kalite, bileşim ve şekillere bağlama anlamına gelir

     Yapılacak her üretimin bu açılardan aynı özellik ve benzerlikte olması teknikte en çok istenilen hususlardandır. Bugün için endüstride üretilip' de standardizasyona girmeyen bir ürün yoktur. Çelikte bir endüstri ürünü olup standardizasyonu teknikte büyük önem taşır. Çeliklerin normlaştırılması çeliğin kimyasal bileşimi özellikleri ve kalitesinden hareket edilir.

ÇEŞİTLİ ULUSLARIN ÇELİK STANDARDİZASONLARI

     Geliştirilmiş yada gelişmekte olan her ulus kendi bünyelerinde uygun belirli çelik standartları geliştirmişlerdir dolayısıyla dünya standartları ülkeden ülkeye büyük farklılıklar göstermektedir. Bunun dışında aynı ülkede birkaç ayrı standardında kullanıldığı durumlarda vardır.

        Gelişme yolunda büyük atılımlar yapan kendi ülkemizde de hala endüstrimizin muhtelif kollarında kullanılmakta olan standarda rastlanılmaktadır. Bunlar arasında en yaygın olanlar ( T.S.E. –M.K.E) ve ETİNORM (eti banka ait standardizasyon ) ancak bunların içerisinde en önemlisi  ( T.S.E.) dır.

Önemli sayılabilecek çeşitli uluslardaki standartlar aşağıda verilmiştir.

Türk çelik standardı ( TSE  1111 ) :

         Türk çelik standardı ilk bakışta fazla ayrıntılı gibi görünse de  gelişen endüstri ayrıntılı bilgi ve kavramlar gerektiğinden gelecek açısından sevindiricidir. Ülkemizde endüstrinin büyük bir kesimi ısrar derecesinde hala yabancı normları kullandığından bizim kendi normumuz olan  T.S.E.  ters gelmektedir. Aşağıdaki T.S.E. çelik normuna ait çelik normları verilmiştir.

I.                    Grup : Kütle ve kalite çelikleri

II.                 Grup : Asal (soy) çelikler ki buda kendi arasında alaşımsız asal çelikler ve alaşımlı asal çelikler olmak üzere 2 ye ayrılır.

4-) I  Kütle çeliklerin gösterilmesi :

(00)   : Genel amaçlar için kullanılan adi çelikler.

(01)   :  Genel yapı çelikleri.

(02)   : Genel yapı çelikleri dışında kalan çelikler

(1-2)  İlerde geliştirilecek çelikler için

(5)     Siemens martin çeliği (kaynar dökülmüş)

(6)     Siemens martin çeliği (sakin durgun dökülmüş )

(7)     Oksijen konvertör çeliği (kaynar dökülmüş)

(8)     Oksijen konvertör çeliği (sakin durgun dökülmüş)

(9)     Elektrik ark ocağı çeliği (sakin durgun dökülmüş)

(0)   işlem görmemiş veya biçimlendirildikten sonra belirli bir ısıl işlem gerektirmeyen çelikler.

(1)   Normalleştirme tavı görmüş çelik

(2)   Yumuşatma tavı görmüş çelik

(3)   İyi talaş kaldırma özelliği kazandırmak için ısıl işlem yapılmış çelik

(4)   Yüksek sıcaklıklarda menevişlenmiş çelik

(5)   Islah (düzeltme)tavı görmüş çelik

(6)   Menevişlenmiş çelik

(7)   Soğuk biçimlendirilmiş çelik

(8)   Yay sertliğinde soğuk biçimlendirilmiş çelik

(9)   Özel koşullara göre işlem görmüş çelik

1  01  12  6  1            

                                 1 Normalleştirilme tavı görmüş çelik

                                 6 Siemens-Martin çeliği (sakin dökülmüş)

                               12 Genel yapı çeliklerinin 12’ncisidir.

                               01 Genel yapı çelikleri

                                 1 Çelik

1  72  14  9  4

                                              4 Yüksek sıcaklıkta menevişlenmiş

                                              9 Elektrik ark ocağı çeliği (sakin dökülmüş)

                                            14 Alaşımlı asal çeliği.Makine yapı çeliğinin 14’ncüsü.

                                            72 Alaşımlı asal çeliğin makine çeliği

                                  1 Çelik

TSE Çelik norm örnekleri

Kütle çeliği sınıfının kısa gösterilişi:

Bu sınıf çeliklerin gösterilmesinde önce Fe (demir) ibaresi yazılır. Sonrada bunu çeliğin çekme dayanımı takip eder.

MASy Fe 42 Nr : Çekme dayanımı 42 kg/mm² asidik Siemens – Martin yarı sakin dökülmüş normalleştirilme tavı görmüş genel yapı çeliği

Kalite Çeliklerinin Kısa Gösterilişi:

a)      Sade karbonlu (C) kalite çelikleri:

Bu çeliklerde karbon “C” sembolünden sonra ortalama C oranını veren sayı gelir.

C15=%0,15 C’lu sade karbonlu kalite çelikleri

b) Mekanik    :  

Özelliklerin önemli ve esas olduğu hallerde; Mekanik işlemlerde belirtilir bunun için tablodan yararlanılır.

Örnek: Fe  60-2=Çekme duyanımı 60 kg/mm² katlama ve şişirme deneyi görmüş çelik

OSC 35-3:0,35 karbon oranlı %0,35 olan sakin dökülmüş vurma dayanımı görmüş oksijenli konverter çeliği

c)      Otomat Çeliklerinin Kısa Göstergesi

Yapıların da Kükürt (S)elementi bulunan talaş kaldırmaya elverişli çeliklere otomat çelikleri denir. Bu çeliklerde kükürt dışında kurşun (Pb) ve mangan elementleri de bulunur.

Otomat çeliklerinin kısa gösterilmesi için C oranını veren ilk sayıdan sonra kükürt sembolü “S” daha sonra varsa diğer katık elementlerinin sembolleri ve nihayet kükürt miktarını belirten başka bir sayı kullanılır.

Örnek: C 45 S 20: % 45 C’lu % 20 S’li otomat çeliği

C15 S N B 23: %15 C’lu % 23 S’li az miktarda Mn ve Pb’li otomat çeliği

Alaşımlı kalite çeliklerinin gösterilmesi

Alaşımlı kalite çeliklerinin gösterilmesinde yukarıdaki örneklerde görüldüğü gibi C miktarını gösteren rakam sonra alaşım elementlerinin önem sırasına göre simgeleri ve en sonrada alaşım elementlerinin miktarlarını veren sayılar bulunur.  Bu sayılar aşağıdaki tablodan yararlanılarak elde edilir.

Cr,Co,Mn,Ni,Si, W                            dörde bölünür.

Al,Be,Cu,Mo,Nb,Ta,Ti,Zr,V               ona bölünür.

P,S,N,Ce,C                                        100’e bölünür.

B                                                        1000’e bölünür.

C20 Mn5 alaşımlı kalite çeliği: %20 C’lu %1,25 Mn’li

Alaşımsız asal çeliklerin gösterilişi

a) Sade karbonlu çelikler:

C harfi önüne 100' ile çarpılmış C değeri konularak kısa formül elde edilir.

C100: C% 1

b)  Alaşımsız asal çeliklerin bileşiminde fosfor(P) ve kükürt (S) oranları 0,035’in altında kalıyorsa C işaretinin yanına K harfi konularak bu çelik kısa şekilde sembolleştirilir.

Ck 35:C%35 olan 0,035 P ve S bulunan asal çeliktir.

c)      Yüzeyi sertleştirilebilir çeliklerde :

C elementinin yanına F harfi konur

Örnek: Cf 60: C oranı % 0,60 olan yüzeyi sertleştirilebilen alaşımsız asal çelik

  d)   soğuk biçimlendirmeye elverişli:

 çeliklerde C simgesinin yanına q simgesi konur

örnek: Cq 35 alaşımlı asal çelik: C oranı % 0,35 olan soğuk biçimlendirilmeye elverişli alaşımlı asal çelik.

  e)   Takım çeliklerinin türleri için:

C elementini gösteren simgeden sonra T1,T2,T3 simgeleri gelir.

örnek: C83 T2 =% 0,83 C’lu T2 türünde alaşımsız asal çelik.

Az alaşımlı asal çeliklerin gösterilmesi

           Az alaşımlı asal çeliklerin kimyasal bileşimlerine göre adlandırılırlar. Kısa göstermelerde mutlaka tüm özelliklerinin belirtilmesi gerekmez. Ancak yanlışlığa yol açmamak için bir sıra takip edilmelidir. Önce üretim şeklini veren semboller, ikinci sırada C tanıtma sayısı, üçüncü sırada alaşım elementlerini tanıtma sayısı, dördüncü sırada işlem durumlarını gösteren semboller gelir.

Elementler alfabetik sıraya göre sıralanır.

Örnek: C25 Cr Mo 5 6 İs Gt 65 alaşımlı kalite çeliği

C oranı %25 olan 1,25 Cr’lu 0,6 Mo’li ıslah edilmiş gerilim giderme tavlaması görmüş alaşımlı kalite çeliği.

1.      Hane:Döküm şeklini gösterir

2.      Hane:Ergitme işlemini gösterir.

3.      Hane: Ergitme işlemi şeklini gösterir.

4.      Hane: Yüksek alaşımlı çelikleri tanıtmak için.

5.      Hane-8. Hane arası: Genel özellikler için.

9.       Hane: Garanti edilen özellikler ve alaşımsız takım çeliklerini tanıtma.

10.   Hane: Isıl işlem durumumu belirtmek için.

11.   Hane: Isıl işlem ile sağlanan çekme dayanımını belirmek için.

12.   Hane: Yüzey işlemini belirtmek için.

13.   Hane: Sürekli manyetik malzemeleri belirtmek için

1.      Hane Sembolleri:

DÇ: Dökme Çelik

DDO: Ostenit Grafitli Dökme Demir

2.      Hane Sembolleri

M:  Siemens-Martin Çeliği

O: Oksijenli Konverter Çeliği

3.      Hane Sembolleri

A: Asidik

B: Bazik

4.      Hane Sembolleri:

S: Sakin Dökülmüş Çelik

Y: Yaşlanmayan Dökülmüş Çelik

5.      Hane-8. Hane Arası Sembolleri

Genel özellikleri belirtmek için kullanılan hanelerdir.

9.      Hane Sembolleri:

Garanti edilen özellikleri taşıyan sembollerdir.

Tö: Özel Tür  Alaşımsız Takım Çeliği

10.  Hane Sembolleri

Sr: Sertleştirilme Tavı Görmüş

İs: Islah edilme Tavı Görmüş

11.  Hane Sembolleri

Çeliklere uygulanan işlemler sonucunda değişen özellikler.

Örneğin çekme dayanımı işlem sembolünden sonra belirtilir.

                                               12-13. Hane Sembolleri

T.S.E Standartlarında bu semboller belirtilmemiştir.

Not: Yüksek alaşımlı döküm malzemelerini az alaşımlı döküm malzemelerinden ayırt etmek için döküm malzemesini belirten simgeden sonra X harfi konur.

 ÇELİK ALAŞIMLARI

İçerisine “C” dışında istenilerek başka elementlerin özellikle metallerin katıldığı çeliklere alaşımlı çelikler denir. Katılan elemanın miktarına göre katıklı çelikler düşük,orta ve yüksek oranda katık elemanı içeren çelikler olmak üzere 3 gruba ayrılırlar.

Bunlardan düşük oranda katık elemanlı çeliklerde %5’ e kadar

Orta oranda katık elemanlı çeliklerde % 5-10 arası ve

Yüksek oranda katık elemanlı çeliklerde %10’dan fazla katık elemanı bulunur.

Düşük oranda katık elemanlı çeliklerin özellikleri genellikle katıksız çeliklere benzer yada onlardan fazla farklı değildirler. Sadece elemanın katık oranına göre, bu çeliklerde bazı özellikler iyileştirilir, bazı özelliklerde kısmen veya tamamen giderilir.

Alaşımlı veya katıklı çeliklerin en büyük avantajı yumuşak bir su verme işlemi ile kolayca sertleştirilebilmeleridir.

Yüksek oranda katık elemanlı çelikler çoğu kez kendilerine özgü özelliklere sahiptirler.belli kimyasal maddelere karşı korozyona dayanımı ,yüksek sıcaklıklara karşı dayanıklılığı son derece iyi Metallerin ve Alaşımların Üretimleri

Metallerin ve Alaşımların Üretimleri

Üretim konusuna giriş :

           Her metal doğada bulunduğu şekliyle kullanılmaz zaten birkaç metalin dışında serbest halde rastlanılmaz. Ender olarak sadece altın ve bakıra serbest olarak rastlanılır. Başka bir deyişle tüm metaller doğada bileşikler halinde  bulunurlar.

Fakir oksidik filizlerin doğrudan doğruya külçe metal haline dönüştürülmesi  oldukça yorucu ve pahalı bir iştir. Bu nedenle filizlerin önce belli kimyasal yöntemlerle saf oksitlere yada kimyasal çözeltilere (liçle) dönüştürülmesi gerekir.

Sülfürlü Filizler (Kükürtçe Zengin Filiz)

               Sülfürlü Filizlerin hemen hepsi cevher hazılama tesislerinde yabancı ve zararlı bileşiklerinden ayrılır .Daha  sonra kavurma  briketleme sinterleme peletleme gibi işlemlerden geçirilerek reaktörlere gönderilir.

                Metallerin oksit ve sülfür bileşiklerinden ayrılarak  serbest hale getirilmesi işlemine redükleme  veya rediksiyon denir. Külçe metal üretimi tamamlandıktan sonra ulaşılan ürünün saflık derecesine göre ya bu ürün dogrudan dogruya ya da alaşım elemanlarından arınarak kullanılır.

Ayrıştırma Şekilleri :

          Metaller filizlerinde daha öncede belirtildiği oksit veya sülfür bileşigi durumunda bulunurlar. Bu metaller bşrbirleriyle bir bileşik oluşturuken her metalin oksijen ve kükürde karşı göstermiş olduğu düşkünlük ki kimya dilinde buna ofinite adı verilir birbirinden farklıdır.Mevcut kimyasal bağı koparabilmek için dışarıdan enerji verilmesi gerekir verilecek  enerjinin miktarının zayıf veya kuvvetli oluşuna göre az veya çok olabilir metalurijik işlemlerde başlıca 3 çeşit enerjiden yararlanılır;

 1 Kimyasal  enerji

 2 Termik enerji

 3 Elektirik enerjisi.              

Termik ayrıştırma

            Atomlar arası çekim kuvveti ve baglar artan sıcaklıklarla artan monakül haraketleri ile gittikçe zayıfladıgından metalleri dışarıdan ısı vererek ayrıştırmak mümkündür. Termik ayrıştırmaya örnek olarak civa sülfür (hgs) filizini ele alalım bu bileşik 200 c üzerinde uçuculuk kazanır, bu arada kendisini oluşturan civa ve kükürt  ayrıştırılır. Kükürt havadaki oksijenle birleşerek (ES02) dönüşür.

Yer değiştirme yoluyla ayrıştırma :

        Eğer  bir metalin diğer metale oranla oksijene,kükürde olan düşkünlüğü daha fazla ise; oksijene bağlı haldeki metali zorlar ve onun yerine geçmek ister .Ancak yer değiştirmenin mümkün olması için sıcaklık, madde halleri koşullarının tam olması gerekir. Termik rediksüyon teknikte rediksüyon denince akla herhangi bir metale bağlı oksijen elementinin başka elemente karşı bağlı elemente oranla daha büyük bir düşkünlük gösteren başka bir element tarafından bileşiklere ayrılmasıdır. Bu işten genellikle yüksek sıcaklıklarda cereyan edebildiğinden çoğu kez termik rediksüyon uygulamasından söz edilir.

              ELEKTROLİZ

                Eğer bir metalin bünyesine bağlı oksijenden başka bir element veya gazalar yardımı ile ayırmak olanaksızsa bu metalin üretimi için son çözüm elektrik enerjisinden yararlanmaktır.

 Elektrolizle metallerin üretimi                   

            Metallerin elektrolizle üretiminde iki temel elektroliz yöntemi kullanılır. Seyreltik tuz çözeltilerini elektrolizi ile yapılan elektroliz işlemi ergimiş metal tuz ve oksit bileşiklerini yüksek sıcaklıklarda yapılan elektrolizi.

B :Çözünür anotlarla yapılan elektroliz işlemleri

KAVURMA

           Her ne kadar sülfürlü bileşikler doğrudan doğruya metale dönüştürmek mümkünse de bu işlem ekonomik olmadığından yapılmaz. Sülfürlü bileşiğin metale dönüştürülmesi için diğer bir metali sarf etmek gerekmektedir dolayısı ile bu metal kaybolmaktadır.

         Doğal sülfürlü bileşikler sadece metal üretimleri için degil aynı zamanda kimya sanayinin vaz geçilmez elementleri arasındadır. Bu elementler kükürt dioksit(so2) ve (h2so4) kurşun ,bakır, çinko ve nikel üretim tesislerinde sülfürik asitten yararlanılır.hemen her kavurma işleminde oluşan (so2) gazınının çevreye verilmesi bitki örtüsü tarım ürünleri ve saglıga zararlı oldugundan kavurma işlemi yasalarca yasaklanmıştır.Kavurma kimyasal amaçlarına göre başlıca 3 çeşittir.

1 ) oksitleyici kavurma             3 ) klorlayıcı kavurma

2 ) Sülfatlayıcı kavurma     

1 ) Oksitleyici Kavurma

                Esas  itibarı ile rediksiyon işlemine hazır gözenekli bir oksidik yapı elde etmek ve katı gaz fazları arasında gerçekleşecek olan reaksiyonu kolaylaştırmaktır. Sülfatlayıcı ve klorlayıcı kavurmalarda amaç oksitleyici kavurmada biraz daha farklıdır. Burada malzeme katı sıvı reaksiyonlara hazırlanırken kimyasal açıdan su ile oksitlerle amonyumhidrooksit’le kolayca çözülebilen metal sülfat veya metal klorür bileşikleri elde edilmeye çalışılır.

2 ) Sülfatlayıcı kavurma

              Kavurma işlemleri sürerken kavurma ürünü olarak açıga çıkan (so2) gazları çevrede mevcut taze hava ile birleşerek (Fe2o3)—(Fe3o4) ve (sio2) kimyasal reaksiyon  oluştururlar. Klorlayıcı kavurma bazı hallerde doğal sülfür bileşiklerinde oksit veya sülfat bileşigi yerine klorür bileşikleri elde etmek yararlı olabilir özellikle kimyasal maddelerle güç çözünebilir.ürün veren veya diger kavurma türlerinden az etkilenen metal sülfür bileşikleri sodyum klorür, kalsiyum klorür, potasyum klorür (kcl) ve magnezyum klarür(mgcL2)gibi kolayca klor verebilen bileşiklerin yardımı ile klorürlere dönüştürülürler. Kavurma ilşemlerinde hammadde durumları ve amaçlarına göre döner tepsiler sipirlet fırınlar – humboldt çok katlı fırınları troil süspansiyon kavurucuları fırınları kullanılmaktadır.

Briketleme

              Üretim tekniginde  genellikle ince taneli hammaddeler ve baca tozlarını rediksiyon işlemine hazırlamak için bir baglayıcı kullanılarak veya baglayıcısız preslemek suretiyle iri parçalar haline getirilir. Baglayıcı  olarak zift, asfalt,kireç, sülfürik asit gibi maddeler kullanılır.

               Biriketlemede kullanılan presler genellikle baskı presleridir.Briketleri sert ancak gözenekli bir yapıya sahip olması istenir.

Sinterleme

              Hammadde  ön hazırlama tesisleri bünyesinde çok ince toz halindeki metal filizleri baca tozları, kireçli artıklar ile iyice karıştırılır. Sinterlemenin kalitesi açısından sinterlemenin yapıldığı bant veya zemin üzerinde düzenli dağılması gerekmektedir.

            Teknikte en çok kullanılan sinterleme türü daha çok kavurma ile sinterlemenin bir arada yapıldığı sinterleme yöntemidir. Yapılışı bant üzerindeki hammadde tabakası tutuşturulduktan sonra üzerine basınçlı hava gönderilir, veya tabakanın sürekli olarak üzerindeki hava emilir. Bu şekilde hammadde içinde istenmeyen kükürt tabakadan ayrılır. Sinterleme esnasında sıcaklık 1300 c civarındadır. Malzeme bu işlemlerden geçtikten sonra gözenekli ve sağlam bir sinter ürününe dönüşür.

Peletleme

         Peletleme işlemi ince toz halindeki hammaddelerin yuvarlak kürelere dönüştürülmesidir. Burada istenmeyen hammaddelerden baca tozu katılarak giderilir.

Curuflar

          Metalurjik çalışmalar sonucunda minerallerden ve ayrıca çeşitli amaçlarla karışıma katılan bazı maddelerden oluşan ergime sıcaklıkları oldukça yüksek sıvı haldeki oksit karışımlarına curuf adı verilir.

          Metalurjik curuflar kalsiyum oksit, silisyum oksit (so2) ,feo3,feo2,faryum oksit çinko oksit gibi oksit ve bileşimlerinin karışımları şeklindedir. İyi bir curufta aşağıda belirtilen fiziksel özellikler aranır. 

1-Curuf amaçlanan termik reaksiyonun yeterince hızlı ve problemsiz bir şekilde ceyran edebileceği bir sıcaklıkta oluşmaktadır.    

2- Çalışma sıcaklıklarında curuf yeterince akışkan olmalıdır. Aksi halde curuf serbest halde akamaz. Ve metaller yeterli derecede iyi ayrılma olmaz.

3- Curuflar oluşturulduktan sonra bünyelerine hammaddelerle birlikte gelen metal fazına karışabilir. Nitelikli bileşikleri kabul edebilmelidir.

4- Curuf özgül ağırlıkça metal fazına oranla çok daha hafif olmalıdır. Böylece curufla metalin ayrıştırılması kolay olur.

5- Curuf ucuz olmalı mümkünse ileride başka amaçlarla kullanılmamalıdır.

ÇELİK ÜRETİMİ VE ÇELİK ÜRETİM YÖNTEMLERİ

    BESSEMER VE  THOMAS ÇELİK ÜRETİM YÖNTEMLERİ

         Çelik üretim teknolojisinde sıvı çelik üretimi daha yoğundur. Hava, oksijenle zenginleştirilmiş hava veya saf oksijen verilerek dışarıdan herhangi bir ısıtma yapmaksızın;si,ma,p,c,s elementlerinin yanma reaksiyonu ısılarından yaralanılarak bu elementlerin uzaklaştırılması esasına dayanılarak yapılan çelik üretim yöntemidir. Bessemer ve thomas tipi konvertörlerde çeliğe konvertör tabanında basınçlı hava verilir. üfleme esnasında hammaddenin bileşiminde bulunan si,c,p,mn ve s yanarak daha öncede açıklandığı gibi curufa geçer. Yanma esnasında oluşan ısı soğuk hava katkı maddelerinin ergimeleri için oluşan ısı kayıplarını dengelerken bir yandan da ham demirin döküm sıcaklığının 350-400 C  üzerine yani çeliğin döküm sıcaklığı olan 1600C ya ulaşmasını sağlar.

            Hava üfleyerek veya oksijen verilerek yapılan çelik üretimlerinde asidik ve bazik olmak üzere iki ayrı yol seçilmiştir. Bunlardan asidik çalışma işlemi bessemer konvertörlerinde, bazik olanı da bessemer konvertörlerini gelişmiş şekli olan bessemer thomas konvertörleri ile uygulanmaktadır.

Siemens martin çelik üretim yöntemleri

             Çelik üretim yöntemleri arasında değerini yitirmeyen eski bir yöntemdir burada banyo küvetlerini andıran bir ocaktan oluşan alev fırını kullanılır. Siemens martin fırınlarının bir avantajı hem demirden  başka hurdaları ergitmek sureti ile çelik üretimi yapmak mümkündür. Üretilen çelik burada da konvertörlerde olduğu gibi akıcı bir sıvı haldedir fırın çatılarının silikat tuğlalardan yapılır bu şekilde fırını 1600 c- 1700c  sıcaklıklara kadar çıkmak mümkündür siemens martin fırınları fırın ısıtma işlemlerinde taş kömürü, linyit kömürü, jeneratör gazı ve türlü petrol ürünleri kullanılır. Kok kömürü veya fueloil  kullanılması durumunda fırının ön ısıtmaya gereği yoktur. Bu tür fırınların genellikle ısıtılması 5 ila 250 ton arası değişir. Siemens martin fırınlarının çalışma süreleri 5 ila 15 saat arasındadır ve 10 ayda bir bakım yapılır.

 Pota çeliği yöntemi

                    Sıvı çelik üretimde bilinen  en eski yöntemdir. Pota çeliklerden genellikle karbonca  zengin  takım çelikleri imalatı yapılır. Pota çeliğinde potaya 30-50kg  yüksek değerlikli fosfor ve kükürtçe  fakir hurdalar odun kömürü ve alaşımları ile birlikte alınır. Kapakla kapatılan pota sıcak odalarda kıpkırmızı kesilinceye kadar ısıtılır ve bu şekilde  uzun süre bekletilir ,daha sonra dışardan ısıtmalı odalara alınır. Ve burada sıcaklık belirli bir dereceye düşene kadar bekletilir. Pota  çelik yönteminde curuf asidik karakterli olup çeliğe dönüşüm tamamen bünyedeki karbon sayesinde gerçekleşir. İşlem süresi  3-4 saat uygulanan sıcaklık ise  1500-1570 c arasında seçilir. Üretilen çelik oldukça saftır ancak miktarca az ve maliyetçe yüksektir.

   Çelikte alaşım elemanlarının özel etkileri

           Kimyasal açıdan saf demir çelik üretim tesislerinde hiç üretilmez aksine çeliğin yapısında istenmeyerek yada dışarıdan istenilerek katılmış belli oranda alaşım elemanları bulunur bunlardan her birinin çeliğin özellikleri üzerine olan etkisi diğerlerinden farklıdır. Bu etkilere çeliğin ergitilmesinden başlanılarak. Dökümü biçimlendirilmesi ve ısıl işlemleri kullanılmasına varıncaya kadar her an dikkat edilmesi gerekir.

          Çeliğin yapısına girerek önemli özellik değişimleri neden olan bazı elementler aşagıya verilmiştir.

Karbon (c)

          Çelik alaşımlarının yapısına giren en önemli  elementtir. Çeliklerin C içerikleri çok duyarlı biçimde ayarlanmalı ve çeli,ğin türüne göre %1,72yi aşmamalıdır. Karbon içeriğinin her %0,01 karbon artışı ile çeliklerde çekme mukavemeti 9 kg/mm2 artma gösterir  bu arada karbon elementinin artması ile uzama, çentik darbe dayanımı  soğuk biçimlendirilme kaynak edilebilme ve talaş kaldırma işlemlerinde azalma gösterir.

Mangan (Mn)

               Mangan % 0,8’i aşan oranlarda çeliğe katıldıgında çeliğe manganlı çelik adı verilir. Çekme dayanımı ve akma sınırı %7 mangan degerine çıkıncaya dek uzamada fazla bir düşüş olmadan artma gösterir. Az oranda mangan içeren çeliklerde çentik darbe mukavemeti olumlu yönde etkilenir manganın çelikte  artması ile çeliğin atomik yapıusında irileşme meydana gelir. Eğer çeliğin yapısında %1 karbonlu ve %12 manganlı içeren çelikler aşınmaya karşı dayanıklı olur.  %0,9-1,4 manganlı çelikler  boru ve kazan sacı yapımında kullanılır ve ayrıca aşınmaya dayanıklı ray yapımında bu tür manganlı çeliklerden faydalanılır.Mangan silisyumla birlikte çeliğe verildiginde üstün dayanımlı inşaat çeliğikrom ve vanadyumla birlikte  veya ayrı ayrı yada krom ve molibdenle (mo) yüksek değerli takım çeliği veya ıslah çeliği olarak kullanılır.

              Mangan çeliğinin dövülebilme ve kaynak edilebilme özelliklerine olumlu etkide bulunur. Ayrıca paslanmaya , aşınmaya, ve az oranda ısıya karşı olan dayanıklılığını iyileştirir.

Molibden

             Karbür  oluşumuna kromdan daha yatkın bir elementtir aşınma dayanıklılığı, derinliğine serleşme kaynak edilebilme, ısı ve tavlama ortamlarına dayanıklılık kesme yeteneğini düzeltme gibi özellikler arandığı yerlerde molibden alaşımlı çeliklerden söz edilir. Aynı zamanda wolframlı  vanadyumlu ve nikelli çeliklerde katkı elemanı olarak molibden kullanılır. Sıcakta çalışan çeliklerde ve seri çeliklerde volframın dışında %6-9 molibden katılmalıdır. Korozyana dayanıklı krom nikelli çeliklerde sülfürik asitlere karşı dayanıklılığı yine molibden arttırır pek çok çelik özelliklerini molibden katığı iyileştirilebilirken biçimlendirme yeteneği üzerinde olumsuz bir etkide bulunur. çeliğe yüksek miktarlarda molibden katıldığında  dövülme oldukça güçleşir.

Vanadyum

          Çelikte karbür bileşiği oluşturması sebebi ile malzemenin ısıya dayanıklılığını arttırır. Takım çeliklerinde kesici uçların uzun süre kesici kalmalarını sağlar yine takım çeliklerindeki vanadyum oranı %4,5’e kadar vanadyum katılabilir böylece 540-580 c derecelerine kadar ısıl işlem yapabiliriz vanadyum bir başka özeliği de aşınmaya karşı üstün dayanımlarıdır böylece malzeme uzun süre kullanılsa da aşınmaya karşı garanti edilebilir.

Wolfram (W)

          Takım çeliklerinin en önemli alaşım metalidir esas etki alaşım elemanları ile birlikte kullanıldığında çeliğin yapısında karbür oluşturmasından kaynaklanır. Çeliğin karbür oluşturması demek uzun süre yüksek sıcaklıkta çalışması ve kesici uçların uzun süre körelmemesi sağlar. Ayrıca aşınmaya karşı dayanımları da artar sıcak  iş çeliklerinde %3,5-9 hız (seri çeliklerde ) %18 e kadar w. Katılabilir. Çeliklerde %5 e kadar W. katılması ile yapısında değişiklerden söz etmek mümkündür. W. eskiden mıknatıs yapımında kullanılmaktaydı bugün ise bu özelliğini yitirmiştir .W. takım çelikleri dışında hava ıslah çeliklerinde de başarılı bir katık elemanı olarak kullanılmaktadır.

Alüminyum  (al) Hız çeliklerinde %3,5-10 ve 15 oranlarında katıldığında sertleşmeyi ve sıcakta akışkanlığı artırdığı için önemli bir rol oynar özel sıcak iç çeliklerinde aynı nedenlerden dolayı %3 dolayında co. katılır. Temel kullanım yeri mıknatıs sanayiidir kalıcı mıknatıs yapımında  cr veya co veya al-co-ni karışımları ile mıknatıs yapımında bu tür mıknatıslardaki kobalt içeriği %30 dolaylarındadır. 

            Sıvı çelik üzerinde rahatlatıcı bir etki gösterir %0,1 e kadar olan katkıda malzemenin atomik yapısını inceltir. Azot ile birleştiği zaman yaşlanmayı ve serleşmeyi önler. Aynı zamanda malzeme yüzeyinde yırtılmayı önler. Silisyum ve kromla birlikte yanmaya dayanıklı çelikler ni-co ile birlikte mıknatıs yapımında kullanılır.

Titanyum (ti) Niamyum (nb) Tantal  (ta)

          Karbon oranına bağlı olarak yüksek oranlarda  krom nikelli çeliklere katılır böylece korozyon engellenebilir.

Bakır (cu)

          Hemen her alaşımda %0,15 oranında bakır mevcuttur Eğer bakır oranı isteğe bağlı olarak yukarılara çıkartılırsa açık havada paslanmayı azaltır. %1 ve üzerindeki bakır çeliğe katıldığında kazan çeliği olarak kullanılır. Ayrıca çeliğe bakır katıldığında asitlere karşı özelikle sülfürik aside karşı dayanımı artar.

Nikel (ni)

           Ender durumlarda tek başına katık metali olarakl kullanılır ekseriye kromla birlikte kullanılır. Yine kromla birlikte çeliğe katıldıgında sertleşmeye ısıya dayanıklılığı sağlar korozyona dayanıklılığı ve kimyasal etkilere karşı dayanıklılığı nikele krom katınca meydana gelir.