Çelik, demir ve karbondan oluşan bir metal alaşımdır. Çeliğin karbon içeriği maksimum yüzde 1.5'e ulaşır. Sertliği ve sağlamlığı nedeniyle çelik, binaların, köprülerin, otomobillerin yapımında ve bir dizi başka imalat ve mühendislik uygulamasında kullanılır.
Günümüzde üretilen çoğu çelik, sade karbon çeliği veya sadece karbon çeliğidir. Çelikteki karbon, demir karbür durumunda bulunur. Sülfür, fosfor, manganez ve silisyum gibi diğer elementler de mevcuttur.
Çeliğin Karbon İçeriği
Karbon çeliği, esas olarak karbon içeriği nedeniyle özelliklerine sahip olan ve yüzde 0,5'ten fazla silikon ve yüzde 1,5'ten fazla manganez içermeyen çelik olarak tanımlanır. Yüzde 0,06 karbon ile yüzde 1,5 karbon arasında değişen sade karbonlu çelikler dört türe ayrılır:
- Ölü yumuşak çelik, yüzde 0.15'e kadar karbon
- Düşük karbonlu veya yumuşak çelik, yüzde 0,15 ila yüzde 0,45 karbon
- Orta karbonlu çelik, yüzde 0,45 ila yüzde 0,8 karbon
- Yüksek karbonlu çelik, yüzde 0,8 ila yüzde 1,5 karbon
Bu çelikler daha yumuşaktan daha serte doğru ilerler, ancak aynı zamanda artan kırılganlık eğilimi gösterirler. İlk tip otomobil gövdelerinde kullanılır. İkinci tip, kaplinler, krank milleri, akslar, dişliler ve dövme parçalar gibi raylarda ve ray ürünlerinde bulunur. Üçüncü tip kesici takımlarda ve demiryolu hatlarında, son tip ise piston ve silindirlerde kullanılmaktadır.
Çeliğin Temel Fiziksel Özellikleri
Çelik 7.850 kg/m yoğunluğa sahiptir3, sudan 7.85 kat daha yoğun hale getirir. 1.510 C erime noktası çoğu metalden daha yüksektir. Buna karşılık, bronzun erime noktası 1.040 C, bakırın erime noktası 1.083 C, dökme demirin erime noktası 1.300 C ve nikelin erime noktası 1.453 C'dir. Bununla birlikte, tungsten, 3.410°C'lik bir yakıcı sıcaklıkta erir; bu, bu element ampul filamanlarında kullanıldığı için şaşırtıcı değildir.
Steel'in 20 C'de, metre başına µm cinsinden, santigrat derece cinsinden doğrusal genleşme katsayısı 11.1'dir, bu da daha fazlasını yapar. örneğin bakır (16.7), kalay (21.4) ve kurşundan daha sıcaklık değişiklikleriyle değişen boyuta dayanıklı (29.1).
Paslanmaz çelik
Paslanmaz çelikler, keskin bir kenarı koruması gereken bıçaklarda olduğu gibi, korozyon direncinin önemli bir varlık olduğu inşaatlarda kullanılır. Paslanmaz çeliklerin kullanılmasının bir diğer yaygın nedeni, yüksek sıcaklık özellikleridir. Bazı projelerde yüksek sıcaklıkta oksidasyon direnci mutlak bir gereklilik iken, diğerlerinde yüksek sıcaklık dayanımı birincil ihtiyaçtır.
Çelik Katkı Maddeleri
Çeliğe eklenen az miktarda diğer metaller, özelliklerini belirli endüstriyel uygulamalara uygun şekillerde değiştirir. Örneğin, kobalt daha yüksek manyetik geçirgenlik sağlar ve mıknatıslarda kullanılır. Manganez, güç ve sertlik katar ve ürün, ağır hizmet demiryolu geçişleri için uygundur. Molibden yüksek sıcaklıklarda gücünü korur, bu nedenle bu katkı maddesi hızlı matkap uçları yaparken kullanışlıdır. Nikel ve krom korozyona karşı dirençlidir ve genellikle çelik cerrahi aletlerin imalatına eklenir.