Bilmeyenler için; Tuğrul Bey çok uzun yıllar Koç Gurubu’nda üst düzey yöneticilik yapmıştır. İnsan Kaynakları alanında gerçekleştirdiği yenilikler, uygulamalar ile hem kendi gurubunun hem de bu alanda çalışanların takdirlerini kazanmıştır. Koç’tan yaş haddinden emekli oluktan sonra Türk iş dünyasının en önemli iki kurumunun başına geçmiştir. Gördüğümüz kadarıyla da harika işler yapmaya devam etmektedir.

Anlattığı öyküye gelince;

Yıllar önce Arçelik yönetimi, teknolojik bir devrim yapmak üzere,
buzdolabının en önemli parçası olan kompresörü üretmek için Amerika’dan milyonlarca dolara, tam otomatik bir makine getirtir.
O zaman teknoloji harikası makine Eskişehir’deki fabrikaya monte edilir.
Herkes çok heyecanlı, heveslidir.
Türk mühendisler eğitim, doküman vs alır ve montaj, çalıştırmak için günlerce uğraşırlar.
Fakat yeni makineyi bir türlü çalıştıramazlar.
Yönetim, çaresiz Amerika’dan yardım ister.
Taaa öbür kıtadan İki uzman gelir.
Uzmanlar, çalışmaya başlamadan;
‘’bize birer kasa bira ve paketlerce sigara getirin’’ derler.
Garipsenir, tuhaf karşılanır, ancak çare yoktur.
Paketlerce sigara, şişelerce bira dizilir önlerine.

Merak, gerginlik, kaygı ile karışık duygularla, heyecanlı bekleyiş aşlar.

Amerikalı uzmanlar makinenin altından girip, üstünden çıkar,
kan ter içinde günlerce, haftalarca uğraşırlar.
Amerika’da yüzlerce fabrikada çalışan teknoloji harikası,
Türkiye’de çalışmamaktadır.
Okyanus aşırı, onlarca gergin telefon görüşmesi,
toplantı, çaba boşunadır. Alet çalışmaz!

Şaşkına dönen Arçelik yetkilileri,
daha genç bir delikanlı iken, çırak olarak çalışmaya başlayan,
efsane Zeki Usta’larına başvurmak istediklerini söylerler.

Amerikalılar büyük tepki gösterir. Bazı Türk mühendisleri de onlara katılır;

‘’canım tamam, Zeki Usta bugüne kadar elini değdiği her şeyi onarmıştır.
Her sorunu çözmüş, ürün geliştirilmesine katkı veren, yenilikçi pek çok fikir vermiştir. Ama o kadar da değildir artık! Her şeyin de bir sınırı, yeri yordamı vardır!’’

Zıt fikirli iki gurup oluşmuş, bir taraf;

- ‘’ eğitimi, doğru dürüst okuması yazması bile olmayan Zeki Usta’nın bu işe karışmaması gerektiğini’’ savunuyor,

diğer taraf da;

- ‘’yapacak başka şey kalmadı, denemekten ne çıkar?’’ diyordu.

Sonunda emir demiri kesti, büyük patron Zeki Usta’nın deneme yapmasını emretti.

Zeki Usta mavi gömleği, halim selim tavırlarıyla ve elinde kocaman tahta bir tokmakla geldi.
Günlerce o tahta tokmakla alete tık tıkladı, dinledi. Seyretti, düşündü, altına girdi, yandan baktı. Ama daima ve hafif hafif tıklamayı sürdürdü.

En sonunda; ‘’tamam çalıştırabilirsiniz!’’ dedi.

Büyük sessizlik, tedirginlik ve heyecanla düğmeye basıldı…

Makine tıkır tıkır çalışmaya başladı.

Herkes büyük şokta! Özellikle Amerikalı uzmanlar.

Nasıl yaptın, sorun ne idi?

Yanıt basit; ‘’dengeli oturmamıştı, dengeledim…’’

Olay uzunca bir süre ilgili çevrelerde yankılandı, kulaktan kulağa yayıldı.
Zeki Usta’ya saygı arttı, terfi üstüne terfi etti. En yüksek seviyeden emekli oldu.

Ancak o yükselmekte iken bazı mühendisler, çalışanlar;

‘’ben onun altında çalışmam!’’ diyerek istifa ettiler ya da verilen görevleri kabul etmediler.

Sn. Kutadgobilik seneler içinde;

- Zeki Usta ile çalışanların çok yükseldiğini, pek çok şirkette üst düzey yönetici, girişimci, genel müdür olduklarını izlediğini,

- Ret edenlerin ise kariyer ve yaşam başarılarının çok düşük, hatta berbat olduğunu gözlemlediğini paylaştı.

Kulaklara küpe olması gereken önemli bir anı…

halen günümüzde en yaygın kullanılan malzeme grubunu oluşturmaktadır. Çelikler yalın

karbonlu olabileceği gibi, çeşitli özelliklerin geliştirilebilmesi için bazı alaşım elementleri

içerebilirler. Çelik bünyesinde bulunan elementler; istenerek katılan alaşım elementleri

ve bunların yanında uzaklaştırılmak istenen, özelliklere kötü yönde etkili elementlerdir.

Çeliklerin alaşım elementleri ve etkileri şunlardır:

Karbon (C):
Çeliklerin temel alaşım elementi olan karbon, çeliklerin üretim işlemleri sırasında

yapıdaki yerini alır. Karbon miktarı, çeliklerin mekanik özelliklerini en çok etkileyen

faktördür. Karbon, çeliğin akma ve çekme mukavemetini artırır, yüzde uzamayı,

şekillenebilirliği ve kaynak kabiliyetini azaltır. İşlenebilirliğin ön planda olduğu

çeliklerde karbon miktarı düşük tutulmalı, dayanım değerlerinin yüksek olması gerektiği

durumlarda ise çeliğin karbon içeriği yüksek olmalıdır.

Düşük karbonlu yumuşak çeliklerin şekillendirilmesi sırasında meydana gelebilecek

en önemli problem mavi gevrekliktir. Bu olay karbon (ve/veya azot) atomlarının küçük

çaplı olması nedeniyle kolay yayınmalarından kaynaklanır ve işleme sırasında kırılganlık

yaratır.

Mavi Gevreklik: Yumuşak çelikler 270-350 0C arasında şekillendirilirlerse küçük çaplı

atomlar hızlı bir şekilde yayınır. Yayınan atomlar dislokasyonları kilitleyerek malzemenin

akma sınırı noktasını yükseltir. Dolayısıyla malzeme daha gevrek davranır. Sözü edilen

sıcaklıklar arasında çeliğin aldığı renk mavi olduğu için bu olaya mavi gevreklik denir.

Mangan (Mn):
Mangan da karbon gibi üretim işlemlerinde çelik yapısında yer alan bir elementtir ve

çeliğin dayanımını arttıran etki gösterir. Bunun yanında sertleşebilme ve kaynak

kabiliyetini de artırır, östenit kararlaştırıcı bir elementtir. Manganın en önemli özelliği

kükürtle MnS bileşiği yapması ve demir kükürt FeS bileşiği oluşumunu engellemesidir.

FeS sıcak kırılganlığa neden olur.

Silisyum (Si):
Silisyum oksijen giderici olarak kullanıldığı için çelik içinde yer alır. Çeliğin akma,

çekme dayanımını ve elastikiyetini artırır. Çelik yapısındaki silisyum miktarı azaldıkça

tufal yapma oranı artar.

Silisyum ucuz bir alaşım elementidir, yaygın olarak yüksek elastikiyet gerektiren yay

çeliklerinde kullanılır. Ayrıca elektriksel akım zaiyatını önleyen bir elementtir.

Silisyum miktarı fazla olan filmaşinler çok küçük çaplara indirilmeleri zordur. Çünkü

silisyum, malzeme tel haline getirilirken teli sertleştirir ve kopmalara neden olur.

Filmaşinlerde bu yüzden düşük silisyum tercih edeler.

Fosfor (P):
Fosfor çeliğin akma ve çekme dayanımını arttırır, yüzde uzamayı ve eğme özelliklerini

çok fazla kötüleştirir, soğuk kırılganlık yaratır, talaşlı şekillendirme kabiliyetini arttırır.

Fosfor çelik içinde üretim işlemlerinden kalan bir elementtir ve istenmeyen özellikleri

nedeniyle mümkün mertebe yapıdan uzaklaştırılır.
Kaliteli ıslah çeliklerinde maksimum fosfor miktarı %0.045, asal ıslah çeliklerinde ise

%0,035 dir.

Kükürt (S):
Akma ve çekme mukavemetine etkisi yok denecek kadar azdır. Fakat malzemenin

yüzde uzamasına ve tokluğuna etkisi çok fazladır. Kükürt malzemenin tokluğunu ve

sünekliğini önemli ölçüde azaltır. Ayrıca kaynaklanabilirliği kötü yönde etkiler. Kükürt

demirle birleşerek FeS fazını oluşturur. Bu faz düşük ergime sıcaklığına sahip olduğu için

haddeleme sıcaklığında ergiyerek sıcak kırılganlığa sebep olur. Bu olumsuz etki kükürdün

manganla birleşmesi sağlanarak önlenir.

Kükürt çelik içinde çeliğin üretiminden kalan bir elementtir ve yukarıda belirtilen

istenmeyen özellikleri nedeniyle yapıdan mümkün mertebe uzaklaştırılır. Sadece talaşlı

şekillendirilmeye uygun otamat çeliklerinde kükürt miktarı yüksek tutulur.
Kaliteli ıslah çeliklerinde maksimum kükürt miktarı %0.045, asal ıslah çeliklerinde ise

%0,035 dir.

Krom (Cr):
Krom paslanmaz çeliklerin temel alaşım elementidir. Krom, korozyon ve oksidasyon

direnci sağlar. Sertleşebilme kabiliyetini artırır. Yüksek karbonlu çeliklerde aşınma

direncini yükseltir. Krom karbon ile tane sınırlarında biriken Cr23C6 bileşiğini oluşturur.

Oluşan bu bileşik paslanmaz çeliklerde tane sınırlarındaki krom miktarını paslanmazlık

sınırı olan %12 nin altına çeker. Bu bileşik yüksek sıcaklıklarda karbon yayınımının

hızlanması ile kolayca meydana gelir ve kaynaklı paslanmaz çeliklerde, kaynak dikişi

yakınlarında kaynak bozulmalarına neden olur.

Nikel (Ni):
Nikelin darbe tokluğunu ve tavlı çeliklerde dayanımı artırır. Nikel östenitik paslanmaz

çeliklerin kromdan sonra ikinci en önemli alaşım elementidir. Östenitik paslanmaz

çeliklerde ki nikel miktarı %7-20 arasındadır. Nikel östenit kararlaştırıcı bir elementtir

ve östenitik paslanmaz çeliklerin, adından da anlaşılacağı gibi oda sıcaklığında bile

kafes yapısı KYM dir. KYM kafes yapısı östenitik paslanmaz çeliklere yüksek

şekillendirilebilme özelliği kazandırır.

Molibden (Mo):
Tane büyümesini önler, sertleşebilme kabiliyetini artırır. Meneviş gevrekliğini giderir.

Meneviş sıcaklığından yavaş soğumalarda bazı alaşımların tane sınırlarında karbür

çökelmesi meydana gelir, bu da kırılganlığa neden olur. Molibden bu olumsuz etkiyi

ortadan kaldırır. Ayrıca molibden çeliklerin sürünme dayancına ve aşınma direncini

yükseltir. Alaşımlı takım çeliklerinde önemli bir alaşım elementidir.

Paslanmaz çeliklerde özellikle oyuklanma korozyonunu engellediği için korozyon

direncini önemli ölçüde artırır.

Bazı mikro alaşımlı çeliklerde nitrür veya karbonitrür oluşturan alaşım elementi olarak

molibden kullanılır.

Kobalt (Co):
Alaşımlı takım çeliklerinde kullanılan bir alaşım elementidir. Takım çeliklerinin sıcakta

sertliğini muhafaza etmesi için kullanılır.

Tungsten (W):
Aşınma direncini artıran, sıcakta sertliğin muhafazasını sağlayan bir alaşım elementidir.

Özellikle hız çeliklerinde olmak üzere alaşımlı takım çeliklerinde yaygın olarak kullanılan

bir alaşım elementidir.

Vanadyum (V):
Tane küçültme etkisi yaparak çeliklerin akma ve çekme dayanımlarını oldukça artırır.

Ayrıca sertleşebilme kabiliyetini artırır, menevişleme ve ikinci sertleşmede olumlu

etkileri vardır. Alaşımlı takım çeliklerinde kullanım yeri olan bir alaşım elementidir.

Vanadyum, tane küçültücü ve karbür yapıcı etkisi ile,mikro alaşımlı çeliklerde niyobyum

ve titanyum ile birlikte kullanılan bir mikro alaşım elementidir. Mikro alaşımlı çeliklerde

alaşım elementleri toplamı %0,25 i geçmez. Bu elementler tek, ikili ve üçlü

kompozisyonlar halinde mikro yapı içerisinde oluşturdukları karbonitrür çökeltileri ile tane

boyutunu inceltmelerinin yanı sıra çökelti sertleşmesi mekanizmasıyla dayanımı artırırlar.

Titanyum (Ti):
Vanadyum gibi tane küçültücü etkisi vardır. Ancak bu etkisi vanadyumun etkisinden

daha yüksektir. Mikro alaşımlı çeliklerde mikro alaşım elementi olarak kullanılır. Ayrıca

paslanmaz çeliklerde krom karbürün olumsuz etkisini giderebilmek için karbür oluşturucu

alaşım elementi olarak kullanılır.
Niyobyum (Nb):
Mikro alaşımlı çeliklerde tane küçültme etkisi en yüksek olan mikro alaşım elementidir.

Paslanmaz çeliklerde titanyumun yaptığı etkiye yapar ve titanyumla birlikte veya tek başına kullanılır.
Alüminyum (Al):
Oksijen gidermek için kullanılır. Akma dayanımını ve darbe tokluğunu arttırıcı etki

gösterir. Yüksek alüminyum miktarı sürekli dökümlerde nozul tıkanmalarına sebep olur.
Ayrıca alüminyumun tane küçültücü etkisi vardır, nitrasyon çeliklerinin temel alaşım

elementidir. Bazı mikro alaşımlı çeliklerde de nitrür ve karbonitrür oluşturan mikro

alaşım elementi olarak da kullanılır.
Kalay (Sn):
Akma ve çekme dayanımlarını pek etkilemez, fakat sıcak haddelemelerde sorunlar

yaratır. Kalay düşük ergime sıcaklığına sahip bileşikler yaparak haddeleme sırasında

kopmalara neden olur.
Bakır (Cu):
Akma ve çekme dayanımını arttırır, yüzde uzamayı ve şekillenebilirliği azaltır. Soğuk

çekilebilirliği kötü yönde etkiler. Bu yüzden filmşinlerde ki bakır oranın olabildiğince

düşük olması istenir. Korozyon dinencini yükselten etki gösterir.
Kurşun (Pb):
Haddelenebilirliği azaltır. Haddeleme esnasında kopmalara neden olur, yüzey kalitesini

olumsuz yönde etkiler. Sürekli dökümlerde sorunlara sebebiyet verir. Kurşun çeliklerin

talaşlı şekillendirme kabiliyetine artırır, bu yüzden otomat çeliklerinde alaşım elementi

olarak kullanılır.
Azot (N):
İstenmeyen bir elementtir. Azot kırılganlığına neden olur, eğme özelliklerini çok

kötüleştirir.
Hidrojen (H):
Hidrojen gevrekliğine neden olur. Azottan daha tehlikelidir. Malzemenin elastikiyetini

azaltır.

elementleri ve empürite (saf olmayan, kirlilik yaratan) elementler bulunur. Çeliğe farklı

özellikler kazandıran içerdiği elementlerin kimyasal bileşimi ve çeliğin içyapısıdır. Çeliğe

değişik oranlarda alaşım elementleri katılabileceği gibi, çeşitli işlemler ısıl işlemler

(ıslah, normalizasyon vb.) ile içyapı da kontrol edilerek kullanım amacına göre değişik

özelliklerde çelik elde edilir.

CARBON(%)

Manganez (Mn), Fosfor (P), Kükürt (S) ve Silisyum (Si) üretim sırasında hammaddeden

kaynaklanan elementler olup, çelik bünyesinde belirli oranlarda bulunur. Diğer elementler

ise (Cr, Ni vs.) ferro-alyajlar halinde istenilen miktarlarda çelik bünyesine ilave edilir.

Çelik, demir cevherinden veya hurdadan geri dönüşüm ile iki şekilde üretilmektedir. Sıvı

çelik üretildikten sonra döküm ile ingot olarak veya sürekli döküm yöntemi ile kütük

veya blum olarak şekillendirilir.

Vasıflı Çelikler alaşımsız, düşük alaşımlı ve alaşımlı çelikler olup, kitlesel olarak üretilen

çeliklerden bazı noktalarda ayrılmaktadır. Bu noktalar;

Üretim yöntemi,

Üretim araçları,

Alt limitlerde bulunan S, P ve diğer empüriteler ile çözünmüş gaz miktarları.

Çelikler genel olarak aşağıdaki şekilde sınıflandırılmaktadır;

Karbon ve alaşımlı çelik olarak bileşimlerine göre,

Üretim yöntemlerine göre

Son üretim yöntemine göre

Ürün şekline göre

Kullanım yerleri, üretim programları ve deoksidasyon durumlarına göre

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).

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.

ULUSLARARASI ÇELİK STANDARTLARI

TS – Türk Standartları

Çeliklerle ilgili Türk Standartları’nın hazırlanmasında DIN-Alman Standartları esas alınmış olup, Alman Standartları bölümünde yer alan açıklama ve örnekler Türk Standartları için

de geçerlidir.

DIN – Alman Standartları

Alman Standartlarında malzeme tanımlaması için 3 değişik sistem kullanılmaktadır.

Malzeme Numarası

Çeliğin çekme dayanımına göre kısa işareti

Çeliğin kimyasal analizine göre kısa işareti

Karbon Çelikleri

Düşük Alaşımlı Çelikler

Yüksek Alaşımlı Çelikler

Çeliğin Çekme Dayanımına Göre Kısa İşareti:

Çeliğin minimum çekme dayanımı (Kgf/mm2) esas alınarak gösterilir.

Örn: St 37

En az 37 Kgf/mm2 veya 370 N/mm2 çekme dayanımına sahip olan çeliği tanımlar.

Çeliğin Kimyasal Analizine Göre Kısa İşareti:

Karbon Çelikleri

“C” ön harfi ile tanımlanır ve “C” harfinden sonra gelen sayı yüzde C miktarının

100 katını gösterir.Ayrıca diğer özellikler “C” harfinden sonra k, m, q ve f harfleri

konularak tanımlanmaktadır.

Harfler

Tanım

Ck

Genel amaçlı kaliteli karbon çelikleri( Düşük P ve S)

Cm

Kükürt miktarı belli sınırlar içerisinde olan ıslah edilebilir karbon çelikleri

Cq

Soğuk şekillendirilebilir karbon çelikleri

Cf

Alevle ve indüksiyonla yüzeyi sertleşebilir karbon çelikleri

Düşük Alaşımlı Çelikler

Alaşım elemanlarının ağırlık olarak toplam miktarı %5 veya %5’ ten az çeliklerdir. Bu

çeliklerin kısa işaretindeki ilk rakam Karbon miktarının 100 katı olup, bu sayıdan sonra alaşım elementi veya elementlerinin sembolleri ile daha sonraki sayı ve sayılarla da

alaşım elementinin yüzde olarak ağırlıkları verilmektedir. Bu sayılar aşağıdaki alaşım

elementi çarpanına bölünerek o elementin yüzde ağırlığı bulunur.

Cr, Mn, Si, Ni, Co, W için “4”

Al, Cu, Pb, Mo, V, Ti, Zr, Ti, T için “10”

C, S, P, N için “100”

B için “1000”

Örnek : 41Cr4

41 sayısı; 41/100 = 0,41 ortalama % C miktarını,

4 sayısı; 4/4 = 1 ortalama % Cr miktarını ifade eder.

Yüksek Alaşımlı Çelikler

Alaşım elementlerinin ağırlık olarak toplam miktarı %5’ten fazla olan çeliklerdir. Yüksek alaşımı belirlemek için tüm ifadenin başına bir “X” işareti konulmuştur. “X” harfinden

sonra gelen sayı ortalama C miktarının 100 katıdır. Bu sayıdan sonra alaşım

elementlerinin sembolleri ile bunların yüzde olarak ağırlıklarının miktarları verilir. Tüm

alaşım elementlerinin çarpanları “1” olarak kabul edilir.

Örnek : X20Cr13

20 sayısı; 20/100 = 0,20 ortalama % C miktarını,

13 sayısı; 13/1 = 13 ortalama % Cr miktarını ifade eder.

SAE / AISI – Amerikan Standartları

SAE ve AISI sistemlerinde malzemenin kısa işareti 4 veya 5 haneli sayı sistemi

kullanılarak yapılır. 5 haneli sayı sistemi %C miktarı 1’in üzerinde olduğu zaman yapılır.

İlk 2 rakam çelik türünü, diğer 2 veya 3 rakam ise %C miktarının 100 katıdır.

AFNOR– Fransız Standartları

Çeliğin Çekme Dayanımına göre kısa işareti (Örn:A35)

Çeliğin kimyasal analizine göre kısa işareti

Isıl işlem uygulanabilen C çelikleri (CC işareti ile ifade edilir)

Isıl işlem uygulanması gereken C çelikleri (XC işareti ile ifade edilir)

Düşük alaşımlı çeliklerin ifade şekli DIN normundaki gibidir. Alaşım elementlerini ifade

eden harflerden bazıları değişir fakat alaşım elementi çarpanları DIN normundaki gibidir.

Yüksek alaşımlı çeliklerde DIN normundaki “X” ibaresinin yerini “Z” harfi alır. Alaşım elementleri çarpanları ise DIN normundaki gibi “1” dir.

BS– İngiliz Standartları

BS standartlarında çeliklerin kısa işaretleri, kimyasal analizlerine göre altı (6) haneli

sayı sembol sistemi kullanılarak verilir.

İlk üç hane Çelik türü ve ana grubunu, ortadaki hane çeliğin özelliğini belirten harf ve

son iki hanede %C miktarının 100 katını ifade eder.

Çelik Türü Ana Grupları

Tanım

000 – 199

Karbon çelikleri, karbon ve manganlı çelikler

200 – 240

Otomat çelikleri

250 – 299

Silisyum ve manganlı yay çelikleri

300 – 499

Paslanmaz çelikler, ısıya dayanımlı çelikler

500 – 999

Alaşımlı çelikler

Harfler

Tanım

A

Kimyasal analizi istenilen aralıklarda

H

Sertleşebilir eğrisi istenilen sınırlar arasında

M

Mekanik özelliklere ait değerler istenilen sınırlar arasında

S

Paslanmaz çelikler

Uluslararası Çelik Yapım Standartları

DIN

EN

Çelik Kaliteleri

17100

10025

Genel Yapı Çelikleri

17200

10083 (Bölüm 1ve 2)

Islah Çelikleri

10083 (Bölüm 3)

Borlu Çelikler

17210

10084

Sementasyon Çelikleri

17212

Alev ve İndüksiyonla

Sertleştirme Çelikleri

17221

Islah Edilebilir Yaylık Çelikler

17230

Rulman Çelikleri

17350

Takım Çelikleri

17440

10088

Paslanmaz Çelikler

1651

10087

Otomat Çelikleri

Alaşım Elementlerinin Çeliğe Etkileri

Ham demirin içerisinde bulunan %4 ağırlıktaki karbonun çeşitli yöntemlerle %2’nin altına düşürülmesiyle çelikler elde edilir. Çelikler içlerinde %0.1<%2

Kromun çeliğe sertlik ve aşınma dayanımı kazandırdığı söylenirken şüphesiz %2 C ve

%12 Cr’ lu takım çeliği göz önünde tutulmuştur. Çünkü bu çelik sertleştirme işleminden sonra gerçekten sert ve aşınmaya dayanıklı bir yapıdadır. Bununla beraber eğer

%0.10 C ve %12 Cr‘ lu çelik seçilirse elde edilen sertlik çok yüksek olmaz.
Aynı şekilde manganez % 13 oranında katıldığında çeliğe tokluk kazandırır

(Hadfield çeliği).%1 ile %5 oranında kullanıldığında çeliğin özelliklerine değişken bir etki

gösterir. Bu durumda Çeliğin tokluğu ya azalır yada artar.
Alaşım elementleri çeliğin farklı bir iç yapıya ulaşmasını sağlayarak pratikte istenilen

çekme mukavemeti, akma sınırı, çentik darbe sünekliği, gibi mekanik özellikler ile

kaynak edilebilme kabiliyeti, sertleşme kabiliyeti gibi işlenebilme özelliklerinin iyileştirilmesinde etkili olur.

Bir iç yapı genellikle bir ısıl işlem sonucunda elde edilir. Bunun sonucu olarak alaşımlı çeliklerin hemen hemen tamamının ısıl işlemden sonra kullanıldığını söylemek mümkündür.
Alaşım elementlerinin en önemli özelliği belli bir fazın oluşumunu geliştirmek veya onu

kararlı hale getirmektir. Bu özelliği veren alaşım elementlerini:
a) Ostenit oluşturucu
b) Ferrit oluşturucu
c) Nitrür oluşturuculardır

Ostenit oluşturucu elementler
Manganez, nikel, kobalt, azot, çinko bu gruba ait olan elementlerdir. Bu elementler

yüksek oranlarda bulunurlarsa, ostenit alanını genişleterek oda sıcaklığına ve daha aşağılara indirirler. Böylece oda sıcaklığında bile kübik yüzey merkezli kristal kafesine

sahip olan ostenitik çelikler meydana gelir.
Büyük oranlarda Ni ve Mn, çeliği oda sıcaklığında bile ostenitik halde tutar. Buna en

tipik örnek olarak bileşimi (genel olarak) %1 C, % 13 Mn ve %1.2 Cr olan Hadfield

çeliği verilebilir. Bu çelikte Mn ile C ostenitin kararlı hale gelmesinde önemli rol oynarlar.

Diğer bir örnek %18Cr, %8 Ni ostenitik paslanmaz çeliklerdir. Ostenitik çeliklerin kendine

özgü özelikleri vardır. Bunlar:
· En iyi şekil değiştirebilme kabiliyeti. Kübik yüzey merkezli kristal kafesi nedeniyle

düşük sıcaklıklarda (-200°C) dahi sünekliklerini kaybetmezler.
· Düşük akma sınırı ve daha yüksek çekme mukavemetine sahiptirler
· Manyetik değildirler ve dönüşüme uğramazlar. Bu nedenle sertleştirme ve

normalizasyon mümkün değildir.
· Korozyona dayanıklıdırlar.

Ostenitik yapı
Yaklaşık olarak %1.2 C ve %12 Mn içeren X120Mn12 Manganez sert çelikleri bu

yapıya sahiptir. Su verilmiş durumda üretimden çıktıkları için tamamen ostenitik yani

sünek fakat sert olmayan bir yapıya sahiptirler. Çelik böylece kuvvetli olarak soğuk

sertleştirilir. Merkez ise değişmez ve sünek kalır. Sürtünme şeklindeki aşınmalara karşı

uygun değildir. Sadece basma şeklindeki bölgesel darbelerin çeliği akma sınırına kadar

etkilediği durumlar için bu çelik kullanılır. Böyle etkilere maruz kalan yapı parçaları

olarak tren yolu makasları ve sert maddeler için çeneli ve darbeli kırıcıları sayabiliriz.

Soğuk sertleştirilmiş tabaka zamanla aşınmasına rağmen devamlı olarak kendini yeniler.

Ferrit oluşturan elementler
Bu grubun en önemli elementleri Krom (Cr), Silisyum (Si), Molibden (Mo), Vanadyum

(V),Titanyum (Ti), ve Alüminyum (Al) ‘dur. Bu alaşım elementlerinin büyük bir kısmı

kübik hacim merkezli sistemde kristalleşir. Eğer yüksek oranlarda bulunurlarsa demiri de kübik merkezli olarak kalmaya zorlarlar. Bu çelikler katılaşma sırasında dönüşmeye

uğramadan soğudukları için ferritik çelikler olarak adlandırılırlar.
Sadece düşük krom oranlarına sahip çelikler soğuma sırasında kübik yüzey merkezli olabilirler. Ostenit alanının altında tekrar kübik hacim merkezli hale dönerek ferritik

olurlar.Ferritik çeliğe bir örnek olarak transformatör saçlarını malzemesini verebiliriz.

Bu malzeme %3 Si içeren düşük karbonlu bir çeliktir.

Ferritik çeliklerin kendine özgü özellikleri vardır. Bunlar:
· Manyetiklerdir, kısmen kendilerine özgü manyetik özelliklere sahiptirler.
· Isıya dayanıklıdırlar, kısmen yüksek sıcaklığa dayanabilirler

(kav oluşmasına rastlanmaz)
· Korozyona dayanıklıdırlar. Ancak bunun için saf ferritik olmaları gerekir.
· Soğuk şekil değiştirmeleri zordur, soğukta gevrek bir yapıya sahiptirler.
· Dönüşmeye uğramazlar, sertleştirme veya normalizasyon işlemlerinin uygulanması

Vc=Kesme hızı metre/dakika
n=İş mili devir sayısı devir/dakika
d=Freze çapı torna için işin çapı mm
Vf=Tabla ilerlemesi mm/dak
z=Kesici diş sayısı
fz=Kesici diş başına düşen ilerleme mm/diş sayısı
fn=devir başına ilerleme mm/devir (fn arttırıldığında Vc azaltılmalıdır veya tersi)
Vc=(3,14 x d x n) / 1000
n=(Vc x 1000) / (3,14 x d)
Vf=n x z x fz

Örnek:50 mm çapında kesici takım ile frezeleme yapacağız.Kesici uç kutusunda kesme hızı Vc=200m/dak olarak verilmiş,tezgaha verilecek devri bulalım.

Vc=200 m/dak
d=50 mm

n=(Vc x 1000) / (3,14 x d)
n=200 x1000 / 3,14×50
n=1273 dev/dakika

Tezgahımızı bu devire veya en yakın değere ayarlamalıyız.
Yapılan araştırmalar neticesinde takım ömrünü etkileyen en önemli faktörün kesme hızı (Vc) olduğu ispatlanmıştır.
Talaş derinliğinin (ap) takım ömrüne az etkisinin olduğu ,ilerlemenin (fn) kesme hızından sonra takım ömrünü etkileyen önemli faktör olduğu belirtilmiştir.

ap=talaş derinliği mm
fz=Kesici diş başına düşen ilerleme mm/diş sayısı
fn=devir başına ilerleme mm/devir (fn arttırıldığında Vc azaltılmalıdır veya tersi)
Vf=Tabla ilerlemesi mm/dak
z=Kesici diş sayısı

Örnek : fz=0,14 mm ,Vc=200 m/dak,Takım çapı d=25 mm,kesici diş sayısı z=3 olsun
n=(Vc x 1000) / (3,14 x d) devir/dakika
n=2546 devir/dakika

Vf=n x z x fz mm/dakika
Vf=2546×3x0,14
Vf=106 mm/dakika

Tezgah ilerlemesi 106 mm/dakika veya yakın bir değere ayarlanmalıdır.
Kesici uç üreticisinin tavsiye ettiği değerler ;tezgahımız özelliklerine uygun olmayabilir.
Tezgahımız güç olarak zayıf,titreşim yapmaya müsait yapıda ise bu değerleri tecrübeler doğrultusunda çıkan talaşa,sese,yüzey kalitesine bakarak değiştirmeliyiz.

Küçük makinelerde normal olarak küçük çaplı freze kafaları kullanılmalı ve derin pasolar çoklu kesme şeklinde alınmalıdır.Daha büyük çaplı freze kafası ile kesme işlemi yapmaya makinenin gücü yetmeyebilir.

Kesici uçlar farklı şekillerde ve ebatlarda ,farklı sertlik değerlerinde üretilir.Nitelikli toz alaşımlar yüksek sıcaklık ve basınç altında sıkıştırılıp yüzeyi aşınmaya ve ısıya dayanıklı malzeme ile kaplanır.Farklı Kesme açılarında,farklı bağlama şekillerinde imal edilirler.

Takım üreticileri bu kesme ucalarına göre sanayideki ihtiyaca göre farklı tip takım üretir.Aynı kesici ucu farklı farklı üretilmiş değişik kesme şekillerine müsait takımlarda görebiliriz.

1) İş parçasının karakteristikleri (kimyasal ve metalurjik hali)

2) Parça karakteristikleri (geometri,yüzey bitirme,boyutsal hassasiyet ve yüzey bütünlü-

ğü gereksinimleri)

3) Takım tezgahı ve takım tutucusunun karakteristikleri

4) Destek sistemi

Yüksek bölgesel gerilimler ise takımın aşağıdaki özelliklere sahip olmasını gerektir-

mektedir;

1) Yüksek sertlik

2) Aşınmaya ve kesici kenarın talaşlanmaya karşı direnci yüksek olmalıdır

3) Yüksek tokluk

4) Yüksek sıcak sertlik

5) Kütlesel deformasyona direnç gösterebilmek için yüksek mukavemet

6) Yüksek kimyasal kararlılık

7) Uygun ısıl özellikler

Yüksek elastik modül

9) Tıtarlı takım ömrü

10) Doğru geometri ve yüzey kelitesi

Sade Karbonlu ve Alaşımlı Takım Çelikleri: %0.9 ila %1.3 arasında karbon ihtiva

eden sade karbon çelikleri su verme ve temperleme işlemi ile yüksek sertlik,mukavemet ve tokluk kazanırlar ve kesici kenar keskin bir hale kolaylıkla getirilebilir.200-205°C’ın üzerindeki sıcaklıklardaki temperleme işlemlerinde sertlik kaybı gösteririler ve bu sebeple diğer takım çelikleri tarafından ikame edilmişlerdir.

Yüksek Hız Çelikleri: Bu çelikler sade karbon ve alaşımlı takım çeliklerinden daha üstündürler.600°C’a kadar kesme kabiliyetlerini korurlar ve yüksek kırmızı sertlik özelliğine sahiptirler.Takım çelikleri ile aynı takım ömrü için kesme hızları takım çelikleriiçin müsaade edilen değerin iki katıdır ve bu nedenle yüksek hız çeliği olarak adlandırılırlar.

Dökme Karbürler:Karbür oranı belirli bir değere ulaştığı zaman takım malzemeleri sıcak deformasyonla şekillendirilebilme kabiliyetini tamamen kaybetmektedir.Bu nedenle karbür oranı yüksek olan malzemeler dökümyöntemiyle kesici takım haline getirilirler.

Sinter Karbürler:Toz metalurjisi teknikleriyle üretilen sinter karbürler talaşlı imalatta kullanılan kesici takım malzemeleri arasında önemli bir konumdadır.Bu malzemeler HSS çeliklerine göre 4-5 kat daha yüksek kesme hızlarında çalışırlar.

Sermetler: Sinterlenmiş karbürler sermetlerin bir alt sınıfıdır ve bağlanma metalik bir fazla sağlanır.Çeliklerin kesme işleminde Ni ve Mo matrisli TiC’ün kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır.

Kaplanmış Karbürler: İdeal bir takım difüzyon bariyeri görevi görecek ve süreksiz kesme işleminde yeterli tokluk gösterebilecek bir altyapıya ve oldukça sert ve reaktif olmayan bir yüzeye sahip olmalıdır.

Seramik Takımlar: Al2O3 gibi seramikler kaplama dışında sinterleme veya sıcak presleme ile seyyar uç formunda retilebilirler.Bu oksitler herhangi bir metal bağlayıcı kullanmadan kendi kendine yüksek sıcaklıklarda sinterlenebilirler.

Kübik Bor Nitrür: Sentetik elmas üretim yöntemlerine benzeyen yüksek sıcaklık ve yüksek basınç uygulaması ile üretilen kübik bor nitrür elmastan sonra en sert malzemedir.

Elmas: En sert malzemedir ve uzun bir süre doğal tek kristal formunda alüminyum ve diğer demirdışı malzemelerin yüzey bitirme işlemlerinde yüksek kesme hızlarında kullanılır.

TAKIM TAHRİBATI:

Tahribat şekilleri iki ana grupta toplanabilir;

1) Dereceli olarak yavaş yavaş husule gelen tahribat, 2) Ani kırılma

1) Dereceli Olarak Meydana Gelen Tahribat Şekilleri:

a) Taban Yüzeyinin Aşınması: Takım ile iş parçası üzerinde yeni teşekkül eden

Yüzey arasındaki şiddetli sürtünme neticesinde taban yüzeyinde bir aşınma bölgesi meydana gelir.Aşınma hızının analitik karakterizasyonu talaşlı işleme zaman zaman ara vererek bu bölgenin genişliğinin VB ölçümü ile yapılabilir.

b) Burun Aşınması: VN derinliğinde bir oyuk veya çentik çoğunlukla iş parçasının sinesine karşı sürtünme neticesinde takım burnunun parçaya dalan kısmında oluşur.

c) Krater Aşınması:Aşırı sıcaklık artışı ve kesme gerilmeleri talaş yüzeyinde zamanla bir kraterin oluşumuna sebep olur.Aşınma genellikle KT derinliğinin ölçümü veya kesme kenarına dik olarak kraterin kesit alanının ölçümü ile kantitatif bir şekilde değerlendirilebilir.Krater aşınması aşınma,adhezyon ve takiben takım malzemesinin frenlenmesi difüzyon veya ısı yumuşama ve plastik deformasyonun etkisi altında sürekli bir şekilde artarak devam eder.

d) Kenarların Yuvarlaklaştırılması: Aşınma sonucu kesici kenar yuvarlak hale gelir ve kesme giderek artan negatif bir talaş açısı ile kesmenin köküne kadar devam eder. Deformasyona uğramayan talaş kalınlığı azaldığı zaman enerjinin tümü plastik ve elastik deformasyona harcanır.

e) Kenar Taşlanması: Yığılma kenarının periyodik olarak kaybı veya süreksiz kesme tipi operasyonlarında kırılgan malzemelerden yapılmış takımların kullanılması kenar taşlanmasına yol açar.

f) Kenar Çatlaması: Isıl yorulma kırılgan takımlarda kesici kenara paralel ve dik yönlerde çatlak teşekkülüne sebep olabilir.

2) Ani Kırılma: Kırılgan malzemelerden imal edilen takımlar ani kırılma riski taşırlar.Bu olaya özellikle seramik ve sinter karbür gibi kırılgan malzemelerden imal edilen kesici takımlarla gerçekleştirilen süreksiz kesme tipi operasyonlarda sıkça rastlanır.

Takım Ömrü Tayininde Kullanılan Kriterler: Takım ömrü takım seçimini,proses değişkenlerini,proses ekonomisini,kompütür kontrolü ve otomasyonu etkiler.

Krater aşınması limiti takım kenarının veya burnunun tamamen kaybı veya taban ve krater aşınması ile kaybedilen toplam akım malzemesi miktarı için önceden tayin edilmiş hacimsel cinsten bir limit değeri takım ömrünün tayininde kullanılan diğer kriterlerdir.Takım ömrünün bir aralıkta değişmesine aşağıdaki etkenler neden olmaktadır;

1) İş parçası malzemesinin sertliğinin parça içinde bir noktadan diğer noktaya değişmesi

2) Kesici takım malzemesindeki değişkenlik,geometri ve hazırlama şekli

3) Takım tutucusu ve iş parçası bağlantısı ve diğer faktörlerden kaynaklanan titreşimler

4) İş parçası yüzey karakteristiklerinin değişimi

Takım ömrünün tesbiti amacıyla çelikler üzerinde çok sayıdaki deneysel çalışmada

elde edilen datalar takım malzemesi ve prosese bakılmaksızın takım ömrü dağılımının genellikle normal logaritmik karakterde ve büyük standart sapmalara sahip olduğunu göstermektedir.

Alüminyum’un genel özellikleri aşağıda özetlenmiştir :

*

Alüminyum hafiftir. Aynı hacimdeki bir çelik malzemenin ağırlığının ancak üçte biri kadar ağırlıktadır.
*

Alüminyum, hava şartlarına, yiyecek maddelerine ve günlük yaşamda kullanılan pek çok sıvı ve gazlara karşı dayanıklıdır.
*

Alüminyum’un yansıtma kabiliyeti yüksektir. Gümüşi beyaz renginin bu özelliğe olan katkısı ile beraber gerek iç gerekse dış mimarî için cazibeli bir görünüme sahiptir. Alüminyumun bu güzel görünümü, anodik oksidasyon (eloksal), lâke maddeleri vs. gibi uygulamalar ile uzun müddet korunabilir. Hatta, birçok uygulamada tabii oksit tabakası bile yeterli olur.
*

Çeşitli alüminyum alaşımlarının mukavemeti, normal yapı çeliğinin mukavemetine denk veya daha yüksektir.
*

Alüminyum elastik bir malzemedir. Bu nedenle ani darbelere karşı dayanıklıdır. Ayrıca, dayanıklığı düşük sıcaklıklarda azalmaz. (Çeliklerin, düşük sıcaklıklarda ani darbelere karşı mukavemeti azalır.)
*

Alüminyum, işlenmesi kolay bir metaldir. Öyle ki, kalınlığı I/100 mm. den daha ince olan folyo veya tel haline getirilebilir.
*

Alüminyum ısı ve elektriği bakır kadar iyi iletir.
*

Alüminyum’a şekil vermek için döküm, dövme, haddeleme, presleme, ekstrüzyon, çekme gibi tüm metodlar uygulanabilir.

2- Alüminyum Ekstrüzyon Profil :

Belli bir kesite sahip olan, (bu kesitin şekli düz veya amaca uygun değişik şekilde olabilir) ve kesit/boy oranı küçük olan, başka bir deyişle, boyu eninden çok daha fazla olan şekillendirilmiş malzemeler “profil” olarak tanımlanır. Profil üretimi için birçok metal gibi alüminyum da haddeleme (çekme) veya ekstrüzyon metodu ile işlenir. Ancak, karmaşık şekilli profiller için en çok kullanılan metod “ekstrüzyon”dur. (Bkz: Alüminyum Ekstrüzyon Presi ve Alüminyum ekstrüzyon tesisi )

Ekstrüzyon ile üretilen aluminyum profillerin kullanma sahaları :

*

Nakliye araçları (otomobil, gemi, tren, metro, uçak ve uzay araçları),
*

Mimari uygulamalar ve inşaat sektörü (binaların cephe kaplama sistemleri (fasad), pencereler, kapılar, çeşitli konstrüksiyonlar,
*

Elektrik endüstrisi,
*

Makina ve ekipman imali,
*

Kimya ve gıda endüstrisinde,

3- Aluminyum Alaşımlarının Kimyasal Yapısına Göre Sınıflandırılması :

Aluminyum’a çeşitli özellikler vermesi için çeşitli metaller karıştırılır. İlave edilen metallere göre sınıflandırma yapılır. Bir alaşım 4 rakamdan oluşan notasyon ile tanımlanır. Birinci rakam, alüminyum ilâve edilen esas metali gösterir. A.B.D normlarına göre ;

1XXX : Alaşımsız aluminyum

2XXX : Bakır’lı aluminyum alaşımı

3XXX : Manganezli aluminyum alaşımı

4XXX : Silisyum’lu aluminyum alaşımı

5XXX : Magnezyum’lu alüminyum alaşımı

6XXX : Silisyum ve magnezyum’lu alüminyum alaşımı

7XXX : Çinko’lu alüminyum alaşımı

8XXX : Demir ve Silisyum’lu alüminyum alaşımı

9XXX : Yeni bulunan alaşımlar (Örnek: Lityum’lu alaşımlar)

4- Aluminyum Alaşımlarının Isıl İşlem Durumuna Göre Sınıflandırılması :

Alüminyum yarımamul veya mamuller üretildikten sonra belirli fiziksel özelliklere sahip olmaları için bazı işlemlerden geçirilirler. Genel olarak alüminyum alaşımları iki gruba ayrılırlar :

1- Isıl İşlem uygulanabilir alaşımlar

2- Isıl İşlem uygulanamayan alaşımlar

Her iki grup için, tatbik edilen işlemleri tanımlamak amacı ile kullanılan notasyonlar mevcuttur.(Detaylar için buraya tıklayınız). Alüminyum Isıl İşlem Fırınları Alüminyum profil için sertlik ölçme pensesi

5- Mimari uygulamalar için üretilen profiller

Tüm Dünya’da, mimari amaç için üretilen profiller, genellikle 6XXX alaşımlarından, ekstrüzyon yöntemi ile üretilir ve görünümlerinin bozulmaması, yıllarca korunması için anodik oksidasyon (eloksal) ile renkli veya renksiz olarak kaplanırlar. Bu alaşımlar arasında da en yaygın kullanılanlar, birbirlerine son derece yakın kimyasal bileşime sfiziksel özelliklere sahip olan 6063, 6060 veya AlMgSi0,5 alaşımlarıdır.

5.1. 6xxx serisi alüminyum alaşımlarının genel özellikleri

AA 6XXX serisi alaşımlar, magnezyum (Mg) ve Silisyum (Si) ihtiva ederler. Bu elementlerin ve içindeki diğer empüritelerin (Fe, Cu, Mn, Zn, gibi) belirli sınırlar içinde farklı değerlerde olmaları, alaşımların kullanılma yerine göre farklı özelliklerde profil üretimini sağlarlar. Demir (Fe) miktarı 0,20 % veya daha düşük olan 6XXX serisi alaşımlarda, profil polisaj yapıldığında parlak yüzey elde edilir. Fe miktarının bu değerden yüksek olması durumunda, profilin rengi grileşmeye başlar, parlaklık donuklaşır. Mat yüzey elde edilmesi için de Fe miktarı en az 0.18 % olmalıdır. Fe miktarı yükseldikçe o ölçüde rahat ve cazibeli mat yüzey elde edilir. Fe miktarının %0.30′dan fazla olması ise eloksal sonrasında donuk bir görünüme neden olacağı gibi, ekstrüzyon prosesini de zorlaştırır.

Mg ve Si miktarlarının, profilin yapay yaşlandırma ısıl işlemi (termik) sonrası sertliğinde büyük önemi vardır. Ancak, ısıl işlem sonrası maksimum sertlik temini için bu elementlerin üst sınırlarda olması ise, üretimin düşük hız ile yapılmasını gerektirir. Çünkü kullanılan alüminyum kütük (billet) de aynı oranda serttir.

Sonuç olarak, profillerin kullanılma yerine göre, mümkün olduğu ölçüde amaca uygun alaşım ile üretim yapılması faydalıdır. Profilin bir özelliğinin iyi olması istenirken, diğer bir özelliğinden fedakârlık edilmesi gerekmektedir. Alüminyum profil için sertlik ölçme pensesi

Aşağıda tipik 6XXX alaşımları olan EN-AW 6060 ve EN-AW 6063 alaşımlarının kimyasal bileşim limitleri gösterilmiştir.(EN 573-3 , Tablo:6 dan alınmıştır)

Element EN AW 6060 EN AW 6063 EN AW 6005 EN AW 6005A EN AW 6082
Si : 0,30 – 0,6 0,20 – 0,60 0,6-0,9 0,50-0,9 0,7-1,3
Mg : 0,35 – 0,6 0,45 – 0,90 0,40-0,6 0,40-0,7 0,6-1,2
Fe : 0,10 – 0,30 0,35 (en fazla) 0,35 0,35 0,50
Cr : 0,05 0,10 (en fazla) 0,10 0,30 (*) 0,25
Cu : 0,10 0,10 (en fazla) 0,10 0,30 0,10
Zn : 0,15 0,10 (en fazla) 0,10 0,20 0,20
Mn : 0,10 0,10 (en fazla) 0,10 0,50 (*) 0,40-1
Ti : 0,10 0,10 /en fazla) 0,10 0,10 0,10
Diğer : 0.05 % max. herbiri toplam 0.15 % max. 0.05 % max. herbiri toplam 0.15 % max. 0.05 % max. herbiri toplam 0.15 % max. 0.05 % max. herbiri toplam 0.15 % max. 0.05 % max. herbiri toplam 0.15 % max.
(*) 6005A Alaşımında Mn+Cr toplamı % 0,12-0,50 arasında kalmalıdır
Not: 1- Tek değerli elementler kirlilik (empürite) olarak müsade edilen en fazla değerlerdir.
2- Alt ve üst limit olarak gösterilen değerler, alaşım elemanı olarak mutlaka bulunması gereken elementlerdir.Konantrasyon bu değerler arasında kalmalıdır.

6XXX serisi (AlMgSi) alaşımları içinde mimari – inşaat sektöründe en yaygın kullanılanlar 6060 ve 6063 (EN ve yeni TS notasyonunda) ve AlMgSi0.5 (DIN ve eski TS notasyonunda) alaşımlarıdır. Bunların kimyasal bileşimleri genelde aynı olup, alt ve üst limitlerde nüans farklılıkları gösterirler. EN AW / AA 6005, 6005A ve 6082 alüminyum alaşımları mekanik özelliklerin daha yüksek değerlerde istendiği mühendislik uygulamaları için tercih edilir.

ALÜMİNYUM EKSTRÜZYON PROFİLLERİ MEKANİK ÖZELLİKLERİ (EN 755-2)

EN AW 6063 (AlMg0,7Si)
Temper Boyutlar, e (mm) Rm (Mpa) Rp0,2 (Mpa) A (%) Min. A50mm (%) Min
Min Max Min. Max.
T4 =<25 130 - 65 - 14 12
T5 =<3
10 160 -
- 130
110 -
- 8
7 6
5
T6 =<10
10 195 -
- 170
160 -
- 8
8 6
6
T64 =<15 180 - 120 - 12 10
T66 =<10
10 225 -
- 200
180 -
- 8
10 6
8

EN AW 6060 (AlMgSi)
Temper Boyutlar, e (mm) Rm (Mpa) Rp0,2 (Mpa) A (%) Min. A50mm (%) Min
Min Max Min. Max.
T4 =<25 120 - 60 - 16 14
T5 =<5
5 140 -
- 120
100 -
- 8
8 6
6
T6 =<3
3 170 -
- 150
140 -
- 8
8 6
6
T64 =<15 180 - 120 - 12 10
T66 =<3
3 195 -
- 160
150 -
- 8
8 6
6

EN AW 6082 (AlSi1MgMn)
Temper Boyutlar, e (mm) Rm (Mpa) Rp0,2 (Mpa) A (%) Min. A50mm (%) Min
Min Max Min. Max.
0, H111 Et kalınlıklarının Tümü - 160 - 110 14 12
T4 =<25 205 - 110 - 14 12
(Açık Profil)
T5
=<5
270 - 230 –
8
6
T6 =<5
5 310 -
- 250
260 -
- 8
10 6
8
İçi boş profil
T5 =<5 270 - 230 - 8 6
T6 =<5
5 310 -
- 250
260 -
- 8
10 6
8

Rm: Kopma dayanımı – Rp0,2: Akma dayanımı
kg/mm2 = 10 Mpa

Alüminyum profil ve levhaların temperleri ve mekanik özellikleri, Webster Sertlik Ölçme Pensesi ile kolay ve pratikbir şekilde anlaşılabilir. Akma ve kopma dayanımlarının değerlerini görmek için standardlarda belirtildiği şekilde numune hazırlanaral Çekme Testi yapılmalıdır.

5.2. Alüminyum profillerin ekstrüzyon yöntemi ile üretimi

Alüminyum profillerin ekstrüzyon yöntemi ile üretimi için 3 esas gerekir.

a- Alüminyum Kütük (billet, biyet)

b- Ekstrüzyon Pres

c- Ekstrüzon Kalıbı

Genel olarak, ekstrüzyon, alüminyum biyetin, presin sağladığı büyük kuvvet ile, kalıp içerisinden geçirilerek, kalıbın şekline sahip olan profilin elde edilmesi; olarak tanımlanabilir. Alüminyum ekstrüzyonu sıcak olarak yapılır ; biyetler 420-470ºC ısıtılır, kalıplar 450ºC ısıtılmış olmalıdır ve pres’ten çıkan profilin sıcaklığı 500ºC nin üzerindedir.

Ekstrüzyon, aynı zamanda, bir kesit düşürme işlemidir. Alüminyum biyetin kesiti, alüminyum profilin kesitine dönüştürülmektedir. Bu nedenle, kullanılan biyetin kesiti, üretilecek profil kesitine yüzey ölçümü olarak ne kadar yakın ise, işlem o kadar kolay olur. Bu gerçek, profil kalıplarının dizaynına, üretim yapılan presin seçimine (kuvvetine, kovan çapına) gibi birçok teknik alternatifi ortaya çıkarır. Sonuç olarak, ince ve küçük kesitli profillerin üretimi için küçük ölçüde biyet ve dolayısı ile ona uygun kuvvette pres gereklidir. Büyük profiller için de büyük ölçülerde kalıp, biyet ve pres gereklidir. Küçük profiller, büyük preslerde, büyük biyetler kullanılarak üretilmek istendiğinde, zaman ve enerji kaybına, verim düşüklüğüne neden olunur. Buna karşılık, büyük kesitli profiller ise küçük preslerde, küçük biyetler ile çoğu zaman hiç üretilemez.

Ekstrüzyon presinden çıkan profil, soğutulur, soğuk germe işlemi yapılır ve istenen boyda kesilir. Daha sonra aşağıda detayları verilen ısıl işlemler (sipariş özelliğine göre) tatbik edilir. (Bu notasyonlardan T işaretli olanlar kullanılır) Alüminyum profil için sertlik ölçme pensesi Alüminyum profilin sıcak halde presten çıktıktan sonra yüzeyinin zarar görmemesi ve eloksal sonrasında siyah/gri soğuma lekelerinin görülmemesi için ekstrüzyon pres konveyörlerinde ahşap malzeme veya grafit yerine özel ısıya dayanıklı tekstil ürünleri kullanılması tavsiye edilir.

Hangi ölçüdeki profillerin, şekil ve ölçü toleranslarına sahip olacağı çeşitli standartlarda belirtilmiştir. Standartlarda gösterilen ölçülerin dışında üretim yapmak, müşteri ile üretici arasındaki anlaşmaya bağlıdır. Ancak, standartlardan çok daha dar toleranslar ile profil üretmenin maliyetinin her zaman normalden çok daha fazla olduğu unutulmamalıdır.

5.3. Alüminyum profillerin anodik oksidasyonu (Eloksal)

Mimari amaçla üretilen alüminyum profillerin görünüş bakımından cazibeli olmaları tercih edilir. Kullanım yerinde uzun yıllar görünümünün ve renginin bozulmaması istenir. Gerçekte, alüminyumun kendi tabiatı icabı varolan tabii oksit tabakası, alüminyumu hiçbir işleme gerek kalmadan yıllarca korozyona karşı korursa da, bu tabakanın (ki 1-2 mikron kalınlıktadır) kalınlığının daha da arttırılarak (10-25 mikron) görünümün korunması garantiye alınır. Bu işlem, ingilizce kökenli “anodik oksidasyon” (anodizing, anodic oxidation) veya Almanca kökenli “eloksal” (eloxal) olarak tanınır. Bu yazımızda, her iki ifade de aynı şekilde kullanılmaktadır. Alüminyum eloksal işlemi için bağlantı elemanları

Anodik oksidasyon yapılması elektrolitik bir işlemdir ve birçok metodları vardır. Prensipte, alüminyum profiller, asitli bir elektrolit içine anot olarak daldırılırlar. Anot ile katot arasına belli bir gerilim (doğru akım) tatbik edilir. Elektrolit çözünmeye uğrar ve profilin yüzeyinde bir oksit tabakası oluşur. Bu tabaka cam gibi saydamdır. Alüminyum, korozyondan koruyan bu tabakadır.

Mevcut olan birçok anodik oksidasyon metodu içinde, yeryüzünde en yaygın olarak kullanılan “Sülfürik Asitli Doğru Akım Metodu” dur. Alüminyum eloksal tesisi (Anodik oksidasyon)

5.3.1. Profillere Anodik Oksidasyon Öncesi Yapılan İşlemler :

Anodik oksit tabakası saydam olduğundan, profil yüzeyini gösterir. Yüzeyin mat veya parlak olması isteniyor ise anodik oksidasyon öncesi bu işlemler yapılmalıdır.

5.3.1.1. Parlatma (Polisaj) İşlemi :

Profillerin yüzeyinin parlatılması için özel bezlerden imal edilen fırçalar yüzeye özel cilası ile tatbik edilerek parlatma yapılır. Eğer yüzeyde aşırı çizgi var ise, parlatma fırçaları bunları temizleyemediğinden, parlatma öncesinde özel sisal fırça veya bant zımpara işlemi ile çizgiler giderilir, sonra parlatma yapılır.

5.3.1.2. Zımparalama İşlemi (Keçeleme) :

Zımparalama işleminin iki amacı olabilir :

*

Parlatma öncesi, yüzeyde olan çizgileri gidermek
*

Değişik tip zımparalar kullanılarak, yüzeye özel desenli çizgiler yerleştirmek.

5.3.1.3. Satinaj İşlemi :

Satinaj işlemi; mat görünümü, fiziksel metod ile vermek için, yüzeyi özellikle çok sayıda çizgi ile donatmakta kullanılır. Paslanmaz çelik telli daire fırçalar ile yapıldığı gibi, Scotchbrush olarak tanınan özel daire fırçalar ile de tatbik edilebilir. (Her iki tip fırçanın makinası ayrıdır.) Kullanılan fırçaların özelliklerine göre yüzey görünümü değişik olabilir.

5.3.1.4. Endüstriyel Eloksal :

Bu yüzey görünümü için, eloksal öncesi hiçbir mekanik (fiziksel) işlem yapılmaz. Profil, doğrudan eloksal tesisine gelir, sadece kostik banyosunda belirli süre tutularak bir matlık temin edilir. Elde edilen bu matlık, çoğunlukla yüzey çizgilerini yok etmekte yeterlidir. Maliyeti düşük olduğundan çoğu Batı ülkelerinde tercih edilen yüzey tipidir.

5.3.2. Anodik Oksidasyon İşlemi :

Profiller, anodik oksidasyon elektrolitine daldırılıp cereyan verilmeden önce bir dizi kimyasal işlemlerden geçirilirler. Bu işlemler :

a) Yağ alma : Profillerin yüzey temizliğini temin içindir.

b) Kostikleme : Yağ alma işleminde temizlenemeyen pislik ve yağların temizlenmesi ve gereğinde yüzeye matlık vermek için uygulanır.

c) Nötralizasyon : Kostik işleminde oluşan reaksiyon çamurunu temizler.

d) Anodik Oksidasyon (Eloksal) : 5.3. maddesinde açıklanan işlem ile koruyucu oksit tabakası yüzeye kaplanır. Oksit tabakasının da uzun ömürlü olmasını temin etmek için “tespit işlemi” yapılır.

e) Tespit İşlemi (Sealing) : Profiller, PH değeri ayarlanmış kaynar su banyosunda veya özel bir kimyasal bileşim içeren özel bir emprenye banyosunda belirli bir bekletilir. Bu şekilde eloksal tabakasının gözenekleri hacmen büyür ve gerek fiziksel gerekse de kimyasal etkilere karşı dayanıklılığı artar.

Yukarıda özetlenen tüm işlemler arasında, profiller yıkanarak, işlemin kaliteli olması ve kimyasalların birbirlerine karışmaması temin edilir.

5.4. Alüminyum profillerin renklendirilmesi

Aliminyum’un gümüşi beyaz renginin yanısıra, çeşitli renklerde hazırlanmış profiller mimari ve dekorasyon sahalarında kullanılmaktadır.

Genel olarak renklendirme birbirine alternatif olan iki metod ile yapılır.

*

Boyama
*

Eloksallı aliminyum için renklendirme

5.4.1. Boyama :

Boyama işlemi, ağaç, demir-çelik ve diğer malzemelere yapılan boyama gibidir. Ancak, Aliminyum profillere, kimyasal konversiyon (kromatlama veya kromatlama muadili kaplama) işlemi yapılır ve sonra “toz boyama” (powder coating) (lâke) metodlarından birisi ile istenen renklerde boyanır. Son yıllarda bu konuda olan bir yenilik ise, alüminyum üzerine ahşap görünümlü desen uygulamasıdır. Aliminyum üzerine ahşap desen uygulaması için, alüminyum profil önce uygulanacak desenin baz rengine uygun bir tozboya ile boyandıktan sonra, söz konusu ahşap desen baskılı özel bir plastik film ya da kağıt ile kaplanarak, vakumlu sıcak ortamda transfer baskı (transfer printing) ile film/kağıt yüzeyindeki ahşap desenin boyalı alüminyum yüzeyine transfer edilmesi mümkün olur. Boyama prosesinin detayları için QUALICOAT tarafından hazırlanmış olan Qualicoat Spesifikasyonları’na bakınız. Elektrostatik Toz Boyama Tesisi – Ahşap desen kaplama tesisi – Ahşap desen kaplama filmleri.

5.4.2. Eloksallı Aluminyum Renklendirilmesi :

Eloksallı aluminyumun renklendirilmesi, en yaygın olan yöntemdir. Çünkü, eloksal tabakası, bugün için bilinen tüm alüminyum koruma metodları içinde en iyi, en dayanıklı olanıdır.

Alüminyum profillerin eloksal ile renklendirilmesi de birbirine alternatif olan iki yöntem ile yapılabilir :

*

Tek-etaplı renklendirme,
*

İki-etaplı renklendirme

5.4.2.1. Tek-Etaplı Renklendirme :

Bu yöntem, Entegral Anodik Renklendirme (Integral Colour Anodizing) olarak tanınır ve daha çok A.B.D. de kullanılır. Eloksal banyosu aynı zamanda renklendirme banyosu işini görür. Bu banyonun elektroliti, normal eloksal banyosuna göre değişiktir ve ayrıca çok daha yüksek voltajda çalıştırıldığından daha çok enerji sarfeder. Ayrıca, elde edilebilen renk profilin alaşımına bağlı olduğundan kısıtlı şartlar altında çalışılır. Tüm bu nedenler ile A.B.D. firmaları da iki-etaplı renklendirme yöntemine geçiş yapmaktadırlar.

5.4.2.2. İki-Etaplı Renklendirme :

İsminden anlaşılacağı gibi, anodik oksidasyon ve renklendirme için iki ayrı banyo kullanılır. Profilin önce anodik oksidasyon yapılması şarttır. Daha sonra profil yıkanır ve renklendirme banyosuna girerek, istenen renk tatbik edilir. Bu yöntemle renklendirme ikiye ayrılır :

*

Daldırma ile Boyama
*

Elektrolitik Renklendirme

5.4.2.2.1. Daldırma ile Boyama :

Renklendirme banyosu (Boyama Banyosu), çeşitli firmaların pazarladığı özel bileşimli boyanın sulu bir çözeltisidir. Bu yöntem ile boyamada, renk verici pigmentler, eloksal tabakasının gözenekleri arasına emilir ve tabakanın üstünden bir miktar altına kadar tabakaya nüfuz ederler.

Boya banyosundan çıkan profile, yıkandıktan sonra tespit işlemi uygulanır.

5.4.2.2.2. Elektrolitik Renklendirme :

Bu yöntemde, renklendirme banyosu, bazı metal tuzlarının sulu bir çözeltisidir ve elektroliz yolu ile renklendirme yapıldığından elektrotları bulunur. Profil banyoya konur ve profil ile elektrotlar arasından alternatif akım geçirilir. Çözelti içindeki metal iyonları harekete geçerek, eloksal tabakasına nüfuz ederler. Bu yöntemde, absorpsiyon yerine elektriksel güç kullanıldığından, renk verici pigmentler, tabakanın en derin sınırına, profil yüzeyi ile eloksal tabakası ara sınırına kadar inerler. Böylece, elektrolitik yöntem ile elde edilen renkler, daldırma yöntemi ile elde edilen renklere oranla, fiziksel ve kimyasal etkilere karşı çok daha dayanıklıdır.

Elektrolitik renklendirme için, çok sayıda ticari kimyasal mevcuttur. Bunlardan en eskisi Alcan Aluminium lisansı ile yapılan ANOLOK yöntemidir. ANOLOK 54X prosesinde Kobalt (Co) metalinin tuzunun kullanılır. Burada, renk verici pigment Co elementidir ve gerek laboratuvar, gerek ise endüstriyel uygulamaların gösterdiği netice, Kobalt ile elde edilen renklerin, diğer metal tuzları (kalay-bakır, nikel vs.) ile elde edilen renklere göre her bakımdan daha uzun ömürlü ve daha iyi kaliteli olduğudur.

Bununla birlikte, Co prosesinin başlangıçta lisanslı bir proses olması ve Co fiyatlarının stabil olmaması yüzünden, Kalay (Sn) bileşiklerini kullanan yöntemler, dünyada en yaygın kullanılan yöntem olmuşlardır. Alüminyum eloksal ve eloksallı alüminyum renklendirme tesisi

6. Kalite

Mimari amaç ile kullanılacak bir alüminyum profilin kalitesini aşağıdaki faktörler tayin eder :

6.1. Dış Görünüş

Bu muayene göz ile yapılır. Profil yüzeyinde, derin çizgiler, yaralar, çentikler, ezilmeler gibi göze hoş gelmeyen unsurlar bulunmamalıdır. Alüminyum ekstrüzyon pres konveyör kaplamaları

6.2. Profil Ölçüleri :

Aliminyum profil, üretim sonrasında, müşteri ile önceden kararlaştırılan ve anlaşılan resim ölçü ve toleranslarına uygun olmalıdır. Bu kontroller, kumpas, mikrometre, terazi gibi aletler ile yapılır.

6.3. Profilin Fiziksel Özellikleri :

Mimari amaçla kullanılan aliminyum profillerin sertlik değeri (60-75 BHN) genelde diğer fiziksel özellikleri açısından (kopma mukavemeti, uzama oranı vs.) iyi bir göstergedir. Sertlik, pratik olarak Webster Pensesi ile ölçülebilir. İmalat sanayiinde kullanılan, 2xxx, 7xxx, 5xxx serileri gibi değişik alaşımların malzeme kontrol testleri daha büyük önem taşır ve bu testlerin yapılmasında özel ekipmanlar kullanılır.

6.4. Profilin Eloksal / Boyama Kalitesi :

Özellikle, mimari amaçla kullanılacak aliminyum profillerin eloksal sonrası renk ve yüzey kalitesi çok önemlidir. Profil beyaz veya renkli de olsa, numunesi ile uygunluk göstermelidir. Yüzeyin parlaklık, matlık durumu da aynı şekilde önemlidir. Bugün için bu kontrol göz ile yapılmakla beraber, yeni uygulanmaya başlanan “reflektometre cihazı” iyi netice ve kolaylık vermektedir. Alüminyum eloksal bağlantı elemanları

Alüminyum doğrama sistemlerinde, birçok profil birarada çalışırlar. Genelde, değişik zamanlarda üretilen bu profillerin numuneye eş görünümde olması esas hedef olmakla beraber, işletme şartlarının her zaman aynı kalmaması, bazen büyük bazen küçük farklılıklar ortaya çıkarır.

Müşteriye esas renk numunesi ve standart alt ve üst renk tonu farklılık numuneleri ile anlaşma yapılır. Üretilen profiller anlaşılan toleranslar arasında bulunmalıdır. Toleranslar ne kadar dar aralıklı olursa o kadar yüksek maliyetli ürün olacağı unutulmamalıdır.

Bir çok batı ülkelerinde, dış cephelerde bulunan profillere 3 mt. uzaktan, iç sistemlerde kullanılan profillere 1 mt. uzaktan bakılarak göz kontrolü yapılmaktadır.

6.5. Anodik Oksidasyon Tabaka Kalınlığı ve Tespit Kalitesi Kontrolü :

Anodik oksidasyonun tabaka kalınlığı ve tespit kalitesi çok önemlidir. Çünkü, renksiz veya renkli olsun profilin görünümünün dayanıklılığını bu iki faktör tayin eder.

6.5.1. Eloksal Kalınlığı Tayini :

Öncelikle eloksal kalınlığı, müşterinin talep ettiği kalınlık altına inmemelidir.

Batı ülkelerinde, bina iç kısımlarında kullanılan profiller en az 10 mikron, bina dış kısımlarında kullanılan profiller en az 15 mikron eloksal kalınlığında istenirler. Ancak, bu kalınlıklar müşteriye göre daha az veya çok olabilir. Bazı ülkelerin standartları bu konularda bağlayıcıdır.

Eloksal kalınlığını ölçmek için çeşitli metodlar mevcuttur. Bugün için en yaygın ve pratik olanı, eloksal tabakasının yalıtkan olmasından istifade edilerek kullanılan metottur. Bu yöntemde, PERMASCOPE olarak tanımlanan elektronik bir cihaz kullanılır ve ölçüm yapılır.

Avrupa’da en geçerli eloksal spesifikasyonu QUALANOD’tur. QUALANOD Spesifikasyonları için buraya tıklayınız.

6.5.2. Tespit Kalitesi Tayini :

Eloksal kalınlığı standartlara uygun olsa bile, eğer tespit kalitesi uygun değil ise, eloksal tabakasının ömrü kısa olur. Bu nedenle en son ve önemli kalite faktörü tespit kalitesidir.

Tespit kalitesi tayini için çeşitli metodlar mevcuttur. Bu metodlar ve genel uygulama alanları aşağıda özetlenmiştir :

Metod Adı Uygulanması
1) Boya Lekesi Metodu (ISO 2143) Naturel renkli eloksal tabakasına
2) Empedans – Metodu (Anotest cihazı ile) ISO 2931

Naturel renkli eloksal tabakasına ve renkli eloksal tabakasına
3) Ağırlık Kaybı Testi ISO 3210 Naturel renkli eloksal tabakasına ve renkli eloksal tabakasına

Tüm metodlar için, en sıhhatli netice veren (ancak tatbiki de daha zaman alıcı ve tahribatlı olan) Ağırlık kaybı testi metotudur.

Alüminyum alaşımları için temper (ısıl işlem/kondisyon) göstergeleri

Döküm veya biçimlendirilmek suretiyle elde edilen, Alüminyum ve alüminyum alaşımlarının ısıl işlem durumları, ilave edilen bir veya birkaç harf ile tanımlanır.

Esasen 4 tür ısıl işlem göstergesi kullanılmaktadır. Bunlardan (O) tavlı ; (F) fabrikasyondan sonraki hali ; (H) rekristallizasyon temperatürünün altındaki sıcaklıklarda yapılan plastik şekillendirme sonucu sertlik ve mukavemetin artışı (T) ısıl işlem halini göstermektedir. (W) solusyona alma ısıl işlemlnden sonraki kalıcı olmayan yapıyı göstermekle beraber, şayet zamanı verilmiş ise o takdirde belirli bir ısıl işlem ifade edilmiş olmaktadır.

Çeşitli ısıl işlemlerin niteliklerine ait açıklamalar aşağıda verilmiştir.

F : Fabrikasyondan sonraki hali (üretildiği gibi)

Bu hal; Mukavemet veya sertliğini değiştirmek amacıyla hiçbir ilave işlem yapılmaksızın, imâl edildikten sonraki fiziksel yapısını belirtmektedir. Biçimlendirilen alüminyum alaşımlarının mekanik özelliklerinin hiçbir garantisi yoktur. Döküm hali için, örneğin 43-F işareti kullanılmaktadır.

0: Tavlı, rekristallize olmuş hali :

Biçimlendirilebilen alüminyum alaşımlarının en yumuşak halidir.

H: Genellikle, yassı ürünler (levha/sac) için kullanılan bir notasyondur. Soğuk biçimlendirme (Rekristallizasyon temperatürünün altında yapılan plastik şekillendirme) sonucu ve kısmi bir yumuşama elde etmek üzere ilave ısıl işlemin yapılıp yapılmamasına rağmen biçimlendirilebilen alüminyum alaşımlarında elde edilen mukavemet ve sertlik artışını ifade eder.

(H) dan sonra ekseriya iki veya daha fazla rakam vardır. İlk rakam, esas işlemleri ifade eder. Daha sonraki rakamlar, plastik şekillendirme sınırları içindeki nihai fiziksel özelliklerini belirtir.

Bu rakamların ifade ettiği özellikler aşağıda belirtilmiştir :

H 1 : Plastik şekillendirme sınırları içinde sadece şekil verilmiştir. İkinci rakam, yapılan soğuk işlemi ifade etmektedir. Şöyle ki ; 8 rakamı erişilebilen en sert hali ifade eder. Böylece (H18) Bu sonucu gösterir. En sert ile yumuşak arasındaki orta sertlik (H14) şeklinde ifade edilir. Aynı şekilde dörtte bir sertlik ise (H12) şeklinde belirtilir.

Üçüncü rakam, ekseriya ayrı özellikleri belirtmek için kullanılır.

Şöyleki ; (H141), (H14) sağladığı aynı minimum özellikleri vermekle beraber maksimum değerler standard değerlere daha çok yakındır. Üçüncü rakam, (H14) den daha farklı değerleri ifade etmekle beraber (H13) veya (H15) in yerine kaim olacak ölçüde değildir. Çok sert özellikler, üçüncü rakam olsun veya olmasın, ikinci rakam olarak (9) kullanıldığı zamanı belirtilirler. (H112) işareti “kontrollu” olarak, F-ısıl işlem halinin garanti edilmiş mekanik özelliklerini gösterir.

H 2 : Plastik şekillendirmeden sonra kısmi tav halini ifade eder. Alaşımın plastik şekil alma sonucu belirli bir mukavemet ve sertlik sağladıktan sonra kısmen tav yapılarak bu değerlerin istenen sınırlar içine indirilmesi demektir. Bu durum, ilk rakamın 2 olarak yazılması ile belirtilir. İstenen kalıcı mukavemet ve sertlik (H1) de olduğu gibi ikinci rakam ile belirtilir. Örneğin : H28 tam sert, H24 yarı sert’i ifade eder. Oda sıcaklığında yaşlanma yumuşaması sağlayan alaşımların H2 hali H3 ün fiziksel özelliğine eşit olmaktadır. Diğer alaşımlar bahis konusu olduğunda, H2 hali yaklaşık olarak H1′in fiziksel özelliklerine eşit olmakla beraber, uzama kat sayısı biraz daha fazladır.

H 3: Plastik şekillendirme ve bilâhre stabilizasyon hali. Magnezyum ihtiva eden alüminyum alaşımları düşük temparatürlerde ısıtılmak suretiyle stabilize edilerek mukavemetleri biraz azaltılırken onların şekil alma özellikleri artırılmaktadır. Bu işlem yapılmaz ise, bahis konusu değişiklik oda sıcaklığında çok uzun sürede meydana gelir. Bu işlem (H) dan sonraki üçüncü rakam ile ifade edilmektedir. Plastik şekillendirme işlemi de (H) dan sonraki iki veya ilk rakam ile ifade edilir.

W : Solüsyona alma ısıl işleminden sonraki kalıcı olmayan yapıyı ifade eder. Bu hal doğal yaşlanmadan (natural aging) ötürü, yaşlanma süresinin verilmesi ile belirtilmiş olur. Örneğin 2024 W (1/2 saat), 7075 W (2 ay) vb.

I : F,O,H halleri dışında, yapıda stabilizasyon sağlanması amacıyla uygulanan ısıl işlemleri belirtmektedir. Bu harf plastik şekillendirme yapılsın veya yapılmasın yapının stabil hale gelmesi için uygulanacak ısıl işlemi ifade eder. T harfinden sonra 2′den 9′a kadar rakam eklenebilir. Bu rakamlar uygulanacak belli başlı işlemleri gösterirler. 6061-T6 rumuzu alındığında, bahis konusu alaşım için esas işlem’e ilave olarak değişik özellikleri sağlayacak şekilde ayrı işlemlerin uygulanması istendiğinde bu esas rumuza ilaveler yapılmaktadır. Şöyleki ; 6061-T62′de olduğu gibi.

Oda sıcaklığında tabii yaşlanma, esas ısıl işlemler yapılırken veya yapıldıktan sonra uygulanabilmektedir. Süre, metallürjik açıdan önem taşıyorsa o zaman kontrol edilir. Fakat aksi halde belirtilmemiş olur.

T : T notasyonu, ısıl işlem yapılarak elde edilen temperleri ifade eder. Isıl işlemlerinin değişik türleri, aşağıdaki harf ve rakam göstergeleriyle ifade edilmektedir.Alüminyum Isıl İşlem Fırını

T1 : Sıcak işlemden sonra soğutulur ve doğal yaşlanma ile kararlı duruma getirilir.

T2 : Sıcak işlemden sonra soğutulur, soğuk işlemden geçirilir ve doğal yaşlanma ile kararlı duruma getirilir.

T3 : Solüsyona alma ısıl işlemi uygulanır, soğuk işlemden geçirilir, ve doğal yaşlanma ile kararlı duruma getirilir

T4: Solüsyona alma ısıl işleminden geçirilir, doğal yaşlanma ile kararlı duruma getirilir.

T5: Sıcak işlemden sonra soğutulur ve yapay yaşlanma ile sertleştirilir (Termik ısıl işlemi)

T6: Solüsyona alma ısıl işleminden geçirilir ve yapay yaşlanma ile sertleştirilir (Termik ısıl işlemi)

T7: Solüsyona alma ısıl işleminden geçirilir ve yapay aşırı yaşlanma yapılır.(Termik ısıl işlemi)

T8: Solüsyona alma ısıl işleminden geçirilir, soğuk işlemden geçirilir, ve yapay yaşlanma yapılır (Termik ısıl işlemi)

T9: Solüsyona alma ısıl işleminden geçirilir, yapay yaşlanma yapılır (termik ısıl işlemi) ve soğuk işlemden geçirilir.

T10: Sıcak işlemden soğutulur, soğuk işlemden geçirilir ve yapay olarak yaşlandırılır (Termik ısıl işlemi).

Notlar:

Solüsyona alma ısıl işlemi: Alüminyum alaşımı bünyesindeki alaşım elemanlarını katı çözeltiye almak için malzemenin 520 derece C veya üzerinde belirli bir süre tutulup ani olarak soğutulması. Bazı alüminyum alaşımlarında (örneğin 6060/6063/AlMgSi0.5) ekstrüzyon gibi sıcak bir prosesten sonra malzemenin hava ya da su ile ani soğutulmas, solüsyona alma ısıl işlemi sonucunu verir..

Doğal yaşlandırma: Alüminyum alaşımının oda sıcaklığuında bekletilmesiyle, katı çözelti içindeki alaşım elemanlarının katı çzeltiden ayrılıp çökelerek “çökelme sertleşmesi” mekanizması ile malzemenin sertliğinin artması.

Yapay yaşlandırma: Doğal yaşlandırma ile elde edilemeyecek kadar yüksek sertlik değerlerinin bir ısıl işlem fırınında belirli sıcaklık ve sürede yapılması. (Örnek: 6060/6063/AlMgsi0.5 alaşımı için 180 derece santigrad sıcaklıkta 5 saat ). Termik Isıl İşlem Fırını.

Termik: Alüminyumun “yapay yaşlandırma ısıl işlemi”ne Türkiye ekstrüzyon sektöründe verilen ad.

Çeliklerin Karbon Oranına Göre Sınıflandırılması

1. Düşük Karbonlu Çelikler

Bu celikler, % 0,25 oranına kadar karbon içerirler ve çok yumuşak ve yumuşak çelikler olmak üzere iki gruba ayrılırlar.

a. Çok Yumuşak Çelikler: % 0,07 ile % 0,15 arasında karbon içerirler ve soğuk şekillendirmeye elverişlidirler

b. Yumuşak Çelikler: % 0,15 ile % 0,25 oranında karbon içerirler Çok yaygın olarak kullanılan alaşımsız çeliklerdir.Çok iyi kaynak edilebilirler ancak su verme yöntemiyle iyi sertleştirilemezler.

2. Orta Karbonlu Çelikler

Bu çelikler, % 0,25 ile % 0,55 oranları arasında karbon içerirler. Isıl işlem için çok uygun çeliklerdir. Yani, bu çeliklerin yapı ve özellikleri ısıl işlemle büyük ölçüde değiştirilebilir. Bu çelikler, karbon oranlarına göre genel dövme çelikleri, mil çelikleri ve aşınmaya dayanıklı çelikler olamk üzere üç gruba ayrılır

a. Genel Dövme Çelikleri: % 0,25 ile % 0,35 arasında karbon içerirler.

b. Mil Çelikleri: % 0,35 ile % 0,45 oranları arasında karbon içerirler. Mil, tel ve dingil yapımında kullanılırlar

c. Aşınmaya Dayanıklı Çelikler: % 0,45 ile % 0,55 arasında karbon içerirler. Ray, ray tekerleği, silindir ve pres kalıplarının yapımında kullanılırlar.

3. Yüksek Karbonlu Çelikler

% 0,55 ile % 0,9 arasında karbon içerirler. Yüksek mukavemet ve aşınma dirençi gerektiren yerlerde kullanıllırlar. Kullanım alanına örnek olarak, pres kalıp blokları gösterilebilir.

4. Yüksek Karbonlu Takım Çelikleri

Bu çelikler % 0,9 ile % 1,6 oranları arasında karbon içerirler. Yüksek aşınma direnci ve yüksek mukavemet gerektiren yerlerde kullanılırlar. Kullanım yerlerine örnek olarak torna kalemi ve matkap uçları verilebilir.

Çeliklerin Kimyasal Bileşim Esas Alınarak Sınıflandırılması

1. Alaşımsız Çelikler

C harfi ve ortalama yüzde karbon oranının yüz katı ile gösterilirler. Örneğin, bileşiminde % 0,35 karbon bulunan alaşımsız ve sakinleştirilmiş oksijen konverter çeliği: OS C 35 şeklinde gösterilir. Ortalama karbon oranı % 0,45 olan alışımsız çelik C 45 şeklinde gösterilir. Karbon (C) işaretinden sonra gelen küçük harfler ise alaşımsız çeliğin türünü gösterir. Örneğin; ortalama karbon oranı % 0,45 olan alaşımsız asal çelik Ck 45 şeklinde, % 0,53 oranında kabon içeren ve yüzeyi sertleştirilebilen alaşımsız çelik ise Cf 53 şeklinde gösterilir.

2. Alaşımlı Çelikler

Alaşımlı çelikler alaşım miktarına göre veya esas alaşım elementine göre sınıflandırılabilir.

2.1 Alaşım Miktarına Göre

a. Az Alaşımlı Çelikler: Bu tip çeliklerin gösteriminde C işareti kullanılmaz. Ortalama yüzde karbon oranının yüz katı yazıldıktan sonra, oran sırasına göre alaşım elementlerinin simgeleri ve bu elementlerin Tablo 1 deki ve katsayılarla çarpılarak tam sayıya yuvarlatılmış ortalama yüzde oranları belirtilir.

Tablo 1 Az alaşımlı çeliklerin Türk Standartları’na göre gösteriminde kullanılan katsayılar.

Alaşım Elementi Katsayısı

Cr, Co, Mn, Ni, Si, W

Al, Be, Cu, Pb, Mo, Nb, Ta, Ti, V, Zr

P, S, N, Ce, C

B 4

10

100

1000

Örneğin bileşiminde % 0,20 C ve % 1,25 Mn bulunan az alaşımlı çelik 20 Mn 5, bileşiminde % 0,15 C ve % 0,75 Cr bulunan az alaşımlı asal çelik 15Cr3 ve bileşiminde % 0,15 C, % 1 Cr ve % 0,40 Mo bulunan az alaşımlı çelik ise 15 Cr Mo 44 şeklinde gösterilir.

b. Otomat Çelikleri: Karbon oranı az alaşımlı çeliklerde olduğu gibi yazılır. Çelikte S, Mn, Pb ve P elementlerinden hangileri varsa bu sırayla gösterilir ve yanlız kükürdün ortalama yüzde oranı yüz ile çarpılarak belirtilir. Örneğin; bileşiminde % 0,45 C, % 0,20 S ve % 0,15 – % 0,30 Pb bulunan otomat çeliği 45SPb20, bileşiminde % 0,09 C, % 0,15 – % 0,30 S, % 0,90 – % 1,30 Mn ve % 0,15 – % 0,30 Pb bulunan otromat çeliği ise 9SMnPb23 şeklinde gösterilir.

c. Yüksek Alaşımlı Çelikler: Yüksek alaşımlı çeliklerin gösterimi için en başta X harfi kullanılır. Karbon oranı, az alaşımlı çeliklerde olduğu gibi yazılır ve alaşım elementlerinin herbirinin gerçek yüzde oranı kendi simgesinden sonra belirtilir. İkinci derecede önemli olan alaşım elementlerinin oranları gösterilmeyebilir. Örneğin; bileşiminde % 0,08 C, %18Cr ve % 8 Ni bulunan yüksek alaşımlı çelik X 8 Cr 18 Ni 8 şeklinde gösterilir.

2.2 Esas Alaşım Elementine Göre

a. Manganlı Çelikler: Mangan bütün ticari çeliklerin, oksijeni gidermek ve kükürtle karıştırılarak küresel MnS oluşturmak için % 0,25’den – % 1’e kadar bir dizi şeklinde eklenir. Manganın maliyet üzerindeki artış etkisi ile bağlantılı olarak mukavemetteki artış göz önünde tutulursa diğer alaşım elementlerine göre en etkili olan mangandır. Bu nedenle yumuşak çelikten daha yüksek dayanım ve kaynaklanabilirlik gerektiğinde, % 1.6 – % 1.9 arasında Mn içeren çelikler yaygın olarak kullanılmaktadır. Düşük alaşımlı manganlı çeliklerin AISI 13xx serisi % 0.30’dan % 0.45’e varan karbon ve % 1.75 mangan nominal düzeyine sahiptir. Bu 13xx çelikleri sade karbonlu çelik karşılıklarında daha yüksek dayanıma ve sertleştirilebilme özelliğine sahiptir ve dingiller, şaftlar, vitesler ve otomobiller için hareket kolları ve tarım aletleri için kullanılırlar.

13xx alaşımlı çeliklerin sertleşebilme özelliği 13xx sade karbon çeliklerden biraz daha yüksektir. Bu da 13xx alaşımlarında mangan içeriğinin nominal % 1.75’e çıkmasının bir sonucudur. 1340 alaşımının IT diyagramı Şekil 4.10’da gösterilmiştir. 1340 alaşımlarının IT diyagramları birbirleri ile karşılaştırıldığında 1340 alaşımında dönüşüm sınırları biraz sağa doğru taşınmıştır. Mangan difüzyon hızını azaltarak, östenitin, ferrite – perlite dönüşümünü yavaşlatır. Bu nedenle, karbonlu çeliklerin sertleştirilebilme özelliğinde artış olur. Aynı zamanda mangan karbonlu çeliklerdeki perliti incelterek dayanımlarını da yükseltir. Manganın perliti inceltme davranbışı Şekil 4.11’de östenitlenmiş ve havada soğutulmuş AISI 1340 çeliği mikroyapısında açık bir şekilde görülmektedir.

Karbonlu çeliklerin mangan miktarı yaklaşık % 2’yi aştığında çelik kırılganlaşır. Buna karşın mangan içeriği yaklaşık % 12’ye ve karbon içeriği yaklaşık % 1.1’e yükseldiğinde çelik östenitik durumdan hızlı soğutulursa östenitik yapı oda sıcaklığında dönüşmeden kalır. Hadfield manganlı çeliği olarak bilinen bu alaşım 1982’de geliştirilmiş ve ilk yüksek alaşımlı çelik olmuştur. Östenitik şartlardaki bu çelik yüksek bir hızda pekleştiği için özellikle yüksek darbe gerilimleri altında aşınmaya karşı dirençlidir.

Sade karbonlu çeliklerin mukavemetlendirilmesinde maganın etkisi üç kısma ayrılabilir. Bunlar, katı eriyik mukavemetlenmesi, tane boyutu inceltme ve perlit oranını arttırma etkileridir. Mangan östenit ve ferrit içinde eriyebilir ve katı eriyik mukavemetlenmesiyle karbonlu çeliklerde ferriti mukavemetlendirebilir. % 0.015 karbon çeliği için % 2’ye kadar mangan içeriğinin bir fonksiyonu olarak mukavemetlenme uzantısı Şekil 4.12’de gösterilmiştir. Manganın perliti inceltme ve perlit oranını arttırma etkisi Şekil 4.12’de gösterildiği gibi düşük karbonlu çeliklerin mukavemetini oldukça arttırır. Bir 1340 çeliğinin temperlenmesi üzerine sertlikteki artışta % 1.75 Mn’nin tüm etkisinin 1040 karbonlu çeliği ile karşılaştırılması Şekil 4.13’de gösterilmiştir. 1330 ve 1340 alaşımlarının su verme ve temperlenmeden sonraki mekanik özellikleri Tablo 4.5’de 1340 çeliğinin normalleştirme ve tavlamadan sonraki mekanik özellikleri ise Tablo 4.6’da verilmiştir.

b. Molibden Çelikleri: Dayanımı ve sertleşebilirliği iyileştirmek için sade karbonlu çeliklere küçük miktarlarda molibden eklenir. Tablo 4.10’da hali hazırda kullnılan düşük alaşımlı molibdenli çeliklerin 40xx serilerinin kimyasal kompozisyonları ve uygulamaları verilmiştir. Bu çeliklere eklenen molibden miktarı (ve hemen hemen bütün standart alaşımlı çeliklere) yaklaşık %0.25’le sınırlandırılmıştır. Çünkü bu miktarın deneysel olarak iyileştirilmiş tokluk, sertleşebilirlik ve daynım özellikleri için optimum olduğu bulunmuştur.

40xx serilerinin düşük laşımlı çelikleri öncelikle oto endüstrisinde karbürleme sınıfları olarak kullanılırlar. Bu çelikler yoğunlukla olarak arka aks dişlileri ve otomatik güç aktarma parçaları için kullanılırlar.

4047 alaşımı, en dayanıklı ve sertleşebilir olduğu için alaşımlı çelik serileri için örnek olarak alınacaktır.

Alaşımsız % 0.40 C çeliği östenitleme sıcaklığından soğutulduğunda normal olarak ferrit ve perlite dönüşür. Sadece hızlı soğuma ile orta (beynitik) yapıları oluşturulabilir. Başlangıçta %0.25 Mo – %0.47 C çeliği difüzyon kontrollü östenit ferrit + perlit dönüşümü sürekli soğuma dönüşüm diyagramında (Şekil 4.19) esasen sağa, aşağıya kaydırır. Sonuç olarak arttırılmış beynitik oluşum miktarı üretilir.

Havada soğutulmuş 4047 alaşımının (kesit ½ inç) mikro yapısı ötektoid öncesi ferrit ve ince perlitten oluşmuştur (Şekil 4.20). Bu alaşım için östenitleme sıcaklığından soğuma hızı, fırında soğutmada olduğu gibi düşürüldüğünde Şekil 4.21’de göstewrildiği gibi perlit kabalaşır.

% 0.25 molibdenin 1040 karbon çeliğine eklenmesi temperleme sırasında yumuşama işlemini Şekil 4.22’de gösterildiği gibi bir miktar engeller. Büyük molibden atomları Fe3C’e girer ve difüzyonu engelleyerek Fe3C’nin birleşme hızını yavaşlatır. Buna karşın 4047 alaşımındaki molibdenin küçük miktarı temperleme sıcaklığının arttırılmasıyla dayanımda hızlı bir düşüşe neden olmaz. (Şekil 4.22) 4047 alaşımının sertleşebilirliği aynı karbon içeriğiyle yalnızca sade karbonlu çeliklerin biraz üzerine yükseltilir.

d. Krom – Molibden Çelikleri: 41xx alaşım serisinin oluşturmak için küçük miktarda (% 0.13 – 0.20) molibdenin yanı sıra % 0.5 – 0.95 oranında krom eklenir. Krom eklenmesi aynı karbon miktarına sahip sade karbonlu çeliklerin sertleşebilirlik, mukavemet ve aşınma direncini daha da arttırır. Buna karşın düşük alaşımlı yapı çeliklerine kromunilave edilmesi bu çeliklerin aynı şartlar altında temper kırılganlığına hassasiyet eğilimini arttırır. Tablo 4.11’de çok önemli 41xx alaşım çeliklerinin kimyasal komposizyonları ve tipik uygulamalrı verilmiştir.

Krom ve molibdenli düşük alaşımlı çelikler iyileştrimiş sertliklerinden dolayı martenzit oluşturmak için suda soğutmanın yerine yağda soğutulabilir. Yağda soğutma yavaş olduğu için sıcaklık gradyantları ve hacimce çekilmeden kaynaklanan iç gerilimler ve su verme sırasındaki genleşme, çarpılma ve çatlak eğilimleri azaltılabilir.

4140 alaşımının sürekli soğutma dönüşüm diyagramı Şekil 4.24’de gösterilmiştir. % 0,40 C çeliğinin faz dönüşümünü modifiye etmekte molibdenin etkisi kromun ilavesi ile özellikle de bu miktar % 0,7’yi aştığında genişletilmiştir. Östenitten martenzite ve östenitten beynite dönüşüm için sıcaklık ve zaman aralığı genişletilmiş ve krom ilavesiyle Bs sıcaklığı düşürülmüştür. Çelik alaşımının sertleşebilirliği de krom ilavesi ile artırılır ve krom – molibdenli çelik alaşımlarında östenitten perlite dömüşümde büüyk bir erteleme vardır. Şekil 4.24 4140 CCT diyagramını Şekil 4.19 – 4047 karşılaştırınız.

4140 alaşımının mikro yapısı blok ferrit ve kaba perliti sınırlayan ferritten oluşmuştur (Şekil 4.25). 843 °C’de östenitlemeden ve yağda soğutmadan sonra martensitik bir yapı (Şekil 4.26) ve 315 °C’de müteakip temperleme ince temperlenmiş martensitik yapı oluşturur. (Şekil 4.27). ne yazık ki optik mikroskopta bu alaşımların ince yapısını çok az kısmı gösterilmiştir. Krauss Materkowski ve Schupmann TEM mikroskopu kullanarak düşük alaşım çeliklerinin ince mikro yapısı hakkında daha çok bilgi elde etmişlerdir.

Bu araştırmacılar düşük laşımlı çeliklerde çıta martenzit olarak adlandırılan martenzitin ince birim paketlerinden oluştuğunu göstermişlerdir (Şekil 4.28). bir paketteki çitaların veya birimlerin yönlenmesi sınırlandırılır ve genellikle bir paketteki büyük çitaların hacimleri sadece bir yönlenmeye sahiptir.

d. Nikel – Krom – Molibdenli Çelikler

e. Nikel – Silisyum – Krom – Molibden Çelikleri

Çeliklere Uygulanan Isıl İşlemler

Genel anlamda ısıl işlem; metal veya alaşımlara istenilen özellikleri kazandırmak amacıyla katı halde uygulanankontrollü ısıtma ve soğutma işlemleri olarak tanımlanır. Isıl işlemin Türk Standartlarındaki (TS 1112) tanımı ise; katı haldeki metal veya alaşımlara belirli özellikler kazandırmak amacıyla bir veya daha çok sayıda, yerine göre birbiri peşine zamanlanarak uygulanan ısıtma ve soğutma işlemleri olarak verilmektedir.

Çeliklere uygulanan bütün temel ısıl işlemler östenit fazının dönüşümü ile ilgilidir.Dönüşüm ürünlerinin türü, bileşimi ve metalografik yapısı çeliğin fiziksel ve mekanik özelliklerini büyük ölçüde etkiler. Başka bir deyişle; bir çeliğin fiziksel ve mekenik özellikleri içerdiği dönüşüm ürünlerinin cinsine, miktarına ve metalografik yapısına bağlıdır.

Çeliğin ısıl işlemine östenitleştirme ile başlanır. Östenitleştirme için çelik malzeme, alt krıtik sıcaklık çizgisinin üzerinde bir sıcaklığa kadar ısıtılır. Çoğu durumlarda, çeliğin belirlenen belirtilen sıcakliğa kadar ısıtılmasında seçilen ısıtma hızı, ısıl işlem çevrimindeki diğer faktörlere göre daha az önem taşır. Ancak, çarpılmanın önlenebilmesi için soğuk şekil değişimine tabi tutulmuş, yani aşırı ölçüde iç gerilme içeren malzemelerin, gerilmesiz malzemelere göre daha yavaş ısıtılması gerekir. Ayrıca, kesit değişikliği gösteren parçaların ısıtılması sırasında ince ve kalın kesitlerdeki ısınma veya sıcaklık artış hızları arasındaki farklar da dikkate alınmalıdır. Sıcaklık etkisiyle parçada meydana gelebilecek çarpılmayı en aza indirmek için, ince kısımların kalın kısımlara göre daha yavaş ısıtılması gerekir. Isıl işlem sırasındaki hasar riskini azaltmak amacıyla çelikler genelde yavaş ısıtılırlar.

Östenitleştirme; çeliğin alt kritik sıcaklık çizgisinin üzerindeki uygun bir sıcaklığa kadar yavaşça ısıtılıp, yapısının tamamen östenite dönüşmesine kadar tavlanması anlamına gelir. Ötektoid altı çelikler üst kritik sıcaklık çizgisinin 40 – 60 °C üzerindeki sıcaklıklarda östenitleştirme işlemine tabi tutulurlar. Üst kritik sıcaklık çizgisinin altındaki sıcaklıklarda ise çelik içerisinde ötektoid dışı ferrit bulunur ve bu fazın oranı çeliğin karbon oranına bağlıdır. Ötektoid dışı ferrit su verme işleminden sonra da yapıdan aynen kaldığından, çelik içersinde yumuşak bölgelerin oluşmasına neden olur ve böylece malzemenin sertleşmesi engellenir.

Ötektoid üstü çelikler ise, alt kritik sıcaklık çizgisi ile bu çeliklere üst kritik sıcaklık çizgisi(Acm) arasındaki sıcaklıklarda östenitleştirilir. (Acm) çizgisi ani olarak yükseldiğinden, bütün yapıyı östenitleştirmek için çok yüksek sıcaklıklara cıkmak gerekir. Ancak, östenitleştirme işleminin çok yüksek sıcaklıklarda yapılması durumunda çelikte çarpılma, çatlama, oksidasyon dekarbürizasyon ve tane büyümesi gibi istenmeyen durumlar meydana gelebilir. Bu nedenle çelikler olabildiğince düşük sıcaklıklarda östenitleştirilirler.

1. Yumuşatma Tavı

Genel anlamda; istenilen yapısal, fiziksel ve mekanik özellikleri elde etmek ve talaş kaldırmayı veya soğuk şekillendirmeyi kolaylaştırmak amacıyla metal malzemelerin uygun sıcaklıklara kadar ısıtılıp, gerekli değişiklikler sağlanıncaya kadar bu sıcaklıkta tutulması ve sonradan yavaş soğutulması işlemine tavlama denir.

Şekil 1.1 Tavlama işleminin şematik gösterimi

Yumuşatma tavı ise sertliği azaltmak, talaş kaldırmayı kolaylaştırmak veya döküm ve dövme parçalarındaki iç gerilimleri gidermek amacıyla, ötektoid altı çelikleri (Ac3) ötektoid üstü çelikleri ise (Ac1) çizgilerinin üzerindeki belirli sıcaklıklara kadar ısıtıp, iç yapılarını östenite dönüştürdükten sonra fırın içerisinde tutarak çok yavaş soğutma işlemidir. Tavlama işlemi, bazı çeliklerde tane küçültmek ve çeliklerin elektrik ve manyetik özelliklerini iyileştirmek amaçları için de uygulanır. Östenitleştirmeden sonraki soğuma işlemi çok yavaş olduğundan, yumuşatma tavı için demir – sementit (Fe – Fe3C) denge diyagramı kullanılabilir.

% 0,2 C içeren iri taneli ötektoid altı bir çelik parçanın tanelerinin tavlama işlemi ile nasıl inceldiğini işleyelim. Tavlama işlemi sırasında söz konusu çeliğin iç yapısında meydana gelen değişimler Şekil 1.2’de gösterilmiştir. İşlemin değişik aşamalarında çelik parçada oluşan iç yapılar aşağıda verilmektedir.

a. İlk veya orjinal yapı iri ferrit ve perlit tanelerinden oluşmaktadır.

b. Ac1 çizgisinin hemen üzerindeki bir sıcaklıkta perlit ince taneli östenite dönüşürken, ferrit yapıda aynen kalır.

c. Ac3 çizgisinin üzerindeki sıcaklıkta yapı tamamen ince taneli östenite dönüşür.

d. Parça oda sıcaklığına soğutulduğununda, ince ferrit taneleri ile küçük perlit bölgelerini içeren bir iç yapı oluşur.

% 0,2 C içeren iri taneli çelik parçanın Ac1 sıcaklığına kadar ısıtılması sırasında iç yapıda herhengi bir değişme olmaz. Ac1 sıcaklığında ise perlit bölgeleri ötektoid reaksiyon sonucunda ince taneli östenite dönüşür. Ancak ferrit taneleri değişmeden yapıda aynen kalır. Çelik bu sıcaklıktan soğutulursa tane boyutunda herhengi bir değişme olmaz. Ac1 ile Ac3 sıcaklıkları arasında ısıtmaya devam edildiğinde, iri ferrit taneleri ince östenit tanelerine dönüşür. Ac3 sıcaklığının üzerindeki sıcaklıklarda ise, çeliğin iç yapısı tamamen ince taneli östenite dönüşür. Bundan sonra bu çelik fırında soğutulduğunda, ötektoid dışı ince ferrit taneleri kaba lamelli perlit bölgelerinden oluşan bir iç yapı elde edilir. Buradan; ötektoid altı çeliklerin yumuşatma tavına tabi tutulabimeleri için Ac3 çizgisinin üzerindeki uygun sıçaklıklarda tavlanmalarının gerekli olduğu sonucu çıkmaktadır.

Şekil 1.2 % 0,2 C içeren çeliğin iç yapısında tavlama işlemi sırasında meydana gelen değişimlerin şemtik gösterimi.

Ötektoid üstü çelikler Ac3,1 çizgisinin yaklaşık 50 °C üzerindeki sıcaklıklarda östenitleştirme işlemine tabi tutulurlar. Bu sıcaklıklarda tutulan çelikler, östenit ve sementit fazlarını içerir. Bu sıcaklıklardan çeliklere su verildiğinde sementit parçaçıkları yapıda aynen kalır. Yapıdaki sementit fazı sertliği azaltmadığı gibi, çeliklerin aşınma dirençlerinide artırır. Bu nedenle ötektoid üstü çeliklerin tamamen östenitleştirilmesine gerek yoktur.

Mn ve Ni gibi alaşım elementleri Ac1 sıcaklığını düşürdükleri gibi, denge denge diyagramının ötektoid noktasınıda sola, yani düşük karbon oranına doğru kaydırırlar. Bu alaşım elementleri, ötektoid altı çeliklerin östenitleştirme sıcaklığını da düşürürler. Bazı alaşım elementleri ise Ac1 sıcaklığını yükseltir. Genelde, alaşım elementleri östenit oluşum hızını azaltırlar.

Ötektoid altı çeliklerin sağlıklı biçimde ısıl işleme tabi tutulabilmeleri için önce homojen bir östenit yapıya sahip olmaları gerekir. Bunun için, östenitleştirme sıcaklığına kadar ısıtılan çelik mazemelerin her 25 mm’ si için bir saatlik bir süre o sıcaklıkta tavlanmaları tavsiye edilir. Çelikler için tavlama sıcaklık aralıkları Şekil 1.3’ deki diyagram üzerinde gösterilmiştir.

Şekil 1.3 Alaşımsız çeliklere uygulanan yumusşatma, normalizasyon, küreselleştirme ve sertleştirme işlemleri için tavlama sıcaklık aralıkları

Ötektoid altı çeliklerin yumuşatılması için tavlama işlemi, Ac3 çizgisinin en az 10 °C üzerindeki sıcaklıklarda yapılır. Yumuşatma tavına tabi tutulan ötektoid altı çelikler ötektoid dışı ferrit ile kaba lamelli perlitten oluşan bir yapı sergilerler. Bu çeliklere ait tipik bir iç yapının şematik resmi Şekil 7.4’ de görülmektedir.

Şekil 1.4 Yumuşatma tavına tabi tutulan ötektoid altı çeliklerde tipik bir iç yapının şematik resmi

Ötektoid üstü çelikler ise Ac3,1 çizgisinin en az 10 °C üzerindeki bir sıcaklıkta tavlanırlar. Yumuşatma tavına tabi tutulan ötektoid üstü çeliklerin iç yapıları, kaba lamelli perlit alanları ile bunları çevreleyen ötektoid dışı sementit fazından oluşur. Bu çeliklere ait tipik bir iç yapının şematik resmi Şekil 1.5 de görülmektedir. Bu yapıdaki perliti çevreleyen sementit ağı sert ve gevrektir. İç yapıda kalın ve sert tane sınırlarının bulunması, çeliklerin talaşlı yöntemle işlenmelerini zorlaştırır. Bu nedenle yumuşatma tavı, ötektoid üstü çeliklere son işlem olarak uygulanamaz. Yumuşatma tavına tabi tutulan çeliklerin iç yapılarında bulunan ferrit – perlit veya perlit – sementit oranları mealografik yöntemle belirlendikten sonra bu çeliklerin yüzde karbon oranları yaklaşık olarak bulunabilir.

Şekil 1.5 Yumuşatma işlemine tabi tutulan ötektoid üstü çeliklerde oluşan iç yapının şematik resmi

2. Normalizasyon Tavı

Normalizasyon tavı genelde tane küçültme, homojen iç yapı elde etmek ve çoğunlukla mekanik özellikleri iyileştirmek amacıyla ötektoid altı çelikleri (Ac3) ve ötektoid üstü çelikleri (Acm) dönüşüm sıcaklıklarının yaklaşık olarak 40 – 50 °C üstündeki sıcaklıklara kadar ısıtıp, tavladıktan sonra fırın dışındaki sakin havada soğutma işlemidir. Normalizasyon tavının belli başlı amaçları:

a. Tane küçültmek

b. Homojen bir yapı elde etmek

c. Ötektoid üstü çeliklerde tane sınırlarında bulunan kabür ağını tağıtmak

d. Çeliklerin işlenme özelliklerini iyileştirmek

e. Mekanik özellikleri iyileştirmek

f. Yumuşatma tavına tabi tutulmuş çeliklerin sertlik ve mukavemetlerinin artırmak şeklinde sıralanabilir.

Bu nedenlerle normalizasyon tavı, çeliklere uygulanan son ısıl işlem olabilir.

Normalizasyon tavı için soğutma işleminin fırının dışında ve sakin havada yapılması nedeniyle soğutma hızında meydana gelen artış, hem östenitin dönüşümünü, hem de en son elde edilen iç yapıyı bir kaç yönden etkiler. Havada soğutma dengesiz soğutma olduğundan, normalize edilmiş çeliğin iç yapısında bulunan ötektoid dışı sementit ve perlit oranlarını hesaplamak için demir – sementit denge diyagramı kullanılmaz. Havada soğutma sırasında ötektoid dışı fazların oluşumu için yeterli zaman olmadığından, normalize edilen ötektoid altı çelikler yumuşatma tavına tabi tutulan çeliklere göre dahadüşük oranda ötektoid dışı ferrit, ötektoid üstü çelikler ise daha düşük oranda otektoid dışı sementit içerirler. % 0.5 oarnında karbon içeren çeliğin normalize edilmiş durumdaki iç yapısı Şekil 1.6 da görülmektedir. Bu yapıda bulunan ötektoid dışı ferrit, perlit alanlarını çevrelemektedir.

Şekil 1.6 % 0.5 C içeren normalize edilmiş durumdaki iç yapısı

Havada soğutma işlemi, ötektoid altı çeliklerde ötektoid noktayı sola, yani düşük karbon oranına doğru, ötektoid üstü çeliklerde ise sağa, yani yüksek karbon oranına doğru kaydırır. Örneğin karbon oranı % 0.5 olan alaşımsız çelik yumuşatma işleminden sonra yaklaşık % 62 oranında perlit ve % 38 oranında ötektoid dışı ferrit içerir. Aynı çelik normalize edildiğinde; ancak % 10 oranında ötektoid dışı ferrit içerdiği görülür. Normalizasyon işleminden sonra beyaz görünümlü ötektoid dışı ferrit, koyu renkli perlit bölgelerini çevreleyen bir ağ oluşturur.

Yumuşatma tavına tabı tutulan ötektoid üstü çeliklerin yapısında oluşan sementit ağının, bu çeliklerin mukavvemetini düşürdüğü bilinmektedir. Normalizasyon tavı ötektoid üstü çeliklerdeki sementit ağının parçalanmasını ve bazı durumlarda da büyük ölçüde giderilmesini sağlar. Bu nedenle normalize edilen çeliklerin mukavemetinde artış görülür.

Normalizasyon tavında, parçanın havada soğutulması nedeniyle nispeten yüksek soğuma hızı elde edilir. Genelde, soğuma hızı arttıkça östenitin dönüşüm sıcaklığı düşer ve daha ince perlit elde edilir. Dolayısıyla, normalize edilen çelikte yumuşatma tavı görmüş çeliğe göre daha ince ve yüksek oranda perlit oluşur. Yumuşatma tavı ve normalizasyon işlemleri sonucunda elde edilen perlitik yapılar arasındaki fark Şekil 1.7’de görülmektedir.

Şekil 1.7 Yumuşatma Tavı ve Normalizasyon İşlemleri Sonucunda Elde Edilen Perlitik Yapılar Arasındaki Farkın Şematik Gösterimi

Ferrit çok yumuşak, sementit ise çok sert bir farktır. Normalize edilen çeliğin yapısında bulunan sementit katmanlarının birbirine yakın veya sık olarak dizilimleri nedeniyle çeliğin sertliği artar. Yumuşatma tavı ile elde edilen kaba perlitin sertliği 10 RSD – C civarında iken, normalize edilen perlitin sertliği yaklaşık 20 RSD – C değerine ulaşır. Yukarıda belirtildiği gibi, dengesiz soğuma sayılan hızlı soğuma ötektoid noktayı, ötektoid altı çeliklerde düşük karbon oranına doğru (sola), ötektoid üstü çeliklerde ise yüksek karbon oranına doğru (sağa) kaydırır. Normalize edilen çelikler, yumuşatma tavı gören çeliklerden daha ince ve daha yüksek oranda perlitik yapı içerirler. Bu nedenle, normalize edilen çeliklerin sertlik ve mukavemeti yumuşatma tavına tabi tutulan çeliklerin söz konusu değerlerinden önemli ölçüde yüksek olur. Tablo 1.1’de bazı çeliklerin yumuşatma tavına tabi tutulmuş ve normalize edilmiş durumlardaki mekanik özellikleri verilmektedir.

3. Küreselleştirme Tavı

4. Gerilim Giderme Tavı ve Ara Tavı

5. Menevişleme

6. Martemperleme

7. Ostemperleme

8. Çeliklere Uygulanan Yüzey İşlemleri

a. Sementasyon

b. Nitrürasyon

c. Alevle Yüzey Sertleştirme

d. Endüksiyonla Sertleştirme