Çelik kalitesi nasıl seçilir? 6 kalite grubu ve kullanım alanları

“Çelik” tek bir malzeme değil; karbon oranı, alaşım elementleri ve ısıl işlemle özellikleri büyük ölçüde değişen geniş bir ailedir. Aynı çapta iki mil, biri S235JR öteki 42CrMo4 olduğunda bambaşka yükler taşır, farklı maliyetle işlenir. Bu yazıda doğru kaliteye giden soruları ve en sık kullanılan altı grubu özetliyoruz.

Seçimden önce sorulacak dört soru

1. Parça hangi yüke maruz? Sabit bir yük mü, sürekli değişen (yorulma) yük mü, yoksa ani darbe mi?
2. Yüzeyde aşınma var mı? Dişli dişi, pim veya kam gibi temas eden yüzeyler sertlik ister.
3. Nasıl üretilecek? Kaynak, talaşlı imalat, dövme veya soğuk şekillendirme; her biri farklı kaliteye yatkındır.
4. Isıl işlem uygulanacak mı? Sementasyon, ıslah ya da yüzey sertleştirme planı, kaliteyi doğrudan belirler.

Bu dört sorunun cevabına maliyet ve tedarik kolaylığı eklendiğinde seçenekler genellikle bir iki kaliteye iner.

Altı ana kalite grubu

1. Yapı çelikleri

S235JR, S275JR, S355J2 (eski adıyla St37, St44, St52) gibi alaşımsız çeliklerdir. Kaynak ve şekillendirme kabiliyetleri yüksektir; çelik konstrüksiyon, şasi, platform ve makine gövdelerinde kullanılırlar. Isıl işlemle sertleştirilmeleri hedeflenmez.

2. Karbon çelikleri

C35, C45, C60 (SAE 1035–1060) gibi çeliklerde mekanik özellikleri ağırlıklı olarak karbon oranı belirler. Karbon arttıkça mukavemet ve sertlik artar; süneklik ve kaynak kabiliyeti azalır. C45 bu grubun en yaygın üyesidir: mil, kama, dişli ve genel makina parçalarında kullanılır, indüksiyon veya alevle yüzeyi sertleştirilebilir.

3. Sementasyon çelikleri

16MnCr5, 20MnCr5, 20NiCrMo2 gibi düşük karbonlu çeliklerdir. Yüzeyleri karbonca zenginleştirilip sertleştirilir; sonuçta aşınmaya dayanıklı sert bir yüzey ile darbeyi emen tok bir çekirdek elde edilir. Dişli, pinyon, pim ve kam milleri tipik uygulamalardır.

4. Islah çelikleri

42CrMo4, 34CrNiMo6, 41Cr4 gibi orta karbonlu, çoğunlukla alaşımlı çeliklerdir. Su verme ve ardından temperleme (ıslah) ile kesitin tamamında yüksek mukavemet ve tokluk kazanırlar. Aks, krank, yüksek mukavemetli cıvata ve ağır yüklü millerde kullanılırlar. Sementasyon ile ıslah arasındaki farkı ayrı bir yazıda ayrıntılı anlattık.

5. Otomat çelikleri

11SMnPb30, 11SMn37 (SAE 12L14, 1215) gibi kükürt ve/veya kurşun katkılı çeliklerdir. Talaşı kısa kırılır, takım ömrü uzar, otomat tezgâhlarında yüksek hızda seri üretim yapılabilir. Karşılığında kaynak kabiliyeti ve tokluk düşüktür. Ayrıntılar: Otomat çeliği nedir?

6. Mikro alaşımlı çelikler

38MnSiVS5, 30MnSiVS6 gibi vanadyum içeren çeliklerdir. Dövme sonrasında kontrollü soğutmayla, ayrıca ıslah işlemine gerek kalmadan yüksek mukavemete ulaşırlar. Isıl işlem adımını kaldırdıkları için krank mili ve biyel kolu gibi seri dövme parçalarda maliyet avantajı sağlarlar.

Kalite isimleri nasıl okunur?

İsimler rastgele değildir; çoğu zaman malzemenin özetini taşır:

• S355J2 — S: yapı çeliği, 355: minimum akma dayanımı (MPa), J2: −20 °C'de 27 J çentik darbe enerjisi.
• C45 — C: alaşımsız karbon çeliği, 45: yaklaşık %0,45 karbon. CK45 / C45E kükürt ve fosforu daha sıkı sınırlanmış asal çelik versiyonudur.
• 42CrMo4 — 42: yaklaşık %0,42 karbon, Cr ve Mo alaşım elementleri; 4 sayısı krom miktarının 4 katıdır (yaklaşık %1 Cr). Malzeme numarası 1.7225, Amerikan karşılığı SAE 4140'tır.
• St52 — Eski DIN gösterimi; 52 sayısı kgf/mm² cinsinden minimum çekme dayanımını ifade eder. Bugünkü karşılığı S355 sınıfıdır.

Özet tablo