Endüstrinin tüm çelik ihtiyaçlarını karşılayabilecek nitelikte çelik üretimini yapmak, sınıflandırmanın da geniş kapsamlı düşünülmesini gerektirir. Çeliklerin sınıflandırılması ana hatlarıyla aşağıdaki gibidir.
- Kullanım alanlarına göre çeliklerin sınıflandırılması.
- Kimyasal bileşimlerine göre çeliklerin sınıflandırılması.
- Kaliteye göre çeliklerin sınıflandırılması.
- Sertleştirme ortamına göre çeliklerin sınıflandırılması.
Kullanım Alanlarına Göre Çeliklerin Sınıflandırılması
Çelik metaller içinde en geniş kullanım alanına sahip olanıdır. Çeliğin bu yönü, onun üretim miktarını artırmanın yanı sıra, bu üretime çeşitlilik katmıştır. Bir bakıma çeliğin kullanım alanlarına göre üretilmesi ve sınıflandırılması olanağını vermiştir.Kullanma alanlarına göre sınıflandırmaya tipik örnek inşaat çelikleridir. Her türlü yapıların betonarme kısımlarında kullanılan çelikler, inşaat çeliği olarak tanınır. Çelik hangi alan için üretilmiş ve kullanılmaktaysa, o alanın adını alır ve sınıflandırılır. Örneğin; cıvata ve somun çeliği, yay çeliği, ray çeliği gibi.
Kimyasal bileşimlerine göre çeliklerin sınıflandırılması
Çeliklerin kimyasal bileşimlerine göre sınıflandırılmasında, malzemenin karbon, fosfor, kükürt ya da silisyum oranları dikkate alınır.
Kimyasal bileşimlerine göre sınıflandırma iki başlık altında yapılır.
- Sade karbonlu çelikler.
- Alaşımlı çelikler.
Sade Karbonlu çelikler
Çeliklerdeki en ucuz ve en etkili alaşım maddesi karbondur. Çelik içinde %1,7’ye kadar karbon bulunur. Karbon oranındaki her değişim, çeliğin özelliklerinin de değişimi anlamına gelir.
Sade karbonlu çelikler ötektoit oranları göz önüne alınarak iki grupta toplanır.
Ötektoit altı çelikler.
Yumuşak çelikler. Karbon oranı: %0,1 -0,2•
Az karbonlu çelikler. Karbon oranı: %0,2-0,3
Orta karbonlu çelikler. Karbon oranı: %0,3-0,852.
Ötektoit üstü çelikler
İç yapısında %0,85’den fazla karbon olan çeliklerdir.
Alaşımlı Çelikler
Çeliğin demir ve karbon alaşımıdır. Ancak bu çeliğe alaşımlı çelik denemez. Çünkü bir çeliğe alaşımlı denebilmesi için, iç yapısında bulunan ametal ya da metallerin alaşımın özelliklerini değiştirmesi gerekir. Çelik içerisinde katılan metal ya da ametal, çeliğe yeni bir özellik veriyorsa, o çelik alaşımlı olur.
Çelik içine katılan alaşım elemanları, kendi özelliklerini çeliğe verir. Çelik yeni alaşım elemanlarının sayısına göre sınıflandırılır.
1. Basit alaşımlı çelikler. İç yapısında karbondan başka bir alaşım elemanı olan çeliklerdir. Bu tür çeliklere örnek olarak, nikelli, kromlu ve vanadyumlu çelik verilebilir.
2. Çift alaşımlı çelikler. İç yapısında karbondan başka iki alaşım elemanı olan çeliklerdir. Örnek olarak, krom-nikelli, krom-molibdenli, krom-vanadyumlu çelikler verilebilir.
3. Çok alaşımlı çelikler. Bu gruptaki çeliklerin iç yapısında, karbondan başka çok sayıda alaşım elemanı bulunur. Örnek olarak, krom-nikel-vanadyumlu, krom-volfram-kobaltlı çelikler gibi.
Kalitelerine göre çeliklerin sınıflandırılması
Çelik bir malzeme olduğuna göre, bunun çeşitleri arasında kalite farkı olması kaçınılmazdır. Dolayısıyla da karşımıza kaliteye göre bir sınıflama çıkar. Çeliklerin kaliteye göre sınıflandırılması üç grup altında toplanır.
1. Biçimlendirilebilme özelliklerine göre: Çeliğin kalitesi, kesme, delme, dövme, bükme gibi biçimlendirme işlemlerini etkiler. Çeliklerde bu biçimlendirme işlemlerine göre sınıflandırılır.
2. Yapısal özelliklerine göre: Çeliğin yapısal özellikleri, korozyona, ısıya, aşınmaya karşı dirençlerini ortaya koyar. Bunlar dışında sertleşme nitelikleri de yapısal özelliklere bağlıdır. Örneğin, çekirdeğe kadar sertleşmeye elverişliler, özellik değiştirmeyenler, sertleştirmeye elverişli çelikler.
3. Mikroskopik yapı bakımından: Değişik karbon oranlarına sahip çelikler mikroskop altında incelendiğinde yapısal farkları görülebilir. Buna göre çelikler ferritik, austenitik ve martenzitik çelikler olmak üzere üç grupta toplanır.
Çeliklerin Sertleştirme ortamlarına göre sınıflandırılması
Çeliklerin sertleştirmeye olan yatkınlıkları, iç yapılarında bulunan karbon oranıyla bağlantılıdır. İç yapısında %0,20’den az karbon bulunan çelikler sertleşemez. Bu oran dışında kalan çelikler sertleştirilebilir.
Çeliğin sertleşmesi için ısıl işlemden geçirilmesi gerekir. Genel anlamıyla ısıl işlem, çeliğin ısıtılması ardından kontrollü olarak soğutulmasıdır. Soğutma işlemi başlarda çok ani, zaman içinde yavaşlatılarak yapılır. Soğutma işleminin yapıldığı ortam, sertleştirme ortamı olarak anılır. Su, yağ ve hava en çok kullanılan sertleştirme ortamlarıdır. Çelikler sertleştirildikleri bu ortamlara göre sınıflandırılır. Su çeliği, yağ çeliği ve hava çeliği gibi.