Sade Karbonlu çelikler
Sade karbonlu çelikler, çeliklerin en temel türlerinden biridir. Bu çelikler, sadece karbon ve ferrojen (Fe) elementlerinden oluşur ve diğer alaşımlar içermemektedir. Bu yüzden alaşımsız çelikler diye de adlandırılır. Sade karbonlu çelikler, yüksek mukavemetli çelikler arasında değillerdir ancak dayanıklılıkları ve esnekliği nedeniyle yapılar, taşıma araçları, makine parçaları, vb. gibi birçok uygulamada kullanılabilir.
Sade karbonlu çelikler ucuz ve kolay şekillendirilebilirler. Mekanik özellikleri yapılarında bulunan karbon oranına bağlı olarak değişir. Bu gün için demir çelik endüstrisinde üretilen çeliklerin 10 da 9 una yakını sade karbonlu çeliklerdir. Sertleşme yetenekleri azdır, sertleştirme işlemlerinden sonra parçada çatlama ve çarpılmalar meydana gelir. Kalın kesitli parçalar ise istenilen düzeyde sertleştirilemezler. Korozyonik ortamlara dayanıksızdırlar ancak alevle ve indüksiyonla yüzey sertleştirme yapılabilir.
Sade karbonlu Çeliklerin Sınıflandırılması
Karbon Çelikleri (Alaşımsız çelikler), içerdikleri karbon oranına göre aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir :
Düşük karbonlu çelikler: karbon içeriği 0.05% ile 0.3% arasında olan çeliklerdir.
Orta karbonlu çelikler: karbon içeriği 0.3% ile 0.6% arasında olan çeliklerdir.
Yüksek karbonlu çelikler: karbon içeriği 0.6% veya daha yüksek olan çeliklerdir.
Düşük Karbonlu Çelikler
Düşük karbonlu çelikler, karbon içeriği 0.05% ile 0.3% arasında olan çeliklerdir. yumuşak çelikler olarak da bilinirler.
Bu çelikler esneklik, dökülme ve kaynama noktası yüksekliği açısından üstün özelliklere sahiptir. Düşük karbonlu çelikler genellikle boru, profil, sac, sac levha, sac parçaları, sac çubukları, profil çubukları gibi uygulamalarda kullanılır. Ayrıca düşük karbonlu çelikler çok az miktarda sertleştirmeye ihtiyaç duyarlar veya hiç sertleştirmeye ihtiyaç duymazlar. Bu nedenle de düşük karbonlu çelikler çok yaygın olarak kullanılır.
Düşük karbonlu çelikler sertleştirilemezler. Bunların uygun yöntemlerle (sementasyon, nitrasyon v.b) yüzeylerinin sertleştirilmesi mümkündür.
Çeliğin Karbon atomu yönünden zayıf olması durumundaysa alaşıma “dövme demir” denmektedir. Çelik alaşımın üretiminde kullanılan alaşım maddelerinin oranı, elde edilen Çeliğin daha iyi kaynaklanabilir ve paslanmaya karşı daha dayanıklı olmasını sağlamaktadır.
Yukarıdaki çizelgede MKE tarafından Ç 1020- Ç 1030- Ç1040 – Ç 1050 ve Ç 1060 ile adlandırılan çeliklerin karbon, silisyum, mangan, fosfor ve kükürt oranları verilmiştir.
Orta Karbonlu Çelikler
Orta karbonlu çelikler, Orta karbonlu çelikler, karbon içeriği 0.3% ile 0.6% arasında olan çeliklerdir. ısıl işlemlere oldukça yatkındır. Dayanımları az karbonlu çeliklere oranla daha iyidir.
Bu çelikler genellikle sertliği, dayanıklılığı ve mukavemeti yüksek olan parçalar için kullanılır. Örnek olarak, vidalar, bilyalar, çarklar gibi parçalar orta karbonlu çelikten yapılabilir. Ayrıca bu çelikler, işlem görmeden önce sertleştirilebilir veya temellerde kullanılabilir.
Kaynak kabiliyetleri de düşük karbonlu çeliklere göre daha düşüktür. Orta karbonlu çeliklerin kaynak işlemlerinde özel itina göstermek gerekir.
Yüksek karbonlu çelikler
Yüksek karbonlu çelikler, karbon içeriği 0.6% veya daha yüksek olan çeliklerdir. Bu çelikler sertliği, dayanıklılığı ve mukavemeti yüksek olan parçalar için kullanılır. Örnek olarak, bıçaklar, kesici aletler, çekiçler, kilitler gibi parçalar yüksek karbonlu çelikten yapılabilir. Yüksek karbonlu çelikler aynı zamanda işlem görmeden önce sertleştirilebilir veya işlem görmeden önce sertleştirilir. Ancak, yüksek karbonlu çelikler daha yüksek mukavemete sahip olmasına rağmen, daha az esneklik ve dökülmeye sahiptir ve dolayısıyla daha az maliyetli olan düşük karbonlu çeliklerin yerine kullanılmazlar.
Yüksek karbonlu çeliklerin ise sünekliliği (Esneme kaabiliyeti) azdır. Kesilmeleri ve işlenmeleri güçtür. Yumuşatma tavlaması ile talaş kaldırma işlemine yatkınlık kazandırılabilir.
Çekme mukavemetleri diğer çeliklere göre daha fazla olup, sertleştirilebilme yetenekleri çok iyi fakat, kaynak olma özellikleri çok zayıftır..
Modern sanayide kullanılan yüksek Karbon atomu içeren Çelik alaşımlar, daha düşük erime noktasına sahip olduğundan “dökme demir” olarak nitelendirilmektedir. Bu şekilde Karbon yönünden zengin olan alaşımların erime sıcaklığı da daha düşük olduğundan daha az enerji ile eritme ve döküm işlemi gerçekleştirilebilmekte ve böylece üretim maliyeti düşerken üretim hızı da artmaktadır.