Çelik bir element değildir. Çelik bir kaç elementin bir araya gelerek oluşturduğu bir alaşımdır.
Çeliği oluşturan elementler ve oranlar değişiklik arzetse de en temel bilgi çeliğin yapı taşının demir (Fe) olmasıdır. Kısacası çelik bir demir türüdür.
Bir demir türü olarak çelik doğada kendi halinde bulunmaz. Çelik demir madeni üzerinde pek çok işlem yapılarak elde edilen rafine bir üründür.
Demirin doğadaki hali basit bir taş görüntüsünden ibarettir. Bu taş parçasından çok fonksiyonel ve işlenebilir bir madde olan çeliğe geçiş aslında insanlık medeniyetinin tarihsel gelişim hikayesidir.
Demirden çeliğe doğru; yani birince ve ikinci resim arasındaki tarihsel süreç kabaca şu şekildedir:
- İnsanlığın demiri keşfi ve çeşitli amaçlarla kullanması (Tarih öncesi devirler)
- Demirin ilk defa eritilmesi – pik demirin icadı (Milattan önce 3000)
- Körük ve çeşitli ekipmanların keşfi ile demirin eritilmesi kolaylaştı, tunçtan yapılan miğfer, kılıç gibi aletler artık yerini demire bıraktı. Demir çağı başladı (Milattan önce 1700)
- İlk hadde makinesinin imalatı ile profil demirin icadı (1500)
- Kok kömürünün kullanılmaya başlanması ile demir madeninin işlenmesinde hiç olmadığı kadar kolaylık sağlandı. (1709)
- Devrimsel bir olay: Pik demirden yapılan en büyük yapı; ilk köprü yapıldı (1773)
- Devrimsel bir olay: Pik demirden yapılan ilk gemi denizlere açıldı (1796)
- Akışkan demirin içinden hava geçirerek fosfor, kükürt gibi maddelerin yakılması karbon oranın %2’nin altına çekilmesi (Bessemer usulü) sonucu ilk çeliğin icadı, seri çelik üretimin başlaması (1856)
- Çelik üretiminde kireç taşı kullanılmaya başlandı; çelik fosfordan arındırıldı; İsveç çeliğine olan bağlılık sonlandırıldı; dünyanın her yerindeki demir madenleri çelik sanayi için işlenebilir niteliğe kavuştu (1876)
- Üstten oksijen üfleme metodunun ve elektrikli ark ocaklarının gelişmesi ile çelik kalitesi çağ atladı, maliyetler azaldı, kimya biliminin de gelişimine paralel günümüzdeki çelik tipleri oluşmaya başladı (1957)
Tarihsel süreçten de anlaşıldığı üzere çelik, demirin rafine edilmiş halidir. Bu rafinasyon bir anda olmamış; milattan önce 3000 yılından günümüze kadar; yani 5000 yıllık bir süreçten bu güne gelmiştir.
5000 yıllık rafinasyon sonucunda ortaya çıkan modern çelik; hayatımızın her alanında kullanılmaktadır. Bu çok çeşitlilik sebebi ile içeriğinde kimyasal farklılıklar oluşturularak çeşitli amaçlara daha iyi hizmet etmesi sağlanmaktadır. Bu durum da modern çeliğin çeşitlerini oluşturmaktadır.
OTOMAT ÇELİĞİNDEN 316 PASLANMAZ ÇELİĞE
Uçaklar, gemiler, beyaz ev eşyaları, sanayi makineler, köprüler, gökdelenler, silahlar, el aletleri, endüstriyel malzemeler ve hatta yemek yediğimiz çatal kaşık bile bugün %100 geri dönüştürülebilir çelikten imal edilmektedir. Ancak bu çeliklerin hepsi aynı değildir. Bir çok çelik türü farklı işlerde kullanılmak üzere farklı farklı isimlendirilmiş ve standartlaştırılmıştır.
STANDARTLAŞTIRMALARDAKİ STANDARTSIZLIK
CK45 çelik diye bir şey duydunuz mu? Peki 304 çelik? Ya 16 MnCr5’e ne demeli?
Bir sürü kafa karıştırıcı kısaltma. Her ülkenin kendine göre “yerli ve milli” çelik üretme sevdası sonucu üretilmiş yüzlerce birbirine muadil çelik tipi…
Örneğin evinizdeki 304 paslanmaz çelik çatal-bıçak setinizin Almanya’da “X 5 CrNi 18 9” İngiltere’de “BH 21”, Fransa’da “Z 8 CN 18 09”, Japonya’da “SKD 5”, hatta İsveç’te “2332” paslanmaz çelik çatal-bıçak seti diye adlandırıldığını biliyor muydunuz?
Belki artık tüm dünya Amerikan SAE standartlarını az ya da çok benimsedi ve kimse çatal bıçak setlerine “X 5 CrNi 18 9” demiyor. Ancak yine de gündelik hayatımızda olmasa da endüstriyel süreçlerde çelik seçiminde sürekli karşımıza çıkan bu standartlar karmaşasına bir açıklama getirmek gerek:
- Alman & Avrupa standardı DIN – EN : Türkiye’de en çok kullanılan norm. DIN, ISO ve EN ile aynı şey demek yanlış olmaz. Türkiye’de en çok karşınıza çıkacak standart bu. Bu standart çok sık revizyon geçiriyor bu sebeple oldukça kafa karıştırıcı olabiliyor. İsmi bile şaibeli. DIN mi diyeceğiz, EN mi; bu bile belli değil. Örneğin CK45 ve C45 örneği… Böyle basit bir gösterimde bile bu normda tereddütte kalmak çok olağan.
- Amerikan standardı SAE: İstikrarlı olma iddiasında bir norm. Rakamların her biri tipine göre çelikleri genelden özele doğru çok kesin bir şekilde kategorize ediyor. Özel durumlar dışında anlaması kolay ve tutarlı. Dünyadaki yeri gün geçtikçe sağlamlaşıyor. Türkiye’de gittikçe yaygınlaşıyor.
- Japonya standardı JIS: Asya’da ciddi oranda kullanılıyor ve sağlam temelleri var; Türkiye’de pek karşılaşmıyoruz.
- Fransa standardı AFNOR: Artık bunu kullanan pek yok, bahsetmek gereksiz.
- İsveç standardı SS: Böyle bir normun varlığı gereksiz. Çelik üretiminde kireç taşı kullanılmadan önce madenleri sayesinde çelik endüstrisini kısa süreliğine tekeline alan İsveç artık bu önemini yitirmiş durumda.
- Ve diğerleri (İngiltere Bs, İtalya UNI, Rus GOST vs..)
Bu ülkeler arası çekişme tablosu standartlardaki karmaşayı tek başına açıklamıyor. Karmaşanın sebebi standartlardaki çok sık değişiklikler, sürekli yenilenen çelik tipleri, müşteriye özel üretilen standart dışı çelikler, her ülkenin farklı bir standardı benimsemesi, her standardın farklı bir mantıklı çelikleri sınıflandırması, muadil çelik seçim cetvellerinin üreticiler tarafından paylaşılmaması, standartlar arasında muadil ürünlerin olmaması gibi sebeplerle daha komplike hale geliyor.
TÜRKİYE’DE ÇELİK SEÇİMİNDE HANGİ STANDARDI İZLEYECEĞİZ?
Söz gelimi Asil Çelik veya farklı bir çelik imalatçısından veya herhangi bir satıcıdan stok bilgilendirmesini incelediğinizde karşınıza aşağı yukarı şöyle tablolar gelecek:
Eğer görebildiyseniz tabloda hem EN&DIN hem de SAE standartlarındaki ürünler var. İşte Türkiye’de çelik ile ilgilenmek en az bu iki standardı bilmeyi gerektiriyor… Çünkü Türkiye’nin takip ettiği çelik standardı hangisidir, nedir bilen yok. Bu tip konular için kurulmuş olan Türk Standartları Enstitüsü çelik standartlarında EN’yi gösteriyor gibi yapıyor; ama net bir şekilde bunu ilan etmiyor. Üreticinin de tüketicinin de izlemesi gereken standart konusunda kafası karışık. Biz en iyisi her iki standardı da öğrenmeye gayret edelim…
ÇELİK STANDARTLARINI ANLAMAK: EN & DIN
DIN normları Avrupa Birliği’nin zorlaması ile EN standartlarına evriliyor. Bu süreç devam ediyor. Kısa sürede DIN diye kendine has bir standart kalmayacak hepsi EN’leşecek. Bu sebeple bu standarttan bahsederken diğer türevlerini değil yalnızca EN’yi baz alacağım. Önerim; siz de böyle yapın.
En standardında çelik sembollerine örnek vermek gerekirse şu şekildedir: C10 E, C60 S, C55 E, X10CrNi18-8, X2CrNiMo18-14-3, X2CrNi19-11, X15CrNiSi20-12, X30Cr13, X22CrTiNb18, X2CrTi12, X6CrMo17-1
Ne düşünüyorsunuz? Fazla mı karışık? C10 E gibi Mercedes araba modeli kadar basit bir isimlendirmeden adeta kimyasal bir bileşik formülü gibi X6CrMo17-1 adlandırmasına nasıl gelindiğini anlamadınız mı?
Yalnız değilsiniz. Eğer metalurji konusunda ihtisas sahibi değilse bunu kimse anlamıyor.
Yine de ben size anlatmaya çalışacağım.
Öncelikle EN standartlarının çeliği ne şekilde kategorize ettiğini bilmemiz gerekiyor. Bu standarda göre çelikler temelde şu üç türde bulunuyor:
- Karbonlu çelikler
- E: Kükürt oranı %0,035 veya daha az
- R: Kükürt oranı %0,02 veya daha az
- G: Alevle veya indüksiyonlar sertleşmeye uygun
- C: Soğuk şekillendirmeye uygun
- D: Tel çekmeye uygun
- S: Yay yapımına uygun
- W: Kaynak teli yapımına uygun
- Alaşımlı çelikler
- Katsayısı 4 olanlar: Cr, Co, Mn, Ni, Si, W
- Kaysayısı 10 olanlar: Al, Cu, Nb, Pb, Ti, Zr, Mo, Ta, V
- Katsayısı 100 olanlar: C, S, P, N
- Katsayısı 1000 olanlar: B
- Yüksek hız çelikleri (HSS)
Bu listenin alt maddelerinin, alt maddelerinin alt maddeleri vardır. Eklentileri ve özel durumları da. 5000 senelik çeliğin refinasyonu neticesinde daha basit bir kategorizasyon kurulması mümkün olmamışa benziyor.
Şimdilik EN standardındaki bu üç ayaklı sınıflandırma mantığını kavramamız yeterli.
Örnek üzerinden gidelim.
En basit, bilinen çelik ürünü diyince aklınıza ne geliyor? Benim inşaat demiri geliyor. Biliyorsunuz; betonun çelikle örgülenmesi neticesinde günümüzdeki dev inşaat ensüstrisi gelişiyor. Bu bakımdan “yapı çeliği” diye adlandırılan tip çeliğin en çok kullanılan hali; bu bakımdan en basit – ilk akla gelen tipidir. Dilerseniz “inşaat demiri” olarak bilinen betonarme -donatı çelik türünden devam edelim.
DEVAMI GELECEK