Merhabalar Değerli Ziyaretçi;
Blog sayfamın ilk yazısının çelik olması elbette tesadüf değil 🙂 Umarım bilgiler işiniz için yararlı olur bilgi paylaştıkça çoğalır diğer yazılarımı incelemeden geçme 😉 Lafı uzatmadan işimize bakalım…
Çelik nedir?
ÇELİK, bir Demir (Fe) Karbon (C) alaşımıdır. C’dan başka farklı oranlarda alaşım 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 (ıslah, normalizasyon vs.) ile içyapı da kontrol edilerek kullanım amacına göre değişik özelliklerde çelik elde edilir.
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.
1. Malzeme Numarası
2. Çeliğin çekme dayanımına göre kısa işareti
3. Çeliğin kimyasal analizine göre kısa işareti
Karbon Çelikleri
Düşük Alaşımlı Çelikler
Yüksek Alaşımlı Çelikler
Malzeme Numarası= a. b c d e
a= Malzeme Cinsi (çelik için 1)
b=Çelik Türü
c=Çelik Türü (Alt Grup)
d e=Sıra No
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 çelikle
Harfler
Tanım
A
Kimyasal analizi istenilen aralıklarda
H
Sertleşebilir eğrisi istenilen sınırlar arasında
M
Mekanik özelliklere ait değerler istenilen sınırlar arasında
S
Paslanmaz çelikler
GENEL YAPI ÇELİKLERİ :
Türkiye 16.472.000 ton’luk çelik üretimi ile dünya çelik üretiminde 13. sıradadır. Türkiye 2002 yılındaki 16.472.000 tonluk üretiminin 9.337.009 tonunu ihraç etmiştir. Buna karşılık çoğunluğu (% 85) yassı ürünler olmak üzere 5.446.879 t çelik de ithal etmiştir. Genel Yapı Çelikleri toplam çelik üretimi içinde en büyük paya sahiptirler. Genel yapı çeliklerinin kullanımının bu derece fazla olması bu çeliklerin standartlarına da büyük bir itina gerektirmektedir.
Genel yapı çeliklerinin belirlendiği Avrupa Standardı EN 10025 ile ilgili son değişiklik Aralık 2000’de yayınlanmıştır. 2000 civarındaki çelik içinde en çok kullanılanları olan bu yapı çeliklerine ve bir bakıma da her derde deva oldukları için “genel yapı çelikleri” denilmiştir. Bunlar tarihi gelişimlerinde, EN 10025 standardının ilk şeklini aldığı Mart 1990’da en köklü değişimlerine uğramışlar ve başta kısa gösterimleri olmak üzere büyük ölçüde değişmişlerdir. Özellikle çekme dayanımlarını esas alan kısa gösterimler yerine mukavemet hesaplarında daha çok kullanılan akma sınırlarını esas alan kısa gösterimler kullanılmıştır.
Genel yapı çeliği, çekme dayanımı ve akma sınırı ile tanımlanan ancak biçimlendirme (ısı işlemi uygulanmamış) suretiyle yapılan ve normalleştirme tavı uygulanmış veya uygulanmamış durumdaki alaşımsız ve az alaşımlı çeliklerdir. Burada üst yapı, yol, kanal, köprü vb. inşaat işlerinde kullanılan yukarıda verilen tanıma uygun şekilde imal edilen çelik profiller, çubuklar, teller, levhalar, şeritler, kalın ve orta kalınlıktaki saçlar ile yarı mamul ve dökme parçaların yapımında kullanılan çelikler ele alınmaktadır. Muayene ve deneyleri TS 2162 ye göre yapılır.
I-Sınıflandırma:
Genel yapı çelikleri en az çekme dayanımlarına göre Fe 33, Fe34, Fe 37, Fe 42, Fe 46, Fe 50, Fe 52, Fe 60 ve Fe 70 olmak üzere dokuz sınıfa ayrılırlar. Kimyasal bileşim işleme kırılganlığa dayanım ve kaynak edinebilme yetenekleri bakımından ise üçe ayrılırlar.
Kalite 1: Genel amaçlar için kullanılan çeliktir.(Fe 37-1 gibi)
Kalite 2: Sınırlı amaçlar için kullanılan çeliktir.(Fe 37-2 gibi)
Kalite 3: Özel amaçlar için kullanılan çeliktir. (Fe 37-3 gibi)
II-Özellikler:
a)Kimyasal Özellikler
b)Mekanik Özellikler
c)Yapılış Özellikleri: Genel yapı çelikleri genellikle, sıcak haddelenerek veya sıcak dövülerek yapılır. Kalite–1 çeliklerin üretim yönteminin saptanmasında yapımcı serbesttir ve önceden belirtilmemiş ise, kalite–2 ve kalite–3 çeliklerinin üretiminde de yapımcı serbesttir. Ancak istendiğinde yapımcı üretim yöntemini bildirmek zorundadır. Biçim verme yöntemi ise Çizelge–2 de verilen dioksidasyon durumu önceden belirtilmemiş ise, yapımcı dilediğini seçmekte serbesttir. Saç ve levhalar uygulanacak ısı işlemleri önceden belirtilmelidir (sıcak biçimlendirilmiş veya normalleştirme tavı uygulanmış gibi).
Görünüş
Biçimlenebilirlik
Kenar bükme yeteneği
Çubuk çekmeye uygunluk
Kalıpta dövmeye uygunluk
Dikişli boru yapımı
Gevrek kırgınlığa dayanım
Kaynak edilebilme
Beton Çelik Çubukları ve Çelik Hasırları:
Bu kısımda betonarme yapılarda beton donatısı olarak kullanılan dairesel kesitli ve düz yüzeyli nervürlü veya profil yüzeyli beton çelik çubuklar ve beton çelik hasırlar ele alınmakta olup ön gerilme betonda kullanılan yüksek dayanımlı çelik çubuklu ve tellere ait özellikler verilmektedir. Muayene ve deneyleri TS 708 e göre yapılır.
I-Tanımlar:
Beton çelik çubuklar: Beton çelik çubuklar yüzey şekillerine göre üçe ayrılır.
Düz yüzeyli çelik çubuk (D): Yüzeyinde betonla aderansı (kenetlemeyi) artırıcı nervürler veya profiller bulunmayan yüzeyi düz dairesel kesitli beton çelik çubuğudur.
Profil yüzeyli çelik çubuk (P) : Haddelenme sırasında yüzeyinde betonla aderansı artırıcı çeşitli şekilli girintiler oluşturulmuş ve genellikle beton çelik hasırlarında kullanılan beton çelik çubuğudur.
Nervürlü çelik çubuk (N): Haddelenme sırasında yüzeyinde betonla aderansı artırıcı nervürler (sürekli veya kesintili enine boyuna veya eğimli çıkıntılar veya fitiller) oluşturulmuş beton çelik çubuğudur.
Beton Çelik Hasırlar: Birbirine dik doğrultuda yerleştirilmiş aynı mekanik ve yüzeysel özelliklerdeki iki dizi beton çelik çubuklarının kesişme noktalarında, direnç nokta kaynağı veya kelepçelerle birleştirilmesiyle oluşturulmuş hazır beton donatısıdır.
II-Sınıflandırma
a) Beton çelik çubukları haddelenme sonucunda sertliklerine göre;
Sıcakta haddelenme sonucunda sertleştirilmiş (doğal sertlik) (a)
Soğukta işlem görerek sertleştirilmiş (b), olmak üzere ikiye ayrılır.
b) Minimum akma sınırı gerilmelerine göre;
Minimum akma sınırı 2200 kgf/cm2 (I)
Minimum akma sınırı 4200 kgf/cm2 (III)
Minimum akma sınırı 5000 kgf/cm2 (IV), olmak üzere üç sınıfta ayrılır.
c) Beton çelik hasırlarının yapımında kullanılan IV b sınıfı çubuklar, minimum kopma uzaması özelliğine göre;
Minimum kopma uzaması (10) % 8 olan çubuklar (IV bs)
Minimum kopma uzaması (10) % 5 olan çubuklar (IV bk) olmak üzere iki sınıfa ayrılır.
III-Özellikler:
a) Görünüş:
Beton çelik çubuklarının ve çelik hasırlarının yüzeylerinde tufal (ayrılabilen pas), çatlak, çentik gibi özürler, gözle algılanabilir çap değişiklikleri, nervür bozuklukları ve eksiklikleri bulunmamalı, ayrıca çelik hasırlarda gözle algılanabilir boyutsal bozukluklar bağlanmamış düğüm noktaları ve çarpıklık bulunmamalıdır.
Çubuğun aynı kesitinde ölçülen en büyük çap ile en küçük çapın farkı olan ovalık, çap toplam toleransının % 80 inini geçmemelidir.Anma ağırlığı toleransı % 6 dır.
(1) Ağırlık hesabında çeliğin özgül ağırlığı 7,85 gr/cm3 olarak alınmıştır.
(2) Ağırlık ve kesit alanı toleranssız çapa göre hesaplanmıştır.
(3) 28 mm den büyük çaptaki çubuklar özel sipariş üzerine üretilmektedir.
b) Yapılış Özellikleri:
b.1. Çelik Çubuklar:
Çekme dayanımı: Çelik çubuklara çekme deneyi uygulandığında şartnameye uygun değerler elde edilmelidir. Doğal sertlikteki çubuklarda, minimum çekme dayanımı deneysel olarak saptanan akma sınırının en az 1.2 katı olmalıdır.
Katlama: Düz yüzeyli çelik çubuklara katlama deneyi uygulandığında çubuklarda kırılma veya çatlama oluşmamalıdır.
İleri-Geri Eğme: Nervürlü veya profilli çubuklara ileri-geri eğme deneyi uygulandığında, kırılma veya çatlama oluşmamalıdır.
Aderans Katsayısı: Nervürlü veya profilli çubukların aderans katsayısı en az 1.4 olmalıdır.
Çatlak Katsayısı: 14 mm çaplı nervürlü veya profilli çelik çubuklarda çatlak katsayısı değeri en az 1.3 en çok 2.0 olmalıdır.
Kaynaklanabilirlik: Direnç alım kaynağı veya elektrik ark kaynağı yapılmış çubuklar çekme deneyinde, kaynaklı bölgenin dışında bir kesitten kopmalı, yanımlarının altında olmamalı ve bu değerler, aynı çubuktan alınan kaynaksız numunenin kopmadaki çekme gerilmesi değerinin 0.90 ınından küçük olmamalıdır. Direnç alım kaynağı yapılmış çubuklarda katlama deneyinde 60°C lik bir katlama açısına kadar, herhangi bir çatlak veya çatlak başlangıcı görülmemelidir. Elektrik ark kaynağı yapılmış çubuklarda eğme ve katlama deneyinde 60°C lik bir katlama açısına kadar, gevrek kırılma olmamalı kaynakta oluşabilecek çatlak başlangıçları ana metale işlememelidir.
b.2. Çelik Hasırlar:
Çelik hasırların yapımlarında kullanılan çelik çubukların b.1 de belirtilen yapılış özelliklerinde olmalıdır.
Nokta direnç kaynağı (ND) yalnız gerekli denetim ve kalite kontrolünün sağlandığı işletmelerde yapılmalıdır.
Kaynaklı çelik hasırı oluşturan enine ve boyuna çubuklar, bütün kesişme noktalarında en küçük kayma dayanımını şartnamede belirtilen düzeyde olan direnç nokta kaynağı ile birleştirilmiş olmalıdır.
Kelepçeli çelik hasırlarda kullanılan kelepçeler, metale veya çeliğe zararı olmayan malzemeden yapılmış olmalı ve düğüm noktalarının taşıma ve uygulama koşulları altında kayma, dönme veya ayrılmasını önlemelidir.
Çelik hasırlarda, boyuna çubuklardan her biri veya bir bölümü yan yana konmuş çift çubuklardan oluşturabilir.
Çelik hasır oluşturan enine ve boyuna çubuklar, kenarlara en yakın düğüm noktalarından sonra en az 2.5 cm uzatılmış olmalıdır.
Çelik hasırlarda enine bir çubuğun kesit alanı boyuna bir çubuğun veya çubuk çiftini kesit alanının en az 1/3 üne eşit olmalıdır.
c) Boyutlar:
c.1. Çelik çubuklar:
Uzunluk: Üretim boyları üreticinin belirttiği boylardan en çok + %2.5 farklı olmalıdır. Kullanıcının siparişi üzerine soğuk kesimle elde edilen boylar + 5 mm ye kadar duyarlı olabilir.
Nervür Boyutları: 16 mm çapa kadar olan nervürlü çubuklarda 600 mm daha küçük çaptakiler için 1200 mm uzunluktaki bir çubuk numunesi üzerinde bütün nervürlerin ölçülen yüksekliklerinden bir yüzde bulunanların en çok yüksekliği diğer yüzde bulunanların en büyük yüksekliğinin %60 ından küçük olmamalıdır.
c.2. Çelik hasırlar :
Çubuk aralıkları: Çelik hasırlarda boyuna ve enine çubukların ararlıkları eşit veya farklı olabilir. En küçük ve büyük ararlıklar enine ve boyuna çubuklar için 50 mm–400 mm olabilir. Boyuna çubuklar çubuk çiftlerinden oluşturulmuşlarsa birbirini izleyen çubuk çifti eksenleri arasındaki uzaklık en az 100 mm olmalıdır.
Çubuk aralıkları toleransları:
Birbirini izleyen iki çubuk aralığı için + %0,5
En dış ve en içteki iki çubuk arası için 25 mm den fazla olmak üzere + % 0,5 olmalıdır.
Biçim toleransı: Çelik hasırın enine ve boyuna dış çubukları üzerinde kenarları 120 cm ve 160 cm olarak işaretlenen bir dik üçgenin ölçülen hipotenüsünün uzunluğu 200 cm + 3 cm olmalıdır.
Çelik çubukların anma çapları anma kesit alanları ve birim boy ağırlıkları
Çap (mm)
Alan (cm2)
Birim Ağırlık (kg/m)
4
0,126
0,099
4,5
0,159
0,125
5
0,196
0,154
5,5
0,238
0,187
6
0,283
0,222
6,5
0,332
0,260
7
0,385
0,302
7,5
0,442
0,347
8
0,503
0,395
8,5
0,567
0,445
9
0,636
0,499
9,5
0,709
0,556
10
0,785
0,617
10,5
0,866
0,680
11
0,950
0,746
11,5
1,039
0,815
12
1,130
0,888
14
1,540
1,210
16
2,010
1,580
Alaşımsız ve Genel Yapı Çeliklerinden Yapılmış İnce Çelik Saçlar:
I-Tanımlar:
İnce Çelik Saç: Alaşımsız ve genel yapı çeliklerinden yapılmış ince çelik saçlar genişlikleri 600 mm veya daha büyük, kalınlığı 3 mm den az olan sıcak veya soğuk haddelenerek yapılmış kenarları kesilmiş veya kesilmemiş yassı mamullerdir. Muayene ve deneyleri TS 3812 ve TS 3519 a göre yapılır.
Dekupe: Çeliklerin yüzeylerindeki yağı tufal oksit ve yabancı maddelerin temizlenmesi için sıra ile yağ giderici asit ve yıkama bankolarından geçirilmesi işlemidir.
II-Özellikler:
a) Malzeme: İnce çelik saçlar alaşımsız ve genel yapı çeliklerinden yapılmış olmalıdır.
b) Yüzey durumu: Yüzeyleri genel olarak mat yapılır. Yüzey durumu aşağıdaki 4 halden birine uygun olmalıdır.
Tufali alınmamış (02) : Isıtma renklenmesi ve gevrek tufala izin verilir.
Tufalsiz (03) : Gözenek, küçük bere ve hafif haddeleme çiziklerine izin verilir.
İşlem görmüş yüzey (04) : Yalnız az miktarda gözeneklere küçük berelere ve çiziklere izin verilir.
İşlem görmüş iyi yüzey (05) : Gözenek küçük berte çizikler püskürtme ile yapılan takin homojen görünümünü bozmamalıdır.
Kısa işareti 02, 03 ve 04 olan yüzey işlemleri ince çelik saçların her iki yüzeyinde uygulanmalıdır. Kısa işareti 05 olan yüzey işlemi her iki yüzey için istendiğinde önceden belirtilmelidir.
PASLANMAZ ÇELİK :
Demirin bol olması, kolay ve ucuz elde edilmesi nedeniyle çeliğin de kullanımı çok yaygındır. Ancak çelikte de, demirde olan bir zayıf nokta vardır. Paslanma, diğer bir deyişle oksidasyon.
Günlük hayatımızda kullanılan eşyaların paslanması sonucu her yıl dünyada milyonlarca dolar boşa gitmektedir. Bu kaybın büyük bir kısmı demir ve çeliğin paslanmasından dolayıdır. Paslanmayı kısaca demirin havadaki oksijen ile birleşmesi olarak tanımlayabiliriz. Aslında bu elektrokimyasal bir reaksiyondur. Bu nedenle malzemenin bir yerinde başlayan paslanma boyanın altından geçerek diğer bir yerde ortaya çıkabilir.
Sadece demir ve çelik değil diğer metaller de paslanır (örneğin; alüminyum, pirinç, bronz gibi). Ancak onlarda malzeme ile oksijenin birleşmesinden oluşan çok ince tabaka, daha oluşur oluşmaz malzemenin hava ile temasını keserek koruyucu bir rol oynar, paslanmanın ilerlemesini önler. Bu tabaka o kadar incedir ki, malzemenin rengi hemen hemen değişmez. Demirdeki paslanmanın özelliği onun ve oksijen atomlarının boyutlarındaki büyük farktan dolayı yüzeyde sağlam bir birleşme olamaması, paslanmanın malzemenin içine nüfuz etmesi, sadece görüntü değil mukavemetin de bozulmasıdır.
Paslanmada havadaki nemin de etkisi büyüktür. Reaksiyondaki su miktarı pasın rengini de belirler. Bu nedenle pasın rengi siyah veya çok koyu kahverengi olabildiği gibi sarımtırak da olabilir. Paslanmanın hızını artıran faktörlerden bir diğeri de tuzdur. O da bu elektro-kimyasal reaksiyonun hızını arttırır. Kışın kar nedeni ile yollarına tuz dökülen yerler ve deniz kenarlarında paslanma daha hızlı olur.
Paslanmaz çelikten önce, paslanmayı önlemek için malzeme boyanıyor veya galvaniz kaplanıyordu. Bu çözümler de özellikle sağlık ve gıda sektöründe başka sorunlar yaratıyordu. İlk paslanmaz çeliği Harry Brearley, 1913 yılında tesadüfen keşfetti. Tüfek namluları için çeşitli metalleri birleştirerek deneyler yaparken bazılarının paslanmaya karşı dirençli olduklarını gördü. Her büyük buluşta olduğu gibi, o da bunu sanayicilere kabul ettirebilmek için uzun bir uğraş verdi.
Krom gibi bazı metaller, atom boyutlarının birbirine yakın olmasından dolayı oksijenle çok kolay ve süratli birleşirler. Kalınlığı birkaç atom olacak kadar çok ince ama çok sağlam bir tabaka oluştururlar. Başka reaksiyon olmaz. Bu tabaka zedelense bile tekrar oluşur. Krom belli bir oranda çeliğe katılırsa yine aynı olay olur, çelik artık paslanmaz.
Paslanmaz çeliğin içinde yüzde 10–30 krom vardır. Bu orana ve eklenecek nikel, titanyum, alüminyum, bakır, sülfür, fosfor ve benzeri elemanlara bağlı olarak kullanım yeri değişir.
Paslanmaz Çelik Kalite Denklik Tablosu
Malzeme No
DIN
SAE/AISI
AFNOR
UNI
BS
JIS
EN
GOST
1.4021
X20Cr13
420
X20Cr13
420S37
SUS 420 J1, JL
X20Cr13
20Ch13
1.4031
X40Cr13, X38Cr13
X40Cr14
SUS 420 J2
40Ch13
SICAK DALDIRMA GALVANİZ :
Demir ve çeliğin paslanmaya karşı korunmasında en akılcı ve kesin çözüm, malzemenin sıcak daldırma yöntemi ile galvaniz kaplanmasıdır. Demir ve çelik malzemeler bulundukları atmosferik ortamdan etkilenerek zaman içinde fiziksel, kimyasal, elektriksel ve diğer özelliklerini kaybederek korozyona uğrarlar. Bu değişikliğe, “metalin paslanması” da denmektir. Paslanma sadece görüntü bozukluğu olmayıp aynı zamanda metali aşındıran bir kimyasal reaksiyondur. Ayrıca pas, kaynaklandığı metalden takriben 30 kat büyük bir hacim oluşturduğundan, paslanan metalin çevresindeki elemanları da patlatmaya eğilimlidir. Metali, paslanmayı oluşturan dış etkenlerden uzak tutabilmek amacı ilen metal yüzeylere koruyucu yöntemler uygulanır. Bu koruyucu yöntemlerden bazıları boya, plastik, nikel, krom, bakır ve çinko kaplamadır. Ancak; bütün bu kaplama yöntemleri arasında çinko kaplama en güvenli ve uzun ömürlü olanıdır. Çelik malzemeleriniz yaklaşık 450°C ‘deki ergimiş çinkoya daldırılır.
Sıcak Daldırma Galvaniz yönteminde çelik malzemeler ile çinko arasında oluşan reaksiyon sonucu, malzemelerinizin yüzeyinde bir demir-çinko alaşımı meydana gelir. Bu katmanın en üst kısma saf çinkodan oluşmaktadır. Böylelikle masif ve metalik bir çinko katmanı ortaya çıkmaktadır (malzemeye bağlı olarak yaklaşık 50 – 150 µm ).
Galvanizleme prosesi sırasında ortaya çıkan bu çelik ve çinkodan oluşan alaşım korozyona karşı diğer bütün yöntemlerden daha avantajlı bir koruma sağlar.
Bu avantajlar şöyle sayılabilir:
Kalın ve nüfusiyeti yüksek ve homojen bir yüzey filmi oluşturur, diğer yöntemlerle ulaşılamayan kritik noktalar (iç hacimler, keskin köşeler, kesim yerleri, delik yüzeyleri, boşluklar) vs. korunmuş olur.
Diğer yöntemler, ufak zedelenmelere karşı çok hassastır ve genelde korozyon bu zedelenmelerde başgösterir. Oysa galvaniz kaplama çiziklere karşı dirençlidir ve hatta kendi kendini onarma özelliğine sahiptir. Buna “self healing effect” ve “katodik koruma” denir. Aynı nedenlerle, sıcak daldırma galvanizle kaplanmış yüzeyler, darbelere karşı da görece korunmalıdır.
Kaplanan malzeme ile çinko metalurjik bir bağ oluşturur ve malzeme yüzeyinde meydana gelen alaşım tabakaları dış etkilere karşı dayanıklı bir kaplama sağlar.
Galvaniz, yüzey kaplama yöntemleri arasında en uzun ömürlü olanıdır ve hiçbir bakım gerektirmez.
Belli bir estetik cazibesi vardır. İlk başları parlak ve iki boyutlu kristalin bir görünüşe sahip olan kaplama yüzeyi, zamanla matlaşarak homojen mat gri renkte bir yüzeye dönüşür.
Ekonomik bir yöntemdir.
Ancak, sıcak daldırma galvanizin dezavantajları da vardır:
Sıcak daldırma galvaniz yöntemi ile kaplanmış metallerin onarılması ve tamiri mümkün değildir, parçanın tadilat/ onarımdan sonra bir tüm olarak tekrar galvanizlenmesi gerekir.
Parçaların teker teker galvanizlenmesi gerekir, yani montajdan sonra galvaniz, sağlıklı bir yöntem değildir, parçaların galvanizlenmesi için önce sökülmeleri, işlemden sonra da takılmaları gerekir.
Küçük açıklıkları olan tanklar gibi bazı geometriler sıcak daldırma galvanize müsait değildir, imalatçının, yapının imalat sonrası sıcak daldırma galvaniz yöntemiyle korunacağını bilmesi gerekir.
Sıcak daldırma galvaniz teşkilatı pahalı ve yaygın olmayan bir teşkilattır, yöntemin lojistiği sorun yaratabilir.
Enti Mühendislik, TS–914, DIN 50976 standartlarına uygun şekilde bu kaplama metodunu uygulamakta ve tavsiye etmektedir. Demir esaslı kaynaklı ve şekillendirilerek son şeklini almış malzeme, erimiş haldeki çinko banyosuna daldırılarak yüzeyinde çinko-demir alaşımından korozyona karşı koruyucu bir kaplama elde edilir.
Sıcak Daldırma Galvaniz (TS 914 EN ISO 1461) :
Galvanizleme (Sıcak Daldırma), demir esaslı malzemenin erimiş haldeki çinko banyosuna daldırılarak yüzeyinde çinko veya çinko-demir alaşımında korozyona karşı koruyucu bir kaplama elde edilmesi işlemidir. Kaplama kalınlığı 30-100 µ (Mikron)
Malzeme
Malzeme Kalınlığı (mm)
Ortalama Kaplama Ağırlığı (gr/m2)
Kaplama Kalınlığı (mikron)
Santrifüj yapılamayan çelik parçalar
1–2 mm
335
47
2–5 mm
460
65
>5 mm
610
85
TS-914 Standardına göre gerekli kaplama ağırlıkları
Değişik atmosferik ortamlarda galvanizli malzeme üzerindeki kaplamada oluşan yıllık ortalama kalınlık kaybı, uzun süren araştırmalar ve testler sonucunda aşağıdaki tabloda verildiği şekilde tespit edilmiştir.
Ortam
Kalınlık Kayıp Miktarı (gr/m2)
Şehir dışı
7-15
Şehir içi
20-40
Deniz kıyısı
20-50
Endüstriyel ortam
40-80
Kaplama Dayanım Süresinin Kaplama Kalınlık ve Değişik Atmosferik Şartlara Göre Dağılımı
Kaplama Ağrlığı (gr/m2)
Kaplama Kalınlığı (mikron)
Şehir Dışı (yıl)
Şehir İçi (yıl)
Deniz Kıyısı (yıl)
Endüstriyel (yıl)
210
30
13–28
5–10
4–12
280
40
20–43
7–15
6–18
560
80
13–28
11–33
7–14
700
100
16–35
14–41
9–18
NEDEN SICAK DALDIRMA GALVANİZ?
Düşük Maliyet: Birçok uygulamada galvaniz maliyeti, alternatif kaplama maliyetinden daha düşüktür. Boya ile karşılaştırıldığında sıcak daldırma yöntemi ile galvanizleme maliyeti, boyama maliyetinin altına düşmüştür. Alternatif kaplamalar (özellikle boyama) galvanizlemeye göre maliyeti daha yüksektir. Nedeni basit: sıcak daldırma yöntemi ile galvaniz, büyük partiler halinde birçok parçanın kısa zamanda, daha az işgücü ve düşük maliyetle kaplanabileceği bir fabrika prosesidir.
Düşük Servis Maliyeti: Sıcak daldırma yöntemi ile galvanizleme, başlangıç maliyetinin düşük olmasının yanında, bulunduğu ortamın koşullarına bağlı olarak en az 20 yıl hiç bakım-onarım gerektirmeden dayanarak kullanım süresince servis maliyetlerini de ortadan kaldırır. Oysa boya vb. diğer kaplamalar, 20 yıl gibi uzun kullanım dönemlerinde defalarca yenilenmeli, onarılmalıdır. Ulaşılması zor, birbiri ile içice geçmiş yapılarda, üretimin durması mümkün olmayan tesislerde onarım yapma problemi de ortadan kalkar.
Uzun Ömür: Her türlü ortamdaki dayanım ömrü tahmin edilebilen ve en ağır atmosferdeki koşullarda bile uzun dayanım ömrüne sahip olan sıcak daldırma yöntemi ile galvanizlemenin yararları, yıllardır yapılan araştırmalarla ve tecrübelerle kanıtlanmıştır. En ağır endüstriyel ve deniz ortamlarına en az 10–20 yıl, daha zararsız ortamlarda 25 yıldan uzun süre bakım-onarım gerektirmeden dayanır. Bakımın şart olduğu durumlarda bile, yapılacak işlem diğer koruma yöntemlerinin onarımıyla karşılaştırıldığında çok basittir.
Güvenilirlik: Basit ve anlaşılır bir proses olan sıcak daldırma yöntemi ile galvanizlemede kaplama kalınlığı (ağırlığı), tam olarak ölçülebilir, dolayısıyla dayanım ömrü önceden tahmin edilebilir. Kaplama tüm yüzeylerde eşdeğer koruma sağlayacak şekilde düzenlenir. Galvanizleme, standartlarda tam olarak açıklanabilmiş birkaç kaplama standardından biridir.
Uygulama Hızı: Sıcak daldırma yöntemi ile galvanizlemede tam bir koruma birkaç dakikada elde edilebilirken, dört kat boya işlemi için birkaç haftalık bir zamana ihtiyaç uyulur.
Kaplama tokluğu: Sıcak daldırma yöntemi ile galvanizleme çelikle metalürjik bağ kurulabilen tek kaplama prosesidir. Bu özelliğinden dolayı galvanizli çelik, taşıma, depolama, nakliye ve montaj aşamasında malzemenin maruz kalabileceği mekanik hasarlara karşı en büyük direnci gösterir. Bu da galvanizli çeliğin deniz aşırı ülkelerde dahil bütün dünya ülkelerine nakliyesini sağlar. Bununla birlikte galvanizlenmiş çeliğin tokluğu, aşınma probleminin olabileceği durumlarda, çeliği kullanıma uygun bir malzeme yapar.
Bütünsel Kaplama: Sıcak daldırma yöntemi ile galvanizleme, çeliğin ergimiş çinkoya daldırılarak kaplanması olduğundan, malzemenin içi, dışı, köşeleri, yüzeyindeki dar boşluklar da dahil, başka şekilde korozyona karşı korunması mümkün olmayan bütün ayrıntılar çinko kaplanır. Bununla birlikte fırçayla, spreyle ve diğer daldırma yöntemleriyle yapılan kaplamalarda ince kalan köşe ve kenarlar, sıcak daldırma yöntemi ile galvanizlemede gerektiği kalınlıkta kaplanır.
3 Yönlü Koruma: Galvaniz çeliği üç ayrı şekilde korur. Birincisi, aşınma hızının yavaş olması kaplamaya uzun ve önceden tahmin edilebilir bir dayanım ömrü verir. İkincisi, kaplamanın katodik koruma özelliğidir. Galvanizli çelik üzerinde küçük bir alanda matkapla delik açılırken, kesme işlemi yapılırken veya malzeme hasara uğradığında yüzeyde oluşan çizikler, çinko tarafından oluşturulan korozyon ürünleri tarafından kapatılarak korunur. Üçüncüsü, hasar gören bölge daha büyük olduğunda çinko kaplama, çeliğe göre daha elektronegatif olduğundan çelikten önce korozyona uğrayarak çeliği korumaya devam eder.
Kalite Kontrolde Kolaylık: Kaplama kontrolü, kaplamanın standartlarına (ASTM A 123, BS 729, DIN 50976, TSE 914) uygun kalınlıkta yapılıp yapılmadığının kontrolüdür. Testler mikrometre veya tahribatsız muayene ölçüm aletleriyle kolayca yapılıp, standartlara uygunluğu karşılaştırılır.
Hızlı Montaj: Galvanizlenmiş çelik, kullanıma hazırdır. Yüzey temizleme, boyama, muayene gerektirmeden montajı yapılabilir.