Alaşımlar - Çelik

Bileşiminde %1,7'ye kadar karbon, çok az miktarda da manganez, fosfor, kükürt ve silisyum bulunan demir ve karbon alaşımı. Eriyik hâlde elde edilen alaşım, donduktan hemen sonra bükülebilir. Bileşimine göre bini aşkın çelik türü elde edilebilmesine karşın günümüzde kullanılanlar, karbon çelikleri, alaşım çelikleri, paslanmaz çelik ya da ısıya dayanıklı çelik ana gruplarında toplanabilir. Mukavemeti, sertliği, bükülebilir oluşu, ısıya dayanıklılığı, ısıyı iletme ve paslanmama özelliklerinden dolayı çelik, sanayide çok kullanılır. Sosyal, politik ve ekonomik yaşamı büyük ölçüde etkiler.

Günümüzde çelik, dökme demirin karbon oranı azaltılarak elde edilir.Karbonla birlikte kükürt ve fosfor da bileşimden ayrılır ve öteki elementlerin (Mn, Si) miktarı ayarlanır. Eskiden demir filizi doğrudan çeliğe dönüştürülürdü. Odun kömürü ile indirgenen maden filizi dökme demir verir, ancak bu madde ayrılmış durumda olmadığı için ocağın hava gelen en sıcak kısmında çelik oluşurdu. Ocağın boyutları gittikçe büyültülerek üretim artırıldı, ama karbonun alınması için yeni işlemler gerekiyordu. Bu işlem bugün konvertörlerde yapılmaktadır.

Günümüzde en çok uygulanan çelik üretim usulleri, sıvı tasfiye ve katı tasfiyedir. Başlıca çelik üreticileri ABD, SSCB ve Japonya'dır. Çeliğin bileşiminde demirle alaşım yapmış çeşitli elementler bulunur. Bunların oranı yüzde sıfır ile beş arasında değişir. Bileşimde karbon ve silisyum mutlaka vardır. Karbon ender olarak %1'i aşar, Silisyum ise 0,1-0,7 arasında değişir. Bazı özel çeliklerde %2-4'ü bulur. Manganez %0,3-0,8 oranında bulunur. Kükürt ve fosfor da, oksijen gibi çeliğin bileşiminden çıkarılması gereken maddelerdir. Bunların %0,1 oranında bulunmaları bile zararlıdır. Fosfor çeliğin kolay kırılmasına, kükürt ise dövülebilme özelliğinin azalmasına yol açar. Bunlardan başka, krom, nikel, vanadyum gibi elementler birçok özel çeliğin bileşimine katılmaktadır. Yumuşak ve dövülmeye elverişli bir madde olan ferrit, karbon oranı az olan çeliklerde kristaller hâlinde bulunur. Karbon oranı arttığı zaman ferrit kristallerine bitişik bir madde meydana gelir ve karbon oranı %0,85'e vardığında yüzeye yayılır. Bu madde semantit ve ferrit karışımı olan perlittir ve çeliğin özellikleri de kimyasal bileşimlerine bağlıdır. Karbon oranı %0,8 olan çelik daha serttir ama azalan dövülebilme özelliği ile birlikte kırılganlığı da fazladır. Çelik, çok çeşitli işlemlere gelebilen bir alaşımdır. Fiziko-kimyasal işlemlerin yanı sıra, termik işlemlere de elverişlidir.