Yaygın Metal Türleri ve Kullanımları için Temel Kılavuz

I. Alaşımsız Çelik

Alaşımsız çelik, bir demir-karbon alaşımını ifade eder._c <2.11%, Si, Mn, S, P, vb. gibi az miktarda safsızlık içerir. Yeni çelik sınıflandırma standartlarının uygulanmasından önce karbon çeliği (karbon çeliği olarak kısaltılır) olarak adlandırılırdı. Çeşitli endüstriyel sektörlerde yaygın olarak kullanılan bir malzemedir.

1. Alaşımsız Çeliklerin Sınıflandırılması

Alaşımsız çeliği sınıflandırmak için üç ana yöntem vardır:

(1) Karbon içeriğine göre

Düşük karbonlu çelik olarak ayrılmıştır (w_c <0,25%), orta karbonlu çelik (0,25%≤w_c ≤0.60%) ve yüksek karbonlu çelik (w_c >0.60%).

(2) Ana kalite derecelerine göre

Sıradan kalite alaşımsız çelik olarak ayrılmıştır (w_s ≤0,040%, w_p≤0.040%), sıradan kalite alaşımsız çelik ve özel kalite alaşımsız çelik hariç yüksek kalite alaşımsız çelik ve özel kalite alaşımsız çelik (w_s ≤0,020%, w_p ≤0,020%).

(3) Çelik kullanımına dayalı

Karbon yapı çeliği, alaşımsız takım çeliği ve dökme karbon çeliği olarak ayrılır.

Ayrıca, eritme sırasında erimiş çeliğin deoksidasyon derecesine göre, kenarlı çelik, öldürülmüş çelik ve özel öldürülmüş çelik olarak ayrılır.

2. Alaşımsız Çeliklerin Kaliteleri, Özellikleri ve Başlıca Kullanım Alanları

(1) Karbon Yapısal Çelik Alaşımsız Mekanik Yapısal Çelik

1) Sıradan Karbon Yapısal Çelik

Sıradan karbon yapı çeliğinin kalitesi "Q+sayı+kalite derecesi+deoksidasyon yöntemi sembolü" ile temsil edilir. "Q", "akma dayanımı" için Çin pinyininin ilk harfidir, "sayı" minimum akma dayanımını gösterir ve kalite dereceleri A, B, C, D ile temsil edilir, A derecesi en düşük ve D derecesi en yüksektir.

Deoksidasyon yöntemi sembolleri sırasıyla kenarlı çelik, öldürülmüş çelik ve özel öldürülmüş çelik için F, Z, TZ'dir. Genellikle, öldürülmüş çelik ve özel öldürülmüş çelik (Z ve TZ) sembolleri atlanabilir. Örneğin, Q235AF kalitesi, akma dayanımı ≥235MPa olan A sınıfı kenarlı çeliği gösterir. Sıradan karbon yapı çeliğinin kaliteleri, özellikleri ve ana kullanım alanları Tablo 1'de gösterilmektedir.

Tablo 1 Sıradan Karbon Yapısal Çeliğin Kaliteleri, Ana Özellikleri ve Kullanım Alanları

2) Yüksek Kaliteli Karbon Yapısal Çelik

Yüksek kaliteli karbon yapı çeliğinin derecesi genellikle on binde bir cinsinden ortalama karbon kütle oranını gösteren iki rakamla temsil edilir. Örneğin, 35 çelik, ortalama karbon kütle oranı 0,35% olan yüksek kaliteli karbon yapısal çeliği gösterir.

Çelikteki manganez kütle oranı yüksekse (0,7%≤W_Mn ≤1.2%), manganez (Mn) için kimyasal element sembolü kaliteden sonra eklenir, örneğin 35Mn. Yüksek kaliteli karbon yapı çeliğinin kaliteleri, özellikleri ve ana kullanım alanları Tablo 2'de gösterilmektedir.

Tablo 2 Yüksek Kaliteli Karbon Yapısal Çeliğin Kaliteleri, Özellikleri ve Başlıca Kullanım Alanları

(2) Alaşımsız Takım Çeliği

Karbon takım çeliğindeki karbonun kütle oranı 0.65% ile 1.35% arasındadır ve bunların tümü yüksek kaliteli veya yüksek dereceli yüksek kaliteli karbon çeliğidir. Bu çelik türü yüksek sertliğe ve yüksek aşınma direncine sahiptir, esas olarak el testeresi bıçakları, eğeler vb. gibi aletlerin, ölçüm aletlerinin ve kalıpların yapımında kullanılır.

Alaşımsız takım çeliğinin derecesi "T + sayı" ile temsil edilir. Bunlar arasında "T", "karbon" için Çince pinyinin ilk harfidir ve sayı, çelikteki ortalama karbon kütle fraksiyonunun binde birini temsil eder. Yüksek dereceli, yüksek kaliteli, alaşımsız takım çeliği ise, sayıdan sonra "A" sembolü eklenir.

Örneğin, T8 ortalama karbon kütle oranı 0,8% olan yüksek kaliteli alaşımsız takım çeliğini ve T8A ortalama karbon kütle oranı 0,8% olan yüksek kaliteli alaşımsız takım çeliğini gösterir. Alaşımsız takım çeliğinin yaygın kaliteleri, özellikleri ve ana kullanım alanları Tablo 3'te gösterilmektedir.

Tablo 3 Alaşımsız Takım Çeliğinin Yaygın Kaliteleri, Özellikleri ve Başlıca Kullanım Alanları

(3) Dökme karbon çeliği

Dökme karbon çeliğinin ("dökme çelik" olarak anılır) derecesi "ZG + iki sayı grubu" ile gösterilir. "ZG", "dökme çelik" için Çince pinyin kısaltmasıdır, ilk sayı grubu minimum akma dayanımı değerini ve ikinci sayı grubu minimum çekme dayanımı değerini gösterir. Örneğin, ZG230-450, 230MPa'dan az olmayan akma dayanımına ve 450MPa'dan az olmayan çekme dayanımına sahip dökme karbon çeliğini gösterir.

Genel mühendislik kullanımı için dökme karbon çeliğindeki karbonun kütle oranı 0.15% ile 0.60% arasındadır. Dökme karbon çeliği esas olarak yüksek mukavemet ve tokluk gerektiren, karmaşık şekillere sahip ve basınçlı işleme yöntemleriyle şekillendirilmesi zor olan çelik döküm parçaların yapımında kullanılır. Dökme çeliğin kaliteleri, kimyasal bileşimi, mekanik özellikleri ve ana kullanım alanları Tablo 4'te gösterilmektedir.

Tablo 4 Dökme karbon çeliğinin kaliteleri, kimyasal bileşimi, mekanik özellikleri ve ana kullanım alanları

II. düşük alaşımlı çelik ve alaşımlı çelik

Karbon çeliğine kasıtlı olarak belirli miktarda alaşım elementi eklenerek elde edilen çeliğe düşük alaşımlı çelik ve alaşımlı çelik denir. Alaşımlı çelikte, yaygın olarak eklenen alaşım elementleri şunlardır: manganez (w ≥1%), silikon (w ≥0.5%), krom, tungsten, nikel, molibden, vanadyum, alüminyum, bakır, titanyum, niyobyum ve nadir toprak elementleri.

Bu elementler çeliğin mekanik özelliklerini ve sertleşebilirliğini geliştirebilir, çeliğin işlem performansını artırabilir veya belirli özel fiziksel ve kimyasal özellikler elde edebilir, böylece uygulama aralığını büyük ölçüde genişletebilir. Alaşımlı çelik, alaşımlı yapısal çelik, alaşımlı takım çeliği ve özel amaçlı çelik olarak ikiye ayrılabilir.

1. Düşük alaşımlı yüksek mukavemetli yapısal çelik

Düşük karbonlu çelik temelinde az miktarda (≤5%) alaşım elementi eklenerek yapılan bir çeliktir (w_c <0.2%) ve derecesi de "Q+numarası" ile temsil edilir. Anlamı sıradan karbon yapı çeliğiyle aynıdır, örneğin Q345, minimum 345MPa akma dayanımına sahip düşük alaşımlı yüksek mukavemetli yapı çeliğini gösterir.

Kaliteden sonra A, B, C, D, E harfleri varsa, aynı zamanda kalite derecesini de gösterir, örneğin Q345B, minimum 345MPa akma dayanımına sahip B sınıfı düşük alaşımlı yüksek mukavemetli yapısal çeliği gösterir.

Düşük alaşımlı çelik genellikle sıcak haddeleme tavlama (veya normalleştirme) durumunda kullanılır. Mukavemeti, sıradan düşük karbonlu çelikten 10% ila 20% daha yüksektir, bu nedenle düşük alaşımlı yüksek mukavemetli çelik olarak adlandırılır.

İyi plastisite, tokluk ve iyi kaynaklanabilirlik ve korozyon direncine sahiptir. Şu anda köprülerde, araçlarda, gemilerde, binalarda, konteynerlerde vb. yaygın olarak kullanılmaktadır. Temel amaç, yapının kendi ağırlığını azaltmak ve kullanımın güvenilirliğini ve dayanıklılığını sağlamaktır. Yaygın olarak kullanılan düşük alaşımlı yüksek mukavemetli yapı çeliklerinin kaliteleri, kimyasal bileşimi, mekanik özellikleri ve kullanım alanları Tablo 1-7'de gösterilmektedir.

Tablo 5 Düşük alaşımlı yüksek mukavemetli yapı çeliklerinin yaygın kaliteleri, kimyasal bileşimleri, mekanik özellikleri ve ana kullanım alanları

2. Alaşımlı yapısal çelik

Alaşımlı yapısal çelik esas olarak alaşımlı karbonlama çeliği, alaşımlı su verilmiş ve temperlenmiş çelik, alaşımlı yay çeliği, rulman çeliği vb. içerir.

(1) Alaşımlı karbonlama çeliği

Alaşımlı karbonlama çeliği, düşük karbonlu çeliğe krom, manganez, nikel, titanyum, vanadyum gibi alaşım elementleri eklenerek yapılır. Sınıfı "iki basamak + alaşım elementi sembolü + sayı" ile temsil edilir.

İlk iki "rakam" çelikteki ortalama karbon kütle oranının on binde birini, element sembolü çelikte bulunan alaşım elementlerini ve element sembolünden sonra gelen "sayı" ise ortalama içerik yüzdesini gösterir. Alaşım elementlerinin ortalama içeriği <1.5% olduğunda, sadece element sembolü işaretlenir ve sayı işaretlenmez; alaşım elementlerinin ortalama kütle oranı 1.5% ile 2.5%, 2.5% ile 3.5%, vb. arasında olduğunda, elementten sonra 2, 3, vb. işaretlenir.

Örneğin, 20Mn2, alaşımlı karbonlama çeliğinde ortalama karbon kütle oranının 0.20% ve ortalama mangan kütle oranının 2% olduğunu gösterir. Yüksek kaliteli alaşımlı yapı çeliği ise, 18Cr2Ni4WA gibi kalitenin sonuna "A" sembolü eklenir.

Alaşımlı karbürleme çeliği genellikle karbürleme, su verme ve düşük sıcaklıkta temperlemeden sonra kullanılır. Esas olarak yüksek yüzey sertliği, yüksek mukavemet, yüksek aşınma direnci ve çekirdekte yüksek tokluk gerektiren ve darbe yüklerine dayanabilen parçalar için kullanılır (şanzıman dişlileri, dişli milleri, piston pimleri vb. gibi). Yaygın olarak kullanılan alaşımlı karbonlama çeliklerinin kaliteleri, bileşimleri, mekanik özellikleri ve kullanım alanları GB/T3077-2015'te (Alaşımlı Yapısal Çelik) bulunabilir.

(2) Alaşımlı Söndürülmüş ve Temperlenmiş Çelik

Alaşımlı su verilmiş ve temperlenmiş çelik genellikle su verme ve temperleme işleminden sonra kullanılan, karbon kütle oranı 0,25% ile 0,50% arasında olan orta karbonlu alaşımlı çeliği ifade eder. Alaşımlı su verilmiş ve temperlenmiş çeliğin sınıf gösterim yöntemi, "iki basamak + alaşım elementi sembolü + sayı" kullanılarak alaşımlı karbonlama çeliğiyle aynıdır.

Alaşımlı su verilmiş ve temperlenmiş çelik esas olarak yüksek sertlik, iyi plastisite ve tokluk gerektiren ana miller, krank milleri, biyel cıvataları, önemli dişliler vb. gibi önemli parçalar için kullanılır. Bazı parçalar ayrıca yüksek yüzey sertliği ve aşınma direnci gerektiriyorsa, su verme ve temperleme işleminden sonra yüzey indüksiyonlu ısıtma su verme ve düşük sıcaklıkta temperleme işlemine tabi tutulabilirler.

Yaygın olarak kullanılan alaşımlı su verilmiş ve temperlenmiş çeliklerin kaliteleri, bileşimleri, ısıl işlemleri ve özellikleri GB/T3077-2015'te (Alaşımlı Yapısal Çelik) bulunabilir. Yaygın olarak kullanılan alaşımlı su verilmiş ve temperlenmiş çelikler arasında 40Cr, 40MnVB, 30CrMnSi, 20MnVB, 12CrNi3 vb. bulunur.

(3) Alaşımlı Yay Çeliği

Çeşitli yayların veya elastik parçaların üretiminde kullanılan alaşımlı çeliğe alaşımlı yay çeliği denir ve karbon kütle oranı genellikle 0,45% ile 0,70% arasındadır. Alaşımlı yay çeliğinin sınıf gösterim yöntemi, "iki basamak + element sembolü + sayı" kullanılarak alaşımlı karbürleme çeliğiyle aynıdır.

Yaygın olarak kullanılan alaşımlı yay çeliklerinin kaliteleri, bileşimleri, ısıl işlemleri, özellikleri ve kullanım alanları GB/T1222-2007'de (Yay Çeliği) bulunabilir. En yaygın olarak kullanılanı, otomobiller, traktörler, lokomotifler ve yüksek stres altında çalışan diğer önemli yaylar için helezon yaylar ve yaprak yaylar üretmek için yaygın olarak kullanılan 60Si2Mn gibi silikon-mangan alaşımlı yay çeliğidir.

(4) Rulmanlı Çelik

Rulmanlı yataklardaki yuvarlanma elemanlarını (bilyalar, makaralar, iğneler) ve bilezikleri üretmek için kullanılan alaşımlı çeliğe, su verme işleminden sonra yüksek karbonlu martensit elde etmek için genellikle 0.95% ile 1.15% arasında bir karbon kütle oranına sahip rulmanlı yatak çeliği denir ve rulmanlı yatak çeliğinin yüksek sertliğe ve yüksek mukavemete sahip olmasını sağlar.

Rulman çeliği sınıfı "G + Cr + sayı" ile temsil edilir. "G", "haddeleme" için Çince pinyin'in ilk harfidir, "Cr" krom için element sembolüdür ve "sayı" çelikteki ortalama krom kütle fraksiyonunun binde birini gösterir. Örneğin, GCr15, rulman çeliğinde ortalama krom kütle oranının 1,5% olduğunu gösterir.

Rulman çeliğindeki krom kütle oranı genellikle 0.40% ile 1.65% arasındadır. İşlevi, çeliğin sertleşebilirliğini artırmak ve dağınık karbürler oluşturmak, böylece çeliğin aşınma direncini ve temas yorulma mukavemetini artırmaktır. Büyük rulmanlarda, çeliğin sertleşebilirliğini daha da artırmak için manganez ve silikon gibi elementler de eklenir.

Şu anda Çin'de en yaygın kullanılan rulman çeliği kaliteleri GCr15 (çoğunlukla küçük ve orta ölçekli rulmanların üretiminde kullanılır) ve GCr15SiMn'dir (çoğunlukla daha büyük rulmanların üretiminde kullanılır).

Rulman çeliği ayrıca taşlama milleri, soğuk delme kalıpları, kurşun vidalar, hassas ölçüm aletleri vb. gibi yüksek aşınma direncine ve yüksek yorulma mukavemetine sahip parçaların üretiminde de kullanılabilir. Yaygın olarak kullanılan rulman çeliklerinin kaliteleri, bileşimleri, ısıl işlemleri ve özellikleri GB/T 18254-2016'da (Yüksek Karbonlu Krom Rulman Çeliği) bulunabilir.

3. Alaşımlı Takım Çeliği

Çeşitli aletlerin imalatında kullanılan alaşımlı çeliğe alaşımlı takım çeliği denir. Alaşımsız takım çeliğine uygun miktarda alaşım elementi eklenerek yapılan çeliktir. Bu çelik türü, alaşımsız takım çeliğine göre daha yüksek sertliğe, aşınma direncine ve tokluğa, özellikle daha iyi sertleşebilirliğe, sertleşebilirliğe, sıcak sertliğe ve temperleme kararlılığına sahiptir. Bu nedenle, büyük kesitlere, karmaşık şekillere ve yüksek performans gereksinimlerine sahip takımların üretiminde kullanılabilir.

Alaşımlı takım çeliği, kullanımına göre ölçüm takım çeliği, darbeye dayanıklı takım çeliği, sıcak iş kalıp çeliği, soğuk iş kalıp çeliği, plastik kalıp çeliği vb. olarak ikiye ayrılır. Sınıf gösterim yöntemi, karbon içeriği gösterim yönteminin farklı olması dışında alaşımlı yapısal çeliğe benzer. Ne zaman w _c ≥1% olduğunda, karbon içeriği işaretlenmez; w_c <1%, çelikteki ortalama karbon içeriğinin binde birini belirtmek için tek bir rakam kullanılır.

Örneğin, Cr12MoV, w_c ≥1%, w_Cr =12% ve w _Mo , w_v Alaşımlı takım çeliğinde <1.5%. Bir başka örnek de 9SiCr'dir, bu da w_c =0,9% ve w_Si , w_Cr <1.5% alaşımlı takım çeliğinde. Alaşımlı takım çeliklerinin tümü yüksek kaliteli çeliklerdir, bu nedenle kalitenin sonunda "A" sembolü işaretlenmez.

(1) Soğuk İş Kalıp Çeliği

Soğuk damgalama, soğuk ekstrüzyon ve soğuk koşullarda metalin soğuk çekilmesi için kalıp üretiminde kullanılan çeliği ifade eder. Yüksek sertliğe, yüksek aşınma direncine, yeterli mukavemete ve tokluğa sahiptir ve iyi sertleşebilirlik ve küçük su verme deformasyonu gerektirir. Bu tip çelikler su verme ve temperlemeden sonra kullanılır. Yaygın olarak kullanılan soğuk iş kalıp çeliklerinin kaliteleri, ısıl işlemleri, özellikleri ve kullanım alanları Tablo 6'da gösterilmiştir.

Tablo 6 Yaygın Olarak Kullanılan Soğuk İş Kalıp Çelik Kaliteleri, Isıl İşlemleri, Özellikleri ve Kullanım Alanları

(2) Sıcak iş kalıp çeliği

Sıcak iş kalıp çeliği, sıcak dövme kalıplarının yapımında kullanılan çeliği ifade eder, sıcak ekstrüzyon kalıplarıve basınç altında sıcak metal veya alaşım oluşturan kalıp döküm kalıpları. Sıcak iş kalıp çeliği yüksek sıcaklıklarda (400 ～ 600 ℃) çalışır ve çalışma sırasında yalnızca büyük darbe yükleri taşımakla kalmaz, aynı zamanda kalıp boşluğundaki sıcak metal akışının neden olduğu önemli basınç gerilimi, çekme gerilimi, eğilme gerilimi ve yoğun sürtünmeye de dayanır.

Bu nedenle, sıcak iş kalıp çeliğinin yüksek sıcaklıklarda yeterli sertlik, mukavemet, tokluk ve aşınma direncini koruması gerekir. Ayrıca, bu tür çelikler çalışma sırasında sıcak metal tarafından tekrar tekrar ısıtılır ve soğutma ortamı (su, yağ, hava) tarafından soğutulur, bu da hacim değişikliklerine neden olur ve termal yorgunluğa eğilimli hale getirir.

Sıcak iş kalıp çeliğindeki karbonun kütle oranı genellikle 0,3% ile 0,6% arasındadır ve bu da onu orta karbon alaşımlı çelik yapar. Sıcak iş kalıp çeliğinin yaygın kaliteleri arasında 5CrMnMo ve 5CrNiMo bulunur. İkincisi, benzer diğer özelliklerle birlikte birincisinden daha iyi sertleşebilirliğe sahiptir. 5CrMnMo, küçük ila orta ölçekli sıcak iş kalıpları yapmak için uygundur. dövme kalıpları5CrNiMo ise orta ila büyük boyutlu sıcak dövme kalıpları yapmak için uygundur. Kalıp döküm kalıp çeliğinin yaygın kaliteleri arasında 3Cr2W8V vb. bulunur.

(3) Plastik kalıp çeliği

Plastik kalıp çeliği, 200°C'yi aşmayan düşük sıcaklıklı ısıtma koşulları altında ince toz veya granül plastiği şekle sokan kalıpları yapmak için kullanılan çeliği ifade eder. Plastik ürünlerin kalıplama yöntemine göre, plastik kalıplama kalıpları kalıp döküm kalıpları, ekstrüzyon kalıpları, enjeksiyon kalıpları, şekillendirme kalıpları, şişirme kalıpları vb. olarak ayrılabilir.

Çalışma sırasında kalıp sürekli olarak ısıtılır, preslenir ve zararlı gazlar tarafından belirli bir derecede sürtünme ve korozyona maruz kalır. Bu nedenle, plastik kalıp çeliğinin 200°C'de yeterli mukavemet ve tokluğa, yüksek aşınma direncine ve korozyon direncine, iyi işlenebilirliğe, parlatılabilirliğe, kaynaklanabilirliğe ve ısıl işlem performansına sahip olması gerekir. Şu anda yaygın olarak kullanılan plastik kalıp çelikleri arasında 3Cr2Mo, 3Cr2MnNiMo bulunmaktadır.

(4) Ölçme aletleri ve kesme aletleri için çelik

Ölçüm aletleri, makine mühendisliğinde işleme hassasiyetini kontrol etmek için kullanılan mikrometreler, gösterge blokları, tapa mastarları, kumpaslar vb. gibi ölçüm aletleridir. Ölçüm aletleri kullanım sırasında genellikle ölçülen parçalarla temas ettiğinden, aşınma ve darbeye maruz kalırlar. Bu nedenle, ölçüm aletlerinin çalışma parçalarının yüksek sertliğe (62~65HRC), yüksek aşınma direncine, yüksek boyutsal kararlılığa ve yeterli tokluğa sahip olması gerekir.

9SiCr ve diğer çelikler genellikle mastar blokları ve tapa mastarları gibi yüksek hassasiyete ve karmaşık şekillere sahip hassas ölçüm aletleri yapmak için kullanılır. Buna ek olarak, alaşımlı karbonlama çeliği veya rulman çeliği (GCr15), yüksek hassasiyet gerektirmeyen ancak karbonlama ve su verme işleminden sonra darbeye dayanıklı olması gereken ölçüm aletlerini yapmak için kullanılabilir; bazen soğuk iş takım çeliği (CrWMn) de hassas ölçüm aletleri yapmak için kullanılır.

4. Özel performans çeliklerinin kaliteleri, özellikleri ve kullanım alanları

Özel amaçlı çelik, özel fiziksel ve kimyasal özelliklerin yanı sıra belirli mekanik özelliklere sahip alaşımlı çeliği ifade eder. Diğerlerinin yanı sıra paslanmaz çelik, ısıya dayanıklı çelik ve aşınmaya dayanıklı çeliği içerir.

(1) Paslanmaz çelik

Paslanmaz çelik, atmosferik korozyona, asit, alkali korozyonuna veya diğer ortam korozyonuna direnebilen alaşımlı çelik anlamına gelir. Paslanmaz çeliğin temel özellikleri, en az 10.5% krom içeriği ve 1.2%'yi aşmayan karbon içeriği ile pas ve korozyona karşı direncidir.

Paslanmaz çelik, metalografik yapısına göre farklı türlerde sınıflandırılır: ferritik paslanmaz çelik, martensitik paslanmaz çelik, östenitik paslanmaz çelik, östenitik-ferritik paslanmaz çelik ve çökelmeyle sertleşen paslanmaz çelik. Yaygın olarak kullanılan paslanmaz çeliklerin kaliteleri, bileşimleri, ısıl işlemleri ve özellikleri GB/T1220-2007'de (Paslanmaz Çelik Çubuklar) bulunabilir. En yaygın olarak kullanılan paslanmaz çelik türleri ve kaliteleri aşağıdakileri içerir:

1) Ferritik paslanmaz çelik

Ferritik paslanmaz çeliğin üç türü vardır:

• Cr12 tipi, 06Cr13Al, 022Cr12, vb. gibi Cr13 tipi, otomobil egzoz valfleri gibi ısıya dayanıklı çelik olarak yaygın şekilde kullanılır.
• 10Cr17, 10Cr17Mo, vb. gibi Cr17 tipi, esas olarak kimyasal ekipmanlardaki konteynerler ve boru hatları için kullanılır.
• Cr27~30 tipi, örneğin 008Cr27Mo, 008Cr30Mo2, vb. güçlü asit korozyonuna dayanıklı çeliklerdir.

2) Martensitik paslanmaz çelik

Martensitik paslanmaz çeliğin ana kaliteleri 12Cr13, 20Cr13 (düşük karbon içerikli) olup, esas olarak türbin kanatları ve tıbbi aletler gibi yüksek mekanik özellikler ve düşük korozyon direnci gerektiren parçalar için kullanılır; 30Cr13, 40Cr13 (daha yüksek karbon içerikli) esas olarak hidrolik pres valfleri ve sert, aşınmaya dayanıklı tıbbi cerrahi aletler, ölçüm aletleri, paslanmaz çelik rulmanlar ve yaylar için kullanılır.

3) Östenitik paslanmaz çelik

Östenitik paslanmaz çelik, 06Cr19Ni10, 12Cr18Ni9 içerir, esas olarak kimyasal ekipman ve boru hatları gibi soğuk deformasyondan sonra kaynak gerektiren yüksek korozyon direnci ve hafif yük parçaları gerektiren parçaların yapımında kullanılır. Enstrümantasyon ve enerji üretimi endüstrilerinde manyetik olmayan korozyona dayanıklı parçalar yapmak için de kullanılabilir. Bu çelik türü esas olarak soğuk deformasyon işlemiyle mukavemetini artırır ve ısıl işlemle güçlendirilemez.

(2) Isıya dayanıklı çelik

Isıya dayanıklı çelik, yüksek sıcaklıklarda iyi kimyasal stabiliteye veya yüksek mukavemete sahip özel performans çeliğini ifade eder. Yaygın ısıya dayanıklı çelik sınıfları şunlardır: Radyatörler, fırın parçaları ve yağ nozulları gibi 900°C'nin altında oksidasyona dayanıklı parçalar yapmak için kullanılabilen 10Cr17. 42Cr9Si2 ve 40Cr10Si2Mo genellikle egzoz valfleri ve yüksek sıcaklıkta egzoz gazı korozyonuna, darbeye ve aşınmaya maruz kalan diğer parçaların yapımında kullanılır (bu nedenle valf çeliği olarak da adlandırılır).

06Cr19Ni10 ve 45Cr14Ni14W2Mo, yüksek krom ve nikel içerikleri nedeniyle, kazanların, türbinlerin, içten yanmalı motorların ve ısıl işlem fırınlarının parçalarında yaygın olarak kullanılan ısıya dayanıklı çeliklerdir.

(3) Aşınmaya dayanıklı çelik

Aşınmaya dayanıklı çelik, yüksek aşınma direncine sahip çelik anlamına gelir. Örneğin, yalnızca güçlü darbe yükleri altında sertleşen yüksek manganlı çelik, genellikle 1,0% ila 1,3% karbon içeriğine ve 11% ila 14% manganez içeriğine sahiptir.

Yüksek manganlı çelik 1000~1100°C'ye ısıtıldığında ve çözelti işlemine tabi tutulduğunda, tek fazlı bir östenit yapısı elde edilebilir. Bu sırada sertlik yüksek değildir (yaklaşık 180~220HBW). Yüksek basınç altında güçlü sürtünme veya darbeye maruz kaldığında, iş parçasının yüzeyindeki östenit hızla plastik deformasyona uğrayacak, gerinim sertleşmesine ve martensitik dönüşüme neden olacak, yüzey sertliğini önemli ölçüde artıracak (yaklaşık 550HBW veya daha yüksek) ve aşınma direncini artıracaktır.

Yüzey sertleştirilmiş tabaka aşındığında, yeni ortaya çıkan yüzey aynı dönüşüme uğrayacak ve aşınma direnci kazanacaktır. Yüksek manganlı çeliğin basınçla işlenmesi ve kesilmesi çok zordur, bu nedenle genellikle doğrudan parçalara dökülür ve çözelti işleminden sonra kullanılır.

Yüksek manganlı çelik esas olarak tanklar ve traktörler için paletler, ekskavatör kepçe dişleri, buldozer bıçakları, demiryolu makasları ve kırıcı çeneleri gibi şiddetli sürtünme ve güçlü darbe koşulları altında çalışan parçalar için kullanılır. Sınıfları GB/T 5680-2010 "Östenitik Manganez Çelik Dökümler "de belirtilmiştir, örneğin ZG100Mn13.

III. Dökme demir

Dökme demir, yüksek karbon ve silikon içeriğine sahip bir grup demir-karbon-silisyum alaşımını ifade eder ve ayrıca manganez, kükürt ve fosfor gibi önemli miktarda safsızlık içerir. Dökme demirde karbon esas olarak grafit formunda bulunur. Karbonun grafit şeklinde çökelmesi sürecine grafitleşme denir ve genellikle G sembolü ile gösterilir. Farklı grafitleşme dereceleri farklı dökme demir türleri, yapıları ve özellikleri ile sonuçlanır.

Dökme demirin mekanik özellikleri çelikten daha düşüktür, ancak ötektik bileşime yakın bir bileşime sahip dökme demir düşük bir erime noktasına ve iyi bir akışkanlığa sahiptir, bu nedenle mükemmel döküm özelliklerine, iyi aşınma direncine, titreşim sönümlemesine ve işlenebilirliğe sahiptir. Ek olarak, üretim süreci ve ekipmanı basittir ve maliyeti düşüktür, bu da dökme demiri en yaygın kullanılan metal malzemelerden biri haline getirir.

1. Dökme demirin sınıflandırılması

Dökme demirdeki farklı karbon formlarına göre, dökme demir aşağıdaki üç kategoriye ayrılabilir:

(1) Gri dökme demir

Karbon tamamen veya çoğunlukla grafit formundadır, ledeburit yapısı yoktur ve kırılma yüzeyi koyu gridir. Endüstride kullanılan dökme demirlerin çoğu bu tip dökme demirlerdir.

(2) Beyaz dökme demir

Bu tip dökme demirin grafitleşme süreci tamamen bastırılmıştır. Ferrit içinde çözünmüş az miktarda karbon dışında, tüm karbon Fe₃C formunda bulunur. Kırılma yüzeyi gümüşi beyaz, sert ve kırılgandır, bu da işlenmesini zorlaştırır. Bu nedenle endüstride nadiren doğrudan kullanılır. Şu anda, beyaz dökme demir esas olarak çelik üretimi için hammadde olarak ve dövülebilir dökme demir boşlukları üretmek için kullanılmaktadır.

(3) Benekli dökme demir

Bu tip dökme demirin grafitleşme süreci sadece kısmen gerçekleşir. Karbonun bir kısmı grafit formunda, diğer kısmı ise Fe₃C formunda bulunur. Kırılma yüzeyi benekli siyah ve beyazdır, ayrıca çok sert ve kırılgandır, bu da işlenmesini zorlaştırır. Bu nedenle endüstride nadiren kullanılır.

Gri dökme demir endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Performansı sadece bileşimi ve matris yapısı ile değil aynı zamanda grafitin şekli ve boyutu ile de ilgilidir. Dökme demirdeki farklı grafit biçimlerine göre, dökme demir aşağıdaki dört türe ayrılabilir:

1) Gri dökme demir

Grafiti pul şeklindedir, zayıf mekanik özelliklere sahiptir, ancak üretim süreci basittir, maliyeti düşüktür ve döküm performansı mükemmeldir, bu da endüstride yaygın olarak kullanılmasını sağlar.

2) Dövülebilir dökme demir

Grafiti kümeler halindedir, gri dökme demirden daha iyi mekanik özelliklere sahiptir, ancak üretim döngüsü uzun ve maliyeti yüksektir. Genellikle bazı önemli küçük dökümlerin imalatında kullanılır.

3) Sfero döküm demir

Grafiti küreseldir, en yüksek mekanik özelliklere sahiptir ve mukavemeti alaşımsız çeliğinkine yakındır. Üretim süreci dövülebilir dökme demire göre daha basittir. Sfero döküm demir, bazı önemli parçaların üretiminde alaşımsız çelik ve alaşımlı çeliğin yerini alabilir.

4) Vermiküler dökme demir

Grafiti vermikülerdir ve gri dökme demir ile sünek dökme demir arasında mekanik özelliklere sahiptir. Nispeten kısa bir gelişim geçmişine sahip yeni bir dökme demir türüdür.

2. Gri dökme demir

(1) Gri dökme demirin yapısı ve özellikleri

Gri dökme demirin mikroyapısı, çeşitli matris yapıları üzerine dağılmış pul grafit ile karakterize edilir. Farklı matris yapılarına göre ikiye ayrılır:

• Ferritik gri dökme demir (ferritik bir matris üzerinde dağılmış pul grafit).
• Ferritik + perlitik gri dökme demir (ferritik ve perlitik matris üzerinde dağılmış pul grafit).
• Perlitik gri dökme demir (perlitik bir matris üzerinde dağılmış pul grafit).

Gri dökme demirin yapısı, çelik bir matris üzerine dağılmış pul grafite eşdeğerdir. Grafitin mukavemeti, plastisitesi ve tokluğu son derece düşük olduğundan, dökme demirde çatlaklar ve boşluklar gibi davranarak matris metalin sürekliliğini yok eder ve pul grafitin uçlarında stres yoğunlaşmasına neden olur.

Bu nedenle, gri dökme demirin mekanik özellikleri alaşımsız çelikten önemli ölçüde daha düşüktür. Kırılgan bir malzemedir, dövme ve damgalama için uygun değildir ve kaynaklanabilirliği zayıftır. Bununla birlikte, gri dökme demirin basınç dayanımı grafitten daha az etkilenir ve basınç dayanımı çeliğinkine yakındır, bu da onu sıkıştırma parçaları yapmak için uygun hale getirir, ancak germe parçaları için uygun değildir.

Grafitin varlığı, gri dökme demire alaşımsız çelikten daha iyi dökülebilirlik, aşınma direnci, titreşim sönümleme ve işlenebilirlik sağlar ve daha düşük çentik hassasiyeti ile endüstride yaygın olarak kullanılmasını sağlar.

(2) Gri dökme demir kaliteleri ve kullanım alanları

Gri dökme demir sınıfı "HT + sayı" dan oluşur. "HT", Çin pinyininde "gri demir "in kısaltmasıdır ve sayı, Φ30 mm çapında tek bir dökme test çubuğunun minimum çekme mukavemeti değerini (MPa) temsil eder. Gri dökme demirin yaygın kaliteleri, mekanik özellikleri ve kullanım alanları Tablo 7'de gösterilmektedir.

Tablo 7 Gri dökme demirin kaliteleri, mekanik özellikleri ve kullanım alanları (GB/T 9439-2010'dan alınmıştır)

(3) Gri dökme demirin aşılama işlemi

Aşılama işlemi, erimiş demirin kristalleşme koşullarını değiştirmek için dökme sırasında erimiş demire az miktarda aşılayıcı (ferrosilikon, kalsiyum-silikon alaşımı vb.) ekleme yöntemini ifade eder, böylece ince, düzgün dağılmış pul pul grafit ve ince perlitik yapı elde edilir.

Aşılama işlemi, dökümün her bir bölümünün yapısını ve performansını tek tip ve tutarlı hale getirir, dökme demirin mukavemetini, plastisitesini ve tokluğunu artırır ve ayrıca gri dökme demirin kesit hassasiyetini azaltır. Aşılama işleminden sonra dökme demire aşılanmış dökme demir denir ve Tablo 7'deki HT300 ve HT350 aşılanmış dökme demire aittir.

(4) Gri dökme demirin ısıl işlemi

Isıl işlem sadece gri dökme demirin matris yapısını değiştirebildiğinden ve grafitin şeklini ve dağılımını değiştiremediğinden, gri dökme demirin mekanik özelliklerini iyileştirme üzerinde çok az etkisi vardır.

Bu nedenle, gri dökme demirin ısıl işlemi esas olarak dökümlerdeki iç gerilimi ortadan kaldırmak, işlenebilirliklerini iyileştirmek ve dökümlerin yüzey sertliğini ve aşınma direncini artırmak için kullanılır. Yaygın ısıl işlem yöntemleri arasında gerilim giderme tavlaması (yaşlandırma işlemi), yumuşatma tavlaması (grafitleştirme tavlaması) ve yüzey su verme yer alır.

3. Sfero Döküm

Sünek demir, erimiş demir dökülmeden önce küreselleştirici bir maddenin ve bir aşılayıcının eklendiği ve dökme demirdeki grafitin tamamen veya çoğunlukla küresel bir şekilde dağılmasına neden olan bir dökme demir türüdür.

(1) Sfero Dökümün Yapısı ve Özellikleri

Kimyasal bileşime, soğutma hızına ve ısıl işlem yöntemine bağlı olarak, sfero döküm, esas olarak ferrit, ferrit + perlit ve perlit matris yapıları dahil olmak üzere farklı mikro yapılara sahip olabilir. Ferritik sünek demir iyi plastisite ve tokluğa sahipken, perlitik sünek demir yüksek çekme mukavemeti ve sertliğe sahiptir (ferritik sünek demirden 50%'den daha yüksek). Ferrit + perlit matrisli sünek demirin özellikleri ikisi arasında orta düzeydedir.

Statik yüklere maruz kalan parçalar için alaşımsız çeliğin sünek demir ile değiştirilmesi güvenli ve güvenilirdir. Günümüzde sfero dökümün endüstriyel ve tarımsal üretimde kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır.

(2) Sfero Dökümün Kaliteleri ve Kullanım Alanları

Sfero dökümün derecesi "QT + sayılar-sayılar" dan oluşur. "QT", Çin pinyininde "sfero döküm "ün kısaltmasıdır, ilk sayı kümesi çekme mukavemeti değerini (MPa) ve ikinci sayı kümesi kırılma sonrası uzama değerini temsil eder. Sfero demirin yaygın kaliteleri, mekanik özellikleri ve kullanım alanları Tablo 8'de gösterilmektedir.

Tablo 8 Sfero Dökümün Kaliteleri, Mekanik Özellikleri ve Kullanım Alanları (GB/T 1348-2009'dan alınmıştır)

(3) Sfero Döküm Demirin Isıl İşlemi

Küresel grafit matris üzerinde küçük bir bölme etkisine sahip olduğundan, sfero demirin mekanik özellikleri esas olarak matris yapısına bağlıdır. Bu nedenle, ısıl işlem yoluyla matris yapısının iyileştirilmesi, sünek demirin mekanik özelliklerini önemli ölçüde artırabilir. Isıl işlem yöntemleri temel olarak tavlama, normalleştirme, su verme ve temperleme ve izotermal su verme dahil olmak üzere çelik için olanlarla aynıdır.

4. Dövülebilir Dökme Demir

Dövülebilir dökme demir, beyaz dökme demirin grafitleştirme tavlamasıyla elde edilen floküllü grafitli dökme demirdir. Üretim süreci, önce beyaz dökme demirin dökülmesini ve ardından flokül grafit elde etmek için yüksek sıcaklıkta grafitleştirme tavlaması (dövülebilir tavlama olarak da adlandırılır) yoluyla sementitin ayrıştırılmasını içerir.

(1) Dövülebilir Dökme Demirin Yapısı ve Özellikleri

Dövülebilir dökme demir, tavlama sonrasında elde edilen matris yapısına göre siyah kalp dövülebilir dökme demir (ferritik dövülebilir dökme demir olarak da bilinir), perlitik dövülebilir dökme demir ve beyaz kalp dövülebilir dökme demir olarak sınıflandırılır.

Dövülebilir dökme demirdeki grafit flokülenttir. Gri dökme demirle karşılaştırıldığında, dövülebilir dökme demir daha iyi mukavemet ve plastisiteye, özellikle daha iyi düşük sıcaklık darbe performansına sahiptir. Sfero dökümle karşılaştırıldığında, daha düşük maliyet, istikrarlı kalite, basit erimiş demir işleme ve organize üretime uygunluk avantajlarına sahiptir.

Dövülebilir dökme demirin aşınma direnci ve titreşim sönümlemesi sıradan alaşımsız çelikten daha üstündür ve işlenebilirliği gri dökme demire yakındır. Karmaşık şekilli ince duvarlı küçük ve orta ölçekli parçaların ve çalışma sırasında titreşim nedeniyle yüksek tokluk gerektiren parçaların yapımı için uygundur. Dövülebilir dökme demir, yüksek mukavemeti, plastisitesi ve darbe tokluğu ile adlandırılır, ancak aslında dövülemez.

(2) Dövülebilir Dökme Demir Kaliteleri ve Uygulamaları

Yaygın olarak kullanılan dövülebilir dökme demir kaliteleri "KTH+numara-sayı", "KTZ+numara-sayı" veya "KTB+numara-sayı "dan oluşur. "KT", "dövülebilir demir" için Çince pinyin kısaltmasıdır. "KTH" siyah kalp dövülebilir dökme demir, "KTZ" perlitik dövülebilir dökme demir ve "KTB" beyaz kalp dövülebilir dökme demir anlamına gelir. Sembolden sonraki ilk sayı kümesi çekme mukavemeti değerini (MPa), ikinci sayı kümesi ise kırılma sonrası uzama değerini gösterir. Yaygın olarak kullanılan dövülebilir dökme demirin kaliteleri, mekanik özellikleri ve uygulamaları Tablo 9'da gösterilmektedir.

Tablo 9 Dövülebilir Dökme Demirin Kaliteleri, Mekanik Özellikleri ve Uygulamaları (GB/T 9440-2010'dan alınmıştır)

5. Sıkıştırılmış Grafit Demir

Sıkıştırılmış grafitli demir, belirli bir bileşimdeki erimiş demire uygun miktarda vermikülerleştirici madde ve aşılayıcı eklenerek elde edilen solucan benzeri grafitli dökme demirdir. Üretim yöntemi ve prosedürü temel olarak sfero döküm ile aynıdır.

(1) Sıkıştırılmış Grafit Demirin Kaliteleri, Özellikleri ve Uygulamaları

Sıkıştırılmış grafit demirdeki grafitin çoğu solucan benzeri olduğundan, yapısı ve özellikleri aynı matris yapısına sahip sünek demir ile gri dökme demir arasındadır. Mukavemeti, tokluğu, yorulma mukavemeti, aşınma direnci ve termal yorulma direnci gri dökme demirden daha yüksektir ve kesit hassasiyeti de küçüktür. Bununla birlikte, plastikliği ve tokluğu sfero dökümden daha düşüktür. Sıkıştırılmış grafit demirin dökülebilirliği, titreşim sönümlemesi, termal iletkenliği ve işlenebilirliği sfero döküm demire göre daha iyidir ve çekme mukavemeti sfero döküm demire yakındır.

Sıkıştırılmış grafit demir kaliteleri "RuT+numara "dan oluşur; burada "RuT", "sıkıştırılmış demir" için Çince pinyinin kısaltmasıdır ve numara, çekme mukavemeti değerini (MPa) gösterir. Sıkıştırılmış grafit demirin kaliteleri, mekanik özellikleri ve uygulamaları Tablo 10'da gösterilmektedir.

Tablo 10 Vermiküler Grafitli Dökme Demirin Kaliteleri, Mekanik Özellikleri ve Uygulamaları (GB/T 26655-2011'den alıntı)

(2) Vermiküler Grafitli Dökme Demirin Isıl İşlemi

Vermiküler grafitli dökme demirin ısıl işlemi, esas olarak farklı mekanik özellik gereksinimlerini karşılamak için matris yapısını ayarlamaktır. Yaygın ısıl işlem süreçleri normalleştirme ve tavlamayı içerir. Normalleştirmenin amacı perlit miktarını artırmak, böylece mukavemeti ve aşınma direncini artırmaktır; tavlama, 85%'den daha fazla ferrit içeren bir matris elde etmek veya ince duvarlı alanlarda serbest sementiti ortadan kaldırmaktır.

6. Alaşımlı Dökme Demir

Alaşımlı dökme demir, fiziksel, kimyasal ve mekanik özelliklerini iyileştirmek veya aşınmaya dayanıklı dökme demir, ısıya dayanıklı dökme demir ve korozyona dayanıklı dökme demir gibi bazı özel özellikler elde etmek için eritme sırasında bazı alaşım elementlerinin kasıtlı olarak eklendiği dökme demirdir.

(1) Aşınmaya Dayanıklı Dökme Demir

Aşınmaya dayanıklı dökme demir, çalışma koşullarına göre kabaca sürtünme önleyici dökme demir ve aşınmaya dayanıklı dökme demir olarak ikiye ayrılabilir.

Sürtünme önleyici dökme demir, çalışma sırasında düşük aşınma, düşük sürtünme katsayısı, iyi termal iletkenlik ve iyi işleme teknolojisi gerektirir. Yaygın sürtünme önleyici dökme demirler şunları içerir: perlitik matrisli gri dökme demir (iyi sürtünme önleyici özelliklere sahip) ve yüksek fosforlu dökme demir (önemli aşınma direncine sahip, genellikle torna, freze makinesi ve delme makinesi yatakları ve çalışma tablaları için kullanılır).

Aşınma önleyici dökme demir, yağlama olmadan kuru sürtünme koşulları altında çalışan ve tek tip yüksek sertlikte bir yapı gerektiren dökümler için kullanılır. Yaygın aşınma önleyici dökme demirler şunlardır: soğutulmuş dökme demir (yüksek mukavemet ve aşınma direncine sahiptir ve belirli darbelere dayanabilir), aşınma önleyici beyaz dökme demir (merdaneler ve tekerlekler gibi aşınmaya dayanıklı parçaların üretiminde yaygın olarak kullanılır) ve orta manganez sfero döküm (saban demirleri, bilyalı değirmenler için öğütme bilyeleri ve traktör palet plakaları gibi darbe yükleri ve aşınma koşulları altında çalışan parçaların üretiminde yaygın olarak kullanılır).

(2) Isıya dayanıklı dökme demir

Dökme demirin ısı direnci temel olarak yüksek sıcaklıklarda oksidasyona ve termal büyümeye direnme kabiliyetini ifade eder. "Termal büyüme" olarak adlandırılan durum, yüksek sıcaklıklarda dökme demir hacminin geri döndürülemez şekilde genişlemesini ifade eder ve ciddi durumlarda yaklaşık 10% kadar genişleyebilir.

Bunun başlıca nedenleri, oksitleyici gazların dökme demire nüfuz ederek düşük yoğunluklu ve büyük hacimli oksitler oluşturması; karbürlerin yüksek sıcaklıklarda ayrışarak düşük yoğunluklu ve büyük hacimli grafit üretmesi ve ısıtma ve soğutma sırasında dökme demir matrisinde faz değişikliklerinin meydana gelmesidir. Termal büyümenin nihai sonucu parçaların deforme olmasına, eğrilmesine, çatlamasına ve hatta kırılmasına yol açabilir.

Yaygın olarak kullanılan ısıya dayanıklı dökme demirlerin kaliteleri, bileşimleri, çalışma sıcaklıkları ve uygulamaları ulusal standartta (GB/T 9437-2009) bulunabilir.

(3) Korozyona dayanıklı dökme demir

Korozyona dayanıklı dökme demir sadece belirli mekanik özelliklere sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda korozif ortamlarda çalışırken yüksek korozyon direnci gerektirir.

Korozyona dayanıklı dökme demir, petrokimya ve gemi yapımı gibi endüstrilerde atmosfer, deniz suyu, asitler, alkaliler ve tuzlar gibi ortamlarda sıklıkla çalışan borular, vanalar, pompalar ve konteynerler gibi parçaları üretmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, her korozyona dayanıklı dökme demir türünün belirli bir uygulanabilir aralığı vardır ve korozif ortam ve çalışma koşullarına göre makul bir seçim yapılması gerekir. Yaygın olarak kullanılan korozyona dayanıklı dökme demirlerin bileşimleri ve uygulama aralıkları ilgili metal malzeme kılavuzlarında bulunabilir.

IV. Demir dışı metaller ve alaşımları

Demir dışı metaller, demir dışı metaller olarak da bilinen çelik ve dökme demir dışındaki diğer tüm metalleri ifade eder. Başta bakır (Cu), alüminyum (Al), titanyum (Ti), magnezyum (Mg), tungsten (W), molibden (Mo) ve bunların alaşımları olmak üzere birçok demir dışı metal türü vardır. Demir dışı metallerin eritilmesi nispeten zor ve maliyetlidir ve üretimleri ve kullanımları çelik malzemelerden çok daha azdır.

Ancak demir dışı metaller, çelik malzemelerin sahip olmadığı bazı özel fiziksel ve kimyasal özelliklere sahiptir. Bu nedenle, demir dışı metaller modern endüstride vazgeçilmez malzemeler haline gelmiştir. Aşağıda, endüstriyel üretimde yaygın olarak kullanılan alüminyum alaşımları ve bakır alaşımlarına kısa bir giriş yapılmaktadır.

1. Alüminyum ve alaşımları

(1) Endüstriyel saf alüminyum (saf alüminyum olarak anılır)

Saf alüminyum şu anda endüstride en yaygın kullanılan demir dışı metaldir. Endüstriyel saf alüminyumun saflığı 98.8% ila 99.7%'dir. Saf alüminyum sadece 2,72 g/cm³ gibi düşük bir yoğunluğa sahiptir; gümüş, bakır ve altından sonra ikinci sırada yer alan yüksek elektrik ve ısı iletkenliğine sahiptir.

Alüminyum atmosferde iyi bir atmosferik korozyon direncine sahiptir, ancak asitler, alkaliler ve tuzlar tarafından korozyona karşı koyamaz. Saf alüminyum düşük mukavemete, yüksek plastisiteye sahiptir ve ferromanyetizması yoktur. Soğuk ve sıcak deformasyon yoluyla çeşitli profillere (teller, çubuklar ve tüpler gibi) işlenebilir ancak yük taşıyan yapısal parçalar olarak kullanılamaz.

(2) Alüminyum alaşımları

Alüminyum alaşımları, alüminyuma Cu, Si, Mg, Zn ve Mn gibi alaşım elementlerinin uygun miktarlarda eklenmesi ve katı çözelti güçlendirme gibi yöntemlerin kullanılmasıyla elde edilir. Alüminyum alaşımları, saf alüminyumun düşük yoğunluğunu, iyi elektrik iletkenliğini ve termal iletkenliğini korurken yüksek mukavemete sahiptir. Bazı alüminyum alaşımları soğuk deformasyon veya ısıl işlem yoluyla daha da güçlendirilebilir, bu da onları belirli yükleri taşıyan mekanik parçaların üretimi için uygun hale getirir.

1) Alüminyum alaşımlarının sınıflandırılması

Bileşim ve işleme özelliklerine göre, yaygın olarak kullanılan alüminyum alaşımları dövme alüminyum alaşımları ve dökme alüminyum alaşımları olarak ikiye ayrılabilir. Dövme alüminyum alaşımları iyi plastisiteye sahiptir ve basınçlı işleme için uygunken alüminyum döküm alaşımları ötektik bir yapıya, düşük erime noktasına, iyi akışkanlığa sahiptir ve döküm için uygundur.

2) Alüminyum alaşımlarının ısıl işlemi

Alüminyum alaşımları için ısıl işlem prensipleri çelik için olanlardan farklıdır çünkü alüminyum alaşımları allotropik dönüşümlere sahip değildir ve çelik gibi martensitik dönüşüm yoluyla güçlendirilemez. Alüminyum alaşımları ısıtıldıktan sonra tek fazlı bir katı çözelti yapısı elde edebilir ve katı halde çözünürlükte değişiklikler olur. Bu nedenle, alüminyum alaşımları su verme ve yaşlandırma işlemi (çözelti yaşlandırma işlemi olarak adlandırılır) ile güçlendirilebilir.

Alüminyum alaşımlarının mukavemeti su verme işleminden sonra yüksek değildir ve mukavemet ve sertliğin önemli ölçüde artması için bir süre oda sıcaklığında bekletilmesi gerekir. Bu olaya yaşlanma sertleşmesi denir. Oda sıcaklığında yaşlandırma doğal yaşlandırma olarak adlandırılırken, ısıtma koşulları altında (100 ~ 200 ℃) yaşlandırma yapay yaşlandırma olarak adlandırılır. Su verme ve yaşlandırma işlemi sadece alüminyum alaşımlarını güçlendirmenin ana yolu değil, aynı zamanda diğer demir dışı metalleri güçlendirmek için de önemli bir araçtır.

2. Bakır ve alaşımları

(1) Endüstriyel saf bakır

Saf bakır olarak adlandırılan endüstriyel saf bakırın erime noktası 1083°C'dir. İyi elektrik ve ısı iletkenliğine (gümüşten sonra ikinci sırada), atmosferde ve tatlı suda iyi korozyon direncine sahiptir ve manyetik değildir.

Saf bakır düşük mukavemet ve sertliğe, iyi plastisiteye, tokluğa ve kaynaklanabilirliğe sahiptir. Soğuk ve sıcak deformasyon yoluyla elektrik endüstrisi (teller, kablolar ve bakır borular gibi), iletişim ekipmanları ve anti-manyetik ve manyetik olmayan aletler için uygun çeşitli profillere işlenebilir.

(2) Bakır alaşımları

Bakır alaşımları, bakıra uygun miktarlarda silisyum, çinko ve alüminyum gibi elementlerin eklenip alaşımlama işleminden geçirilmesiyle elde edilir. Bu alaşımlar kullanım gereksinimlerini karşılayan mukavemet ve tokluğa sahiptir. Kimyasal bileşimlerine göre bakır alaşımları pirinç, bakır-nikel ve bronz olarak ayrılır. Üretim yöntemlerine göre bakır alaşımları dövme bakır alaşımları ve döküm bakır alaşımları olarak ikiye ayrılır. Endüstride en yaygın olarak kullanılanlar pirinç ve bronzdur.

1) Pirinç

Pirinç, ana alaşım elementi olarak çinko (Zn) içeren bir bakır alaşımıdır ve adını altın renginden alır. Pirinç, bileşimine göre sıradan pirinç ve özel pirinç olarak ikiye ayrılır. Adi pirinç, bakır ve çinkodan oluşan ikili bir alaşımdır.

• Ne zaman_Zn <32%, çinkonun kütle oranı arttıkça, pirincin mukavemeti ve sertliği artar ve soğuk deformasyon işlemi için yaygın olarak kullanılan iyi bir plastisiteye sahiptir;
• Ne zaman_Zn 30% ile 32% arasındadır, plastikliği en yüksektir;
• Ne zaman_Zn 32% ile 45% arasındadır, mukavemet artmaya devam ederken, plastisite bir miktar azalır, bu tip pirinç sıcak deformasyon işlemi için uygundur;
• Ne zaman_Zn >45%'nin üzerinde, pirincin mukavemeti ve plastisitesi keskin bir şekilde azalır ve üretimde pratik bir değeri yoktur.

Sıradan pirinç, farklı üretim yöntemlerine göre işlenmiş pirinç ve dökme pirinç olarak ikiye ayrılır.

Özel pirinç, sıradan pirince kurşun (Pb), alüminyum (Al), kalay (Sn) ve silikon (Si) gibi elementlerin eklenmesiyle oluşturulan bir bakır alaşımıdır ve buna uygun olarak kurşun pirinç, alüminyum pirinç, kalay pirinç, silikon pirinç vb. olarak adlandırılır.

• Kurşun ilavesi işlenebilirliği ve aşınma direncini artırabilir;
• Alüminyum ilavesi mukavemeti, sertliği ve korozyon direncini artırabilir ve ayrıca pirincin çatlama eğilimini azaltabilir;
• Silisyum ilavesi döküm performansını iyileştirebilir ve mukavemetini ve korozyon direncini artırmaya yardımcı olabilir;
• Kalay, korozyon direncini artırabilir ve gerilme korozyonu çatlaması eğilimini azaltabilir;
• Özel pirinç daha az alaşım elementi içeriyorsa ve daha yüksek plastisiteye sahipse, işlenmiş özel pirinç olarak adlandırılır;
• Daha fazla alaşım elementi içeriyorsa ve daha iyi mukavemet ve dökülebilirliğe sahipse, dökme özel pirinç olarak adlandırılır.

2) Bronz

Bronz, pirinç ve cupronickel (bakır-nikel alaşımı) dışında bir bakır alaşımıdır. Farklı üretim yöntemlerine göre, işlenmiş bronz ve döküm bronz olarak ayrılabilir; farklı bileşimlere göre, sıradan bronz ve özel bronz olarak ayrılabilir.