Çelik, demir ve karbonla bir karışım halindedir. Çelik özünde saflaştırılmış demir olarak düşünülebilir. Demirin metal özelliklerini korur ancak %0,002 ile %1,7 arasında değişiklik gösteren bir karbon içeriğine de sahiptir. Metal ve metal olmayan elementler genellikle üretim sürecinde eklenir. Karbon ve diğer alaşım elementlerinin eklenmesi, mukavemet, direnç ve değişkenlik gibi fiziksel-kimyasal özellikleri artırır. Bu gelişmeler çeliği dünyada en çok kullanılan malzemelerden biri haline getirmektedir.

Çeliğin Tarihçesi

Çeliğin gelişimi yaklaşık 4000 yıl öncesine dayanmaktadır. Hititlerde demircilerin demiri kömür ateşinde döverek çelik elde ettiğine dair bilgiler mevcuttur. Rönesans’tan önce çelik üretiminde birçok etkisiz metot kullanılmıştır. Teknolojinin gelişimine paralel olarak çelik üretim metotları da değişime uğramıştır. Bu gelişmeler ışığında Almanya ve İngiltere’de yüksek karbon içeriğine sahip pik demir, içeriğindeki karbon miktarının yüzey sertleştirme işlemi uygulanarak artırılması yöntemi ile üretilmeye başlanmıştır. Modern çelik üretimi, teknolojideki ilerlemeler ile paralel olarak gelişme göstermiştir.

Çelik Nasıl Üretilir?

Çelik temelde karbonlu demir ve içine serpilmiş diğer bazı elementlerden yapılır. Teknolojinin gelişmesiyle bugün, çeliğin üretilmesinin başlıca iki yolu vardır: Bunlar, Oksijen Fırını yöntemi ve Elektrik Ark Ocağı (EAF) yöntemidir. Oksijen Fırını yöntemi, çelik oluşturmak için ham madde girdilerini kullanır. Oksijen, erimiş metalden geçerken karbonla reaksiyona girer, karbondioksit açığa çıkarır ve daha saf bir demir üretir. Karbon içeriğini düşürür ve demir içindeki saflıkları azaltarak onu çeliğe dönüştürür.

EAF yönteminde daha modern bir yaklaşım olan geri dönüştürülmüş hurda çelik kullanılır. Geri dönüştürülmüş çelik, demir cevheri gibi ham maddeleri kullanmak yerine, yüksek güçlü elektrik arklarından beslenir ve yüksek kaliteli çelik olarak eritilir. İki yöntem her ne kadar farklı da olsa aynı erimiş çelik sonucunu verir.

Çelik elde edildikten sonra ikinci bir çelik üretim sürecine girilir. Bu, belirli öğelerin eklenmesini, çıkarılmasını ve sıcaklık üretim ortamının değiştirilmesi sürecini içerir. Bu işlem tamamlandıktan sonra üretim, imalat ve bitirme aşamaları tamamlanabilir. Bu, çeliğe son şeklini ve özelliklerini veren soğuk haddeleme, kaplama (galvanizleme) veya ısıl işlem (tavlama) gibi teknikleri kapsar.

Çeliğin Özellikleri Nelerdir?

• Çeliğin kimyasal bileşimi kaynak için uygundur.
• Demirden hem daha sert hem de daha hafiftir.
• Isıl işlem uygulanarak elektriksel, mekanik ve fiziksel özellikler kazandırılabilir.
• Çeşitli işlemlerle yüksek sıcaklıklara dayanımı ve sertliği artırılabilir.
• Belirli bir ısıda dövme, presleme ve haddeleme yöntemleri ile istenen şekle sokulabilir.
• Bazı özellikteki çelikler soğuk olarak da şekillendirilebilir.
• Plastikler ve metallerle kaplama yapılabilir.
• Kızgın çeliğe aniden su verildiğinde kristal özelliği değişerek sertleşir.
• Paslanmaz çelikler korozyona ve ısıya karşı dayanıklıdır, yüzde yüz geri dönüşüm yapılabilir, üretimi ve temizliği kolaydır.
• Yüksek karbon içeren alaşımlı çelikler ‘’dökme demir’’ olarak adlandırılır. Az karbonlu ve demir cüruflu çeliklere ise ‘’dövme demir’’ denir.
• Karbon miktarı arttıkça çeliğin akma ve çekme mukavemeti artarken, kaynak ve şekillenebilme kabiliyetleri azalır.