Çelik Standartları ve Okumaları

Çelik standartları ile malzemelerin nitelik ve kullanım yeri anlaşılabilir. Kodlamalarla isimlendirilen çelikler, rakam ve harflerin olduğu isimler taşır. Bir veya birkaç harf, malzemedeki elementleri gösterir. Periyodik cetvel olarak bilinen sıralamada elementler kodlanmıştır. Çelikler demir (Fe) ve karbon (C) alaşımıyla üretilir. Öne çıkan ek maddeler, isimlendirmede kullanılır.

Çeliklerin tokluk, süneklik, mukavemet, korozyon direnci ve sertlik seviyesi içeriğe bağlıdır. Krom (Cr) sertleştirme ve paslanmaz kaplamada, silisyum (Si) özgül artırılmasında ve manyetik yapının iyileştirilmesinde, nikel (Ni) mukavemet sağlamada kullanılır. Molibden (Mb), manganez (Mn), vanadyum (V), fosfor (P), kükürt (S) yaygın maddelerdir.

Kullanım kalitesi ve maliyet, standartlarla belirlenir. Türkiye’de Türk Standartları Enstitüsü (TSE)’nün ölçütleri esastır. 16 Ekim 1954’te kurulan teşkilat, sanayi faaliyetlerinde güvenilirlik sağlanmasına odaklanır. Üretimin dünya çapında itibar görmesi, Avrupa ölçütlerine uyum gerektirir. Çelik standartları üretimde ve kullanımda yol göstericidir. Teknik ifadelerin okunup yorumlanabilmesi önemlidir.

Çelik Standartları Nelerdir?

Çelik sınıfları, üretim kalitesiyle belirlenir. Dünyanın farklı bölgelerinde üretilen çelikler, standart dâhilinde gruplandırılır. Malzeme isimlendirmelerinden yapısal ve fiziksel özellikler anlaşılabilir. Değerlendirme ölçütleri arasında ortak olan unsurlar; çekme dayanımı, karbon seviyesi ve kimyasal içeriktir.

Çekme dayanımı, malzemenin kuvvet karşısında kalıcı şekil değiştirmeye başladığı seviyedir. Sert ve sünek çelikler, çekme dayanımıyla ayırt edilebilir. Karbon seviyesi, adlandırmalarda sık karşılaşılan bir değerdir. Demir elementini tamamlayan madde, sertlik ve mukavemet için belirleyicidir. İsimlendirmeler içerik düzeyinin anlaşılmasına odaklanır.

TSE standartları, Türkiye’de ve Türkiye’nin ihracat yaptığı ülkelerde kabul görür. Ölçütler hazırlanırken DIN standartları dikkate alınmıştır. Deutsches Institut für Normung (Alman Standartları Enstitüsü) tarafından belirlenen ölçütler Avrupa’da meşhurdur. Almanya’nın çelik sektöründeki konumuyla standart yaygınlaşmıştır. Bilindik standartlar şöyledir:

1. TSE Çelik Standartları

TSE çelik standartları üç tanımlama yöntemi sunar. Numaralandırma, çekme dayanımı ve kimyasal içerik esaslı standartlar bulunur. DIN ölçütlerinden hareketle oluşturulmuş detaylar şöyledir:

1. Malzeme Numarası Gösterimi: Karışıklığın engellenmesi bakımından işlevseldir. Beş haneli numaranın basamakları, farklı bilgiler verir. 1.4305, 1.4307, 1.4005, 1.4028, 1.4401, 1.4571, 1.4845 gibi isimlendirmeler malzemenin yapısal detaylarını sunar. Baştaki 1, çelikler için ortaktır. Noktanın sağındaki numaralar çelik türünü ve sıra numarasını gösterir.

2. Çekme Dayanımına Göre Gösterim: Çekme dayanımının ölçülmesinde kgf / mm  birimi kullanılır. Kilogram – force bölü milimetrekare, çeliğin her milimetrekarelik kısmına uygulanan kuvveti gösterir. Minimum düzey esas alınır. Harf ve rakamların birleşik yazıldığı isimlendirme şöyledir:

Fe20 olarak kodlanmış bir malzemenin demir alaşımlı olduğu ve en az % 20 çekme dayanımı gösterebildiği anlaşılır. Çekme, mukavemet seviyesini belirleyen bir parametredir. Üretim sonunda alınan numuneler iki uçtan çekilir. Malzeme, bir seviyeye kadar esneyip şeklini korur. Kalıcı deformasyonun başladığı seviyeye kadar çekim yapılır. En düşük dayanım seviyesi belirlenir ve adlandırmada gösterilir.

3.  Kimyasal Analize Göre Gösterim

Çelik standartları içerikle yakından ilişkilidir. Kimyasal yapı, malzemenin kullanım alanını belirler. Karbon (C) çelikleri, element sembolünün başındaki rakamla değerlendirilir. Bir malzemenin yaklaşık karbon yüzdesi, ilk hanedeki sayıyla bulunur. 40Cr4 şeklinde kodlanmış bir ürün; 40 / 100 işlemi itibarıyla yaklaşık % 0.40 karbona sahiptir. Malzemeler içeriğine göre üç gruba ayrılır.

Alaşımsız çelikler hafif yoğunluktadır. Kaynak faaliyetlerine elverişlidir. Çeliğin yumuşaklığı, kolay işlenmesini sağlar. İlave madde bulunmayan çelikler, karbon durumuyla sınıflandırılır. C simgesine gelen harfler, malzemeyi tanımlar. C, saf haldeki alaşımsız karbon çeliklerinin sembolüdür. Ck ve Cm çelikleri düşük seviyede fosfor ve kükürt içerir. Cq soğuk şekillendirmeye, Cf ısıl işleme uygun malzemelerdir.

Düşük alaşımlı çeliklerin alaşım seviyesi maksimum % 5’tir. Belli düzeydeki mukavemet, kolay şekillenme avantajıyla buluşur. Kısaltmanın başındaki sayı 100’e bölünerek karbon yüzdesi tespit edilebilir. Kısaltmadan sonraki değerler, krom miktarını simgeler. Yaklaşık krom seviyesini bulmak için farklı sayılar kullanılır. Krom yüzdesini bulurken kullanılabilecek işlem detayları şöyledir:

• Cr, Mn, Si, Ni, Co, W simgelerinden sonraki sayı 4’e,
• Al, Cu, Pb, Mo, V, Ti, Zr, Ti, T simgelerinden sonraki sayı 10’a,
• C, S, P, N simgelerinden sonraki sayı 100’e bölünür.

Yüksek alaşımlı çelikler sert ve ağırdır. Toplam alaşım seviyesi % 5’ten fazladır. Uzun ömürlü parçaların üretiminde yüksek alaşım kolaylık sunabilir. Makineler, inşaat malzemeleri ve askerî ekipmanlar çoğunlukla yüksek alaşımlı çelikten üretilir.  

2. ISO Uluslararası Standartlar

International Organization for Standardization, 23 Şubat 1947’de kurulmuştur. İsviçre – Cenevre merkezli teşkilat, dünya çapında sanayi faaliyetlerine uygun standartlar belirler. 165 Ülkenin üye olduğu oluşum, en itibarlı standardizasyon firmasıdır. Çeliklerin sertliği, sünekliği, kesit aralığı değişik gruplar meydana getirir. Üye ülkelerde standartların gözetilmesiyle sorumlu temsilciler bulunur.

Özel olarak veya kamu sektöründe hizmet veren kalite kontrol birimleri, ISO’yu esas alır. Türkiye’de çelik standartları TSE tarafından gerçekleştirilir. ABD dört standart kuruluşuna sahiptir. Bunlar; American Society for Testing and Materials (ASTM), Society of Automobile Engineers (SAE), American Iron and Steel Industry (AISI) şeklinde sıralanır. Farklı ülkelerde ISO ölçütlerini uygulayan kurumlar şöyledir:

3. SAE Çelik Standartları

Society of Automobile Engineers (Otomobil Mühendisleri Topluluğu), 1905’te kurulmuş Pensilvanya merkezli ortaklıktır. İlk hedefi, Amerikan otomotiv sektörünü geliştirmek ve ülkedeki mühendisleri buluşturmaktı. Üyeler arasında, Ford markasının kurucusu olan Henry Ford da mevcuttu. Günümüz itibarıyla SAE, bilindik teşkilatlardandır. Değişik ürünleri kapsayan SAE çelik standartları şöyledir:

1. Yapı Çelikleri:

İnşaat işlerinde kullanılan mukavemetli çeliklerdir. Standartların okunmasında 5 haneli kodlar dikkate alınır. İlk iki hane, çelik standardında belirleyicidir. Tür numaralarına göre, yaygın çelikler şöyle sıralanabilir:

• 10XX: Alaşımsız Sade Karbonlu Çelikler
• 11XX: Otomat Çelikleri
• 13XX: Manganlı (Mn) Çelikler
• 2XXX: Nikelli (Ni) Çelikler
• 3XXX: Krom (Cr) ve Nikel (Ni) Alaşımlı Çelikler
• 303XX: Isıya ve Korozyona Dayanıklı Çelikler
• 4XXX: Molibden (Mb) Alaşımlı Çelikler
• 41XX: Molibden (Mb) ve Kromlu Alaşımlı Çelikler
• 43XX: Molibden (Mb), Krom (Cr) ve Nikel (Ni) Alaşımlı Çelikler
• 46XX: Molibden (Mb) ve Nikel (Ni) Alaşımlı Çelikler
• 5XXX: Krom (Cr) Alaşımlı Çelikler
• 514XX: Isıya ve Korozyona Dayanıklı Çelikler
• 515XX: Isıya ve Korozyona Dayanıklı Çelikler
• 6XXX: Krom (Cr) ve Vanadyum (V) Alaşımlı Çelikler
• 7XXX: Krom (Cr) ve  Tungsten (W) Alaşımlı Çelikler
• 8XXX: Nikel (Ni), Krom (Cr) ve Molibden (Mb) Alaşımlı Çelikler
• 92XX: Silisyum (Si) ve Mangan (Mn) Alaşımlı Çelikler

2. Takım Çelikleri: Takım parçalarının üretiminde kullanılan dirençli malzeme grubudur. Eğme, bükme, delme, dövme, kesme işlemlerine uygun bir sınıftır.

3. Aside ve Paslanmaya Dirençli Çelikler: Korozyon direnci yüksek malzemeler, farklı proseslerle işlenir. Yıpranma az olduğundan kullanım ömrü ve maliyet uygun seviyededir.

4. AFNOR Çelik Standartları

AFNOR, 24 Mayıs 1926’da kurulmuş Paris merkezli teşkilattır. Tam ismi Association Franchaise de Normalisation şeklindedir. Dünya genelindeki 39 ofisiyle hizmet verir. 2004’te Association Française Pour l’Assurance de la Qualité (Fransız Kalite Güvence Kuruluşu) ile birleşmiştir.  Standardizasyon şirketlerin farkı, gönüllülük esasıyla çalışmasıdır.

Dernek statüsündeki AFNOR, yaygın standartlara uyum gösterir. Çeliklerin sınıflandırılmasında çekme dayanımı yüzdesi ve kimyasal içerik esastır. Tespit metotları, TSE’nin uyumlu olduğu DIN standartlarıyla aynıdır. Fransız çelik standartları konusunda ayırt edici özellikler şöyledir:

• Isıl işleme uygun çelikler CC simgesiyle işaretlenir.
• Kullanım öncesinde ısıl işlem gerektiren çelikler XC simgesiyle işaretlenir.

5. DIN Çelik Standartları

DIN (Deutsches Institut für Normung), 22 Aralık 1917’de kurulmuştur. Almanya’nın demir – çelik sektörü birçok ülkeye model olmaktadır. Türk Standartları Enstitüsü, DIN standartlarını model alarak ölçüt belirlemiştir. Günümüzde, TSE onaylı malzemeler DIN yeterliklerine de sahiptir. Malzeme numarası, çekme dayanımı, alaşım içeriği sınıflandırmayı etkiler. Detayları TSE başlığında bulabilirsiniz.  

6. BS Standartları

British Standards Institue (Britanya Standartları Enstitüsü), 1901’de Londra’da kurulmuştur. İlk adı Mühendislik Standartları Komitesi’dir. Sanayileşme hızını artırmak için gereken atılımların belirlenmesine ve uygulanmasına odaklanmıştır. Günümüzde, Birleşik Krallık’ın sanayisini iyileştirmek için çalışır. 80 Bin müşterisi bulunan firma, en büyük belgelendirme kuruluşlarındandır. Yaygın olan BSI çelik standartları şöyle sıralanabilir: