Kurşunlu çelik veya otomat çeliği olarak da bilinen otomat çeliği, geliştirilmiş işlenebilirlik için özel olarak tasarlanmış bir tür çelik alaşımıdır. İşleme süreçleri sırasında talaş oluşumunu ve kırılmayı kolaylaştırmak için çelik bileşimine eklenen kükürt, fosfor veya kurşun gibi ek elementler içerir. Bu elemanlar talaş oluşumunu kontrol etmeye yardımcı olan kalıntılar veya parçacıklar oluşturarak daha düzgün ve daha verimli işleme operasyonları sağlamaktadır.

Otomat çeliğinin ısıl işlemine tabi tutulması gerçekten mümkün olsa da, malzemenin bileşiminin ve özelliklerinin dikkatli bir şekilde değerlendirilmesini gerektirir. Otomat çeliğine ısıl işlem uygularken akılda tutulması gereken bazı önemli noktalar şunlardır:

İşlenebilirliğe Etkisi: Otomat çeliğine ısıl işlemin temel amacı, işlenebilirliğini korumak veya arttırmaktır. Isıl işlem prosesleri, malzemenin istenilen işlenebilirlik özelliklerini koruyacak şekilde seçilmeli ve optimize edilmelidir. Kükürt, fosfor veya kurşun gibi işlenebilirliğe katkıda bulunan elementlerin bileşimini veya dağılımını değiştirmemeye özellikle dikkat edilmelidir.

Tavlama: Tavlama, çeliği yumuşatmak ve işlenebilirliğini geliştirmek için kullanılan yaygın bir ısıl işlem işlemidir. Ancak otomat çeliğinde kükürt, fosfor veya kurşunun varlığı tavlama işlemini etkileyebilir. Tavlama sırasında aşırı tane büyümesini veya bu elemanların ayrılmasını önlemek için ısıtma ve soğutma hızlarının kontrol edilmesine dikkat edilmelidir.

Sertleştirme: Otomat çeliği, mukavemetini ve aşınma direncini arttırmak için su verme ve temperleme gibi işlemlerle sertleştirilebilir. Ancak kükürt, fosfor veya kurşunun varlığı çeliğin sertleşebilirliğini etkileyerek sertlikte ve mikro yapıda değişikliklere yol açabilir. İstenilen mekanik özellikleri elde etmek için sertleştirme sırasında ısıtma ve soğutma hızlarının dikkatli bir şekilde kontrol edilmesi önemlidir.

Yüzey İşlemleri: Geleneksel ısıl işlem işlemlerine ek olarak, otomat çeliğinin aşınma direncini ve yüzey sertliğini daha da arttırmak için karbürleme veya nitrürleme gibi yüzey işlemleri kullanılabilir. Bu işlemler, istenen özellik kombinasyonunu elde etmek için bileşenin belirli bölgelerine seçici olarak uygulanabilir.

Otomat Çeliğinin Kalitesi

Makine çeliği veya makine çeliği olarak da bilinen otomat çeliği, mekanik parçaların, makine bileşenlerinin ve aletlerin imalatı için özel olarak tasarlanmış bir tür karbon çeliğidir. Otomat çeliğine yönelik kalite gereklilikleri, çeşitli endüstriyel uygulamalarda optimum performansı ve dayanıklılığı sağlamak açısından kritik öneme sahiptir. Otomat çeliğinin kalitesini belirleyen birkaç temel faktör vardır:

1. Malzeme Bileşimi:

Karbon İçeriği: Otomat çeliği tipik olarak %0,30 ila %0,60 arasında değişen orta ila yüksek bir karbon içeriği içerir. Karbon içeriği çeliğin sertliğini, mukavemetini ve aşınma direncini etkiler.

Alaşım Elementleri: Sertleşebilirlik, tokluk ve korozyon direnci gibi spesifik özellikleri geliştirmek için manganez, silikon, krom, nikel ve molibden gibi alaşım elementleri eklenebilir.

2. Mekanik Özellikler:

Mukavemet: Otomat çeliği, çalışma sırasında karşılaşılan mekanik yüklere ve gerilimlere deformasyon veya arıza olmadan dayanabilecek yeterli çekme mukavemetine, akma mukavemetine ve sertliğe sahip olmalıdır.

Dayanıklılık: Ani darbelere veya dinamik yükleme koşullarına kırılmadan dayanabilecek kadar iyi bir tokluk ve darbe direnci sergilemelidir.

Aşınma Direnci: Otomat çeliği bileşenleri, çalışma sırasında sıklıkla sürtünme, aşınma ve aşınmaya maruz kalır. Bu nedenle boyutsal stabiliteyi korumak ve servis ömrünü uzatmak için yüksek aşınma direncine ihtiyaç duyarlar.

3. İşlenebilirlik:

Talaş Oluşumu: Otomat çeliği, takım aşınmasını en aza indirmek, işleme süresini azaltmak ve yüzey kalitesini iyileştirmek için işleme operasyonları sırasında talaş oluşumunu ve tahliyesini kolaylaştırmalıdır.

Boyutsal Kararlılık: Mekanik parçaların hassas toleranslarını ve uyumunu sağlamak için işleme süreçleri sırasında boyutsal doğruluğu ve kararlılığı korumalıdır.

4. Isıl İşlem Yanıtı:

Sertleşebilirlik: Otomat çeliği, malzemenin enine kesiti boyunca tutarlı ısıl işlem sonuçlarına ve eşit sertlik dağılımına izin verecek şekilde tek tip sertleşebilirlik sergilemelidir.

Isıl İşlem Kolaylığı: İstenilen mekanik özellikleri elde etmek için su verme, temperleme, tavlama ve yüzey sertleştirme gibi yaygın ısıl işlem süreçlerine iyi yanıt vermelidir.

5. Yüzey Kalitesi:

Yüzey İşlemi: Optimum performans ve estetiğin sağlanması için otomat çeliği yüzeylerinin çatlak, çukur, çizik ve kalıntılar gibi kusurlardan arındırılmış olması gerekir.

Temizlik: Çelik, erken bozulmayı önlemek ve yorulma direncini artırmak için homojen bir mikro yapıya ve minimum düzeyde metalik olmayan kalıntılara sahip olmalıdır.

Otomat Çeliğinin Kalitesinin Isıl İşleme Etkisi

Otomat çeliğinin kalitesi, mekanik bileşenlerin ve makine parçalarının güvenilirliğini, performansını ve uzun ömürlülüğünü sağlamak için gereklidir. Üreticiler, malzeme bileşimi, mekanik özellikler, işlenebilirlik, ısıl işlem tepkisi ve yüzey kalitesi gibi faktörleri dikkatlice göz önünde bulundurarak, çeşitli endüstriyel uygulamaların özel gereksinimlerini karşılamak için otomat çeliğini seçip işleyebilir, böylece imalat sektöründe üretkenliği ve verimliliği artırabilir.

Otomat çeliğinin ısıl işlemine tabi tutulması, benzersiz bileşimi nedeniyle bazı zorluklar ortaya çıkarsa da, malzemenin özelliklerinin ve ısıl işlem sürecinin istenen sonucunun dikkatli bir şekilde değerlendirilmesiyle bu gerçekten mümkündür. Mühendisler ve metalurjistler, ısıl işlemin işlenebilirlik, sertlik ve yüzey özellikleri üzerindeki etkilerini anlayarak, avantajlı işlenebilirlik özelliklerini korurken, otomat çeliğini çeşitli uygulamalarda etkili bir şekilde kullanabilirler.

Otomat Çeliklerine Uygulanan İşlemler, birbirinden farklıdır. Isıl işlem olarak da bilinen bu işlemler ile çelik farklılık kazanır. Çeliğin dış etmenlere karşı dayanıklı olması başta olmak üzere işlenebilir olması ve uzun ömürlü kullanım sunması amacıyla ısıl işlem uygulandığını söylemek mümkündür.

Çelik belli bir orana sahip değişkenlik özelliğe gösteren karbon bileşimi ile demir elementinin birleşmesiyle oluşan bir alaşımdır. Isıl işlem adımı ise katı halde bulunan alışım ve metalin kimyasal özelliklerinden farklı olarak daha belirgin özellikler kazandırmak amacıyla yapıldığını söylemek mümkündür.

Çok sayıda ısıtma ve soğutma işleminin söz konusu olduğu ısıl işlem uygulamalarında çelik malzemenin dokusu değişir. Bu şekilde çelik istenilen bir maddeye dönüşür. Bu amaçla pek çok farklı çelik çeşidine ısıl işlem uygulanır.

Isıl işlem nedir? Genel bir cevap vermek gerekirse ısıl işlem ilgili doğum günün diyor metal ve alaşımın kimyasal özelliklerinden farklı olarak değiştirilmesi işlemidir.  Çelik malzemenin dokusu, üretilen malzemenin kullanılacağı alana ve göreve göre değişiklik göstermesi söz konusudur.

Otomat Çeliklerine Uygulanan İşlemlerin amaçları aşağıda maddeler halinde yer alır.

• Metalin daha fazla sertlik kazanması ya da yumuşak hale bürünmesi
• Çelik malzeme üretimi esnasında oluşan iş gerginlik giderme
• Çeliğe işlenebilir özellik ve yapısal olarak dayanaklılık kazandırma
• Çeliğin sıcak ve soğuk dövme işçiliğine daha uyumlu olması
• Zorlu hava koşullarına karşı dirençli olma özelliği kazandırma
• Darbe başta olmak üzere diğer dış etkenlere karşı dirençli bir yapıya sahip olma
• Bulunduğu alana uyum sağlayabilme
• Manyetik alana karşı uyum ve elektrik özelliği kazanma
• Kimyevi maddelerden ve kimyasal olaylardan etkilenmeme özelliğine sahip olma

Isıl işlem çeşitleri, genel olarak değerlendirildiğinde, ilgili malzemenin kristal dokusunu değiştirilerek daha dirençli olmasına sağlamaktır. Bir başka deyişle çelik kullanılarak üretilen bir malzemede uzun ömürlülük, sağlamlık ve kalite gibi unsurların söz konusu olması bakımından ısıl işlem çeşitleri her çelik çeşidinde farklıdır.

Çeliklere Uygulanan Isıl İşlemler

Çeliklere farklı nedenlerden dolayı ısıl işlem uygulanır. İlgili ısıl işlem çeliğin zorlu koşullarda kullanılabilmesi ve daha dirençli bir yapıya sahip olması bakımından tercih edilir. Her çeşit çeliğin uygulandığı ısıl işlem birbirinden farklıdır. Çeliklere uygulanan ısıl işlemler aşağıda maddeler halinde yer alır.

• Tavlama işleminde yumuşatma, gerilim giderme, kristalleştirme ve normalleştirme tavlaması gibi ek işlemler uygulanır.
• Sertleştirme işleminde suda, yağda ve havada sertleştirme gibi ek işlemler uygulanır.
• Yüzey sertleştirme işleminde ise indüksiyonla yüzey sertleştirme, sementasyon, nitrürasyon gibi ek işlemler uygulanır.

Birbirinden farklı uygulama adımlarına sahip olan bu işlemler çeliğin daha fazla dirençli ve kullanılabilir olmasını sağlar.

Yağda soğutma işlemi yine çelikleri uygulamanın ısıl işlemlerden biridir. Çeliklere uygulanan ısıl işlemde sertleştirme adımı olarak kullanılan bu işlemde suyun soğutma hızı yağın soğutma hızına göre daha hızlıdır. Soğutma hızının verimli olduğu ilgili yağ sıcaklık aralığı 50- 80 santigrat derece arasındadır.

Sertleştirme ısıl işlemi çeliklere en sık uygulanan işlemlerden biridir. Bu işlemde çelik, sertleşme sıcaklığına kadar tavlanır. Ardından çelik soğutulup sert dokunun sünek hale getirilmesi ile son bulur.

Hangi Çeliklere Isıl İşlem Uygulanır?

Hangi çeliklere hangi ısıl işlemin uygulandığı merak edilen konulardandır. Isıl işlem dövme çelik, karbon çelik ve alaşımlı çelik gibi dayanıklı çelik çeşitlerine uygulanır. Çelik ekstra dayanıklı ve dirençli yapıya sahip olması bakımından ısıl işlemlere tabi tutulur. Her çelik çeşidinin farklı ısıl işleme tabi tutulması, çeliğin yapısı, ilgili işleme uygun olup olmadığı ve içerdiği maddelere bağlıdır.

Kalay bronzlar, kırımızı bronz ya da kurşunlu tunç olarak da bilinmektedir. Kalay bronz alaşımı olan kalay bronzlar, mükemmel bir direnç özelliğine sahiptir. Her türlü korozyona, aşınmaya veya deniz suyuna karşı oldukça dayanıklıdır. Yarı sert bir malzeme olan kalay bronzlar, uzun süreli kullanım ayrıcalığına sahiptir.

Oldukça dayanıklı bir malzeme olduğu için kullanım alanları da çok geniştir. Hemen her sektörün ihtiyaç duyduğu bir malzeme olarak bilinmektedir. Hem yüksek devirde, hem de ağır ve orta yüklere dayanıklı olan yatak ve dişlilerde kullanılmaktadır.

Aşınmaya karşı üst düzey bir performans göstermektedir. Özellikle yük altında seri olarak çalışması gereken su pompa gövdelerinde ideal bir kullanım sunar. Kızak üretimi ve kızak malzemelerinin üretiminde de kalay bronzlar sıklıkla kullanılmaktadır.

Kalay Bronz Nedir?

Kalay bronzu kısaca kalay ve bakırın bir karışımı olarak tanımlanabilir. Kalay bronzu genellikle %10 veya %20 kalay oranından oluşmaktadır. Kalan oran ise; sadece bakırdan oluşmaktadır.

Kalay bronzu denmesinin nedeni ise; bronz rengini anımsatan bir tona sahip olmasıdır. Kalak bronzlarında %10 ile %10 değerinde kalay bulunması ideal bir oran olarak kabul edilmektedir. Kalayın bakır ile birleşmesi, oldukça güçlü ve bir mukavemet oluşturmaktadır.

Kalay Bronz Özellikleri Nelerdir?

Kalay bronzu, kalayın belirli bir oranda eklenmesi ile oluşturulan bir alaşım türü olarak bilinmektedir. Kalay bronzunun özellikleri şu şekilde açıklanabilir:

Mekanik Dayanıklılık

Kalay bronz oldukça dayanıklı bir malzemedir. İçerisinde bulunan bakırın doğal dayanıklılığı sayesinde, eşsiz bir mukavemet özelliği göstermektedir. Bunun için en yüksek mekanik dayanıklılığa sahip olan alaşım türleri içerisinde yer almaktadır.

Korozyon Direnci

Kalay tek başına korozyona karşı oldukça dirençli olan bir materyaldir. Bunun için kalay bronz da mükemmel bir korozyon direncine sahiptir. Özellikle deniz suyu gibi korozyona karşı hızlandırıcı etkisi olan durumlarda bile kalay bronzun çok dayanıklı olduğu bilinmektedir.

İyi İşlenebilirlik

Kalay bronzunun en öne çıkan özelliklerinden birisi de kolaylıkla işlenebiliyor olmasıdır. Şekillendirme, döküm ve her türlü işleme işlemlerinde iş gücünden tasarruf edilmesini sağlar. Şekillendirme ve işleme uygulamalarında malzemenin kullanımını da oldukça kolaylaştırmaktadır.

Düşük Sürtünme Katsayısı

Kalay bronzunun düşük sürtünme katsayısına sahip olması, onu diğer uygulamalar ile entegre edebilme ayrıcalığı sunar. Kaymalı yataklar veya sürgüler gibi duyarlı uygulamalarda da güvenli ve kolay bir şekilde kullanılabilmektedir.

Kalay Bronzunun Kullanım Alanları

Kalay bronzu ayrıcalıklı ve avantajlı özellikleri ile pek çok alanda ve sektörde kullanılmaktadır. Başta denizcilik endüstrisi olmak üzere, elektrik sanayinde de sıklıkla tercih edilmektedir. Kalay bronzunun kullanım alanları şu şekilde sıralanabilir:

• Kalay bronzu, deniz suyuna karşı oldukça dirençli ve dayanıklı olduğu için gemi endüstrisinde sıkça kullanılmaktadır. Gemi yapımında ve denizlik sanayinde kullanılacak olan pek çok makine ve ekipmanda tercih edilmektedir.
• Oldukça iyi bir iletken özelliği taşıdığı için, elektrik bağlantı elemanlarının pek çoğunda kalay bronzu kullanılmaktadır. Kontak yüzeylerinin üretiminde de sıkça tercih edilmektedir.
• Kalay bronzun düşük sürtünme katsayısına sahip olması sürtünme parçalarının yapımı açısından da ideal bir seçimdir. Özellikle mekanik parçaların üretiminde kullanılmaktadır.
• Kalay bronzu kolay işlenebilme özelliğine sahip olduğu için, makine parçalarının üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Dişliler, rulmanlar, somun ve diğer mekanik parçalarda kalay bronzu alaşımı kullanılmaktadır.
• Otomotiv endüstrisi de kalay bronzu alaşımının sıklıkla kullanıldığı sektörlerdendir. Dişliler, motor parçaları ve fren bileşenlerinin üretiminde de kalay bronzu tercih edilebilmektedir.
• Kalay bronzu, sanat ve heykelcilik alanında da estetik görünüm ve kolaylıkla işlenebilirlik açıısndan kullanılmaktadır.

Otomat çeliği, olağanüstü mekanik özellikleri ve dayanıklılığıyla otomotivden havacılığa kadar çeşitli endüstrilerin vazgeçilmezi haline gelmiştir. Sağlam doğasına rağmen, otomat çeliği korozyona, özellikle de paslanmaya karşı dayanıklı değildir. Paslanma, otomat çeliği bileşenlerinin bütünlüğünü ve performansını tehlikeye atabilir ve önemli ekonomik kayıplara ve güvenlik tehlikelerine yol açabilir.

Otomat çeliğinde pas oluşumu esas olarak demir, oksijen ve su arasındaki korozyon olarak bilinen kimyasal reaksiyondan kaynaklanmaktadır. Çelik alaşımlarındaki karbonun varlığı, karbon atomları oksijene ve neme maruz kaldığında demir oksit (pas) oluşumunu teşvik ettiğinden, onları korozyona karşı duyarlı hale getirmektedir.

Otomat Çeliği Neden Paslanır?

Otomat çeliğinin paslanmasına çeşitli faktörler nedne olmaktadır:

• Neme Maruz Kalma: Nem, pas oluşumunun katalizörüdür. Otomat çeliği bileşenleri nemli veya ıslak ortamlara maruz kaldığında su molekülleri çelik yüzeyindeki demir atomlarıyla reaksiyona girerek korozyon sürecini başlatmaktadır.
• Oksijen Varlığı: Oksijen, pas oluşumu için bir diğer önemli bileşendir. Oksijen molekülleri demir atomlarıyla kolayca reaksiyona girerek pas oluşumuna yol açan oksidasyon sürecini kolaylaştırmaktadır.
• Kimyasal Kirleticiler: Tuzlar, asitler ve kirleticiler gibi kimyasal kirleticiler otomat çeliğinin korozyonunu hızlandırabilmektedir. Bu kirletici maddeler suyun iletkenliğini arttırır, onu daha aşındırıcı hale getirir ve paslanmaya neden olan elektrokimyasal reaksiyonları kolaylaştırır.
• Mekanik Hasar: Çizilmeler, aşınmalar veya darbeler gibi mekanik hasarlar, otomat çeliğinin yüzeyindeki koruyucu oksit tabakasını tehlikeye atabilmekte, alttaki katmanları korozyon maddelerine maruz bırakabilmekte ve pas oluşumunu hızlandırabilmektedir.

Otomat Çeliği Paslanırsa Ne Olur?

Otomat çeliğinde paslanmanın önemli sonuçları olmaktadır. Buna engel olmak için alınacak önlemler olduğu gibi, paslandığında ne olacağını bilmek önem arz eder.

• Yapısal Bütünlüğün Bozulması: Pas, otomat çeliği bileşenlerinin yapısal bütünlüğünü zayıflatarak yük taşıma kapasitesinin azalmasına ve mekanik arıza riskinin artmasına neden olmaktadır. Makine, ekipman ve yapıların emniyetini ve güvenilirliğini tehlikeye atabilmekte, personel ve varlıklar için tehlike oluşturabilmektedir.
• Performans Düşüşü: Otomat çeliği yüzeylerinde pas birikmesi, bunların performansını ve işlevselliğini engellemektedir. Otomotiv motorları veya hassas makineler gibi hassas toleransların çok önemli olduğu uygulamalarda, korozyona bağlı küçük boyut değişiklikleri bile arızaya veya verimsizliğe neden olabilmektedir.
• Estetik Bozulma: Paslanma, işlevsel sonuçların ötesinde, otomat çeliği bileşenlerinin estetik çekiciliğini de azaltarak algılanan kaliteyi ve marka imajını etkiler. Tüketici elektroniği veya mimari tasarım gibi görsel görünümün önemli bir rol oynadığı endüstrilerde pasla ilgili kusurlar, ürünün genel çekiciliğini azaltabilir.
• Bakım Maliyetleri: Pasla ilgili sorunların çözümü önemli bakım ve onarım maliyetleri gerektirir. Paslanmanın etkisini azaltmak, işletme giderlerini ve arıza sürelerini artırmak için düzenli denetimler, yüzey işlemleri ve aşınmış bileşenlerin değiştirilmesi gereklidir.

Otomat Çeliğinin Paslanması Nasıl Önlenir?

Otomat çeliğinde paslanma riskini azaltmak için proaktif önlemler ve önleyici stratejiler önemlidir:

1. Koruyucu Kaplamalar: Boya, astar veya korozyona dayanıklı kaplamalar gibi koruyucu kaplamaların uygulanması, otomat çeliği yüzeyleri ile aşındırıcı maddeler arasında bir bariyer oluşturabilir. Bu kaplamalar, alttaki çeliği nem ve oksijene maruz kalmaktan koruyan, fedakar katmanlar görevi görür.
2. Galvanizleme: Otomat çeliğinin galvanize edilmesi, tercihen alttaki çelik alt tabakayı korumak için korozyona uğrayan, kurban anot görevi gören bir çinko tabakasıyla kaplanmasını içerir. Bu elektrokimyasal koruma yöntemi, otomat çeliğinin çeşitli ortamlardaki korozyon direncini önemli ölçüde artırır.
3. Yüzey İşlemleri: Pasifleştirme, anotlama veya fosfatlama gibi yüzey işlemleri, otomat çeliği yüzeylerinin kimyasal bileşimini ve morfolojisini değiştirerek korozyon direncini artırabilir. Bu işlemler, pas oluşumunu engelleyen koruyucu oksit katmanları veya kimyasal bariyerler oluşturur.
4. Çevresel Kontrol: Nem, sıcaklık ve aşındırıcı alt maddelere maruz kalma gibi çevresel faktörlerin kontrol edilmesi otomat çeliğinde paslanmayı azaltabilir. Uygun depolama, havalandırma ve drenaj sistemlerinin uygulanması, nem birikiminin en aza indirilmesine ve otomat çeliği bileşenlerinin servis ömrünün uzatılmasına yardımcı olabilir.