Çelik

Hiç bir işlem yapmadan dövme ile şekillendirilen Fe-C alaşımına "çelik" denir. Bu alaşımda karbon miktarı %0,2 ile %1,7 ye kadar karbon içeren bir demir karbon alaşımıdır. Karbon miktarı bazı özel durumlarda %2,06 ya kadar çıkabilir. Karbonun yanı sıra standartların kabul ettiği miktarda manganez (normal olarak % 0,8 den daha az), silisyum (%0,5 ten daha az) ve çok az miktarda fosfor ve kükürt bulunur. Çelikler genel olarak karbonlu ve alaşımlı olmak üzere iki gruba ayrılırlar. Alaşımlı çeliklerde belirli miktarlarda krom (Cr), nikel (Ni), molibden (Mo) v.b. gibi alaşım elementleri vardır. Ayrıca çelik sıcak halde dövülerek şekillendirilir ve çok düşük karbon miktarı olan çelikler soğuk olarak ta dövülerek şekillendirebilirler.

Dökme demir

Karbon miktarı %2,06 dan daha fazla olan Fe-C alaşımlarına "dökme demir" denilir. Karbon ya sementit (Fe3C) veya grafit halinde saf karbon olarak görülür. Genelde karbon miktarı %0,8 in üzerinde ise karbonun çoğu alaşımın içinde grafit lameli olarak oluşur ve diğer kısmı lamel sementit olarak kristalleşir. Böylece alaşımın dokusu perlit veya ferrit-perlit temel yapısı ve tane aralarında grafit lamellerinden oluşur. Dökme demir genelde gevrek ve kırılgandır. Dövülerek işlenmeleri imkânsızdır. Genelde ya döküm olarak veya talaşlı işlemle şekillendirilirler. Dökme demir gurubunda;

• • Kır dökme demir (lamel grafitli)


• • Sfero dökme demir (küresel grafitli),


• • Temper dökme demir


• • Beyaz (sert) dökme demir demir çeşitleri vardır.

 
P noktasındaki demir hemen hemen karbonsuzdur. Karbon miktarı maksimum % 0,02 kadardır. Kristal cinsi "α-karışık kristal (α-KK), α-ferrit olarak görülür.
 
E noktasındaki Fe-C alaşımında maksimum C miktarı % 2,06 dır. Kristal cinsi γ-karışık kristal (γ-KK), ostenit olarak görülür.
 
H noktasındaki Fe-C alaşımında maksimum C miktarı % 0,1 dir. Kristal cinsi; δ-karışık kristal (δ-KK), ; δ-ferrit olarak görülür.
 
Karbon miktarı %0,8 den az olan Fe-C alaşımına "ötektoit altı" denir ve yapısı perlit ve ferrit tanelerinden oluşur. Bu perlit-ferrit dokusudur. Eğer sıcaklık 723 °C in üzerine çıkarsa yapı GSP üçgeni içinde ostenit+ferrit olur.

Karbon miktarı tam %0,8 olan Fe-C alaşımına "ötektoit" denir ve tüm yapı perlit'tir. Bu ferrit çekirdeği içinde sementit çubuklarından (% 88 ferrit + % 12 Sementit) oluşur. Yapının şekli sedef görünüşlü olduğu için "perlit" denilir. Eğer sıcaklık 723 °C in üzerine çıkarsa S noktası üstünde perlit "ostenit" olur. Karbon miktarı %0,8 den fazla olan Fe-C alaşımına "ötektoit üstü" denir. Burada karbon miktarı göreceli olarak çok fazla olduğundan, karbon perlit tanelerinin içindeki sementit çubuklarının yanında tane sınırlarında da "tane sınırı sementiti" olarak görülür. Sementit miktarı ne kadar çok olursa malzeme o kadar sert ve kırılgan olur. Eğer sıcaklık 723 °C in üzerine çıkarsa SK-doğrusu üzerinde doku yapısı"perlit+sementit" yapıdan "ostenit+sementit" yapısını oluşturur.
 
Karbon miktarı tam %4,3 olan Fe-C alaşımına "ledeburit" denir ve yapısı % 51,4 ostenit + % 48,6 sementit ten oluşur. Doku çok küçük tanelerden oluşur. C noktasındaki yapının adına "ötektikum" denir. Bu özelliklerin oluşması için ısı değişikliğinin (ısınma veya soğuma) çok yavaş olması gerekir.
 
Primer sementit + ledeburit. Bu özelliklerin oluşması için ısı değişikliğinin (ısınma veya soğuma) çok yavaş olması gerekir.
 
sekunder sementit + perlit. Bu özelliklerin oluşması için ısı değişikliğinin (ısınma veya soğuma) çok yavaş olması gerekir.
 
triter sementit + α-KK. Bu özelliklerin oluşması için ısı değişikliğinin (ısınma veya soğuma) çok yavaş olması gerekir.