Sementasyon Çelikleri

Normal çeliğin aksine sementasyon çelikleri demirin karbonlanması işlemine tabi tutularak elde edilir ve eski bir teknolojiye dayanır. Karbonizasyon işlemi sonucunda demirdeki karbon miktarı arttırılarak elde edilen sementasyon çelikleri 17. Yüzyıldan beri kullanılan bir işlemdir. Bu işlem sayesinde maddedeki dayanım kuvvetleri arttırılması amaçlanır. Böylelikle yük taşıma gibi ağır işlerde kolaylıkla kullanılması sağlanır.

Sementasyon Çelik Özellikleri

Sementasyon çelik üretiminde kullanılan karbonun oranı genel itibari ile %0,10 – 20 arasında değişiklik göstermektedir, bununla birlikte nadir de olsa bu oranın %0,25 dolaylarına çıktığı sementasyon çelik türleri de bulunmaktadır. Bu durumda çelikler, alaşımsız ya da düşük alaşımlı olarak adlandırılırlar.

1. Alaşımsız sementasyon çelikleri, kaliteli ve asal çelik olarak kendi arasında ikiye ayrılır, ki bu noktada her P ve S elementlerinin her birinin en fazla %0,045 oranında kullanılması ile kaliteli, %0,035 oranında kullanılması ile de asal sementasyon çelik elde edilir. Burada kükürt oranı talaşlı şekillendirmeyi iyileştirmek amacıyla kullanılmaktadır.
2. Alaşımlı sementasyon çelikleri ise yapısında kullanılan; Cr, MnCr, MoCr ve CrNi malzemeleri ile birçok farklı ana ve alt gruplara ayrılmaktadır. Makinelerin üretilmesinde etkin rol alan sementasyon çelikleri karbonizasyon işleminden sonra ısıl işleme maruz bırakılır. Böylelikle yüzeyin daha iyi fiksasyon yapması sağlanır. Bu işlemlerden sonra malzemenin çekirdeğinde karbon miktarı %0,10 – 0,20 dolaylarında, yüzeyde ise bu oran ortalama %0,8 civarındadır.

Karbon miktarına bağlı olarak uygun bir şekilde sertleştirmenin sağlanması için alaşımsız çeliklerde 900 C°’ye kadar sıcaklık uygulanır, bu sıcaklık sonrası soğutmada cidar adı verilen bölgede martensit meydana gelir. Sıcaklık 900 C°’ye ulaşmadan maksimum dayanıkık ve süneklilik elde edilemez. Alaşımlı çeliklerde sementasyon işlemi diğer türlerine göre daha uzundur, bununla birlikte cidar bölgesindeki parçaların sünek kalabilmesi ancak sementasyon çelikleri ile mümkün olabilmektedir. Bu işlemlerden sonra gelen süreç oldukça karmaşık olup çeliğin cinsi, özellikleri, ortam, talaş kaldırma gibi işlemler ısıl işlemin tarzına göre değişiklik gösterebilmektedir.

Sementasyon işleminde en ucuz ve aynı zamanda en kolay yöntem işlemin yaptığı sıcaklıktan doğrudan sertleştirmenin yapılmasıdır. Fakat bunun da belirli bir limitasyonu vardır, örneğin; bu yöntem ancak tuz banyosu veya gaz sementasyon işlemlerinden sonra uygulanabilir, ayrıca bu tür bir işlemde taşlama dışında parçalara şekil vermek pek mümkün değildir. C10 ve C15 gibi alaşımsız kaliteli sementasyon çelikleri aşınmaya zorlama durumları karşısında doğrudan sertleştirilebilir, bu durumda işlemin gerçekleştiği yüksek sıcaklıktan normal sıcaklıklara kadar yavaş bir soğutma gerçekleştirilir. Böylelikle ince taneli bir yapı elde edilmiş olur. Bununla birlikte kontrollü sıcaklık işleminden ziyade perlit kademesi sahasında yapılan izotermik dönüşüm ile de ince taneli yapı kolay bir şekilde elde edilebilir.

Sementasyon Çeliklerinin Kullanım Alanları

Oldukça yüksek mukavemet gösteren sementasyon çelikleri bugün günlük hayatımızda ve sanayide ya da endüstride birçok farklı amaçla kullanılmaktadır. İşte sementasyon çeliklerinin kullanım alanları:

• Orta seviye dayanıma sahip makine ve parçalarında
• Ölçü aletlerinde, manivela kolunda, dişli çark veya makaralarda
• Otomobillerde, zincir dişlisi, mil (krank mili gibi)
• Standart gerilime sahip kardan mafsalları ve dişli tekerlekleri
• Yönlendirme parçalarında, her türlü aktarma organlarında, şalter yatağı parçalarında
• Yüksek darbe veya zorlamaya maruz kalan parçalarda, makine ve otomobil dişli çark sistemlerinde

Sementasyon Çelikleri Kullanmanın Avantajları

Basit fakat etkili karbonizasyon işlemi ile elde edilen sementasyon çelikleri ortam koşulları ya da fiziksel kuvvetlere karşı yüksek mukavemet ve dayanım sergiler. Bu durum onları endüstride ve sanayide özellikle kullanılmalarını sağlayan en büyük avantajların başında gelmektedir. Bununla birlikte bu işlemde parça kısmen de olsa son halini aldıktan uygulandığı için işlenmesi ve talaşlanıp şekillendirilmesi çok daha kolaydır. Sertleşme sonrası istenmeyen bölgelere karşı örtme işlemleri özel pasta veya elektrolit bakır ile uygulanır. Sementasyon işlemine tabi tutulmuş çeliklerin iç kısımları kolayca işlenebilme özelliğine sahiptir.