Çelik nasıl yapılır?

Doğada kendi başına bulunan bir element olmayan çelik, Demir(Fe) elementinin Karbon(C) ile %0,02 ile %2 arasında değişen oranlarda birleşmesiyle oluşan bir alaşımdır. Günümüz sanayisinde kullanılan çeliğin kalitesi, büyük oranda alaşımdaki Karbon’un oranı ile belirlenmektedir. Her ne kadar çeliğin sınıflandırılmasında Karbon atomunun etkisi büyük olsa da, Demir’in alaşım haline dönüştürülmesinde Krom, Magnezyum, Volfram ve Vanadyum gibi elementler de kullanılmaktadır. Karbon ve diğer elementler Demir atomlarıyla sıkı bir bağ oluşturarak, oluşan Çelik’in fiziksel özellik açısından çok sağlam bir madde olmasını sağlar.

Çelik üretimi, elde edilen alaşımın kullanılacağı alana göre farklı oranlarda element kullanılarak da yapılabilir. Demir’in alaşım haline dönüştürülmesinde kullanılan elementlerin oranı elde edilen Çelik’in; gerilme noktası, süneklik, dayanıklılık gibi özelliklerini belirlemektedir. Bu nedenle farklı alanlarda kullanılacak Çelik alaşımının arzu edilen fiziksel özelliklere sahip olması için alaşımlama evresinde kullanılan elementlerin oranında bazı değişiklikler yapılabilmektedir. Örneğin; Karbon yönünden çok zengin olan Çelik alaşımlar Demir’den çok daha sert olmasına rağmen süneklikleri çok daha düşüktür.

Modern sanayide kullanılan yüksek Karbon atomu içeren Çelik alaşımlar, daha düşük erime noktasına sahip olduğundan “dökme demir” olarak nitelendirilmektedir. Bu şekilde Karbon yönünden zengin olan alaşımların erime sıcaklığı da daha düşük olduğundan daha az enerji ile eritme ve döküm işlemi gerçekleştirilebilmekte ve böylece üretim maliyeti düşerken üretim hızı da artmaktadır. Çelik’in Karbon atomu yönünden fakir olması durumundaysa alaşıma “dövme demir” denmektedir. Çelik alaşımın üretiminde kullanılan alaşım maddelerinin oranı, elde edilen Çelik’in daha iyi kaynaklanabilir  ve paslanmaya karşı daha dayanıklı olmasını sağlamaktadır.

“Bilinen insanlık tarihi” içerisinde M.Ö. 4000 civarında Eski Mısır medeniyetine kadar dayanan bir Çelik kullanımından söz edilse de, dayanıklılık ve üretim teknikleri açısından günümüzdeki Çelik 17. yüzyıldan itibaren kullanılmaya başlanmıştır. 19. yüzyıla kadar Rönesans döneminin etkisiyle Avrupa’nın birçok merkezi bölgesinde Çelik üretimi hakkında bilgi sahibi olunmasına rağmen bu alaşımın üretimi için büyük bütçeler gerekmesi, sanayi hamlesi dahilinde Çelik’in yaygın bir şekilde kullanılmamasına neden olmuştur. 19. yüzyılda yeni geliştirilen üretim teknikleriyle çok daha ucuz bir üretim maliyetine sahip olan Çelik, sanayinin birçok farklı alanında kullanılmıştır. Gemilerden arabalara, inşaat sektöründen silahlara kadar çok geniş bir alanda kullanılan Çelik, günümüzde tüm dünyada en çok kullanılan alaşımlardan biri haline gelmiştir.