Karbonlu çeliklerden normal olarak sağlanamayan kendine has özellikleri sağlayabilmek amacıyla, bir veya
birden fazla alaşım elementi ilave etmek suretiyle üretilen çelikler alaşımlı çeliklerdir.
Alaşım elemanlarının etkisi, diğer metallere nazaran en çok çelik yapısında etkili olmaktadır. Ayrıca alaşım
elementlerinin etkileri toplayabilir olmadığından, çok sayıda alaşım elementinin birlikte bulunması halinde beklenen
özellik değişmeleri ancak genel çerçevede ele alınabilir ve bu konuda kesin bir yaklaşım yapılamaz.
Alaşımlı çelikler, alaşım elemanları (karbon ve arıtılmayan elemanlar dışında kalan diğerleri) toplam miktarı
%5’den az olan (düşük alaşımlı) çelikler ve alaşım elemanlarının toplamı%5’den fazla olan (yüksek alaşımlı)
çelikler olmak üzere, iki ana gruba ayrılırlar. Alaşımsız çeliklere benzer davranışa sahip olan düşük alaşımlı
çeliklerin en belirgin özelliği, sertleşme kabiliyetlerinin daha yüksek olmasıdır. Ayrıca sertlik, çekme dayanımı,
akma sınırı, elastiklik modülü gibi dayanım özellikleri ile sıcağa dayanıklılık, meneviş dayanıklılığı, dayanımı gibi
değerlerde azalma olur. Alaşımsız ve düşük alaşımlı çeliklerde, istenilen özelliklerin bulunmaması veya yetersiz
olması halinde yüksek alaşımlı çelikler kullanılır. Bu tür alaşımlama, normal sıcaklıklardaki mekanik dayanımın
arttırılmasının yanısıra, özellikle sıcağa, tufallaşmaya, korozyon dayanımına, sıcaklıkta sertlik ve manyetlenmeme
gibi bazı istenen özelliklerin elde edilmesini amaçlar.
KARBON (C)
Çelik için temel alaşım elementidir. Karbon miktarının artmasıyla sertlik ve dayanım önemli ölçüde artar.
%0,8 karbona kadar çekme gerilmesi ve akma sınırı değeri artar. Bu değerden sonra kırılganlık artar, ısıl işlem
sonu sertlik kalıntı ostenit sebebiyle daha fazla artmaz. Karbon miktarının artması aynı zamanda sünekliği, dövülebilirliği,
derin çekilebilirliği ve kaynak kabiliyetini düşürür. Yüksek karbonlu çeliklerin ısıl işleminde çatlama
riskide fazladır.
MANGAN (Mn)
Yapıya genellikle cevher halinde iken girer. Mekanik özellikleri iyileştirmesi sebebiyle ayrıca da ilave edilir.
Temel alaşım elementi olarak da kendisini gösterebilir. Genel olarak sünekliği azaltmakla birlikte çeliğin dayanımını
arttırır özelliğe sahiptir. Çeliğin dövülebilirliği ve sertleşebilirliğini iyileştirici özelliktedir. Dövme ve kaynak
artmasıyla birlikte artar. Mangan ayrıca su verme derinliği arttırır, paslanmaya ve korozyona olan dayanımını
geliştirir.
SİLİSYUM (Si)
Çelik üretimi esnasında deoksidan olarak kullanılır. Döküm çeliklerde, döküme akıcılık sağlamak için ilave
edilebilir. Fettir içerisinde çözünebilme özelliğine sahip olduğu için malzemenin süneklik ve tokluğunu düşürmeden,
dayanımını ve sertliği arttırır. Yüksek silis içeren çeliklerin ısı dayanımıda yüksektir. Genel olarak
sertleşebilirliği, aşınma dayanımı ve elastikiyeti yükseltmesine karşın yüzey kalitesini olumsuz yönde etkiler.
KÜKÜRT (S)
Demir ile birlikte FeS bileşiği oluşturarak, tane sınırlarında birikir ve malzemenin gevrek olmasına yol açar.
• 800 ºC - 1000 ºC arasında şekil değiştirme esnasında “kızıl sıcaklık kırılganlığı”
• 1200 ºC üzerinde sıcaklıklarda “akkor sıcaklık kırılganlığı” meydana getirir.
Bu sebeplerle çelik için zararlı bir element olarak kabul edilerek, giderilmesi yönünde çalışır. Ancak otomat
çeliklerinde iki kartı kadar Mn ilave edilerek kullanılmak suretiyle, talaşlı işlenebilirlik kabiliyetini arttırmak amacıyla
kullanılır. Genel olarak kaynak kabiliyetini ve sertleşebilirliği olumsuz etkiler.
FOSFOR (F)
Mevcudiyeti ile malzeme tokluğunu düşüren, zararlı etkiye sahip bir elementtir. Çeliğin dayanımını ve sertliği
artırıcı özellikte olmasına karşın süneklik ve darbe dayanımını düşürür. Bu etki yüksek karbonlu çeliklerde
daha net görülür. Çelik içerisinde mümkün olduğunca düşük olmasına çalışır ve kükürtle birlikte fosfor azlığı
malzeme kalitesinde birince kriterdir.
KROM (Cr)
Çeliklere en fazla ilave edilen alaşım elementidir. Çeliğe ilave edilen krom, sert karbürler oluşturarak sertliği
direkt olarak arttırır. Dönüşüm hızlarını da yavaşlatarak sertlik derinliğini de aynı oranda arttırır. Krom,%25’e
varan değerlerde ilave edilmesi halinde malzeme yüzeyinde bir oksit tabakası oluşturarak paslanmaya karşı
direnç sağlar ve malzemeye parlak bir görüntü kazandırır. Çekme dayanımını ve sıcağa dayanımı da artırır
özelliğe sahiptir. Bazı alaşımlarda meneviş kırılganlığına sebep olabilir veya sünekliği düşürebilir. Bu etkileri
azaltmak amacıyla daha çok Ni ve Mo ile birlikte kullanılır.
NİKEL (Ni)
Nikel%5’e varan oranlarda, alaşımlı çeliklerde geniş bir biçimde kullanılır. Nikel malzemenin mukavemetini
ve tokluğunu arttırır. Özellikle paslanmaz çeliklerde daha geniş yer alır. Nikel aynı zamanda tane küçültme
etkisine de sahiptir. Alaşım elemanı olarak nikelin tek başına kullanımı son yıllarda azalmış Ni-Cr alaşımı başta
olmak üzere Ni-Mo yahur Ni-Cr-Mo alaşımları yaygınlaşmıştır. Sıcağa ve tufalleşmeye karşı iyileştirici özelliğe
sahip olmasının yanısıra, krom ile birlikte kullanılarak sertleşmeyi, sünekliği ve yorulma direncini arttırır.
MOLİBDEN (Mo)
Molibden düşük nikel ve düşük krom içeren çeliklerde temper gevrekliği eğilimini gidermek için kullanılır.
%0,3 civarında molibden ilavesi bunu sağlar. Molibden ilavesi yapılan nikel ve krom çeliklerinin temper sonrası
darbe dayanımlarıda önemli ölçüde yükselir. Aynı zamanda akma ve çekme dayanımını arttırır.
VANADYUM (V)
Nikel gibi vanadyum da çelikler için önemli bir küçültücüdür.%0,1 gibi bir oranda kullanılması bile, sertleştirme
prosesi esnasından tane irileşmesini önemli ölçüde engeller. Vanadyum sertlik derinliğini arttırmakla
beraber sıcaklık dayanımını da arttırır. Özellikle kesmeye çalışan parçalarda, darbe dayanımının artmasını sağlayarak
kesici kenarların formunun uzun süre muhafaza edilmesinde etkilidir.
WOLFRAM (W)
Wolfram; çeliğin dayanımını arttıran bir alaşım elementidir. Takım çeliklerinde, kesici kenarın sertliğinin muhafazasınıi
takım ömrünün uzamasını ve yüksek ısıya dayanımını sağlar. Bu sebeple özellikle yüksek hız çeliklerinde,
takım çeliklerinde ve ıslah çeliklerinde, alaşım elementi olarak kullanılır. Yüksek çalışma sıcaklıklarında,
çeliğin menevişlenip sertliğini kaybetmemesini sağladığından, sıcağa dayanımlı çeliklerin yapımında kullanılır.
NİOBYUM (Nb)
Tane inceltici etkiye sahip olan element, aynı zamanda, akma sınırı da yükseltir. Kuvvetli karbür yapıcı özelliği
ile sertliği de arttırır.
TİTANYUM (Ti)
Kuvvetli karbür yapıcı özelliği vardır ve sertliği arttırır. Çelik üretimi esnasında deoksidan olarakta kullanılır.
Tane inceltici etkiye sahiptir.
KOBALT (Co)
Yüksek sıcaklıklarda tane büyümesi yavaşlattığı için, daha çok hız çeliklerine ve sıcağa dayanıklı çeliklere
ilave edilir.
ALÜMİNYUM (Al)
En güçlü deoksidandır. Isıtmada da tane kabalaşması ve yaşlanmayı azaltır. Tane inceltici özelliğe sahiptir.
BOR (B)
Düşük ve orta karbonlu çeliklerin sertleşebilirliğini en etkin arttırır özelliğe sahiptir. Sakinleştiren çeliklere
0.0005-0.003 kadar düşük oranda katılırlar.
BAKIR (Cu)
Sıcak şekillendirmede kırılganlığa sebep olduğu için%0.5 oranı pek aşılmaz. Sünekliği ciddi oranda düşürmesine
karşın korozyon dayanımını arttırır ve sertliği arttırdığı için ilave edilir.
AZOT (N)
Nitrür teşekkül ettirerek sertliği arttırır. Nitrürasyon ile 1100 VSD kadar sertlik elde edilebilir. Mekanik dayanım
ve korozyona karşı direnci artırılmasına karşın yaşlanma meydana getirir.