28 Eki 2021

Malzemeci Amca

Tüm Mühendislik Ders Notları

ÇELİKLERİN SINIFLANDIRILMASI VE İSİMLENDİRİLMESİ

Ülkemizde TSE (Türkiye Standartları Enstitüsü) malzeme standartları ve sistematiği ile ilgili çalışmalar yürütmektedir. Bu konuda en gelişmiş ülke olarak Almanya gösterilebilir. 19. yy başında itibaren başlatılan DIN (Deutsches Institute für Normung/Alman Standartlar Enstitüsü)

GİRİŞ

Çelik malzemelerin isimlendirilmesi veya belirtilmesi konusunda tüm dünyada geçerli olabilecek tek bir sistematik henüz kurulamamıştır. Ülkemizde TSE (Türkiye Standartları Enstitüsü) malzeme standartları ve sistematiği ile ilgili çalışmalar yürütmektedir. Bu konuda en gelişmiş ülke olarak Almanya gösterilebilir. 19. yy başında itibaren başlatılan DIN (Deutsches Institute für Normung/Alman Standartlar Enstitüsü) kapsamında, oldukça detaylı bilgiler verilmektedir ve bu standartlar ülkemizde de çok iyi tanındığından dolayı, TS’ye(Türk Standartları) nazaran daha yaygın kullanılmaktadır.

Uluslararası malzeme standardı olarak, Avrupa düzeyinde geçerliliği olan EN (Euro Norm/Avrupa Standardı) ve uluslararası düzeyde geçerliliği olan ISO (International Organization for Standardization/Uluslararası Standartlar Teşkilatı) tarafından, standart yapma ve tüm ülkelere yayma çalışmaları halen devam etmektedir. Ülkemizde ve ulusal standartlara sahip diğer ülkelerde, özellikle ISO sistematiği yönünde düzenlemeler her geçen gün gelişmektedir.

Temelleri DIN normu esas alınarak yapılan Avrupa Standartları (EN) Türk Standartları Enstitüsü tarafından kabul görmekte ve kullanılmaktadır. Avrupa standartları esas alınarak Türk standartlarına göre çeliklerin sınıflandırılması, isimlendirilmesi ve kısa gösterişlerini düzenleyen standartlar:

TS EN 10020 Çelik Tiplerinin Tarifi ve Sınıflandırılması
TS EN 10027-1 Çeliklerin Kısa Gösteriliş Sistemleri – Çelik Adları
TS EN 10027-2 Çeliklerin Kısa Gösteriliş Sistemleri – Çelik Numaraları
TS EN 10079 Çelik Mamullerin Tanımları
Çelik standartları
  1. DIN ve TS Standartlarına Göre Çeliklerin ve Demir Esaslı Malzemelerin Sembolle Belirtilmesi

Alman Standartları Enstitüsü Normu (Deutsches Institut für Normung/DIN) standartında rakam ve harfle belirtmenin yapıldığı, sembol sistemi ya da kısa gösterim iki kritere göre yapılmaktadır bunlar aşağıda sıralanmıştır.

  1. Çeliğin Çekme Dayanımına Göre Kısa Gösterim
  2. Çeliğin Kimyasal Bileşimine Göre Kısa Gösterim
    1. Alaşımsız (Sade Karbonlu)
    1. Düşük Alaşımlı
    1. Yüksek Alaşımlı

1.1Çeliklerin Çekme Dayanımına Göre Kısa Gösterim

DIN standartında, çekme dayanımına göre verilen genel yapı çelikleri, “St” harfleri yazıldıktan sonra çekme dayanımının minimum sayısal değeri esas alınarak gösterilir. Bu sayısal değerden sonra ( – ) işareti konur ve bu işaretin sağ tarafına çeliğin kalitesini gösteren 1, 2, 3 rakamları yazılır.

Bu rakamların ifade ettiği kaliteler ve özellikleri aşağıda verilmiştir.

  • Kalite (-1) en basit kalitedir ve nispeten yüksek fosfor (P) ve kükürt (S) içerirler.
  • Kalite (-2) daha iyi kalite
  • Kalite (-3) daha da iyi kalitedir ve P ile S miktarları daha düşük değerlerdedir.

Eğer çelik 1. Kalitede ise, ayrıca kalite durumunun belirtilmesi zorunlu değildir, ancak diğer kaliteler mutlaka belirtilmelidir.

“St” harfleriyle rakamlar arasına ‘ E ’ harfi konulduğunda, çeliğin ince taneli olduğunu gösterir.

Çeliklerde çekme dayanımına göre belirtme yapıldığında, eğer istenirse ergitme tarzı ve çeliğin döküm tarzı, yaşlanmaya dayanıklılık, kaynak edilebilirlik gibi özel nitelikleri de yazılabilir.

Tablo 1. Çeliklerde Ergitme Tarzına ve Özel Niteliklere Göre kısa gösterimde kullanılan harfler

DIN kısa gösterimde bazı çelik örnekleri;

  • St 33 / St 310: 1. Kalite, minimum çekme dayanımı 310MPa olan çelik
  • St 37-2 / St 360-2: 2. Kalite, minimum çekme dayanımı 360MPa olan çelik
  • RSt 37-2: 2. Kalite, minimum çekme dayanımı 360MPa olan sakin dökülmüş çelik
  • StE 380: İnce taneli yapı çeliği, akma sınırı en az 380MPa
  • WStE 420: İnce taneli ve sıcağa dayanıklı yapı çeliği, akma sınırı en az 420MPa
  1. Çeliklerin Kimyasal Bileşimine Göre Kısa Gösterimi

Kimyasal bileşimine göre rakam ve harfle belirtmenin yapıldığı, sembol sistemi ya da kısa gösterim, çeliğin alaşım durumuna göre üç farklı şekilde gösterilmektedir. Bu gösterimler;

  1. Alaşımsız Çeliklerin İsimlendirilmesi (Sade Karbonlu)
  2. Düşük Alaşımlı Çeliklerin İsimlendirilmesi
  3. Yüksek Alaşımlı Çeliklerin İsimlendirilmesi

Karbon dışındaki alaşım elementlerinin toplam miktarı %5’den az olduğunda çelik düşük alaşımlı, %5’den fazla olduğunda yüksek alaşımlı sayılır.

  1. Alaşımsız Çeliklerin Belirtilmesi

Alaşımsız çeliklere bazen Karbon Çelikleri ya da Kalite Çeliği de denebilir. ‘C’ ön harfi ile tanımlanır. Sonraki sayılar, ortalama yüzde karbon miktarının yüz katını gösterir
(% Cx100).

Örnek; C45 kalite çeliği;
Bu gösterim, karbon miktarı %0.45 olan, alaşımsız çeliği belirtir.

C harfi ile birlikte, bazı özel nitelikler de belirtilebilir. Karbon çeliklerinde doğal olarak bulunan katkı elementlerinin kabul edilebilir fosfor ve kükürt (%) miktarları, C harfinden sonra kullanılan harflerin anlamları aşağıdaki tabloda verilmiştir.

Örnek: C45; En fazla %0,60 P ve S ihtiva eden ve ortalama C miktarı %0,45 olan genel amaçlı karbon çeliğidir.
Örnek: Cq35; En fazla %0,035 P ve S ihtiva eden ve C miktarı %0,35 olan soğuk şekillendirilebilir karbon çeliğidir.

1.2.2 Düşük Alaşımlı Çeliklerin Belirtilmesi

Alaşımsız çeliklerden daha fazla alaşım elementi oranlarına sahip çeliklerdir, ancak içerdikleri alaşım elementleri toplam oranı % 5 ’ i hiçbir zaman geçmez. Kimyasal bileşimlerine göre isimlendirilirler. Karbonun simgesi, “C” yer almaz.

Düşük alaşımlı çeliklerin sembolle ya da kısa gösteriminde, önce 100 faktör sayısıyla çarpılmış karbon miktarı yazılır. Ardından en yüksek miktarlı alaşım elementi olmak üzere düşük miktarlı alaşım elementine doğru sıralanarak, alaşım elementlerinin kimyasal sembolü ve takiben bu elementlerinin birincisinin, bazen de birincisiyle birlikte ikincisinin ve hatta bazen üçüncüsünün miktarları, o elementin faktör sayısıyla çarpılmak suretiyle, kimyasal sembol sırasına uygun olarak yazılır.

Örnek: 21 Cr Mo V 5 11

% 0,21 oranında karbon;
(5/4) = % 1,25 oranında krom;
(11/10) = % 1,1 oranında molibden ve çarpım faktörü sonucu %1’in altında kalacak şekilde az miktarda vanadyum içeren; az alaşımlı çeliktir.

1.2.3 Yüksek Alaşımlı Çeliklerin Belirtilmesi

Alaşım elementlerinin ağırlık olarak toplam miktarları %5 den fazla olan çelikler. Yüksek alaşımı belirtmek için tüm ifadenin başına ‘X’ işareti konulmuştur. Sonraki sayı ortalama
% C değerini ifade eder. Sonra alaşım elementlerinin sembolleri ve % miktarları verilir.

Rakamlar arasında bırakılan boşluk durumuna göre üç değişik şekilde yazılabilirler. Harf ve rakamlar arasında bırakılan boşluk durumuna göre yazılımı gösteren örnekler aşağıda verilmiştir. Her üç yazım tarzı da doğrudur ve kullanılmaktadır. Bazı durumlarda ise rakamlar arasına ‘-’ işareti konulmaktadır.

Örnek: X 8 CrNi 18 8 / X8CrNi188 / X 8 CrNi 188 / X 8 CrNi 18-8

Örnek:  X 5 Cr Ni 18 9

% 0,05 oranında karbon;

% 18 oranında krom;

% 9 oranında nikel içeren; yüksek X harfi hem de karbon miktarı verilmeden sembol belirtmesi yapılmaktadır. NiCr 20 TiAl çeliği buna örnektir.

Hız çeliklerinin belirtilmesinde, genel sistematikten çok farklı belirtme yapılır. Hız çeliği olduğunu belirten HS veya S harfinden sonra sırasıyla W, Mo, V ve Co miktarları % değer olarak, aralarına ‘-’ işareti konularak verilir. Örneğin; H 6-5-2-5 (DIN S 6-5-2-5) tarzında belirtilir. Eğer, çelikte kobalt yoksa H 12-1-2 örneğinde olduğu gibi yazılabilir.

Sonuç olarak; rakam ve harflerin birlikte kullanıldığı sembol sistemi ile gösterim, rakam belirtmeye nazaran; malzeme hakkında daha çok bilgi verdiğinden daha çok tercih edilmektedir.

  • DIN ve TS Standartlarına Göre Çeliklerin Numara Sistemi ile Gösterilişi

Avrupa malzeme numaraları sisteminin oluşturulmasıyla, malzemelerin kısa gösterimi ile ortaya çıkabilecek muhtemel güçlük ve ihtilafların önlenmesi veya en aza inmesi hedeflenmektedir. Kesin tanımlanmayan malzeme numaraları, Avrupa Malzeme Numaraları Sistemi içinde CEN tarafından düzenlenmektedir.  Demir olmayan (demir dışı) metaller ve dökme demirler için malzeme numaraları ISO/TR 7003’deki kuralları esas alırken, çelikler için malzeme numaraları DIN 17007’deki kurallar benimsenmiştir. Bugün, Almanların DIN 17007-2 ile belirledikleri çeliklere ait malzeme numaraları, doğrudan Avrupa standart sistemine fiilen alınmış bulunuyor, bu sistem daha önceden Türk Standartlarınca üstlenilmiş fakat Türkiye’de çok fazla kullanımı yaygınlaşmamıştır.

Rakamla belirtme sisteminde, aralarına nokta (.) konmak suretiyle üç grup rakam, toplamda 7 rakam kullanılmaktadır.

X. YYYY. (ZZ)

X: Malzeme Ana Grup Numarası (1. Grup)

YYYY: Malzeme Grup Numarası (2. Grup)

ZZ: Sıra Numarası / Üretim Tarzı Isıl İşlem (3. Grup)

X: Malzeme ana grup numarası (X.YYYY.ZZ), numaralama sisteminde başta kullanılan “1”, malzeme türünün çelik olduğunu belirtir. 2’den 9’a kadar olan sayılar ise aşağıdaki tabloda verilmiştir.

Tablo 2. Malzeme ana grubunu oluşturan rakamların anlamları

1. Grup Rakamlar 1. Grup Rakamlarının Anlamı
0 ve 1 Demir ve Çelik (Demir Esaslı Tüm Malzemeler)
0 Ham Demir, Ferro Alaşımlar, Demir Esaslı Döküm Malzemeler
1 Çelik ve Çelik Döküm
2 Demir Olmayan Ağır Metaller ve Alaşımlar
3 Hafif Metaller ve Alaşımlar
4 ile 8 Metal Olmayan Malzemeler
9 İşletmede İç Kullanım İçin Serbest Bırakılmıştır

YYYY: Çelik grup numarası (X.YYYY.ZZ), ikinci grupta belirtilen “malzeme çeşit numarası” dört rakamdan meydana gelir ve ilk iki rakam alaşım ana grubunu ve son iki rakam bu alaşımın grubuna ait malzeme sıra numarasını belirtir. Aşağıda verilen tabloda ilk iki rakamını ifade eden sayıların (1.YYYY.ZZ) anlamları verilmiştir.

Tablo 3. Çelik Grup Numarası: İlk iki rakamı ifade eden sayılar ve anlamları

Çelik Grup Numarası (YYYY) Çelik Grup Numarası Açıklamaları
Genel Çelikler ve Kaliteli Çelikler  
00 Ticari ve Temel Kalite
01 ve 02 Genel Yapı Çelikleri
03-07 Alaşımsız Kalite Çelikleri
08 ve 09 Alaşımlı Kalite Çelikleri
90 Ticari ve Temel Kalite
91-99 Diğer Çeşitler
Alaşımsız Çelikler  
10 Özel Fiziksel Özellikli Çelikler
11 ve 12 Yapı Çelikleri
15-18 Alaşımsız Kalite Çelikleri
Alaşımlı Çelikler  
20-29 Takım Çelikleri
32 ve 33 Hız Çelikleri
34 Aşınmaya Dayanıklı Çelikler
35 Rulman Çelikleri
36-39 Özel Fiziksel Demir Esaslı Malzemeler
40-45 Paslanmaz Çelikler
49 Yüksek Sıcaklık Malzemeleri
50-84 Yapı Çelikleri
85 Nitrasyon Çelikleri
88 Sert Alaşımlar

Yukarı verilen tablo; birinci sütundaki rakam ‘1’ olduğunda yani malzeme çelik olduğunda geçerlidir.

ZZ: Sıra Numarası,  malzeme ana grubunu belirten rakamlara bağlı olarak anlam taşır. Örneğin, malzeme ana grubu 1. olan (çelik) için, son gruptaki ilk rakam, çeliğin üretim tarzını, ikinci rakam ise gördüğü ısıl işlem durumunu belirtir. Çelikler için üçüncü grubun rakam ve anlamları aşağıdaki tabloda verilmiştir.

Tablo 4. Çelik sıra numarası: Birinci ve İkinci rakamların anlamları

1. Rakam (X.YYYY.ZZ) Üretim Tarzı 2. Rakam (X.YYYY.ZZ) Isıl İşlem Durumu
Rakam Açıklama Rakam Açıklama
0 Belirsiz ya da Önemli Değil 0 Özel Bir Isıl İşlem Uygulanmamış
1 Kaynar Thomas Çeliği 1 Normal Tavlanmış
2 Sakin Dökülmüş Thomas Çeliği 2 Yumuşak Tavlanmış
3 Kaynar Dökülmüş, Diğer Yöntemlerle Üretilmiş 3 İyi Talaş Kaldırabilecek Isıl İşlemli
4 Sakin Dökülmüş, Diğer Yöntemlerle Üretilmiş 4 Sünek Islah Edilmiş
5 Kaynar Siemens-Martin Çeliği 5 Islah Edilmiş
6 Sakin Dökülmüş Siemens-Martin Çeliği 6 Sert Islah Edilmiş
7 Kaynar Oksijen Konvertörü Çeliği 7 Soğuk Şekillendirilmiş
8 Sakin Dökülmüş Oksijen Konvertörü Çeliği 8 Yay Sertliğinde Soğuk Şekillendirilmiş 
9 Elektro Çelik 9 Özel Şartlarda Isıl İşlem Görmüş

Çelik malzemelerin numara ile gösterimiyle ilgili örnekler aşağıda verilmiştir.

  • 1.2379

1: Malzemenin çelik olduğunu belirtir
23: Alaşım ana grubunun alaşımlı takım çeliği olduğunu belirtir
79: Alaşım ana grubundan 79 numaralı çelik olduğunu belirtir.

3. Grupta herhangi bir sayı verilmemesi, üretim tarzı ve ısıl işlem durumunun belirtilmesine gerek duyulmadığını gösterir.

  • 1.3343

1: Malzemenin çelik olduğunu belirtir
33: Alaşım ana grubunun yüksek hız çeliği olduğunu belirtir
43: Alaşım ana grubundan 43 numaralı çelik olduğunu belirtir.

3. Grupta herhangi bir sayı verilmemesi, üretim tarzı ve ısıl işlem durumunun belirtilmesine gerek duyulmadığını gösterir.

  • 1.8503.9

1: Malzemenin çelik olduğunu belirtir
85: Alaşım ana grubunun nitrasyon çeliği olduğunu belirtir
03: Alaşım ana grubundan 03 numaralı çelik olduğunu belirtir.
9: Elektro çelik olarak üretilen, ısıl işlem durumu önemli olmayan çeliği belirtir.

  • 1.8503.01

1: Malzemenin çelik olduğunu belirtir
85: Alaşım ana grubunun nitrasyon çeliği olduğunu belirtir
03: Alaşım ana grubundan 03 numaralı çelik olduğunu belirtir.
01: Üretim tarzının önemli olmadığı, normal tavlama yapılmış çeliği belirtir.

  • 1.8503.91

1: Malzemenin çelik olduğunu belirtir
85: Alaşım ana grubunun nitrasyon çeliği olduğunu belirtir
03: Alaşım ana grubundan 03 numaralı çelik olduğunu belirtir.
9: Elektro çelik olarak üretildiğini belirtir.
1: Normal tavlanmış olduğunu belirtir

  • Amerikan Standartlarına (AISI/SAE) Göre Çelik Malzemelerin Belirtilmesi

AISI standartlarına göre çeliklerin belirtilmesinde, üç değişik tanımlama söz konusudur ve üç çelik grubu için de farklı belirtme tarzı uygulanmaktadır.

  • Yapı Çelikleri
  • Takım Çelikleri
  • Aside ve Paslanmaya Dayanıklı Çelikler
  • Yapı Çeliklerin belirtilmesinde genel olarak 4 rakamla (XXXX) belirtme yapılır.

AISI/SAE’ye göre;

Tablo 5. AISI/SAE yapı çeliklerinin, birinci ve ikinci rakamlarının anlamları

1. ve 2. Rakamlar Açıklama
10XX Alaşımsız Karbonlu Çelikler
11XX Otomat Çelikleri
13XX Manganlı Çelikler
303XX Isıya ve Korozyona Dayanıklı Çelikler
4XXX Molibden Alaşımlı Çelikler
41XX Mo-Cr Alaşımlı Çelikler
5XXX Krom Alaşımlı Çelikler
514XX Isıya ve Korozyona Dayanıklı Çelikler
515XX Isıya ve Korozyona Dayanıklı Çelikler
6XXX Krom, Vanadyum Alaşımlı Çelikler
8XXX Ni-Cr-Mo Alaşımlı Çelikler
9XXX Ni-Cr-Mo Alaşımlı Çelikler
92XX Si-Mn Alaşımlı Çelikler
43XX Mo-Cr-Ni Alaşımlı Çelikler
46XX Mo-Nİ Alaşımlı Çelikler
47XX Mo-Cr-Ni Alaşımlı Çelikler
48XX Mo-Nİ Alaşımlı Çelikler

AISI/SAE gösterimde bazı çelik kalitelerine ait örnekler aşağıda verilmiştir. Bu örneklerde 1. ve 2. Rakamları ifade eden sayılar ortak bir gösterimde belirtilmiştir.

Örnek: 1045 kalite çeliği

10: Alaşımsız karbon çeliği olduğunu belirtir.
45: Ortalama %0,45 C içerdiğini belirtir.

Örnek: 4140 kalite çeliği

41: Mo-Cr alaşımlı çelik olduğunu belirtir.
40: Ortalama %0,40 C içerdiğini belirtir.

Örnek: 8620 kalite çeliği

86: Ni-Cr-Mo alaşımlı çelik olduğunu belirtir.
20: Ortalama %0,20 C içerdiğini belirtir.

ÖNEMLİ: Yapı çeliklerinde belirtilmesinde kullanılan dört rakam, DIN ya da EN standartlarında çeliklerin rakamla belirtilmesiyle karıştırılmamalıdır. Belirtmelerin EN ya da DIN’e göre olduğunda, çeliğe ait malzeme ana grubu sayısı 1. rakamının mutlaka kullanılması ve 1.XXXX tarzında belirtme yapılması, AISI ve SAE standartları için ise belirtmenin AISI XXXX ya da SAE XXXX tarzında yapılması yararlı olacaktır.

  • Takım Çeliklerin belirtilmesinde, takım çeliği grubunu ve alaşım grubunu belirten bir harf ve bu grupta sıra numarasını belirten rakam ile çelikler tanımlanır. Takım çeliklerin bu gösterimleri ve örnek kaliteleri aşağıdaki tabloda verilmiştir.

Tablo 6. AISI/SAE’de takım çeliklerinin gösterimi

Açıklama Gösterim
Suda Sertleşebilen Çelikler W1,W2, W3, W4, W5, W6, W7
Darbeye Dayanımlı Çelikler S1, S2, S3, S4, S5
Yağda Sertleşen Soğuk İş Çelikleri O1, O2, O6, O7
Havada Sertleşen Orta Alaşımlı Soğuk İş Çelikleri A2, A4, A5, A6, A
Volframlı Sıcak İş Çelikleri H20, H21, H22, H23, H24, H25, H26
Molibdenli Sıcak İş Çelikleri H41, H42, H43
Wolframlı Hız Çelikleri T1, T2, T3, T4, T5, T7, T8, T15
Molibdenli Hız Çelikleri M1, M2, M3, M4, M6, M7, M10, M15, M30, M33, M34, M35, M46
Özel Amaçlar İçin Düşük Alaşımlı Takım Çelikleri L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7
Yüksek Karbon ve Wolframlı Takım Çelikleri F1, F2, F3
Düşük Karbonlu Kalıp Çelikleri/Plastik Kalıp Çelikleri P1, P2, P3, P4, P5, P6, P20
  • Aside ve Paslanmaya Dayanıklı Çelikler,  üç rakam kullanılarak sayı ile belirtilir. Bu sayı grupları aşağıdaki tabloda verilmiştir. Tabloda verilen rakamlar dahil olmak üzere karbon miktarı ve alaşım elementleri cins ve miktarlarına bağlı olarak, bu rakamlar arasındaki sayılar ile çelikler belirtilir. Özellikle, yapı çelikleri ile aside ve paslanmaya dayanıklı çeliklerin AISI standartlarında belirtme esasları ülkemizde çok fazla kullanılmaktadır.

Tablo 7. AISI/SAE’de aside ve paslanmaya dayanıklı çeliklerin gösterimi

Açıklama Gösterim
Mn-Cr-Ni Alaşımlı Çelikler 201-202
Östenitik Paslanmaz Çelikler 301-348
Martenzitik Paslanmaz Çelikler 403-422
Ferritik Paslanmaz Çelikler 430-446
Düşük Karbonlu Çelikler 501-502

SONUÇ

            Rakam ve harflerin birlikte kullanıldığı sembol sistemi ile gösterim, rakam belirtmeye nazaran; malzeme çeşidi, üretim tekniği, dayanım durumu, bileşim, garanti edilebilen özellikler, ısıl işlem durumu, ısıl işlemle sağlanan nihai özellikler ve yüzey işlem durumu ile bazı fiziksel özellikler gibi karakteristikler hakkında çok daha fazla bilgi verebilmektedir. Bu özelliklerinden dolayı, rakam ve harflerin birlikte kullanıldığı sembol sistemi daha çok tercih edilmektedir.

Kaynaklar:

http://aybitak.com/icerik.asp?id=3 / Çelik Malzemeler – Murat AYDIN 

https://docplayer.biz.tr/96832684-Celiklerin-siniflandirilmasi-ve-standart-gosterimi.html

https://docplayer.biz.tr/33706899-Demir-esasli-malzemelerin-isimlendirilmesi.html

https://www.makinaegitimi.com/celiklerin-din-normuna-gore-siniflandirilmasi/

Çeliklerin sınıflandırılması ve isimlendirilmesi