Çelikte Hangi Alaşımlar Var? Doğrudan Çevap
Çelik temel olarak bir alaşımdır demir ve karbon ancak modern çelik kaliteleri, mekanik, termal ve kimyasal özelliklerini tanımlayan çok çeşitli ek alaşım elementleri içerir. Çelikte bulunan en yaygın alaşım elementleri arasında karbon (C), manganez (Mn), silikon (Si), krom (CR), nikel (Ni), molibden (Ay), vanadyum (V), tungsten (W), kobalt (Co), bakır (Cu), titanyum (Ti), niyobyum (Nb) ve bor (B) bulunur. Hedeflenen performans özelliklerine ulaşmak için her bir öğe, bazen ağırlıkça %0,001 kadar az olmak üzere hassas miktarlarda eklenir.
Sade karbon çeliği yalnızca demir, karbon ve eser miktarda yabancı maddeler içerir. Alaşımlı çelik ise aksine, bu elementlerin bir veya daha fazlasıyla kasıtlı olarak zenginleştirilmiştir. Ortaya çıkan malzeme aşırı sertlik, korozyon direnci, yüksek sıcaklık stabilitesi veya üstün tokluk için tasarlanabilir; bu da alaşımlı çelikleri havacılık, otomotiv, enerji ve ağır sanayi sektörlerinde tercih edilen malzeme haline getirir. içinde çelik dövme Özellikle operasyonlarda, bir çelik sınıfının alaşım kimyası, onun ısıya, deformasyona ve dövme sonrası ısıl işleme nasıl tepki vereceğini doğrudan belirler.
Karbon: Her Çelik Sınıfında Birincil Alaşım Elementi
Karbon, saf demiri çeliğe dönüştüren belirleyici elementtir. İçeriği, genellikle ağırlıkça %0,02 ila %2,14 çeliğin özellikleri üzerinde diğer herhangi bir elementten daha dramatik bir etkiye sahiptir. Artan karbon içeriği sertliği ve çekme mukavemetini artırır ancak sünekliği ve kaynaklanabilirliği azaltır.
Çelik, karbon içeriğine göre üç geniş kategoriye ayrılır:
- Düşük karbonlu çelik (yumuşak çelik): %0,05–%0,30 karbon. Oldukça sünektir, kaynaklanması kolaydır, yapısal uygulamalarda ve metal levhalarda yaygın olarak kullanılır.
- Orta karbonlu çelik: %0,30–%0,60 karbon. Dengeli güç ve süneklik, orta sertlik gerektiren şaftlarda, dişlilerde ve dövmelerde yaygın olarak kullanılır.
- Yüksek karbonlu çelik: %0,60–%1,00 karbon. Kesici takımlarda, yaylarda ve yüksek mukavemetli tellerde kullanılan yüksek sertlik ve aşınma direnci.
- Ultra yüksek karbonlu çelik: %1,00–%2,14 karbon. Son derece sert ama kırılgan; özel kesim uygulamalarında ve tarihi bıçak yapımında kullanılır.
Çelik dövmede karbon içeriği dikkatle seçilir çünkü yüksek karbonlu çelikler dövme işlemi sırasında daha sıkı sıcaklık kontrolü gerektirir. Örneğin, AISI 1040 veya 1045 gibi orta karbonlu kaliteler en yaygın dövme çelikleri arasındadır çünkü bunlar, 1100°C ile 1250°C arasındaki dövme sıcaklıklarında işlenebilir kalırken mekanik bileşenler için yeterli mukavemet sunarlar.
Manganez: Temel Arka Plan Alaşım Elementi
Manganez hemen hemen tüm ticari çelik kalitelerinde, tipik olarak aşağıdaki konsantrasyonlarda mevcuttur: %0,25 ve %1,65 . Arka planda çalıştıkları için genellikle gözden kaçırılan birçok kritik metalurjik fonksiyona hizmet eder.
Manganez, çelik üretimi sırasında oksijen ve kükürt ile birleşerek eriyikten çıkan stabil kalıntılar oluşturarak oksit giderici görevi görür. Manganez olmadan, kükürt tanecik sınırlarında demir sülfit oluşturarak, sıcak kısalık adı verilen bir olguya neden olur; bu, yüksek sıcaklıklarda meydana gelen ve çeliği dövme gibi sıcak işleme süreçleri için uygunsuz hale getiren feci bir kırılganlıktır. Bunun yerine manganez sülfür (MnS) oluşturularak çelik, dövme sıcaklıklarında bile işlenebilir kalır.
Manganez, sıcak işlenebilirlikteki rolünün ötesinde, sertleşebilirliği de artırır; bu da çeliğin ısıl işlem yoluyla daha derinlemesine sertleştirilebileceği anlamına gelir. AISI 1541 gibi %1,5 manganez içeren bir çelik, yalnızca %0,5 manganez içeren benzer bir kaliteye göre önemli ölçüde daha iyi sertleşebilirliğe sahiptir. Yüksek manganezli çelikler (Hadfield çeliği, %11 – %14 Mn) uç bir örnektir: olağanüstü derecede sertleşirler ve darbeli yükleme altında hızla sertleşirler, bu da onları kırıcılar, madencilik ekipmanları ve demiryolu geçişleri için kullanışlı hale getirir.
Krom: Çeliği Paslanmaz Yapan Alaşım
Krom, öncelikle paslanmaz çelikteki rolü nedeniyle tartışmasız çelikteki en iyi bilinen alaşım elementidir. Bir krom içeriği en az %10,5 Çelik yüzeyinde pasif bir krom oksit tabakasının oluşmasına neden olarak çok çeşitli ortamlarda sağlam korozyon direnci sağlar. 304 (%18 Cr, %8 Ni) ve 316 (%16 Cr, %10 Ni, %2 Mo) gibi paslanmaz çelik kaliteleri gıda işleme, tıbbi cihazlar ve denizcilik ekipmanlarında referans malzemelerdir.
Ancak kromun katkıları korozyon direncinin çok ötesine uzanır. Krom, %0,5 ila %3,0 gibi daha düşük konsantrasyonlarda bile sertleşebilirliği, aşınma direncini ve yüksek sıcaklık dayanımını önemli ölçüde artırır. Krom, çelik matriste aşınmaya karşı direnç gösteren ve yüksek servis sıcaklıklarında sertliği koruyan sert karbürler oluşturur. Bu, krom içeren alaşımlı çeliklerin takım çelikleri ve rulman çelikleri arasında oldukça değerli olmasını sağlar. Örneğin, dünya çapında en yaygın kullanılan rulman çeliği olan AISI52100, olağanüstü temas yorulma direncinden sorumlu olan ince karbür dağılımına katkıda bulunan yaklaşık %1,5 krom içerir.
Çelik dövme uygulamalarında, AISI4130 ve 4140 gibi krom-molibden (Cr-Mo) çelikleri, dövme basınçlı kaplar, tahrik milleri ve yapısal bileşenler için yaygın olarak kullanılmaktadır. Krom ve molibden kombinasyonu, bu çeliklere su verme ve temperleme ısıl işleminden sonra üstün sertleşebilirlik ve tokluk kazandırır ve dövme Cr-Mo parçalarını döngüsel yükleme altında oldukça güvenilir hale getirir.
Nikel: Tokluk ve Düşük Sıcaklık Performansı
Nikel, sünekliği önemli ölçüde azaltmadan tokluğu artıran az sayıda alaşım elementinden biridir. Östenit fazını stabilize eder, tane yapısını inceltir ve süneklikten kırılganlığa geçiş sıcaklığını düşürür; bu, kriyojenik depolama tankları, kutupsal altyapı ve Arktik sondaj ekipmanı gibi sıfırın altındaki ortamlarda çalışan çelik bileşenler için kritik öneme sahip bir özelliktir.
konsantrasyonlarında %1,0–%4,0 Nikel, özellikle düşük sıcaklıklarda darbe dayanıklılığını önemli ölçüde artırır. ASTM A203 (%2,25 veya %3,5 Ni ile) gibi nikel çelik kaliteleri, düşük sıcaklıkta hizmet veren basınçlı kaplar için özel olarak tasarlanmıştır. Daha da yüksek konsantrasyonlarda maraging çelikleri (%18 Ni), iyi kırılma dayanıklılığını korurken 2000 MPa'yı aşan akma mukavemetlerine ulaşır; bu, tek başına karbonla elde edilmesi neredeyse imkansız bir kombinasyondur.
Nikel aynı zamanda ostenitik paslanmaz çeliklerde kromun ferrit teşvik etme eğilimini dengeleyen önemli bir stabilizatördür. 304 ve 316 gibi kalitelerdeki demir-krom-nikel dengesi, manyetik olmayan ve kriyojenik sıcaklıklarda bile korozyona karşı oldukça dirençli kalan tamamen östenitik bir mikro yapı oluşturur.
Çelik dövme açısından bakıldığında, AISI4340 (Ni-Cr-Mo çeliği) gibi nikel içeren alaşımlar en yaygın olarak dövülen yüksek performanslı kaliteler arasındadır. Dövme 4340 bileşenleri (krank milleri, iniş takımı parçaları, ağır hizmet aksları) özellikle sertleştirme ve temperleme sonrasında nikelin tokluk katkısından yararlanır.
Molibden: Sertleşebilirlik, Sürünme Direnci ve Sıcak Dayanım
Molibden, alaşımlı çelikteki en etkili sertleşebilirlik maddelerinden biridir ve çok düşük konsantrasyonlarda bile aktiftir. %0,15–%0,30 . Birim ağırlık başına sertleşebilirlik üzerindeki etkisi, kromunkinden kabaca beş kat daha fazladır. Bu, küçük molibden ilavelerinin önemli ölçüde daha büyük krom veya manganez ilavelerinin yerini alabileceği ve onu çelik tasarımında ekonomik açıdan değerli kılacağı anlamına gelir.
Molibden aynı zamanda bazı alaşımlı çeliklerin 375°C ila 575°C sıcaklık aralığında temperleme sonrasında kırılgan hale geldiği bir olgu olan temper kırılganlığını da bastırır. Molibden, bu gevrekleşme mekanizmasını engelleyerek, çelik üreticilerinin, kullanım sırasında gevrek kırılma riski olmadan, krom içeren çelikleri optimum tokluğa güvenli bir şekilde temperlemelerine olanak tanır.
Daha yüksek konsantrasyonlarda molibden, sürünme direncini, yani yüksek sıcaklıklarda sürekli stres altında yavaş deformasyona direnme yeteneğini önemli ölçüde artırır. Enerji santrali kazanlarında, buhar boru hatlarında ve türbin bileşenlerinde kullanılan krom-molibden ve krom-molibden-vanadyum çelikleri tipik olarak %0,5-%1,0 Mo içerir ve 500°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda uzun süreli hizmete olanak tanır.
Çelik dövme bağlamında, 4140 (%0,15–%0,25 Mo) ve 4340 (%0,20–%0,30 Mo) gibi molibden içeren kaliteler, kritik dövme parçalar için standart seçimlerdir. Molibden içeriği, büyük kesitli dövme parçaların ısıl işlem sırasında tamamen sertleştirilmesini sağlar ve pres çerçeveleri, demiryolu aksları ve petrol sahası bileşenleri gibi ağır dövme parçaların yüzeyinden çekirdeğine kadar tutarlı mekanik özellikler üretir.
Vanadyum: Tahıl İnceltme ve Yağış Sertleştirme
Vanadyum tipik olarak aşağıdaki konsantrasyonlarda kullanılır: %0,05 ve %0,30 ancak çeliğin mikro yapısı üzerindeki etkisi miktarıyla orantısızdır. Sıcak işleme ve ısıl işlem sırasında tane sınırlarını belirleyen ve tane büyümesini engelleyen son derece kararlı karbürler ve nitrürler (vanadyum karbür (VC) ve vanadyum nitrür (VN)) oluşturur. Sonuç, hem mukavemeti hem de tokluğu aynı anda artıran daha ince bir tane boyutudur.
Vanadyum, mikro alaşımlı çeliklerde (yüksek mukavemetli düşük alaşımlı veya HSLA çelikleri olarak da bilinir) temel taşı bir elementtir; burada çökelme güçlendirme etkisi, geleneksel su verme ve temperleme olmadan 500-700 MPa'lık akma mukavemetlerinin elde edilmesine olanak tanır. Bu ticari açıdan önemlidir çünkü HSLA çelikleri ek ısıl işlem gerektirmeden doğrudan nihai özelliklerine kadar haddelenebilir veya dövülebilir, bu da üretim maliyetlerini azaltır.
Takım çeliklerinde vanadyum, aşınma direncini önemli ölçüde artıran sert vanadyum karbürleri üretmek için %1 ila %5 gibi daha yüksek konsantrasyonlarda kullanılır. M2 gibi yüksek hız çeliği kaliteleri yaklaşık %1,8 vanadyum içerir ve bu da işleme sırasında oluşan 600°C'ye kadar sıcaklıklarda kesme sertliğini koruma yeteneklerine katkıda bulunur.
Çelik dövme işlemleri için vanadyum mikroalaşımlı kaliteler önemli bir verimlilik avantajını temsil eder. Mikroalaşımlı vanadyum çeliklerinden yapılan bağlantı çubukları ve krank milleri gibi dövme otomotiv parçaları, gerekli mekanik özellikleri elde ederken maliyetli söndürme ve temperleme döngüsünü tamamen atlayarak doğrudan dövme presinden havayla soğutulabilir.
Silikon: Deoksidasyon ve Elastik Özellikler
Silikon hemen hemen tüm çelik kalitelerinde çelik üretim sürecinden kalan bir kalıntı olarak bulunur; tipik olarak %0,15–%0,35 yapısal çeliklerde. Birincil rolü, oksit giderici görevi görmesidir; silikonun oksijene karşı güçlü bir ilgisi vardır ve rafinasyon sırasında uzaklaştırılan silikon dioksit (SiO₂) kalıntıları oluşturarak daha temiz, daha güçlü çelik elde edilmesini sağlar.
%0,5 ila %2,0 gibi daha yüksek silikon konsantrasyonlarında silikon, çeliğin elastik limitini ve yorulma direncini artırır. Bu özellik, SAE 9260 (%1,8–%2,2 Si) gibi kalitelerin yüksek akma mukavemetini korumak ve döngüsel yükleme altında kalıcı deformasyona direnmek için silikon katkısını kullandığı yay çeliklerinde kullanılır. Valf yayları, süspansiyon yayları ve ray klipsleri, ayarlanmadan tekrarlanan darbeleri absorbe etme yetenekleri nedeniyle silikon-manganez yay çeliklerine dayanır.
Silikon ayrıca elektrikli çeliklerde (transformatör çelikleri) özel bir rol oynar; burada %1 ila %4 Si konsantrasyonları girdap akımlarından ve histerezisten kaynaklanan enerji kayıplarını önemli ölçüde azaltır. Elektrik transformatörlerinin ana malzemesi olan tanecikli silikon çelik, yüksek yönlü manyetik özellikler elde etmek için yaklaşık %3,2 Si kullanır.
Tungsten ve Kobalt: Yüksek Hızlı Takım Çeliğinin Temelleri
Tungsten ve kobalt öncelikle yüksek hız takım çelikleri ve aşırı çalışma koşulları için tasarlanmış özel alaşımlarla ilişkilendirilir. Tungsten, yüksek sıcaklıklarda sertliklerini koruyan çok sert, stabil tungsten karbürler oluşturarak tungsten içeren takım çeliklerinin, sıradan karbon takım çeliklerinin temperlerini kaybetmesine ve yumuşamasına neden olacak hızlarda kesme işlemleri yapabilmesini sağlar.
Klasik T1 yüksek hız çeliği şunları içerir: %18 tungsten %4 krom, %1 vanadyum ve %0,7 karbonla birlikte. Bu alaşım bileşimi, 550°C'ye kadar sıcaklıklarda kesme sertliğini HRC 60'ın üzerinde koruyan bir takım üretir. M serisi yüksek hız çeliklerinin geliştirilmesi, tungstenin çoğunu molibdenle (M1'de %9,5'e kadar Mo) değiştirerek daha düşük alaşım maliyetinde eşdeğer performans sundu.
%5 ila %12 konsantrasyonlarındaki kobalt, matrisin kırmızı ısıda yumuşamaya karşı direncini artırarak yüksek hız çeliklerinin sıcak sertliğini daha da artırır. M42 (%8 Co) ve T15 (%5 Co) gibi kaliteler, titanyum alaşımları ve sertleştirilmiş çelikler gibi zor malzemelerde sert tornalama ve darbeli kesimler de dahil olmak üzere en zorlu kesme operasyonlarında kullanılır. Kobalt ayrıca maraging çeliklerinde %7-12 oranında bulunur ve burada ultra yüksek mukavemet sağlayan çökelme sertleştirme mekanizmasını geliştirir.
Titanyum, Niyobyum ve Bor: Büyük Etkiye Sahip Mikroalaşım Elementleri
Çeliğe yapılan en güçlü alaşım katkılarından bazıları, eser düzeydeki konsantrasyonlarda çalışır, ancak bunların özellikler üzerindeki etkileri önemli ve iyi belgelenmiştir.
Titanyum
Titanyum aşağıdaki konsantrasyonlarda kullanılır: %0,01–%0,10 Güçlü bir karbür ve nitrür oluşturucu olarak. Paslanmaz çeliklerde, titanyum ilaveleri (Sınıf 321 paslanmaz), alaşımı, kaynak sırasında meydana gelen ve tanecikler arası korozyona yol açan tanecik sınırlarında krom tükenmesinin bir türü olan hassaslaşmaya karşı stabilize eder. HSLA çeliklerinde titanyum, vanadyuma benzer şekilde tane boyutunu inceltir ve yağışın güçlendirilmesine katkıda bulunur, ancak daha düşük konsantrasyonlarda çalışır.
Niyobyum (Kolombiyum)
Niyobyum düşük konsantrasyonlarda kullanılır %0,02–%0,05 ve belki de mevcut en uygun maliyetli mikroalaşım elementidir. Bu eser seviyelerde bile niyobyum, sıcak haddeleme ve dövme sırasında ostenit tanecik büyümesini önemli ölçüde geciktirir ve nihai üründe daha ince ferritik tane yapıları üretir. Daha ince tane boyutu, doğrudan düşük sıcaklıklarda gelişmiş akma mukavemeti ve üstün darbe dayanıklılığı anlamına gelir; bu, boru hattı çelikleri, açık deniz yapısal çelikleri ve basınçlı kap plakaları için kritik özelliklerin bir kombinasyonudur. API X70 ve X80 gibi modern boru hattı kaliteleri, gerekli güç ve tokluk özelliklerini elde etmek için büyük ölçüde niyobyum mikroalaşımına dayanır.
Bor
Bor, alaşım elementleri arasında benzersizdir çünkü oldukça düşük konsantrasyonlarda etkilidir. %0,0005–%0,003 (milyonda 5 ila 30 parça). Bu eser seviyelerde bor, ostenit tane sınırlarına ayrışır ve soğuma sırasında ferrit ve perlitin çekirdeklenmesini geciktirerek sertleşebilirliği önemli ölçüde artırır. Orta karbonlu bir çeliğe 30 ppm'lik bor ilavesi, sertleşebilirliği %0,5-%1,0 krom ilavesi kadar etkili bir şekilde artırabilir. Borla işlenmiş çelikler, seri üretilen dövme bağlantı elemanlarında yaygın olarak kullanılır; burada mükemmel sertleşebilme özellikleri, daha küçük kesitlerin suyla söndürmede tamamen sertleştirilmesine olanak tanır ve mukavemeti korurken alaşım maliyetlerini azaltır.
Alaşım Elementleri Çelik Dövme Davranışını Nasıl Etkiler?
Çelik dövme sadece ısıtma ve çekiçleme meselesi değildir. Çeliğin alaşım kimyası, temel olarak metalin, kütüğün ısıtılmasından kalıbın doldurulmasına ve soğutmadan son ısıl işleme kadar dövme işleminin her aşamasında nasıl davranacağını kontrol eder.
Dövülebilirlik ve Sıcak İşlenebilirlik
Dövülebilirlik, bir çeliğin çatlama veya yırtılma olmadan istenilen şekle ne kadar kolay deforme edilebileceğini ifade eder. Düşük karbonlu düz çelikler (örneğin AISI1020) yumuşak, sünek oldukları ve geniş sıcak çalışma sıcaklık pencerelerine sahip oldukları için mükemmel dövülebilirliğe sahiptirler. Alaşım içeriği arttıkça (özellikle yüksek krom, tungsten veya yüksek karbon seviyelerinde) dövülebilirlik azalır çünkü alaşım karbürleri ve intermetalikler plastik akışını kısıtlar. D2 (%12 Cr, %1,5 C) gibi takım çelikleri, yüzey çatlamasını önlemek için dövme sırasında çok hassas sıcaklık kontrolü gerektirir.
Dövme Sıcaklık Aralığı
Her çelik alaşımının tavsiye edilen bir dövme sıcaklığı aralığı vardır. Üst sınırın aşılması, tane sınırının erimesine (başlangıçtaki erime) ve geri dönüşü olmayan hasara neden olur. Alt sınırın altına düşmek, iki fazlı bölgeye girme riskini artırarak iç yırtılmalara neden olur. Alaşım türüne göre tipik dövme sıcaklığı aralıkları:
| Çelik Türü | Tipik Sınıf | Dövme Sıcaklık Aralığı (°C) | Temel Alaşım Elementleri |
|---|---|---|---|
| Düşük Karbonlu Çelik | AISI 1020 | 1100–1280 | C, Mn |
| Orta Karbonlu Çelik | AISI1045 | 1100–1250 | C, Mn |
| Cr-Mo Alaşımlı Çelik | AISI4140 | 1065–1230 | C, Cr, Mo, Mn |
| Ni-Cr-Mo Alaşımlı Çelik | AISI4340 | 1010–1200 | C, Ni, Cr, Mo |
| Östenitik Paslanmaz | AISI304 | 1010–1175 | Cr, Ni |
| Takım Çeliği | H13 | 1010–1095 | C, Cr, Mo, V, Si |
Dövme Sonrası Isıl İşlem ve Alaşım Kimyası
Çoğu alaşımlı çelik dövme, nihai mekanik özelliklerine ulaşmak için dövme işleminden sonra ısıl işleme tabi tutulur. Alaşım kimyası hangi ısıl işlem döngüsünün uygun olduğunu ve çeliğin nasıl tepki vereceğini belirler. 4340 gibi yüksek sertleşebilirliğe sahip alaşımlar, 830°C civarındaki östenitleme sıcaklıklarından yağla söndürülebilir ve ardından belirli sertlik, çekme mukavemeti ve darbe tokluğu kombinasyonlarını hedeflemek için 200°C-600°C'de temperlenebilir. 4340'taki nikel, krom ve molibden içeriği, kesiti 100 mm'yi aşan ağır kesitli dövme parçaların bile tutarlı bir sertleşme elde etmesini sağlarken, düz karbon çelikleri aynı kesit boyutunda yüzeyden merkeze doğru sertlikte önemli bir düşüş gösterecektir.
Yaygın Çelik Alaşım Kaliteleri ve Elementel Bileşimleri
Belirli kaliteleri ve bunların alaşım bileşimlerini anlamak, teori ve pratik arasındaki boşluğu doldurur. Aşağıdaki tablo, birçoğu çelik dövme endüstrisinin temelini oluşturan, yaygın olarak kullanılan yapısal ve alaşımlı çelik kalitelerinin kimyasal bileşimini özetlemektedir.
| Sınıf | C | Mn | Cr | Ni | Mo | Diğer |
|---|---|---|---|---|---|---|
| AISI1045 | 0.45 | 0.75 | — | — | — | Si 0,30 |
| AISI 4130 | 0.30 | 0.50 | 0.95 | — | 0.20 | Si 0,30 |
| AISI4140 | 0.40 | 0.90 | 1.00 | — | 0.20 | Si 0,30 |
| AISI4340 | 0.40 | 0.70 | 0.80 | 1.80 | 0.25 | Si 0,30 |
| AISI 52100 | 1.00 | 0.35 | 1.50 | — | — | Si 0,30 |
| 304 Paslanmaz | maksimum 0,08 | Maksimum 2,00 | 18–20 | 8–10,5 | — | Si 0,75 |
| 316 Paslanmaz | maksimum 0,08 | Maksimum 2,00 | 16–18 | 10–14 | 2.0–3.0 | Si 0,75 |
Dövme Bileşenler için Doğru Alaşımlı Çelik Seçimi
Dövme uygulaması için doğru alaşımlı çeliğin seçilmesi çok değişkenli bir mühendislik kararıdır. Süreç, hizmet içi performans gereksinimlerinin dövülebilirlik, ısıl işlem yapılabilirlik, işlenebilirlik, kaynaklanabilirlik ve maliyete göre dengelenmesini içerir. Belirli bir uygulama için nadiren tek bir "en iyi" çelik bulunur; seçim, bileşenin karşılaşacağı özel gerilim, sıcaklık ve ortam kombinasyonuna bağlıdır.
Dövme bileşenler için alaşım seçiminde önemli hususlar şunlardır:
- Bölüm boyutu ve sertleşebilirlik: Büyük kesitli dövmeler, yüksek sertleşebilirliğe sahip alaşımlar gerektirir. Ni-Cr-Mo kombinasyonuna sahip AISI 4340, ağır bölümlerde tamamen sertleşmeyi sağladığı için genellikle 75 mm'yi aşan kritik kesitlere sahip bileşenler için belirtilir.
- Yorgunluk ömrü: Döngüsel yüklemeye tabi bileşenler (krank milleri, bağlantı çubukları, akslar) kontrollü katkı içeriğine sahip ince taneli alaşımlı çeliklerden yararlanır. Vanadyum veya niyobyum mikroalaşımıyla birlikte vakumla gazı giderilmiş ve temiz çelik uygulamaları daha uzun yorulma ömrü sağlar.
- Yüksek sıcaklık servisi: Dövme parça 400°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda çalışacaksa (türbin diskleri, valf gövdeleri, egzoz manifoldları), sürünmeye karşı direnç sağlamak ve gücü korumak için krom-molibden-vanadyum kaliteleri veya nikel bazlı süper alaşım dövme parçalar gerekir.
- Korozyon direnci: Denizcilik veya kimyasal işleme ortamları paslanmaz çelik dövme gerektirir. Molibden içeriği nedeniyle klorür açısından zengin ortamlarda 304 kaliteye göre 316 kalite paslanmaz tercih edilir, bu da çukurlaşma korozyonuna duyarlılığı önemli ölçüde azaltır.
- Maliyet ve kullanılabilirlik: Yüksek düzeyde nikel, kobalt veya molibden içeren alaşımlar önemli maliyet primleri taşır. Mühendisler genellikle, değiştirilmiş ısıl işlem uygulanmış düşük alaşımlı bir kalitenin spesifikasyonu karşılayıp karşılamayacağını veya mikroalaşımlı HSLA çeliklerinin dövme sonrası ısıl işlemi tamamen ortadan kaldırıp kaldıramayacağını değerlendirir.
Çelik dövme endüstrisinin yüksek üretim hacimlerinde tutarlı mekanik özelliklere sahip parçalar üretme yeteneği, doğrudan disiplinli dövme proses yönetimi ile birlikte iyi kontrol edilen alaşım kimyasına bağlıdır. Modern simülasyon araçları, dövme mühendislerinin, alaşımın bilinen termodinamik ve mekanik davranışını girdi olarak kullanarak, tek bir kalıp kesilmeden önce metal akışını, sıcaklık geçmişini ve son tane yapısını modellemelerine olanak tanır. Bu yetenek, alaşım seçimini ampirik bir deneme-yanılma egzersizi yerine giderek daha hassas bir bilim haline getiriyor.

