Çeliğin sertliği, genellikle karbon içeriği ve uygulanan ısıl işlemlerle belirlenir. Ayrıca, çeliğin sertliğini arttırmak için kullanılan diğer alaşımlar ve elementler de vardır. İşte en sert çelik türleri:
Yüksek Karbonlu Çelik: Karbon, çeliğin sertliğini ve dayanıklılığını arttıran bir elementtir. Yüksek karbonlu çelikler genellikle %0.60 - %1.00 karbon içerir ve bu tür çelikler oldukça sert ve dayanıklıdır. Bu çelikler bıçak yapımında, kesici aletlerde ve diğer yüksek sertlik gerektiren uygulamalarda kullanılır.
Alet Çeliği: Alet çeliği, yüksek karbonlu çelikler ve diğer alaşımların bir kombinasyonudur. Bu tür çelikler genellikle sertleştirilmiş ve temperlenmiş olup, kesici aletler, matkap uçları ve diğer benzer araçlarda kullanılır.
Hızlı Kesim Çeliği (HSS): Hızlı kesim çelikleri, genellikle tungsten, vanadyum, molibden ve krom gibi sertleştirici elementler içerir. Bu tür çelikler genellikle yüksek sıcaklıkta çalışan kesici aletlerde kullanılır ve oldukça serttir.
Martensitik Paslanmaz Çelik: Martensitik paslanmaz çelikler, genellikle %0.1 - 1.0 karbon ve 12 - 14% krom içerir. Bu tür çelikler genellikle yüksek sertlik ve mukavemet özellikleri gösterir. Martensitik paslanmaz çelikler, çatal, bıçak ve cerrahi aletlerde kullanılır.
Hadfield Çeliği: Hadfield çeliği, yüksek mangan içeriğiyle bilinir ve aşınmaya karşı mükemmel direnç gösterir. Yüksek darbe dayanımı ve sertliği sayesinde, çeşitli aşınma uygulamalarında kullanılır.
Unutulmamalıdır ki, çeliğin sertliği yalnızca bir özelliktir ve belirli bir uygulama için en uygun çeliği belirlerken diğer faktörler de göz önünde bulundurulmalıdır. Örneğin, bir çelik ne kadar sert olursa olsun, yeterli tokluk veya düşük sıcaklık performansı yoksa, belirli uygulamalar için uygun olmayabilir. Çelik seçimi, genellikle çeliğin tüm özelliklerinin bir dengesi ve belirli bir uygulama için gerekli özelliklerle ilgilidir.
Çeliğin sertliğini belirlerken bir diğer önemli faktör, uygulanan ısıl işlemlerdir. Belirli çelik türlerini sertleştirmek için kullanılan en yaygın tekniklerden biri tavlama, sertleştirme ve temperleme işlemleridir.
Sertleştirme: Çelik, kritik sıcaklığın üzerine ısıtılır ve ardından hızla soğutulur (genellikle su veya yağda). Bu süreç çeliğin kristal yapısını değiştirir ve Martensit adı verilen sert ve kırılgan bir mikro yapı oluşturur.
Temperleme: Sertleştirmeden sonra, çelik temperlenir. Yani, daha düşük bir sıcaklıkta ısıtılır ve yavaşça soğutulur. Bu işlem, martensitin bir kısmını daha yumuşak ve daha tok olan başka bir mikro yapıya dönüştürür. Bu, çeliğin hem sertliğini hem de dayanıklılığını optimize eder.
Tavlama: Bu, genellikle çeliği yumuşatmak ve işlenebilirliğini artırmak için kullanılır. Çelik, belirli bir süre boyunca kritik sıcaklığın biraz üzerine ısıtılır ve ardından yavaşça soğutulur. Bu, çeliğin kristal yapısını değiştirir ve çeliği daha yumuşak ve daha kolay işlenebilir hale getirir.
Ayrıca, çeliğin sertliğini etkileyen birçok diğer ısıl işlem ve mekanik işlem de vardır. Bunlar arasında normalleştirme, çökelme sertleştirme ve soğuk işleme bulunabilir. Her bir işlem, çeliğin kristal yapısını ve mikro yapısını farklı şekillerde değiştirir ve bu da çeliğin mekanik özelliklerini, özellikle sertliğini etkiler.
Son olarak, çeliğin sertliği genellikle Rockwell veya Brinell sertlik ölçeklerinde ölçülür. Bu ölçekler, bir malzemenin başka bir malzemeye karşı direncini ölçer. Çelik ne kadar sert olursa, bu ölçekteki değeri de o kadar yüksek olur.
Ancak, sertlik her zaman istenilen bir özellik değildir. Çünkü, bir malzeme ne kadar sert olursa, genellikle o kadar kırılgan olur. Bu, sert malzemelerin darbeye karşı daha az dirençli olabileceği anlamına gelir. Bu nedenle, belirli bir uygulama için en iyi malzemeyi belirlerken, sertlik ve dayanıklılık arasındaki dengeyi dikkate almak önemlidir.
