Kriyojenik Çelik Nedir?

Kriyojenik çelik, çok düşük sıcaklıklarda bile üst düzey dayanım sunar. Sunduğu mükemmel dayanıklılık ve tokluk gibi özellikleri gereği denizcilik ve savunma sanayi gibi alanlarda da öne çıkan bir materyaldir. Farklı çeşitlere sahip olması da ihtiyaca uygun kriyojenik çeliği bulmaya yardımcı olur. İçeriğimizde kriyojenik işlem nedir, kriyojenik çelik ne için kullanılır gibi merak edilen soruların yanıtlarını bulabilirsiniz.

Kriyojenik İşlem Nedir?

Öncelikle kriyojenik nedir bakmak gerekirse; bu kavram bir fizik terimidir. Çok düşük sıcaklıklardaki üretim ve işlemleri ifade eder. Kelimenin kökeni Yunanca “soğuk” anlamına gelen “kryos” ve “üretmek” anlamına gelen “genic” sözcükleridir. Kriyojenik işlem ile  -196°C sıcaklıklara kadar inerek ısıl işlemi daha etkin hale getirmek mümkündür. Bu sayede işlemin uygulandığı malzemelerde yüksek aşınma direnci, yüksek tokluk, yüzeyde düşük sürtünme elde edilebilir.

Kriyojenik Çelik Nedir?

Kriyojenik işlemden geçen çelikler, aynı zamanda kriyojenik çeliklerdir. Bu tür çelikler, oldukça düşük sıcaklıklarda dahi üst düzey dayanıma sahiptir. Ayrıca mükemmel bir tokluk sunması sayesinde de özel bir çelik türüdür. Kriyojenik çelikler, bu üstün özellikleri sayesinde uskur yatağı, tren yolu bağlantıları gibi kritik uygulamalar için idealdir. Örneğin, top yuvası ve uskur yatağı, denizcilik ve savunma sanayi için çok önemlidir. Bu uygulama alanları yüksek mukavemet ve dayanıklılık gerektirir. Kriyojenik çeliklerdir bu üst düzey dayanımı sağlayabilen malzemelerdir.

Kriyojenik Çeliğin Özellikleri Nelerdir?

Bu tür çelikler, özellikle çok düşük sıcaklıklarda üst düzey performans ve güvenlik sağlar. Bu nedenle savunma, ulaşım ve enerji gibi alanlarda sık tercih edilen malzemeler arasındadır. Bu malzemelerin en öne çıkan özelliği yüksek mukavemet ve tokluktur. Bunun yanı sıra farklı avantajları da vardır. Aşağıdaki maddelerde öne çıkan bazı özellikleri inceleyebilirsiniz:

• Yüksek Mukavemet ve Tokluk: Kriyojenik işlemden geçen çelik malzemesi, çok daha dayanıklı olur.
• Kolay İşlenebilirlik: Saf çelikler, işleme aşamasında daha az aşınır ve yıpranır. Böylece imalatta verimlilik artar ve ürün kalitesi de yükseliş gösterir.
• Özelleştirilebilir Seçenekler: Bu tür saf çelikler, ihtiyaca ve uygulama alanlarına göre özelleştirilebilir.
• Uzun Ömürlülük: Yüksek mukavemet ve tokluk gibi özellikleri sayesinde bu çelikler çok daha uzun ömürlüdür.
• Güvenlik: Saf çeliğin kullanıldığı malzemelerde başarısızlık riski azalır.

Kriyojenik Çelik Ne İçin Kullanılır?

Kriyojenik işlem, çeliği son derece düşük sıcaklıklara maruz bırakır. Bu da malzeme performansında önemli bir iyileşme sağlar. Sahip olduğu özellikler kriyojenik çelikleri denizcilik ve savunma sanayi gibi alanlar için gerekli kılar. Yukarıda adı geçen top yuvası ve uskur yatağına ek olarak tren yolu bağlantılarında da öne çıkar. Bunun yanı sıra kutup bölgelerinde veya sıvı gazların taşınmasında da çok önemli bir malzemedir.

Çeliğin Kriyojenik İşleminde Uygulanan Adımlar

Kriyojenik işlemden geçecek çelik ile ilgili farklı birçok aşama vardır. Bunlar doğru malzeme seçimi, ısıl işlem, mekanik test gibi birçok alt başlıktan oluşur. Tüm bu adımlar, doğru çeliği seçmek, doğru bir şekilde işlem yapmak gibi birçok açıdan önemlidir. Aşağıda sırasıyla bu uygulama adımları yer almaktadır.

1. Malzeme Seçimi

Kriyojenik işlemler için uygun çeliklerden birini seçmek gerekir. Çelik, genel olarak çok çeşit sunan materyaller arasındadır. Bu nedenle kriyojenik işlemden geçebilecek olanları tercih etmek önemlidir. Bu seçenekler içerisinde niyobyum, vanadyum veya titanyum gibi alaşım elementleri içeren çelikler yer alır. Bu içerikler, genelde düşük sıcaklıklarda yüksek tokluk ve mukavemet sağladığı için kriyojenik çelikler arasında öne çıkar.

2. Tasarım ve Mühendislik

Tasarım ve mühendislik, çeşitli mühendislik problemlerini tanımlama ve çözme yöntemidir. Özgünlük, uyarlanabilirlik, ürün tasarımı gibi birçok bileşenden meydana gelir. Bu aşama içerisinde malzemenin mekanik özellikleri de çok belirleyicidir. Tüm bunlara göre tasarım ve mühendislik alanı 3 maddede toplanabilir:

• Mekanik Özellikler: Bir malzemenin mukavemeti, sertliği, kırılganlığı, tokluğu gibi mekanik özelliklerin dikkate alındığı adımdır. Buna göre doğru malzemeyi tercih etmek önem kazanır.
• Isıl İşlem: Üretim sürecinin en önemli parçalarından biridir. Metalin veya bir başka malzemenin belirli bir sıcaklığa kadar ısıtılmasını ve ardından malzemenin sertleştirilmesi için soğutulmasını içerir.
• Tasarım Optimizasyonu: Birçok seçenek içinden en uygun tasarımı seçme aşamasıdır. Bileşenlerin boyutları, geometrisi ve diğer unsurları optimize etmeyi içerir.

3. Üretim Teknikleri

Çeliğin kriyojenik işlemi ile ilgili özel yöntemler bu aşamada devreye girer. Kaynak – birleştirme ve işleme hassasiyeti olmak üzere 2 maddede toplanabilir:

• Kaynak ve Birleştirme: Kriyojenik çeliklerin kaynağı, malzemenin özelliklerini bozmadan yapılmalıdır. Bu nedenle, uygun kaynak yöntemleri ve parametreleri seçilmelidir.
• İşleme Hassasiyeti: Top yuvası, uskur yatağı, tren yolu bağlantıları üretimler yüksek hassasiyet gerektirir. Bunun için CNC tezgahları gibi ileri üretim teknolojileri kullanılabilir.

4. Test ve Değerlendirme

Ürünlerin imalatından sonra beklenen performansı gösterip göstermediğini kontrol etmek önemlidir. Bu nedenle ürünlerin piyasaya çıkmadan önce çeşitli test ve değerlendirmelere alınması gerekir. Kriyojenik çeliklerde ise bu uygulamalar 2 alt başlık altındadır:

• Kriyojenik Testler: Çeliğin düşük sıcaklıklarda beklenen yüksek mukavemete sahip olup olmadığını anlamak için yapılır.
• Mekanik Testler: Çekme dayanımı, darbe, sertlik ve kırılganlık testlerinin vs. olduğu kısımdır. Materyalin ve ürünün beklenenleri karşılayıp karşılamadığını görmek açısından önemlidir.