Alaşım Nedir, Ne Demek? Alaşım Çeşitleri ve Örnekleri
Alaşım, bir metalin belli oranlarda bir veya birkaç başka metalle, bazen de karbon ya da silisyum gibi bir ametalle eritilip karıştırılmasıyla elde edilen, bileşenlerinden farklı özellikler taşıyan yeni metaldir. Bu kelime üç anlamda kullanılır: (1) kimya ve metalürjide iki veya daha çok elementin ergitilerek oluşturduğu metal (çelik, pirinç, bronz, alüminyum alaşımları); (2) kuyumculuk ve para basımında değerli metale katılan daha değersiz metal ya da bu karışımın ayarı; (3) eski eş anlamlısı "halita" üzerinden, mecaz olarak birçok ögeden oluşmuş karmaşık bütün.
Türk Dil Kurumu'nun Güncel Türkçe Sözlük'ü "alaşım" kelimesini kimya alanında tek anlamla verir: "Bir metalin belli oranlarda bir veya birkaç metalle ergimesiyle oluşan yeni metal". Aynı maddede eş anlamlı olarak Arapça kökenli, bugün eskimiş sayılan halita geçer. Sözlükteki tanım metal–metal karışımını anlatır; metalürjide ise metal ile ametalin karışımı da alaşımdır: en bilinen örnek, demir ile karbonun alaşımı olan çeliktir.
Alaşım ne demek? Sözlükteki ve alandaki anlamları
| Anlam | Alan | Kaynak |
|---|---|---|
| Bir metalin belli oranlarda bir veya birkaç metalle ergimesiyle oluşan yeni metal; halita | isim; kimya | TDK, "alaşım" |
| Halita: alaşım (eskimiş kullanım) | isim; kimya, eskimiş | TDK, "halita" 1. anlam |
| Halita: birden çok ögeden oluşmuş karmaşık bir bütün | mecaz | TDK, "halita" 2. anlam |
| Alaşımlamak: alaşımı oluşturan metalleri eriterek birbirine katmak | fiil; kimya | TDK, "alaşımlamak" |
| Bir metal ile en az bir başka elementin (metal veya ametal) homojen karışımı; çelik gibi metal–ametal karışımları dahil | metalürji, malzeme bilimi | Ansiklopedi (Vikipedi, "Alaşım") |
| Değerli metale (altın, gümüş) katılan bakır, gümüş, paladyum gibi metal; karışımdaki değerli metal oranı "ayar" ile gösterilir | kuyumculuk, para basımı | Ansiklopedi; kuyumculuk uygulaması |
| "Alüminyum alaşımlı", "alaşımlı çelik": saf metal değil, alaşımdan yapılmış anlamında sıfat | teknik kullanım | Standart dil (EN 573, EN 10020 sınıflandırmaları) |
Alaşım nedir, neden yapılır?
Saf metaller çoğu zaman ya çok yumuşak, ya korozyona açık ya da işlenmesi zordur. Saf alüminyum ve saf bakır kolay şekil alır ama taşıyıcı bir parça için fazla yumuşaktır; saf demir paslanır ve dayanımı sınırlıdır. Metale küçük oranlarda başka elementler katıldığında kristal yapısı değişir ve şu özellikler ayarlanabilir:
- Dayanım ve sertlik. Katılan atomlar metal kafesindeki kaymayı zorlaştırır; alaşım aynı kesitte daha fazla yük taşır.
- Korozyon direnci. Çeliğe katılan krom, yüzeyde koruyucu bir oksit tabakası oluşturarak paslanmaz çeliği mümkün kılar.
- İşlenebilirlik. Alaşım, dökülmeye, ekstrüzyonla çekilmeye, kaynağa ya da talaşlı işlemeye göre ayarlanır.
- Erime noktası, renk, ısıl işlem. Lehim gibi düşük sıcaklıkta eriyen alaşımlar, renkli altınlar ve ısıl işlemle sertleşen alüminyum alaşımları bu yolla elde edilir.
Alaşım çeşitleri: ikame ve ara yer katı çözeltisi
Alaşımlar atom düzeyinde iki temel yolla oluşur. İkame (yer alan) katı çözeltisinde katılan atom, ana metalin atomunun yerine oturur; bunun için iki atomun büyüklüğü birbirine yakın olmalıdır. Hume-Rothery kuralları olarak bilinen deneysel ölçütlere göre atom yarıçapları arasındaki fark yaklaşık %15'i aşarsa geniş bir çözünürlük beklenmez. Bakır içinde çinko (pirinç) ve bakır içinde kalay (bronz) bu türdendir. Ara yer katı çözeltisinde ise çok küçük bir atom, ana metalin atomları arasındaki boşluklara yerleşir: demir kafesine giren karbon atomu çeliği oluşturur.
Alaşımlar ayrıca demir esaslı (çelik, dökme demir) ve demir dışı (alüminyum, bakır, çinko, titanyum) diye; alüminyumda ayrıca dövme ve döküm alaşımları diye ayrılır.
Alaşımlar nedir? Yaygın alaşım örnekleri
| Alaşım | Ana metal + katılan | Öne çıkan özellik | Yapıda / günlük hayatta |
|---|---|---|---|
| Çelik | Demir + karbon (genellikle %2'nin altında) | Yüksek dayanım, ısıl işleme yanıt | Donatı, taşıyıcı profil, çelik kapı |
| Paslanmaz çelik | Demir + en az %10,5 krom (çoğunda nikel) | Korozyon direnci | Vida, bağlantı elemanı, korkuluk, sineklik teli |
| Pirinç | Bakır + çinko | Sarı renk, kolay işlenme | Kilit ve armatür parçaları, tesisat bağlantıları |
| Bronz (tunç) | Bakır + kalay (bazılarında çinko, alüminyum) | Aşınma ve deniz suyu direnci | Heykel, yatak burcu, gemi parçaları |
| Zamak | Çinko + yaklaşık %4 alüminyum + az magnezyum | Hassas basınçlı döküm | Kapı ve pencere kolu, küçük donanım parçaları |
| Alüminyum alaşımı | Alüminyum + magnezyum, silisyum, bakır, çinko, mangan | Hafiflik, korozyon direnci | Doğrama profili, cephe, levha, jant |
| Lehim | Kalay + kurşun; kurşunsuzlarda kalay + gümüş + bakır | Düşük erime sıcaklığı | Elektronik, bakır boru birleştirme |
| Amalgam (malgama) | Cıva + başka bir metal | Oda sıcaklığında şekil alma | Diş dolgusu, eski yaldızcılık |
| Titanyum alaşımı | Titanyum + alüminyum, vanadyum | Yüksek dayanım/ağırlık oranı | Havacılık, tıbbi implant |
| Süper alaşım | Nikel veya kobalt esaslı | Yüksek sıcaklıkta dayanım | Gaz türbini kanadı |
Pirinç: bakır ve çinko alaşımı
TDK pirinci "bakıra çinko katılarak elde edilen sarı renkte bir alaşım" olarak tanımlar. Çinko oranı arttıkça renk açılır, dayanım artar ve malzeme daha kolay talaşlı işlenir. Pirinç, alüminyumla nemli ortamda doğrudan temas ettirilirse galvanik bir çift oluşturur; bu konu galvanik korozyon sayfasında ayrıntılı anlatılır.
Bronz (tunç): bakır ve kalay alaşımı
Metalürjide bronz, bakırın ana katkı olarak kalayla yaptığı alaşımdır; TDK'nın "tunç" maddesi ise bakır, çinko ve kalay alaşımından söz eder ve "bronz" ile eş tutar. Tunç Çağı adını bu alaşımdan alır. Bronz, sürtünmeye ve deniz suyuna dayanıklı olduğu için yatak burçlarında ve denizcilikte kullanılır.
Alaşım çelik nedir? Çelik neyin alaşımı?
Çelik, demir ile karbonun alaşımıdır; karbon oranı genellikle %2'nin altındadır. Avrupa standardı EN 10020 çelikleri kimyasal bileşime göre alaşımsız çelik, paslanmaz çelik ve diğer alaşımlı çelikler diye sınıflandırır. Alaşımlı çelik, karbonun yanında krom, nikel, molibden, vanadyum veya mangan gibi elementlerin belirli sınırların üzerinde katıldığı çeliktir; bu elementler sertleşebilirliği, tokluğu ve korozyon direncini artırır. worldstainless'ın tanımına göre paslanmaz çelik en az %10,5 krom ve en fazla %1,2 karbon içerir. Çeliği korumak için yapılan çinko kaplama ise alaşım değil kaplamadır: bkz. galvaniz sac.
Çinko alaşımı (zamak) ve lehim alaşımı
Zamak, çinkoya yaklaşık %4 alüminyum ve eser miktarda magnezyum katılarak yapılan döküm alaşımıdır; ingot bileşimi EN 1774, döküm parçalar EN 12844 ile tanımlanır. Düşük sıcaklıkta dökülür ve ince detayı iyi alır; pencere donanımında kol ve küçük parçaların bir kısmı bu yolla üretilir. Lehim ise birleştirme için kullanılan düşük erime noktalı alaşımdır: klasik kalay–kurşun lehimde %63 kalay, %37 kurşun oranı 183 °C'de tek bir sıcaklıkta erir (ötektik); kurşunsuz lehimlerin yaygın bir türü %96,5 kalay, %3 gümüş ve %0,5 bakırdır.
Titanyum alaşımları, süper alaşımlar ve şekil hafızalı alaşımlar
En bilinen titanyum alaşımı Ti-6Al-4V'dir (yaklaşık %6 alüminyum, %4 vanadyum); hafifliği ve dayanımı nedeniyle havacılıkta ve implantlarda kullanılır. Süper alaşımlar nikel veya kobalt esaslıdır ve yüksek sıcaklıkta dayanımını koruduğu için türbin kanatlarında yer alır. Şekil hafızalı alaşımlar ise ısıtıldığında önceden verilmiş biçimine dönebilen alaşımlardır; en yaygını yaklaşık eşit oranda nikel ve titanyumdan oluşan nitinoldür.
Alüminyum alaşımı nedir?
Alüminyum alaşımı, alüminyuma magnezyum, silisyum, bakır, çinko veya mangan gibi elementlerin küçük oranlarda katılmasıyla elde edilen metaldir. Yapıda kullanılan alüminyumun neredeyse tamamı alaşımdır; "alüminyum alaşımlı" profil, levha ya da jant bu anlama gelir. Avrupa'da dövme alaşımlar EN 573-1'e göre "EN AW-" önekli dört haneli bir sayıyla adlandırılır; ilk hane ana alaşım elementini gösterir. Aynı numaralama uluslararası kayıt sistemini yöneten Aluminum Association'ın bileşim listesinde de kullanılır.
| Seri | Ana alaşım elementi | Isıl işlem | Tipik kullanım |
|---|---|---|---|
| 1xxx | Yok, en az %99 alüminyum | Yapılmaz | İletken, folyo, kimya donanımı |
| 2xxx | Bakır (Cu) | Yapılır | Havacılık, yüksek dayanımlı parça |
| 3xxx | Mangan (Mn) | Yapılmaz | Çatı ve cephe sacı, içecek kutusu |
| 4xxx | Silisyum (Si) | Çoğunda yapılmaz | Kaynak teli, lehim |
| 5xxx | Magnezyum (Mg) | Yapılmaz | Denizcilik, levha, kompozit panel yüzeyi |
| 6xxx | Magnezyum + silisyum | Yapılır | Doğrama ve cephe profili, ekstrüzyon |
| 7xxx | Çinko (Zn) | Yapılır | Havacılık, spor ekipmanı |
| 8xxx | Diğer (demir, lityum vb.) | Alaşıma göre | Folyo, özel uygulamalar |
Serilerin ayrıntılı açıklaması ve her alaşım elementinin etkisi için alüminyum alaşımlar sayfasına bakabilirsiniz. Kısaca: magnezyum dayanımı ve deniz ortamında korozyon direncini artırır; silisyum magnezyumla birlikte ısıl işlemle sertleşmeyi sağlar; bakır dayanımı artırır ama korozyon direncini düşürür; çinko en yüksek dayanımlı serinin temelidir; mangan ısıl işlem gerektirmeden dayanımı biraz yükseltir. Alaşım, kütüğün döküldüğü aşamada verilir (alüminyum nasıl üretilir).
Doğramada neden 6060 ve 6063 kullanılır?
Pencere, kapı ve cephe profilleri ekstrüzyonla, yani ısıtılmış kütüğün kalıptan basılmasıyla üretilir. 6xxx serisinin 6060 ve 6063 alaşımları ince cidarlı, çok odacıklı kesitlere kolay akar ve düzgün bir yüzey verir; bu yüzden hassas mimari profillerin boyut ve şekil toleranslarını tanımlayan EN 12020 standardı yalnız bu iki alaşımı kapsar. Profilin mekanik özellik sınırları EN 755-2'de verilir.
| Alaşım | Magnezyum (%) | Silisyum (%) | Profilde öne çıkan yönü |
|---|---|---|---|
| EN AW-6060 | 0,35–0,6 | 0,30–0,6 | En kolay ekstrüzyon, eloksal yüzeyi |
| EN AW-6063 | 0,45–0,9 | 0,20–0,6 | 6060'tan biraz daha dayanıklı, iyi yüzey |
| EN AW-6005A | 0,40–0,7 | 0,50–0,9 | Daha yüksek dayanım, taşıyıcı cephe profili |
| EN AW-6082 | 0,6–1,2 | 0,7–1,3 | Yapısal parça; eloksal görünümü daha zayıf |
Bileşim aralıkları Aluminum Association'ın uluslararası kayıt listesinden alınmıştır. Profil üreticisi Hydro da ekstrüzyon alaşımları sayfasında 6060 ve 6063'ü pencere, kapı ve giydirme cephe profilleri için, 6005A'yı daha fazla dayanım gereken profiller için anlatır. İki alaşım arasındaki seçim ayrıntısı 6060 mı 6063 mü sayfasındadır.
Isıl işlem: T5 ve T6 ne demek?
6xxx alaşımları ekstrüzyondan sonra fırında yaşlandırılarak sertleşir. EN 515'teki durum (temper) kısaltmalarına göre T5, sıcak şekillendirme sıcaklığından soğutulup yapay yaşlandırılmış; T6 ise çözeltiye alma işleminden geçirilip yapay yaşlandırılmış malzemedir. Aynı alaşımın T6 durumu T5'ten daha yüksek dayanım verir. Kodlar alaşım numarasının yanına yazılır (ör. EN AW-6063 T6). Tüm durum kodları alüminyum alaşımlarda ısıl işlem sayfasında sıralanmıştır.
Pencere ve cephede alaşımın etkisi
- Isı köprüsü. Alaşım elementleri alüminyumun ısı iletkenliğini saf metale göre biraz düşürse de 6060 ve 6063 hâlâ çok iyi ısı iletir. Bu yüzden ısı kaybı alaşım seçimiyle değil, profilin iç ve dış kabuğunu ayıran poliamit bariyerle önlenir; bkz. ısı yalıtımlı alüminyum profil ve ısı köprüsü. Bariyersiz profilin iç yüzü soğur ve yoğuşma başlar.
- Korozyon. 6xxx alaşımları atmosfere dayanıklıdır; asıl risk farklı metallerin temasıdır. Paslanmaz vida, bakır oluk ya da çelik ankraj alüminyumla nemli ortamda yalıtılmadan birleştirilirse galvanik korozyon görülür.
- Yüzey. Alaşımın demir ve silisyum oranı eloksal sonrası rengi ve parlaklığı etkiler; mimari eloksal için bileşimi dar tutulmuş kütük istenir.
Bu özelliklerin tamamı son üründe birleşir: bir pencere ya da alüminyum kapı sistemi seçerken teknik föydeki alaşım (6060/6063), durum (T5/T6) ve yüzey işlemi satırları okunur. Diğer sistemler ürünler sayfasında listelenir.
Halita: alaşımın eski adı ve mecaz anlamı
TDK'ya göre "halita" Arapça kökenlidir ve kimyada "alaşım"ın eskimiş karşılığıdır. Kelimenin mecaz anlamı "birden çok ögeden oluşmuş karmaşık bir bütün"dür. Kuyumculukta ise "alaşım" değerli metalin ayarını belirleyen karışımdır: 18 ayar altın, ağırlıkça %75 altın ile %25 bakır, gümüş veya paladyum gibi metallerden oluşur; katılan metal hem sertlik kazandırır hem de rengi (sarı, kırmızı, beyaz altın) belirler.
Sık sorulan sorular
Alaşım ile karışım aynı şey mi?
Alaşım bir karışımdır, ama sıradan bir karışım gibi mekanik olarak ayrılmaz: bileşenler eritilerek atom düzeyinde bir araya gelir ve katılaştığında tek bir metal gibi davranır. Özellikleri de bileşenlerin ortalaması değildir.
Çelik neyin alaşımıdır?
Çelik, demir ile karbonun alaşımıdır; karbon oranı genellikle %2'nin altındadır. Krom, nikel, molibden gibi elementler de katılırsa alaşımlı çelik, en az %10,5 krom varsa paslanmaz çelik adını alır.
Pirinç ile bronz arasındaki fark nedir?
İkisi de bakır alaşımıdır. Pirinçte ana katkı çinko, bronzda kalaydır. Pirinç daha sarıdır; bronz daha koyu ve aşınmaya dayanıklıdır.
Alüminyum doğrama profili hangi alaşımdan yapılır?
Pencere, kapı ve cephe profillerinin çoğu EN AW-6060 veya EN AW-6063 alaşımından, T5 ya da T6 durumunda üretilir. Daha fazla dayanım gereken taşıyıcı cephe profillerinde 6005A tercih edilebilir.