Malzeme Bilgisi

Bu kez yazı, her ne kadar malzeme bilimi alanından bir temele sahip olsa da kapsadığı bâzı önemli ayrıntılar sebebiyle, ister istemez iç içe geçmiş birkaç konunun bileşiminden meydana gelecektir ve esas bahis, başlıkta ismi verilen özel maksatlı bir mukavim tekne inşa malzemesi olan çeliktir.

Bununla birlikte söz konusu çok yüksek evsaflı çeliğin ait olduğu malzeme ailesinden de yeri gelmişken biraz bahsedilecek, ilâve olarak bu çeliğin uygulandığı Mir-1 ve Mir-2 adlı iki insanlı derin deniz aracının hikâyesi, uluslararası siyasette sebep olduğu etkileşimlerle beraber kısaca ele alınacak ve nihâyet konunun Türkiye üzerindeki yansımaları üzerinde de biraz durulacaktır.

Geçtiğimiz iki asır değerlendirildiğinde Çin ve Türkiyenin, Batı karşısında içine düştüğü âciz durum; sebepler, etkiler ve sonuçlar açısından bu ülkede yaşananları da dikkâtlice incelememizden belki bâzı faydalar sağlanabileceği fikrini akla getirebilir. Bu bağlamda Çinin çelik macerası da başlı başına ilgi çekici olmakla birlikte şimdilik mevzu sadece denizaltı mukavim teknelerinin inşasında kullanılan çelikler ile sınırlı olduğundan çerçeve son derece dar olacaktır.

1950'lerde ABD'de HY Sınıfı olarak ortaya konan ve günümüze kadar askeri gemi ve bilhassa da bu konunun en zorlu bölümünü meydana getiren denizaltı inşası alanında, önemini muhafaza eden düşük alaşımlı suverilmiş ve tavlanmış çelik teknolojisi en önemli dönüm noktalarından biri olarak kabûl edilebilir.

Hollandalı fizikçi Heike Kamerlingh Onnes ve takımı, maddenin çok düşük sıcaklıklardaki özelliklerini ve davranışlarını incelerken, mutlak sıfır noktasının sadece 4,2derece üzerinde Civanın elektriğe hiç direnç göstermediğini farkettiğinde insanlık tarihinin en önemli bilimsel keşiflerinden biri 1911 itibarı ile yapılmış oldu.

Nükleer güç ve elektronik ile birlikte 20.Yüzyılın en önemli üç teknolojik keşfinden biri olarak kabûl edilen ve süperiletkenlik (üstüniletkenlik) olarak adlandırılan bu yeni fizik sahasındaki çalışmalar, sahip olduğu potansiyel ile yeni imkânlara erişebilmek için gerçekleştirilen çok geniş ar-ge çalışmalarına bağlı olarak hızla gelişmeye devam etmektedir.

Japonyanın 2.Dünya Savaşı sonrasında inşa ettiği ilk denizaltı olan Oyashio 25 Mayıs 1959 tarihinde öngörülenden tam dört sene sonra, Kawasaki Tersanesinde denize indirilmişti. 1.140 tonluk denizaltının mukavim teknesinde ise melez bir yaklaşım uygulanmış ve HT50 ve HT60 olarak tanımlanan yüksek mukavemetli çelikler birlikte kullanılmıştı.

Bildiğim kadarıyla bu dönemde, HT50 ve HT60 sırasıyla NS23 ve NS30 olarak adlandırılarak Japon savaş gemisi inşa çeliklerinin NS olarak tanımlanma süreci de başlamış oldu. Böylece NSX şeklinde bir ifâde şekli oluştu ki burada {NS} "Donanma Çeliği anlamında olup ingilizceden uyarlanmıştır ve {X} ise rakamlardan oluşarak belirtilen çeliğin "akma mukavemeti sınırını" belirtir ki mesela {NS80} çeliğini örnek gösterirsek bu malzemenin, 80kgf/mm² veya başka bir ifadeyle ~785N/mm² asgari akma mukavemeti değerini sağlayabildiği anlaşılır.

Günümüzde bile çelik dünya üzerindeki en önemli sanayi ürünü olarak kabûl edilebilir. Gemi inşa gibi pek çok farklı sanayi faaliyeti doğrudan doğruya çeliğe bağımlıdır. Herhangi bir ülke için toplam ham çelik üretimi o ülkeye ait çeşitli değerlendirmeler için rahatlıkla kullanılabilir.

Bu sebeple ve aslında sonraki başka bir konuya giriş mahiyetinde olmak üzere özel bir amaçla, Türkiye ve Dünya çelik üretimleri çok kısa bir şekilde ele alınacaktır. Burada temel hedef Türkiyenin savunma sanayii için gereken çelik ihtiyaçlarını kendi başına karşılayıp karşılayamayacağına yönelik olarak bir sonuca varabilmeye çalışmaktan ibarettir.

Son elli ellibeş sene için konuşursak, Almanya inşa ettiği denizaltılar için iki farklı türde çelik kullanmaktadır; kendi donanmasının denizaltılarını inşa etmek için nâmanyetik çelikler ve üçüncü dünya ülkelerine satmak amacıyla inşa ettiği denizaltılar için ise ferromanyetik çelikler.

Aslında nâmanyetik olanlar çok daha ilgi çekici olmakla birlikte, bizi de yakından ilgilendirdiği için öncelikle 1.6780 ve 1.6782 olarak tanımlanan suverilmiş ve tavlanmış (SvT) manyetik Alman üretimi çelikler ele alınmalıydı ve öyle de oldu. Daha sonra manyetik olmayan mukavim tekne çeliklerinin de kapsamlı olarak incelenmesi düşünülmektedir fakat bu yazının konusu sadece başlıktaki iki çelikten ibarettir.

Daha önce ele alınan ve denizaltı inşasında kullanılan yüksek mukavemetli bâzı çelikleri sınıflandıran HY veya HLES gibi adlandırmalar aslında birer marka olmayıp belli bir imalât yönteminin sonucunda elde edilebilen bir nevi standardın tanımlamasıdır. Bu defa ele alınacak olan çeliğin ismi ise aynı zamanda ticari bir markadır: Weldox.

İsveç kendi denizaltıları için daha yüksek nitelikli bir çelik geliştirebilmek için uzun süre çalıştıktan sonra elde ettiği bu çelik ailesini piyasadaki diğer denizaltı inşa çeliklerinden farklı olarak sivil piyasaya da sununca bu alanda dünya çapında çok büyük bir ticari başarı elde etti.

HLES, Fransa'nın kendi denizaltılarını inşa etmek için geliştirdiği bir yüksek mukavemetli çelik sınıfıdır. Bu tanımlama Fransızca "haute limite d’elasticité soudable" kelimelerinden türetilmiş olup Türkçe'ye "yüksek (akma) sınırlı kaynak edilebilir esnek çelik" olarak tercüme edilebilir. HLES, HYx / QxN sınıfı çelikler gibi suverilmiş ve tavlamış (SVT) bir düşük alaşımlı çeliktir.

Bu sınıfın billinen ilk çeliği 60HLES'dir. İfadenin başındaki sayı çeliğin mukavemet sınırını belirtir ve bu durumda söz konusu çelik için asgari mukavemet değerinin 60kgf/mm² olduğu tahmin edilebilir. 60HLES ABD tarafından geliştirilen HY80 ve İngiltere tarafından üretilen Q1N çeliklerine eşdeğer kabûl edilmektedir.

İngiltere'nin ilk yüksek mukavemetli, suverilmiş ve tavlanmış (SVT) denizaltı inşa çeliği 1950'lerde üretilmeye başlanan QT35 idi. QT35 açık ocaklarda oksijeni gidermek için silisyum/mangan kullanılarak imâl ediliyordu.

Bu çelik yüksek sülfür (ağırlıkça azami %0,040) ve fosfor (ağırlıkça azami %0,035) içeriği sebebiyle katmanlı yırtılmaya meyilliydi. Bu sebeple inşa edilirken yapılar üzerindeki kaynak bölgelerinde katmanlı yırtılma sorunları sebebiyle büyük onarımlara ihtiyaç duyulması sıradandı.

1950 senesinden beri ABD askeri gemilerinin inşasında kullanılmakta olan HY sınıfı çeliklerin tanımlamaları Türkçe'de "Yüksek Akma" olarak kullanılan İngilizce "High Yield" teriminin baş harflerinden oluşturulmuş bir kısaltmadır. HY ifadesinden sonra kullanılan sayı ise söz konusu çeliğin asgari akma mukavemeti değerini belirtir.

HY-80 bu seriden üretilmiş ilk çelik olup kaynaklı imalâtlar için en uygun ve dengeli yüksek mukavemet ve kırılma dayanıklılığı niteliklerini bir arada elde edebilme arayışında geliştirilmiştir. Bu durumda söz konusu çeliğin asgari akma sınırının 80ksi ya da bizim kullandığımız birim sistemiyle ifade edersek 552MPa olduğu anlaşılır.

Bu metalin mühendislik açısından ilk anda dikkât çeken özellikleri; düşük yoğunluk ve yüksek erime sıcaklığıdır. Diğer önemli hafif metallerden  magnezyum 650^oC'de, alüminyum 660^oC'de erirken bu değer berilyum için 1278^oC'dir. Berilyumun kimyevi nitelikleri magnezyumdan ziyade alüminyuma benzer.Nemli hava ile temas ettiğinde yüzeyinde koruyucu bir oksit tabası oluşur. Bu sebeple berilyumun soğuk ve sıcak sulu ortamlarda kimyevi direnci yüksektir. Malzemenin korozyon direncini sağlayan bu davranışı yaklaşık 600^oC'ye kadar geçerliliğini muhafaza eder.

Berilyum aynı zamanda mükemmel bir indirgeyici maddedir. 900^oC'den yüksek sıcaklıklarda azot ve amonyakla şiddetli tepkimeye girerek Be₃N₂ bileşiğini oluşturur. Diğer taraftan berilyum yüksek sıcaklıklarda bile hidrojenle tepkimeye girmez.

Plastik bağlı patlayıcılar ya da İngilizce Plastic (Polymer) Bonded eXplosives'den kısaltılarak üretilen ismiyle PBX'ler günümüzde yaygın olarak kullanılan bir askeri patlayıcı sınıfını oluşturmaktadır. PBX'lerin geliştirilmesindeki temel hedef özellikle yeni nesil yüksek patlayıcı kristallerini ihtiyaca göre yumuşak veya sert bazı reçinelerin (matris) içine gömmek suretiyle duyarsızlaştırarak daha güvenli ve uyarlanabilir hale getirmek olmuştur.

İlk PBX bileşimi 1952 senesinde ABD'deki bir laboratuvarda geliştirilmiştir. Bu üründe RDX kristalleri dioktilfitalat kullanılarak polistiren içine gömülmüştür. Bu tarihten sonra pek çok PBX bileşimi üretilmiştir. Bu arada belirtmek gerkirse plastik patlayıcı olarak tanımlanan sınıf ile plastik bağlı patlayıcılar tamamen farklı malzemelerdir. Velhasıl PBX plastik patlayıcı değil kompozit patlayıcıdır.