Halk arasında yaygın kullanılan bir ifade vardır “iki yüzlü olmak”. Genel olarak farklı ortamlarda farklı davranış gösteren, farklı ifadelerde bulunan kişiler iki yüzlü olarak adlandırılır. Yer ve zamana bağlı olarak karakteristik değişim göstermek, bir birine zıt davranış ve ifadelerde bulunmak toplum içinde bazı bireylerde oldukça yaygındır. Bu tür davranış modeli sadece insanlara has bir durum değildir. Önemli ve insanlığın kullandığı en eski metal malzemelerden birisi olan Demir (Fe) benzer bir karaktere sahiptir. Hemen şunu da ilave etmek gerekir ki bu tür davranan metal malzemeler demir ile sınırlı değildir. Titanyum, Kobalt, Magnezyum, Kalay gibi metalik malzemeler de benzer davranışa sahiptir.
Metalik malzemeler polimerler (plastikler ve elastomerler ) gibi mühendislik malzemelerinden kristalik yapıya sahip olmaları ile ayrılırlar. Kristalik yapı terimi en düzenli ve dolayısıyla en yoğun dizilime sahip yapıyı ifade etmek üzere kullanılır. Atom veya moleküllerin belli bir düzende oluşturdukları birim hücre olarak adlandırılan temel yapı elemanının üç boyutlu tekrarlanması ile makro seviyede malzemeler ortaya çıkar. Birim hücre veya birim kafes sistemi denilen bu temel yapı elemanları basit geometrik şekillere sahiptir. Kübik sistem, Hekzagonal sistem ve Tetragonal sistem metallerin kristalleştiği kafes sistemleridir. Kübik sistem de kendi içinde Basit Kübik sistem (BKS), Hacim Merkezli Kübik (HMK) sistem ve Yüzey Merkezli Kübik (YMK) sistem olarak ayrılır.
Metalik malzemelerin yanı sıra metal olmayan malzemelerin sıcaklık ve basınç değişimine bağlı olarak sahip olduğu kristal yapısını değiştirmesine polimorfizm ( çok biçimlilik) denmektedir. Eğer elementel haldeki bir malzeme bu davranışı gösteriyorsa bu durum allotropi olarak ifade edilir. Allotropik dönüşüm genellikle malzemenin yoğunluğunda, fiziksel ve kimyasal özelliklerinde değişime neden olmaktadır. Saf demir bu tür davranışı gösteren ve bu özelliğinden yaygın bir şekilde yararlanılan çok önemli ve bir o kadar da ilginç bir malzemedir.
Sabit basınç altında (genelde sabit atmosfer basıncında çalışıldığından basıncın dönüşüme etkisi ortadan kalkmaktadır) oda sıcaklığında HMK sistemde kristalik yapıya sahip demir eğer ısıtılırsa 910 °C sıcaklığa erişildiğinde kafes sitemi sabit sıcaklıkta YMK kafes yapısına dönüşür. Eğer ısıtmaya devam edilirse 1401°C sıcaklığa gelindiğinde tekrar kafes sistemi HMK olmaktadır. Ergime sıcaklığına kadar bu yapıyı korur. Ergime halinde kristalik yapı ortadan kalkar ve atomlar birbirlerine göre rastgele yerlerde bulunur ve daha bağımsız hareket ederler. Allotropik dönüşüm sadece ısıtma halinde ortaya çıkmaz. Bu davranış türü tersinirdir. Daha açık ifade ile eğer malzeme ergime sıcaklığından başlayarak soğutulursa önce katılaşma gerçekleşir. Katılaşma esnasında kristal yapı oluşur.
Önce HMK sistemde kristalleşen demir yukarıda verilen sıcaklıklara geldikçe sırasıyla YMK ve HMK sistemlere dönüşür. Bu dönüşümler difüzyonsuz dönüşümlerdir. Bir başka ifade ile atomlar yer değiştirmeden sabit sıcaklıkta oluşan dönüşümlerdir. Bahsi geçen sıcaklıkların altına çok hızlı soğutma ile inilse bile yapı yeni kafes sistemine dönüşmeye meyillidir. Çünkü bu sıcaklıkta mevcut olan kristal kafes yapısı dengeli halde değildir. Gerekli şartlar yerine geldiği anda zorunlu olarak olması beklenen dönüşüm gerçekleşir. Bundan dolayı bu tür dönüşümlere “askeri” dönüşümler de denilir. Zira bu dönüşümler sanki askeri bir emirle hareket eden askerler gibi belli sıcaklığa gelindiğinde zorlamayla olan veya olması zorunlu dönüşümlerdir.
Demirin bu iki yüzlü davranışı olarak bahsettiğimiz bu kafes yapısındaki değişim/dönüşüm pratikte oldukça faydalıdır. Toplumda iki yüzlü insanlar başkaları tarafından itibar görmez, sevilmez ve sözlerine güven duyulmaz. Bu tür bireyler toplumsal barış ve huzurun oluşumuna engel oldukları gibi devamına da zarar vermeleri yanı sıra engel oluştururlar. Buna karşın demirin iki yüzlülüğü insanlığın çok yararlandığı bir özellik olmuştur ve olmaya devam etmektedir. Bazı mühendislik uygulamaları dışında saf metalik malzemeler tasarım malzemesi olarak (parça, makine, sistem yapımında) kullanılmazlar.
Tesadüf eseri bulunan çelik çok önemli bir demir alaşımıdır. Demirin karbonla (C) yaptığı alaşıma “çelik” denir. Demir içinde alaşım elemanı olarak karbon yoksa çelikten söz etmek mümkün değildir. Çelik malzeme de saf demir gibi allotropik davranış gösterir. İyi ki çelik ve çeliği oluşturan matris (kütlesel olarak çoğunluğu oluşturan bileşen) malzeme olan demir allotropik davranışa sahiptir. Aksi halde çeliğe su vererek sertleştirmek mümkün olamayacaktı.
Çelik dünyada mühendislik malzemesi anlamında yaygın kullanım açısında betondan sonra ikinci sırada yer alan önemli bir malzemedir. Her ne kadar son 10 yılda ABD’de polimer malzemelerin üretimi çok az olmakla beraber çeliği geçmiş olsa bile dünya ölçeğinde halen çelik ikinciliği korumaktadır. Bugün çevremize baktığımızda otomobil kaportasından akslara kadar bir otomobilin önemli aksamları çelikten imal edilmektedir. Demir yolları rayları ve trenlerin imal edildiği malzemelerin büyük bir kısmı çeliktir. Halk arasında inşaat demiri olarak bilinen malzeme “yumuşak çelik” veya “düşük karbonlu çelik”tir. Sağlık sektöründe kullanılan cerrahi aletler, protezler ve implantlerin önemli bir kısmı paslanmaz çelikten imal edilmektedir. Burada imalat kelimesi anahtar kelimedir. Bazen mühendisler bile imalat yerine “üretim” terimini kullanmaktadırlar. İmalat bir malzemeye şekil, boyut ve özellik kazandırarak katma değerini yükseltmek demektir. Halbuki üretimde böyle bir durum söz konusu değildir. Arpa, buğday, petrol, kömür vb maddeler üretilir. Üretim eski bir kelime olan istihsal anlamındadır. İnsanlar buğdaya şekil, boyut ve özellik kazandırmamaktadırlar. İşte bundan dolayı imalat terimini yerli yerinde kullanmakta fayda vardır. Ülkemizde son yıllarda moda haline gelen ve herkesin diline pelesenk olan “katma değeri yüksek ürün imalatı” ancak bu terimin kullanılmasıyla anlamlı hale gelmektedir. Örnek vermek gerekirse Kum (Silika-SiO2) genel anlamda cam malzemelerin ham malzemesidir. Bu malzeme kum olarak kullanılırsa ton başına veya metreküp başına değerlendirilirken aynı malzemeden çok hassas optik camları ve/veya fiberoptik malzemesi imal edilebilir. Bunların satış değerleri yüksektir. Eğer çip olarak değerlendirilirse çok daha yüksek değerlerde satış fiyatına erişilir. İşte katma değeri yüksek ürüne en güzel örneklerden birisi kumdan elde edilen teknolojik ürünler verilebilir
Bu arada demirin sahip olduğu çok önemli başka bir özelliğinden de bahsetmeden geçmek olmaz. Demir nikel (Ni) ve kobalt (Co) gibi manyetik özelliğe sahiptir. Demirin manyetikliği oda sıcaklığından yüksek sıcaklıklara doğru çıkıldıkça azalır ve 768°C sıcaklığa gelindiğinde ortadan kalkar. Bazı hallerde manyetiklik istenen bir özellik iken birçok uygulamada bu özellik istenmez. Özellikle ölçü aletlerinde, göstergelerde, cerrahi aletlerde, protez ve implantlerde manyetiklik istenmeyen bir özelliktir. İşte demirin ve dolayısıyla çeliğin bir başka iki yüzlülüğü veya iki yüzlü davranışı. Ne kadar faydalı değil mi?
İstenilen uygulamalarda manyetik, istenmeyen yerlerde diyamanyetik olabilen çok ilginç bir metaldir demir. Çelik malzemelere ısıl işlemler uygulanarak çok yumuşak ve kolayca şekillendirilebilen hale getirilebildiği gibi su verme işlemi uygulanarak oldukça sert ve gevrek hale dönüştürülebilir. Su verme işlemi bir ısıl çevrimdir. Isıl çevrim: İşlem uygulanacak çelik oda sıcaklığından işlem sıcaklığına ısıtılır, bu sıcaklıkta parça büyüklüğüne bağlı olarak bir süre beklenir ve HMK – YMK kafes yapısının dönüşümünün tamamen gerçekleşmesi sağlanır ve sonra saniyeler içerisinde su ve benzeri ortamlarda çok hızlı soğutularak çelik sertleştirilmiş olur. Bu işlem sonucunda çeliğe istenen fiziksel ve mekanik özellikler kazandırılmış olur.
Toplumsal yapı da buna benzer değil midir? Toplum içinde belli yaşa gelmiş çocuklar eğitim için okullara alınır, burada belli bir süre eğitime tabi tutulur ve sonra belli özellikler kazandırılmış halde topluma kazandırılmış bir fert olarak toplumun bir parçası haline getirilmiş olur. Her türlü çelik aynı şekilde sertlik kazanmaz. Çeliğin yüzeyinden iç kısımlarına doğru hangi derinliğe kadar istenen değerlerde sertlik kazanmış olduğunun göstergesi “sertleşebilirlik” olarak tanımlanır. Toplum içinde de her çocuk veya fert aynı eğitimi alsalar bile eşit şekilde bilgi, beceri ve davranış modeli kazanmış olmazlar, olamazlar. Toplumumuzda “eğilip bükülmektense kırılmayı yeğlemek” deyimi yaygın kullanılır. Fertlerin toplum içinde başkalarına boyun eğmeyeceği, dış etkilerden ve toplumsal baskılardan çok fazla etkilenmek istememelerini ifade eden bir davranış modelini ifade eden bir karakteristik davranışın dışa yansımasıdır bu durum. Böylesine bir hal bireyin toplum içindeki yetkinliğini, özgürlüğünü ve kendi benliğini kazandığının bir göstergesidir. Sertleştirilmiş çelik temasta olduğu ve görece hareket halindeki diğer malzemelerle etkileşerek aşınmaya zorlanır. Eğer çelik malzemeye yeterince sertlik kazandırılmışsa ve sertleşebilme kabiliyetine sahipse aşınmaya karşı direnci yüksek olacaktır. Şekillendirmek için çeliği yumuşatmak gerekirken aşınmanın önemli olduğu yerlerde sertleştirilmiş hali daha kullanışlı olacaktır. Sertlik ölçülebilen göreceli büyüklüğe sahip önemli bir özelliktir.
Tüm mühendislik malzemelerinin sertlik değerlerini ölçerek belirlemek ve birbirleriyle karşılaştırmak mümkündür. Nano mertebeden makro seviyeye kadar her boyutta ölçüm yapabilen cihazlar mevcuttur. Sertlik mutlak bir değer olmadığından tasarım amaçlı kullanılamazlar ancak birlikte çalışacak malzemeler için karşılaştırma amaçlı kullanılarak pahalı malzemelerin korunmasına özen gösterilir. Gerçekte bu davranış modeli toplumsal yapıya ne kadar benzemektedir. İster küçük gruplar, ister büyük toplumsal yapılar olsun birbirleriyle ilişki içinde bulunan bireylerin toplum içindeki davranışları dikkate alınır ve buna göre toplumda bir atmosfer oluşturulur. Özellikle özel çalışma grupları oluştururken her bir grup üyesinin grup içinde yer alıp almamasına karar verilirken ince elenip sık dokunmasındaki neden daha iyi anlaşılır hale gelmektedir. Grup içindeki fertlerin birbirini kırmadan dökmeden, çalışmayı aksatacak ferdiyetçilikten uzak olması beklenir ve istenir.
Sonuç olarak mühendisler ve teknologlar çeliğe istedikleri her türlü özelliği kazandırabilirler. Tasarım mühendisleri de bu malzemeler içinden en uygun karakteristiğe sahip malzemeyi seçerek ürün tasarımını gerçekleştirirken imalat mühendisleri de en uygun imalat yöntemi ve işlem parametrelerini seçerek imalatı gerçekleştirerek istenilen ürünü kullanıma sunarlar. Çelik malzemelere benzer şekilde toplumsal yapıda da toplumu oluşturan fertlere istenilen eğitim ve öğretim verilerek belli bilgi ve beceriler kazandırılmış şekilde toplumun bir ürünü olarak toplumun faydasına sunulmuş olur. Mühendislik malzemelerine uygulanan işlemler ve kazandırılan özellikler ile toplumsal eğitim ve toplumsal davranış birbirine ne kadar benzerlik göstermektedir. Toplum içinde tek tek fertlerden dürüst olması beklenirken bırakalım da demir de iki yüzlü olsun ve iki yüzlü kalsın ki bu özelliği ile insanlara ve insanlığa fayda sağlasın ve sağlamaya devam etsin değil mi? Ne dersiniz?