कार्बन इस्पात का परिचय और वर्गीकरण

कार्बन स्टील का वर्गीकरण

1. कार्बन के द्रव्यमान प्रतिशत के अनुसार: कम कार्बन इस्पात (C: 0.25%), मध्यम कार्बन इस्पात (C: 0.25% < C < 0.6%), उच्च कार्बन इस्पात (C: >0.6%)

कार्बन की मात्रा जितनी अधिक होगी, कठोरता और ताकत उतनी ही अधिक होगी, लेकिन प्लास्टिसिटी कम हो जाएगी।

2. इस्पात की गुणवत्ता के अनुसार (मुख्य रूप से अशुद्धियों सल्फर और फॉस्फोरस की मात्रा): सामान्य कार्बन इस्पात (S < 0.055%, P < 0.045%), उच्च-गुणवत्ता वाला कार्बन इस्पात (S < 0.040%, P < 0.040%), उन्नत उच्च-गुणवत्ता वाला कार्बन इस्पात (S < 0.030%, P < 0.035%)

3. उपयोग के आधार पर: कार्बन संरचनात्मक इस्पात: मुख्य रूप से पुलों, जहाजों, भवन घटकों, यांत्रिक उपकरणों आदि में उपयोग किया जाता है; कार्बन औजार इस्पात: मुख्य रूप से चाकू, डाई (मॉल्ड), मापन उपकरण आदि में उपयोग किया जाता है।

कार्बन इस्पात के ग्रेड एवं उपयोग

सामान्य कार्बन संरचनात्मक इस्पात: Q195, Q215, Q235, Q255, Q275, आदि। संख्याएँ न्यूनतम यील्ड सामर्थ्य को दर्शाती हैं। Q195, Q215, Q235 में अच्छी प्लास्टिसिटी होती है और इन्हें स्टील प्लेट्स, स्टील बार्स, स्टील पाइप्स आदि में रोल किया जा सकता है। Q255, Q275 को आकृति प्राप्त इस्पात (शेप्ड स्टील), स्टील प्लेट्स आदि में रोल किया जा सकता है। उपयोग:

उच्च-गुणवत्ता वाला कार्बन संरचनात्मक इस्पात: इस्पात ग्रेड को कार्बन के औसत द्रव्यमान के दस हज़ारवें हिस्से के रूप में व्यक्त किया जाता है, जैसे 20#, 45# आदि। 20# का अर्थ है कि इसमें C: 0.20% (20/10,000) है।

मुख्य रूप से विभिन्न मशीन पुर्जों के निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है।

कार्बन औजार इस्पात: इस्पात ग्रेड को कार्बन के औसत द्रव्यमान के रूप में व्यक्त किया जाता है, जिसके पूर्व में T अक्षर लगाया जाता है, जैसे T9, T12 आदि। T9 का अर्थ है कि इसमें C: 0.9% (प्रति हज़ार में 9 भाग) है।

मुख्य रूप से विभिन्न कटिंग टूल्स, मापन उपकरण, मॉल्ड्स आदि के निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है।

ढलवाँ इस्पात: ढलवाँ इस्पात के ग्रेड के पूर्वलग्न में संख्या से पहले ZG लगाया जाता है, और संख्या इस्पात में द्रव्यमान के औसत अंश (दस हज़ारवें के रूप में व्यक्त) को दर्शाती है। उदाहरण के लिए, ZG25 का अर्थ है कि इसमें C: 0.25% है।

उपयोग: इसका उपयोग मुख्य रूप से उन भागों के निर्माण के लिए किया जाता है जिनके जटिल आकार होते हैं और जिनमें कुछ निश्चित सामर्थ्य, लचीलापन और टैफनेस की आवश्यकता होती है, जैसे गियर, कपलिंग आदि।

कार्बन इस्पात का पारंपरिक ऊष्मा उपचार

एनीलिंग

इस्पात को उचित तापमान तक गर्म किया जाता है, कुछ समय के लिए उसी तापमान पर रखा जाता है, और फिर धीरे-धीरे ठंडा किया जाता है (भट्टी में ठंडा करना), ताकि संरचना की संतुलन अवस्था के निकट एक ऊष्मा उपचार प्रक्रिया प्राप्त की जा सके।

पूर्ण एनीलिंग, समतापी एनीलिंग, गोलाकार एनीलिंग, विसरण एनीलिंग, प्रतिबल मुक्ति एनीलिंग

नॉर्मलाइज़िंग

ऊष्मा उपचार प्रक्रिया में इस्पात के भागों को AC3 और Acm से 30–50 डिग्री ऊपर गर्म किया जाता है, उचित समय तक रखा जाता है, और फिर वायु में ठंडा किया जाता है ताकि पियरलाइट जैसी संरचना प्राप्त हो सके।

क्वेंचिंग

एक ऊष्मा उपचार प्रक्रिया जिसमें इस्पात के भागों को ऑस्टेनाइटीकरण तक गर्म किया जाता है और फिर उन्हें तेज़ी से ठंडा किया जाता है ताकि संरचना मार्टेन्साइट में परिवर्तित हो जाए। परिणामी मार्टेन्साइट की आकृति इस्पात की संरचना, मूल ऑस्टेनाइट दानों के आकार और निर्माण की स्थितियों से घनिष्ठ रूप से संबंधित होती है। ऑस्टेनाइट दाने जितने छोटे होंगे, मार्टेन्साइट उतना ही बारीक होगा।

टेम्परिंग

इस्पात के भागों को क्वेंचिंग के बाद, आंतरिक प्रतिबल को दूर करने और आवश्यक गुण प्राप्त करने के लिए उन्हें AC1 से नीचे एक निश्चित तापमान तक गर्म किया जाता है, कुछ समय के लिए रखा जाता है और फिर कमरे के तापमान तक ठंडा किया जाता है।

मिश्र धातु इस्पात

कार्बन इस्पात में एक या अधिक मिश्रधातु तत्वों को मिलाकर बनाया गया इस्पात मिश्र धातु इस्पात कहलाता है।

मिश्र धातु इस्पात का वर्गीकरण

मिश्रधातु तत्वों की मात्रा के आधार पर: कम मिश्र धातु इस्पात (कुल द्रव्यमान भिन्न 5% से कम), मध्यम मिश्र धातु इस्पात (कुल द्रव्यमान भिन्न 5%-10%), उच्च मिश्र धातु इस्पात (कुल द्रव्यमान भिन्न 10% से अधिक)

मुख्य मिश्र धातु तत्वों के प्रकार के अनुसार: क्रोमियम स्टील, क्रोमियम-निकल स्टील, स्टील, सिलिकॉन-मैंगनीज स्टील, आदि।

उपयोग के आधार पर: संरचनात्मक स्टील, औजार स्टील, विशेष प्रदर्शन स्टील।

स्टेनलेस स्टील

एक प्रकार की स्टील जो वायुमंडल और सामान्य रूप से कार्बनिक माध्यमों में उच्च संक्षारण प्रतिरोध का गुण प्रदर्शित करती है।

उपयोग: इसका उपयोग मुख्य रूप से विभिन्न संक्षारक माध्यमों में कार्य करने वाले भागों या संरचनात्मक भागों के निर्माण के लिए किया जाता है, जिनमें उच्च संक्षारण प्रतिरोध की आवश्यकता होती है। इसका व्यापक रूप से पेट्रोलियम, रसायन उद्योग, परमाणु ऊर्जा, महासागर विकास, राष्ट्रीय रक्षा और कुछ अग्रणी विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है।