कार्बन स्टील के हिस्से
कार्बन स्टील एक ऐसा स्टील है जिसमें वजन के हिसाब से लगभग 0.05 से 3.8 प्रतिशत तक कार्बन सामग्री होती है।अमेरिकन आयरन एंड स्टील इंस्टीट्यूट (एआईएसआई) की कार्बन स्टील की परिभाषा में कहा गया है:
1. वांछित मिश्र धातु प्रभाव प्राप्त करने के लिए क्रोमियम, कोबाल्ट, मोलिब्डेनम, निकल, नाइओबियम, टाइटेनियम, टंगस्टन, वैनेडियम, ज़िरकोनियम, या किसी अन्य तत्व को जोड़ने के लिए कोई न्यूनतम सामग्री निर्दिष्ट या आवश्यक नहीं है;
2. तांबे के लिए निर्दिष्ट न्यूनतम 0.40 प्रतिशत से अधिक नहीं है;
3. या निम्नलिखित में से किसी भी तत्व के लिए निर्दिष्ट अधिकतम सामग्री नोट किए गए प्रतिशत से अधिक नहीं है: मैंगनीज 1.65 प्रतिशत;सिलिकॉन 0.60 प्रतिशत;तांबा 0.60 प्रतिशत।
कार्बन स्टील शब्द का उपयोग उस स्टील के संदर्भ में भी किया जा सकता है जो स्टेनलेस स्टील नहीं है;इस उपयोग में कार्बन स्टील में मिश्र धातु स्टील शामिल हो सकते हैं।उच्च कार्बन स्टील के कई अलग-अलग उपयोग होते हैं जैसे मिलिंग मशीन, काटने के उपकरण (जैसे छेनी) और उच्च शक्ति वाले तार।इन अनुप्रयोगों के लिए बहुत महीन सूक्ष्म संरचना की आवश्यकता होती है, जो कठोरता में सुधार करती है।
जैसे-जैसे कार्बन प्रतिशत सामग्री बढ़ती है, स्टील में गर्मी उपचार के माध्यम से कठोर और मजबूत बनने की क्षमता होती है;हालाँकि, यह कम लचीला हो जाता है।ताप उपचार के बावजूद, उच्च कार्बन सामग्री वेल्डेबिलिटी को कम कर देती है।कार्बन स्टील्स में, उच्च कार्बन सामग्री पिघलने बिंदु को कम करती है।
कार्बन स्टील को ऊष्मा उपचारित करने का उद्देश्य स्टील के यांत्रिक गुणों, आमतौर पर लचीलापन, कठोरता, उपज शक्ति, या प्रभाव प्रतिरोध को बदलना है।ध्यान दें कि विद्युत और तापीय चालकता में केवल थोड़ा परिवर्तन होता है।स्टील को मजबूत करने वाली अधिकांश तकनीकों की तरह, यंग का मापांक (लोच) अप्रभावित रहता है।स्टील के सभी उपचार बढ़ी हुई ताकत के लिए लचीलेपन का व्यापार करते हैं और इसके विपरीत।ऑस्टेनाइट चरण में लोहे में कार्बन की तुलना में घुलनशीलता अधिक होती है;इसलिए गोलाकारीकरण और प्रक्रिया एनीलिंग को छोड़कर सभी ताप उपचार, स्टील को उस तापमान तक गर्म करके शुरू होते हैं जिस पर ऑस्टेनिटिक चरण मौजूद हो सकता है।फिर स्टील को मध्यम से कम दर पर बुझाया जाता है (गर्मी खींची जाती है) जिससे कार्बन ऑस्टेनाइट से बाहर फैलकर आयरन-कार्बाइड (सीमेंटाइट) बनाता है और फेराइट छोड़ता है, या उच्च दर पर, कार्बन को लोहे के भीतर फंसाता है और इस प्रकार मार्टेंसाइट बनाता है। .जिस दर पर स्टील को यूटेक्टॉइड तापमान (लगभग 727 डिग्री सेल्सियस) के माध्यम से ठंडा किया जाता है, वह उस दर को प्रभावित करता है जिस पर कार्बन ऑस्टेनाइट से फैलता है और सीमेंटाइट बनाता है।सामान्यतया, तेजी से ठंडा करने पर आयरन कार्बाइड बारीक रूप से बिखर जाएगा और बारीक दाने वाला पर्लाइट बनेगा और धीरे-धीरे ठंडा करने पर मोटा पर्लाइट बनेगा।हाइपोयूटेक्टॉइड स्टील (0.77 wt% C से कम) को ठंडा करने से बीच में α-फेराइट (लगभग शुद्ध लोहा) के साथ लौह कार्बाइड परतों की एक लैमेलर-पर्लाइटिक संरचना बनती है।यदि यह हाइपरयूटेक्टॉइड स्टील (0.77 wt% C से अधिक) है तो संरचना पूर्ण पर्लाइट है जिसमें अनाज की सीमाओं पर सीमेंटाइट के छोटे दाने (पर्लाइट लैमेला से बड़े) होते हैं।यूटेक्टॉइड स्टील (0.77% कार्बन) में पूरे अनाज में एक पर्लाइट संरचना होगी, जिसकी सीमाओं पर कोई सीमेंटाइट नहीं होगा।लीवर नियम का उपयोग करके घटकों की सापेक्ष मात्रा पाई जाती है।निम्नलिखित संभावित ताप उपचार के प्रकारों की एक सूची है।
मिश्र धातु इस्पात वह इस्पात है जो अपने यांत्रिक गुणों को बेहतर बनाने के लिए वजन के अनुसार 1.0% और 50% के बीच कुल मात्रा में विभिन्न तत्वों के साथ मिश्रित होता है।मिश्र धातु इस्पात को दो समूहों में विभाजित किया गया है: निम्न मिश्र धातु इस्पात और उच्च मिश्र धातु इस्पात।दोनों के बीच का अंतर विवादित है.स्मिथ और हाशमी ने अंतर को 4.0% पर परिभाषित किया है, जबकि डेगार्मो और अन्य ने इसे 8.0% पर परिभाषित किया है।आमतौर पर, वाक्यांश "मिश्र धातु इस्पात" कम मिश्र धातु इस्पात को संदर्भित करता है।
कड़ाई से कहें तो, प्रत्येक स्टील एक मिश्र धातु है, लेकिन सभी स्टील्स को "मिश्र धातु स्टील्स" नहीं कहा जाता है।सबसे सरल स्टील्स लोहा (Fe) कार्बन (C) के साथ मिश्रित होते हैं (प्रकार के आधार पर लगभग 0.1% से 1%)।हालाँकि, शब्द "मिश्र धातु इस्पात" कार्बन के अलावा जानबूझकर जोड़े गए अन्य मिश्र धातु तत्वों वाले स्टील्स को संदर्भित करने वाला मानक शब्द है।सामान्य मिश्रधातुओं में मैंगनीज (सबसे आम), निकल, क्रोमियम, मोलिब्डेनम, वैनेडियम, सिलिकॉन और बोरॉन शामिल हैं।कम आम मिश्रधातुओं में एल्यूमीनियम, कोबाल्ट, तांबा, सेरियम, नाइओबियम, टाइटेनियम, टंगस्टन, टिन, जस्ता, सीसा और ज़िरकोनियम शामिल हैं।
मिश्र धातु इस्पात (कार्बन स्टील की तुलना में) में बेहतर गुणों की एक श्रृंखला निम्नलिखित है: ताकत, कठोरता, क्रूरता, पहनने के प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध, कठोरता और गर्म कठोरता।इनमें से कुछ बेहतर गुणों को प्राप्त करने के लिए धातु को ताप उपचार की आवश्यकता हो सकती है।
इनमें से कुछ का उपयोग विदेशी और अत्यधिक मांग वाले अनुप्रयोगों में किया जाता है, जैसे जेट इंजन के टरबाइन ब्लेड और परमाणु रिएक्टरों में।लोहे के लौहचुंबकीय गुणों के कारण, कुछ इस्पात मिश्रधातुएँ महत्वपूर्ण अनुप्रयोग पाती हैं जहाँ चुंबकत्व के प्रति उनकी प्रतिक्रियाएँ बहुत महत्वपूर्ण होती हैं, जिनमें विद्युत मोटर और ट्रांसफार्मर शामिल हैं।
Spheroidizing
जब कार्बन स्टील को 30 घंटे से अधिक समय तक लगभग 700 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है तो स्फेरोइडाइट बनता है।स्फेरोइडाइट कम तापमान पर बन सकता है लेकिन इसमें लगने वाला समय काफी बढ़ जाता है, क्योंकि यह एक प्रसार-नियंत्रित प्रक्रिया है।परिणाम प्राथमिक संरचना के भीतर सीमेंटाइट की छड़ों या गोले की एक संरचना है (फेराइट या पर्लाइट, यह इस बात पर निर्भर करता है कि आप यूटेक्टॉइड के किस तरफ हैं)।इसका उद्देश्य उच्च कार्बन स्टील्स को नरम करना और अधिक फॉर्मेबिलिटी की अनुमति देना है।यह स्टील का सबसे नरम और सबसे लचीला रूप है।
पूर्ण एनेलिंग
कार्बन स्टील को 1 घंटे के लिए AC3 या Acm से लगभग 40 डिग्री सेल्सियस ऊपर गर्म किया जाता है;यह सुनिश्चित करता है कि सारा फेराइट ऑस्टेनाइट में बदल जाए (हालाँकि यदि कार्बन की मात्रा यूटेक्टॉइड से अधिक है तो सीमेंटाइट अभी भी मौजूद हो सकता है)।फिर स्टील को धीरे-धीरे 20 डिग्री सेल्सियस (36 डिग्री फारेनहाइट) प्रति घंटे के दायरे में ठंडा किया जाना चाहिए।आमतौर पर यह केवल भट्ठी को ठंडा किया जाता है, जहां भट्ठी को स्टील के अंदर रहते हुए बंद कर दिया जाता है।इसके परिणामस्वरूप एक मोटी मोती जैसी संरचना बनती है, जिसका अर्थ है कि मोती के "बैंड" मोटे होते हैं।पूरी तरह से एनील्ड स्टील नरम और लचीला होता है, जिसमें कोई आंतरिक तनाव नहीं होता है, जो अक्सर लागत प्रभावी निर्माण के लिए आवश्यक होता है।केवल गोलाकार स्टील ही नरम और अधिक लचीला होता है।
प्रक्रिया एनीलिंग
0.3% C से कम तापमान वाले कोल्ड-वर्क्ड कार्बन स्टील में तनाव को दूर करने के लिए उपयोग की जाने वाली एक प्रक्रिया। स्टील को आमतौर पर 1 घंटे के लिए 550-650 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, लेकिन कभी-कभी तापमान 700 डिग्री सेल्सियस तक भी पहुंच जाता है।दाईं ओर की छवि [स्पष्टीकरण की आवश्यकता] उस क्षेत्र को दिखाती है जहां प्रक्रिया एनीलिंग होती है।
इज़ोटेर्मल एनीलिंग
यह एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें हाइपोयूटेक्टॉइड स्टील को ऊपरी क्रांतिक तापमान से ऊपर गर्म किया जाता है।इस तापमान को कुछ समय के लिए बनाए रखा जाता है और फिर कम क्रांतिक तापमान से नीचे लाया जाता है और फिर से बनाए रखा जाता है।फिर इसे कमरे के तापमान तक ठंडा किया जाता है।यह विधि किसी भी तापमान परिवर्तन को समाप्त कर देती है।
सामान्य
कार्बन स्टील को 1 घंटे के लिए एसी3 या एसीएम से लगभग 55 डिग्री सेल्सियस ऊपर गर्म किया जाता है;यह सुनिश्चित करता है कि स्टील पूरी तरह से ऑस्टेनाइट में बदल जाए।इसके बाद स्टील को हवा में ठंडा किया जाता है, जिसकी शीतलन दर लगभग 38 डिग्री सेल्सियस (100 डिग्री फारेनहाइट) प्रति मिनट होती है।इसके परिणामस्वरूप एक बढ़िया मोती जैसी संरचना और अधिक समान संरचना प्राप्त होती है।सामान्यीकृत स्टील में एनील्ड स्टील की तुलना में अधिक ताकत होती है;इसमें अपेक्षाकृत उच्च शक्ति और कठोरता है।
शमन
कम से कम 0.4 wt% C वाले कार्बन स्टील को सामान्य तापमान तक गर्म किया जाता है और फिर महत्वपूर्ण तापमान तक पानी, नमकीन पानी या तेल में तेजी से ठंडा (बुझाया) किया जाता है।महत्वपूर्ण तापमान कार्बन सामग्री पर निर्भर है, लेकिन सामान्य नियम के अनुसार कार्बन सामग्री बढ़ने पर तापमान कम होता है।इसका परिणाम मार्टेंसिटिक संरचना में होता है;स्टील का एक रूप जिसमें विकृत शरीर-केंद्रित क्यूबिक (बीसीसी) क्रिस्टलीय संरचना में सुपर-संतृप्त कार्बन सामग्री होती है, जिसे उचित रूप से शरीर-केंद्रित टेट्रागोनल (बीसीटी) कहा जाता है, जिसमें बहुत अधिक आंतरिक तनाव होता है।इस प्रकार बुझा हुआ स्टील अत्यंत कठोर लेकिन भंगुर होता है, आमतौर पर व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए बहुत भंगुर होता है।ये आंतरिक तनाव सतह पर तनाव दरारें पैदा कर सकते हैं।बुझने वाला स्टील सामान्यीकृत स्टील की तुलना में लगभग तीन गुना अधिक कठोर (चार गुना अधिक कार्बन वाला) होता है।
मार्टेम्परिंग (मारक्वेंचिंग)
मार्टेम्परिंग वास्तव में एक टेम्परिंग प्रक्रिया नहीं है, इसलिए इसे मार्क्वेंचिंग शब्द कहा जाता है।यह इज़ोटेर्मल ताप उपचार का एक रूप है जिसे प्रारंभिक शमन के बाद, आमतौर पर पिघले हुए नमक स्नान में, "मार्टेंसाइट प्रारंभ तापमान" के ठीक ऊपर के तापमान पर लागू किया जाता है।इस तापमान पर, सामग्री के भीतर अवशिष्ट तनाव दूर हो जाते हैं और बचे हुए ऑस्टेनाइट से कुछ बैनाइट का निर्माण हो सकता है जिसके पास किसी और चीज़ में बदलने का समय नहीं होता है।उद्योग में, यह एक ऐसी प्रक्रिया है जिसका उपयोग किसी सामग्री की लचीलापन और कठोरता को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है।लंबे समय तक मार्केन्चिंग के साथ, ताकत में न्यूनतम हानि के साथ लचीलापन बढ़ता है;स्टील को इस घोल में तब तक रखा जाता है जब तक कि हिस्से का आंतरिक और बाहरी तापमान बराबर न हो जाए।फिर तापमान प्रवणता को न्यूनतम रखने के लिए स्टील को मध्यम गति से ठंडा किया जाता है।यह प्रक्रिया न केवल आंतरिक तनाव और तनाव दरारों को कम करती है, बल्कि प्रभाव प्रतिरोध को भी बढ़ाती है।
टेम्परिंग
यह सबसे आम ताप उपचार है, क्योंकि अंतिम गुणों को तड़के के तापमान और समय से सटीक रूप से निर्धारित किया जा सकता है।टेम्परिंग में बुझी हुई स्टील को यूटेक्टॉइड तापमान से नीचे के तापमान पर दोबारा गर्म करना और फिर ठंडा करना शामिल है।ऊंचा तापमान बहुत कम मात्रा में स्फेरोइडाइट को बनने की अनुमति देता है, जो लचीलापन बहाल करता है, लेकिन कठोरता को कम करता है।प्रत्येक रचना के लिए वास्तविक तापमान और समय का चयन सावधानीपूर्वक किया जाता है।
आस्टेंपरिंग
ऑस्टेम्परिंग प्रक्रिया मार्टेम्परिंग के समान ही है, सिवाय इसके कि शमन बाधित हो जाता है और स्टील को पिघले हुए नमक स्नान में 205 डिग्री सेल्सियस और 540 डिग्री सेल्सियस के बीच तापमान पर रखा जाता है, और फिर मध्यम दर पर ठंडा किया जाता है।परिणामी स्टील, जिसे बैनाइट कहा जाता है, स्टील में एक एसिक्यूलर माइक्रोस्ट्रक्चर का उत्पादन करता है जिसमें बड़ी ताकत होती है (लेकिन मार्टेंसाइट से कम), अधिक लचीलापन, उच्च प्रभाव प्रतिरोध और मार्टेंसाइट स्टील की तुलना में कम विरूपण होता है।ऑस्टेम्परिंग का नुकसान यह है कि इसका उपयोग केवल कुछ स्टील्स पर किया जा सकता है, और इसके लिए विशेष नमक स्नान की आवश्यकता होती है।
कार्बन स्टील सीएनसी
शाफ्ट के लिए टर्निंग बुश
कार्बन स्टील सीएनसी
मशीनिंग ब्लैक एनोडाइजिंग
बुश के साथ भाग
काला करने का उपचार
कार्बन स्टील मोड़
षट्भुज बार के साथ भाग
कार्बन स्टील
डीआईएन गियरिंग भाग
कार्बन स्टील
फोर्जिंग मशीनिंग भागों
कार्बन स्टील सीएनसी
फॉस्फेटिंग के साथ भागों को मोड़ना
बुश के साथ भाग
काला करने का उपचार
