मिश्र धातु इस्पात तत्व संयोजन

मिश्र धातु इस्पात के मुख्य मिश्र धातु तत्व सिलिकॉन, मैंगनीज, क्रोमियम, निकल, मोलिब्डेनम, टंगस्टन, वैनेडियम, टाइटेनियम, नियोबियम, जिरकोनियम, कोबाल्ट, एल्यूमीनियम, तांबा, बोरॉन, दुर्लभ पृथ्वी आदि हैं।
1. कार्बन (सी): जैसे-जैसे स्टील में कार्बन की मात्रा बढ़ती है, उपज बिंदु और तन्य शक्ति बढ़ती है, लेकिन प्लास्टिसिटी और प्रभाव प्रतिरोध कम हो जाता है। जब कार्बन की मात्रा 0.23% से अधिक हो जाती है, तो स्टील का वेल्डिंग प्रदर्शन खराब हो जाता है, इसलिए इसका उपयोग वेल्डिंग के लिए किया जाता है। कम मिश्र धातु संरचनात्मक स्टील, कार्बन सामग्री आम तौर पर 0.20% से अधिक नहीं होती है। उच्च कार्बन सामग्री स्टील के वायुमंडलीय संक्षारण प्रतिरोध को भी कम कर देगी, और खुली हवा में स्टॉकयार्ड में उच्च कार्बन स्टील आसानी से जंग खाएगा; इसके अलावा, कार्बन स्टील की ठंड भंगुरता और उम्र बढ़ने की संवेदनशीलता को बढ़ा सकता है।
2. सिलिकॉन (Si): स्टील बनाने की प्रक्रिया के दौरान सिलिकॉन को एक कम करने वाले एजेंट और डीऑक्सीडाइज़र के रूप में जोड़ा जाता है, इसलिए मृत स्टील में 0.15-0.30% सिलिकॉन होता है। यदि स्टील में सिलिकॉन की मात्रा 0.50-0.60% से अधिक है, तो सिलिकॉन को एक मिश्र धातु तत्व माना जाता है। सिलिकॉन स्टील की लोचदार सीमा, उपज बिंदु और तन्य शक्ति को काफी बढ़ा सकता है, इसलिए इसका व्यापक रूप से स्प्रिंग स्टील में उपयोग किया जाता है। शमन और टेम्पर्ड स्ट्रक्चरल स्टील में 1.0-1.2% सिलिकॉन मिलाने से ताकत 15-20% तक बढ़ सकती है। संक्षारण प्रतिरोध और ऑक्सीकरण प्रतिरोध को बेहतर बनाने के लिए सिलिकॉन को मोलिब्डेनम, टंगस्टन, क्रोमियम आदि के साथ मिलाया जाता है, और इसका उपयोग गर्मी प्रतिरोधी स्टील बनाने के लिए किया जा सकता है। 1-4% सिलिकॉन युक्त कम कार्बन स्टील में अत्यधिक उच्च चुंबकीय पारगम्यता होती है और इसका उपयोग इलेक्ट्रिकल उद्योग में सिलिकॉन स्टील शीट बनाने के लिए किया जाता है। बढ़ी हुई सिलिकॉन सामग्री स्टील के वेल्डिंग प्रदर्शन को कम कर देगी।

3. मैंगनीज (Mn): स्टील बनाने की प्रक्रिया में, मैंगनीज एक अच्छा डीऑक्सीडाइज़र और डीसल्फराइज़र है। आम तौर पर, स्टील में 0.30-0.50% मैंगनीज होता है। जब कार्बन स्टील में 0.70% से अधिक जोड़ा जाता है, तो इसे "मैंगनीज स्टील" कहा जाता है। साधारण स्टील की तुलना में अधिक मात्रा में स्टील वाले स्टील में न केवल पर्याप्त कठोरता होती है, बल्कि अधिक ताकत और कठोरता भी होती है, स्टील की कठोरता में सुधार होता है, और स्टील के गर्म काम के प्रदर्शन में सुधार होता है। उदाहरण के लिए, 16Mn स्टील का उपज बिंदु A3 की तुलना में 40% अधिक है। 11-14% मैंगनीज युक्त स्टील में अत्यधिक उच्च पहनने का प्रतिरोध होता है और इसका उपयोग खुदाई करने वाली बाल्टियों, बॉल मिल लाइनिंग आदि में किया जाता है। बढ़ी हुई मैंगनीज सामग्री स्टील के संक्षारण प्रतिरोध को कमजोर करती है और वेल्डिंग प्रदर्शन को कम करती है।
4. फॉस्फोरस (P): सामान्य परिस्थितियों में, फॉस्फोरस स्टील में एक हानिकारक तत्व है, जो स्टील की ठंड भंगुरता को बढ़ाता है, वेल्डिंग प्रदर्शन को खराब करता है, प्लास्टिसिटी को कम करता है, और ठंड झुकने के प्रदर्शन को खराब करता है। इसलिए, स्टील में फॉस्फोरस की मात्रा आमतौर पर 0.045% से कम होनी चाहिए, और उच्च गुणवत्ता वाले स्टील की आवश्यकता और भी कम है।
5. सल्फर (S): सल्फर भी सामान्य परिस्थितियों में एक हानिकारक तत्व है। यह स्टील को गर्म होने पर भंगुर बना देता है, इसकी लचीलापन और कठोरता को कम करता है, और फोर्जिंग और रोलिंग के दौरान दरारें पैदा करता है। सल्फर वेल्डिंग प्रदर्शन के लिए भी हानिकारक है, संक्षारण प्रतिरोध को कम करता है। इसलिए, सल्फर की मात्रा आमतौर पर 0.055% से कम होनी चाहिए, और उच्च गुणवत्ता वाले स्टील को 0.040% से कम होना चाहिए। स्टील में 0.08-0.20% सल्फर मिलाने से मशीनेबिलिटी में सुधार हो सकता है और इसे आमतौर पर फ्री-कटिंग स्टील कहा जाता है।
6. क्रोमियम (Cr): संरचनात्मक स्टील और टूल स्टील में, क्रोमियम ताकत, कठोरता और पहनने के प्रतिरोध में काफी सुधार कर सकता है, लेकिन साथ ही प्लास्टिसिटी और कठोरता को कम करता है। क्रोमियम स्टील के ऑक्सीकरण प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध में भी सुधार कर सकता है, इसलिए यह स्टेनलेस स्टील और गर्मी प्रतिरोधी स्टील का एक महत्वपूर्ण मिश्र धातु तत्व है।

7. निकेल (Ni): निकेल स्टील की मजबूती को बेहतर बना सकता है, साथ ही अच्छी प्लास्टिसिटी और कठोरता को बनाए रखता है। निकेल में एसिड और क्षार के लिए उच्च संक्षारण प्रतिरोध होता है, और उच्च तापमान पर जंग और गर्मी प्रतिरोध होता है। हालाँकि, चूँकि निकेल एक दुर्लभ संसाधन है, इसलिए निकेल-क्रोमियम स्टील के बजाय अन्य मिश्र धातु तत्वों का उपयोग किया जाना चाहिए।
8. मोलिब्डेनम (Mo): मोलिब्डेनम स्टील के दानों को परिष्कृत कर सकता है, कठोरता और तापीय शक्ति गुणों में सुधार कर सकता है, और उच्च तापमान पर पर्याप्त शक्ति और रेंगने के प्रतिरोध को बनाए रख सकता है (उच्च तापमान पर दीर्घकालिक तनाव विरूपण का कारण होगा, जिसे रेंगना कहा जाता है)। संरचनात्मक स्टील में मोलिब्डेनम मिलाने से यांत्रिक गुणों में सुधार हो सकता है। यह शमन के कारण मिश्र धातु स्टील की भंगुरता को भी दबा सकता है। टूल स्टील में, लालिमा में सुधार किया जा सकता है।
9. टाइटेनियम (Ti): टाइटेनियम स्टील में एक मजबूत डीऑक्सीडाइज़र है। यह स्टील की आंतरिक संरचना को सघन बना सकता है और अनाज के बल को परिष्कृत कर सकता है; उम्र बढ़ने की संवेदनशीलता और ठंड भंगुरता को कम करता है। वेल्डिंग प्रदर्शन में सुधार करता है। क्रोमियम 18 निकेल 9 ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील में उचित टाइटेनियम मिलाने से अंतर-दानेदार जंग से बचा जा सकता है।
10. वैनेडियम (V): वैनेडियम स्टील के लिए एक बेहतरीन डीऑक्सीडाइज़र है। स्टील में 0.5% वैनेडियम मिलाने से संरचना के कणों को परिष्कृत किया जा सकता है और ताकत और कठोरता में सुधार किया जा सकता है। वैनेडियम और कार्बन द्वारा निर्मित कार्बाइड उच्च तापमान और दबाव के तहत हाइड्रोजन संक्षारण प्रतिरोध में सुधार कर सकता है।

11. टंगस्टन (W): टंगस्टन का गलनांक उच्च होता है और इसका विशिष्ट गुरुत्व बहुत अधिक होता है। यह आपके जीवन का एक मिश्र धातु तत्व है। टंगस्टन और कार्बन मिलकर टंगस्टन कार्बाइड बनाते हैं, जिसमें उच्च कठोरता और घिसाव प्रतिरोध होता है। टूल स्टील में टंगस्टन मिलाने से लाल कठोरता और तापीय शक्ति में काफी सुधार हो सकता है और इसका उपयोग कटिंग टूल्स और फोर्जिंग डाई के रूप में किया जाता है।
12. नियोबियम (Nb): नियोबियम अनाज को परिष्कृत कर सकता है, स्टील की अति ताप संवेदनशीलता और टेम्पर भंगुरता को कम कर सकता है, और ताकत बढ़ा सकता है, लेकिन प्लास्टिसिटी और कठोरता कम हो जाती है। साधारण कम मिश्र धातु वाले स्टील में नियोबियम मिलाने से वायुमंडलीय संक्षारण और उच्च तापमान पर हाइड्रोजन, नाइट्रोजन और अमोनिया संक्षारण के प्रति इसके प्रतिरोध में सुधार हो सकता है। नियोबियम वेल्डिंग गुणों में सुधार करता है। ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील में नियोबियम मिलाने से अंतर-दानेदार संक्षारण को रोका जा सकता है।
13. कोबाल्ट (Co): कोबाल्ट एक दुर्लभ कीमती धातु है, जिसका उपयोग ज्यादातर विशेष स्टील और मिश्र धातुओं में किया जाता है, जैसे कि ताप-शक्ति स्टील और चुंबकीय सामग्री।
14. कॉपर (Cu): वुहान आयरन एंड स्टील कंपनी लिमिटेड द्वारा डेय अयस्क से बनाए गए स्टील में अक्सर कॉपर होता है। कॉपर ताकत और कठोरता में सुधार कर सकता है, विशेष रूप से वायुमंडलीय संक्षारण प्रतिरोध। नुकसान यह है कि यह गर्म प्रसंस्करण के दौरान थर्मल भंगुरता के लिए प्रवण है, और जब तांबे की मात्रा 0.5% से अधिक हो जाती है, तो प्लास्टिसिटी काफी कम हो जाती है। जब तांबे की मात्रा 0.50% से कम होती है, तो इसका वेल्डेबिलिटी पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है।
15. एल्युमिनियम (Al): एल्युमिनियम स्टील में आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला डीऑक्सीडाइज़र है। स्टील में एल्युमिनियम की थोड़ी मात्रा मिलाने से दानों को परिष्कृत किया जा सकता है और प्रभाव कठोरता में सुधार किया जा सकता है, जैसे कि 08Al स्टील का उपयोग गहरी ड्राइंग पतली प्लेटों के लिए किया जाता है। एल्युमिनियम में ऑक्सीकरण-रोधी और जंग-रोधी गुण भी होते हैं। एल्युमिनियम, क्रोमियम और सिलिकॉन के संयोजन से स्टील के उच्च तापमान छीलने के प्रदर्शन और उच्च तापमान संक्षारण प्रतिरोध में काफी सुधार हो सकता है। एल्युमिनियम का नुकसान यह है कि यह स्टील के गर्म प्रसंस्करण प्रदर्शन, वेल्डिंग प्रदर्शन और काटने के प्रदर्शन को प्रभावित करता है।
16. बोरॉन (बी): स्टील में बोरॉन की थोड़ी मात्रा मिलाने से स्टील के घनत्व और गर्म रोलिंग गुणों में सुधार हो सकता है और इसकी मजबूती बढ़ सकती है।
17. नाइट्रोजन (N): नाइट्रोजन स्टील की ताकत, कम तापमान की कठोरता और वेल्डेबिलिटी में सुधार कर सकता है और उम्र बढ़ने के प्रति संवेदनशीलता को बढ़ा सकता है।
18. दुर्लभ मृदा (Xt): दुर्लभ मृदा तत्व आवर्त सारणी में परमाणु क्रमांक 57-71 वाले 15 लैंथेनाइड तत्वों को संदर्भित करते हैं। ये सभी तत्व धातु हैं, लेकिन उनके ऑक्साइड "पृथ्वी" के बहुत समान हैं, इसलिए उन्हें पारंपरिक रूप से दुर्लभ मृदा कहा जाता है। स्टील में दुर्लभ मृदा मिलाने से स्टील में समावेशन की संरचना, आकार, वितरण और गुण बदल सकते हैं, जिससे स्टील के विभिन्न गुणों में सुधार हो सकता है, जैसे कि कठोरता, वेल्डेबिलिटी और ठंडे काम करने के गुण। हल के स्टील में दुर्लभ मृदा मिलाने से पहनने के प्रतिरोध में सुधार हो सकता है।
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