स्टेनलेस स्टील क्या है?
'स्टेनलेस' एक शब्द है जिसे कटलरी अनुप्रयोगों के लिए इन स्टील्स के विकास के आरंभ में गढ़ा गया था। इसे इन स्टील्स के लिए एक सामान्य नाम के रूप में अपनाया गया था और अब इसमें संक्षारण या ऑक्सीकरण प्रतिरोधी अनुप्रयोगों के लिए स्टील के प्रकारों और ग्रेडों की एक विस्तृत श्रृंखला शामिल है।
स्टेनलेस स्टील्स लौह मिश्र धातु हैं जिनमें न्यूनतम 10.5% क्रोमियम होता है। उनकी संरचना और गुणों जैसे कि संरचना, मजबूती और क्रायोजेनिक क्रूरता को बढ़ाने के लिए अन्य मिश्र धातु तत्व जोड़े जाते हैं।
यह क्रिस्टल संरचना ऐसे स्टील्स को गैर-चुंबकीय और कम तापमान पर कम भंगुर बनाती है। अधिक कठोरता और मजबूती के लिए इसमें कार्बन मिलाया जाता है। पर्याप्त ताप उपचार के अधीन होने पर इन स्टील्स का उपयोग रेजर ब्लेड, कटलरी, उपकरण आदि के रूप में किया जाता है।
कई स्टेनलेस स्टील रचनाओं में महत्वपूर्ण मात्रा में मैंगनीज का उपयोग किया गया है। मैंगनीज निकल की तरह स्टील में ऑस्टेनिटिक संरचना को संरक्षित रखता है, लेकिन कम लागत पर।
स्टेनलेस स्टील में मुख्य तत्व
स्टेनलेस स्टील या संक्षारण प्रतिरोधी स्टील एक प्रकार का धातु मिश्र धातु है जो विभिन्न रूपों में पाया जाता है। यह हमारी व्यावहारिक आवश्यकताओं को इतनी अच्छी तरह से पूरा करता है कि हमारे जीवन का कोई भी क्षेत्र ढूंढना मुश्किल है, जहां हम इस प्रकार के स्टील का उपयोग नहीं करते हैं। स्टेनलेस स्टील के प्रमुख घटक हैं: लोहा, क्रोमियम, कार्बन, निकल, मोलिब्डेनम और थोड़ी मात्रा में अन्य धातुएँ।
इनमें धातुएँ शामिल हैं जैसे:
- निकल
- मोलिब्डेनम
- टाइटेनियम
- ताँबा
गैर-धातु परिवर्धन भी किए जाते हैं, जिनमें से मुख्य हैं:
- कार्बन
- नाइट्रोजन
क्रोमियम और निकल:
क्रोमियम वह तत्व है जो स्टेनलेस स्टील को स्टेनलेस बनाता है। निष्क्रिय फिल्म बनाने में यह आवश्यक है। अन्य तत्व फिल्म बनाने या बनाए रखने में क्रोमियम की प्रभावशीलता को प्रभावित कर सकते हैं, लेकिन कोई अन्य तत्व स्वयं स्टेनलेस स्टील के गुण नहीं बना सकता है।
लगभग 10.5% क्रोमियम पर, एक कमजोर फिल्म बनती है और यह हल्की वायुमंडलीय सुरक्षा प्रदान करेगी। क्रोमियम को 17-20% तक बढ़ाकर, जो कि ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स की टाइप-300 श्रृंखला में विशिष्ट है, निष्क्रिय फिल्म की स्थिरता बढ़ जाती है। क्रोमियम सामग्री में और वृद्धि अतिरिक्त सुरक्षा प्रदान करेगी।
प्रतीक | तत्व |
अल | अल्युमीनियम |
सी | कार्बन |
करोड़ | क्रोमियम |
घन | ताँबा |
फ़े | लोहा |
एमओ | मोलिब्डेनम |
एम.एन. | मैंगनीज |
एन | नाइट्रोजन |
नी | निकल |
पी | फ़ास्फ़रोस |
एस | गंधक |
से | सेलेनियम |
टा | टैंटलम |
ती | टाइटेनियम |
निकेल स्टेनलेस स्टील की ऑस्टेनिटिक संरचना (अनाज या क्रिस्टल संरचना) को स्थिर करेगा और यांत्रिक गुणों और निर्माण विशेषताओं को बढ़ाएगा। 8-10% और उससे अधिक की निकेल सामग्री तनाव संक्षारण के कारण धातु के टूटने की प्रवृत्ति को कम कर देगी। फिल्म के क्षतिग्रस्त होने की स्थिति में निकेल पुनर्निष्पादन को भी बढ़ावा देता है।
मैंगनीज:
मैंगनीज, निकेल के साथ मिलकर, निकेल से जुड़े कई कार्य करता है। यह मैंगनीज सल्फाइट्स बनाने के लिए स्टेनलेस स्टील में सल्फर के साथ भी बातचीत करेगा, जो पिटिंग जंग के प्रतिरोध को बढ़ाता है। निकेल के स्थान पर मैंगनीज का प्रयोग करने और फिर इसे नाइट्रोजन के साथ मिलाने से भी ताकत बढ़ जाती है।
मोलिब्डेनम:
क्रोमियम के साथ संयोजन में मोलिब्डेनम, क्लोराइड की उपस्थिति में निष्क्रिय फिल्म को स्थिर करने में बहुत प्रभावी है। यह दरार या गड्ढों के क्षरण को रोकने में प्रभावी है। क्रोमियम के बाद मोलिब्डेनम, स्टेनलेस स्टील में संक्षारण प्रतिरोध में सबसे बड़ी वृद्धि प्रदान करता है। एडस्ट्रॉम इंडस्ट्रीज 316 स्टेनलेस का उपयोग करती है क्योंकि इसमें 2-3% मोलिब्डेनम होता है, जो पानी में क्लोरीन मिलाने पर सुरक्षा देता है।
कार्बन:
कार्बन का उपयोग ताकत बढ़ाने के लिए किया जाता है। मार्टेंसिटिक ग्रेड में, कार्बन के अतिरिक्त ताप-उपचार के माध्यम से सख्त होने की सुविधा मिलती है।
नाइट्रोजन:
नाइट्रोजन का उपयोग स्टेनलेस स्टील की ऑस्टेनिटिक संरचना को स्थिर करने के लिए किया जाता है, जो पिटिंग जंग के प्रतिरोध को बढ़ाता है और स्टील को मजबूत करता है। नाइट्रोजन के उपयोग से मोलिब्डेनम सामग्री को 6% तक बढ़ाना संभव हो जाता है, जिससे क्लोराइड वातावरण में संक्षारण प्रतिरोध में सुधार होता है।
टाइटेनियम और मायोबियम:
स्टेनलेस स्टील की संवेदनशीलता को कम करने के लिए टाइटेनियम और मिओबियम का उपयोग किया जाता है। जब स्टेनलेस स्टील को संवेदनशील बनाया जाता है, तो अंतर कणीय क्षरण हो सकता है। यह शीतलन चरण के दौरान क्रोम कार्बाइड के अवक्षेपण के कारण होता है जब भागों को वेल्ड किया जाता है। इससे क्रोमियम का वेल्ड क्षेत्र ख़त्म हो जाता है। क्रोमियम के बिना, निष्क्रिय फिल्म नहीं बन सकती। टाइटेनियम और नाइओबियम कार्बन के साथ क्रिया करके कार्बाइड बनाते हैं, क्रोमियम को घोल में छोड़ देते हैं ताकि एक निष्क्रिय फिल्म बन सके।
तांबा और एल्युमीनियम:
स्टेनलेस स्टील को सख्त करने के लिए इसमें टाइटेनियम के साथ-साथ तांबा और एल्युमीनियम भी मिलाया जा सकता है। 900 से 1150F के तापमान पर भिगोने से कठोरता प्राप्त होती है। ऊंचे तापमान पर भिगोने की प्रक्रिया के दौरान ये तत्व एक कठोर इंटरमेटेलिक माइक्रोस्ट्रक्चर बनाते हैं।
सल्फर और सेलेनियम:
इसे स्वतंत्र रूप से मशीन बनाने के लिए 304 स्टेनलेस में सल्फर और सेलेनियम मिलाया जाता है। यह 303 या 303SE स्टेनलेस स्टील बन जाता है, जिसका उपयोग एडस्ट्रॉम इंडस्ट्रीज द्वारा हॉग वाल्व, नट और ऐसे हिस्से बनाने के लिए किया जाता है जो पीने के पानी के संपर्क में नहीं आते हैं।
स्टेनलेस स्टील के प्रकार
एआईएसआई दूसरों के बीच निम्नलिखित ग्रेड को परिभाषित करता है:
टाइप 304 की तुलना में खारे पानी के क्षरण का प्रतिरोध करने की इसकी बढ़ी हुई क्षमता के कारण इसे "समुद्री ग्रेड" स्टेनलेस स्टील के रूप में भी जाना जाता है। एसएस316 का उपयोग अक्सर परमाणु पुनर्संसाधन संयंत्रों के निर्माण के लिए किया जाता है।
304/304एल स्टेनलेस स्टील
कम कार्बन सामग्री के कारण टाइप 304 की ताकत 302 की तुलना में थोड़ी कम है।
316/316एल स्टेनलेस स्टील
टाइप 316/316L स्टेनलेस स्टील एक मोलिब्डेनम स्टील है जिसमें क्लोराइड और अन्य हैलाइड युक्त समाधानों द्वारा गड्ढों के प्रति बेहतर प्रतिरोध होता है।
310S स्टेनलेस स्टील
310S स्टेनलेस स्टील में 2000°F तक के निरंतर तापमान के तहत ऑक्सीकरण के लिए उत्कृष्ट प्रतिरोध है।
317L स्टेनलेस स्टील
317L एक मोलिब्डेनम युक्त ऑस्टेनिटिक क्रोमियम निकल स्टील है जो टाइप 316 के समान है, सिवाय इसके कि 317L में मिश्र धातु की मात्रा कुछ अधिक है।
321/321एच स्टेनलेस स्टील
टाइप 321 मूल प्रकार 304 है जिसे कार्बन प्लस नाइट्रोजन सामग्री की कम से कम 5 गुना मात्रा में टाइटेनियम जोड़कर संशोधित किया गया है।
410 स्टेनलेस स्टील
टाइप 410 एक मार्टेंसिटिक स्टेनलेस स्टील है जो चुंबकीय है, हल्के वातावरण में संक्षारण का प्रतिरोध करता है और इसमें काफी अच्छा लचीलापन है।
डुप्लेक्स 2205 (यूएनएस एस31803)
डुप्लेक्स 2205 (यूएनएस एस31803), या अवेस्ता शेफील्ड 2205 एक फेरिटिक-ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील है।
स्टेनलेस स्टील को उनकी क्रिस्टलीय संरचना के आधार पर भी वर्गीकृत किया जाता है:
- कुल स्टेनलेस स्टील उत्पादन में ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स का हिस्सा 70% से अधिक है। उनमें अधिकतम 0.15% कार्बन, न्यूनतम 16% क्रोमियम और क्रायोजेनिक क्षेत्र से लेकर मिश्र धातु के पिघलने बिंदु तक सभी तापमानों पर एक ऑस्टेनिटिक संरचना बनाए रखने के लिए पर्याप्त निकल और/या मैंगनीज होता है। एक विशिष्ट संरचना 18% क्रोमियम और 10% निकल है, जिसे आमतौर पर 18/10 स्टेनलेस के रूप में जाना जाता है, जिसका उपयोग अक्सर फ्लैटवेयर में किया जाता है। इसी प्रकार 18/0 और 18/8 भी उपलब्ध है। सुपरऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील, जैसे मिश्र धातु AL-6XN और 254SMO, उच्च मोलिब्डेनम सामग्री (> 6%) और नाइट्रोजन परिवर्धन के कारण क्लोराइड पिटिंग और दरार जंग के लिए महान प्रतिरोध प्रदर्शित करते हैं और उच्च निकल सामग्री तनाव-संक्षारण क्रैकिंग के लिए बेहतर प्रतिरोध सुनिश्चित करती है। 300 से अधिक श्रृंखला। "सुपरऑस्टेनिटिक" स्टील्स की उच्च मिश्र धातु सामग्री का मतलब है कि वे बेहद महंगे हैं और समान प्रदर्शन आमतौर पर बहुत कम लागत पर डुप्लेक्स स्टील्स का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है।
- फेरिटिक स्टेनलेस स्टील अत्यधिक संक्षारण प्रतिरोधी होते हैं, लेकिन ऑस्टेनिटिक ग्रेड की तुलना में बहुत कम टिकाऊ होते हैं और इन्हें गर्मी उपचार द्वारा कठोर नहीं किया जा सकता है। उनमें 10.5% से 27% क्रोमियम और बहुत कम निकेल, यदि कोई हो, होता है। अधिकांश रचनाओं में मोलिब्डेनम शामिल है; कुछ, एल्यूमीनियम या टाइटेनियम। सामान्य फेरिटिक ग्रेड में 18Cr-2Mo, 26Cr-1Mo, 29Cr-4Mo, और 29Cr-4Mo-2Ni शामिल हैं।
- मार्टेंसिटिक स्टेनलेस स्टील अन्य दो वर्गों की तरह संक्षारण प्रतिरोधी नहीं हैं, लेकिन बेहद मजबूत और सख्त होने के साथ-साथ अत्यधिक मशीनी हैं, और गर्मी उपचार द्वारा कठोर किए जा सकते हैं। मार्टेंसिटिक स्टेनलेस स्टील में क्रोमियम (12-14%), मोलिब्डेनम (0.2-1%), कोई निकल नहीं और लगभग 0.1-1% कार्बन होता है (इसे अधिक कठोरता देता है लेकिन सामग्री को थोड़ा अधिक भंगुर बनाता है)। यह बुझती और चुंबकीय है. इसे "सीरीज़-00" स्टील के नाम से भी जाना जाता है।
- डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स में ऑस्टेनाइट और फेराइट का मिश्रित माइक्रोस्ट्रक्चर होता है, जिसका उद्देश्य 50:50 मिश्रण का उत्पादन करना है, हालांकि वाणिज्यिक मिश्र धातुओं में मिश्रण 60:40 हो सकता है। डुप्लेक्स स्टील ने ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स की तुलना में ताकत में सुधार किया है और स्थानीयकृत संक्षारण, विशेष रूप से गड्ढे, दरार संक्षारण और तनाव संक्षारण क्रैकिंग के प्रतिरोध में भी सुधार किया है। वे ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स की तुलना में उच्च क्रोमियम और कम निकल सामग्री की विशेषता रखते हैं।
स्टेनलेस स्टील का इतिहास
कुछ संक्षारण प्रतिरोधी लोहे की कलाकृतियाँ प्राचीन काल से बची हुई हैं। एक प्रसिद्ध (और बहुत बड़ा) उदाहरण दिल्ली का लौह स्तंभ है, जिसे कुमार गुप्ता प्रथम के आदेश पर 400 ईस्वी के आसपास बनाया गया था। हालांकि, स्टेनलेस स्टील के विपरीत, इन कलाकृतियों का स्थायित्व क्रोमियम के कारण नहीं, बल्कि उनकी उच्च फास्फोरस सामग्री के कारण है। जो अनुकूल स्थानीय मौसम स्थितियों के साथ मिलकर लौह ऑक्साइड और फॉस्फेट की एक ठोस सुरक्षात्मक निष्क्रियता परत के निर्माण को बढ़ावा देता है, बजाय गैर-सुरक्षात्मक, दरार वाली जंग की परत के, जो अधिकांश लोहे के काम पर विकसित होती है।
लौह-क्रोमियम मिश्र धातुओं के संक्षारण प्रतिरोध को पहली बार 1821 में फ्रांसीसी धातुविज्ञानी पियरे बर्थियर द्वारा पहचाना गया था, जिन्होंने कुछ एसिड के हमले के खिलाफ उनके प्रतिरोध को नोट किया था और कटलरी में उनके उपयोग का सुझाव दिया था। हालाँकि, 19वीं शताब्दी के धातुकर्मी अधिकांश आधुनिक स्टेनलेस स्टील्स में पाए जाने वाले निम्न कार्बन और उच्च क्रोमियम के संयोजन का उत्पादन करने में असमर्थ थे, और वे जो उच्च-क्रोमियम मिश्र धातु का उत्पादन कर सकते थे, वे व्यावहारिक रुचि के लिए बहुत भंगुर थे।
यह स्थिति 1890 के दशक के अंत में बदल गई, जब जर्मनी के हंस गोल्डस्मिड्ट ने कार्बन-मुक्त क्रोमियम के उत्पादन के लिए एलुमिनोथर्मिक (थर्माइट) प्रक्रिया विकसित की। वर्ष 19041911 में, कई शोधकर्ताओं, विशेष रूप से फ्रांस के लियोन गुइलेट ने मिश्रधातुएँ तैयार कीं जिन्हें आज स्टेनलेस स्टील माना जाएगा। 1911 में, जर्मनी के फिलिप मोनार्ट्ज़ ने इन मिश्र धातुओं की क्रोमियम सामग्री और संक्षारण प्रतिरोध के बीच संबंध पर रिपोर्ट दी।
शेफ़ील्ड, इंग्लैंड में ब्राउन-फ़र्थ अनुसंधान प्रयोगशाला के हैरी ब्रियरली को आमतौर पर स्टेनलेस के "आविष्कारक" के रूप में श्रेय दिया जाता है।
इस्पात। 1913 में, बंदूक बैरल के लिए क्षरण-प्रतिरोधी मिश्र धातु की खोज करते समय, उन्होंने एक मार्टेंसिटिक स्टेनलेस स्टील मिश्र धातु की खोज की और बाद में इसका औद्योगीकरण किया। हालाँकि, इसी तरह के औद्योगिक विकास जर्मनी में क्रुप आयरन वर्क्स में समसामयिक रूप से हो रहे थे, जहाँ एडुआर्ड मौरर और बेन्नो स्ट्रॉस एक ऑस्टेनिटिक मिश्र धातु (21% क्रोमियम, 7% निकल) विकसित कर रहे थे, और संयुक्त राज्य अमेरिका में, जहाँ क्रिश्चियन डेंटसिज़न और फ्रेडरिक बेकेट थे। फेरिटिक स्टेनलेस का औद्योगीकरण कर रहे थे।
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पोस्ट करने का समय: जून-16-2022