कार्बन स्टील एक लोहा-कार्बन मिश्र धातु है, जिसमें 2.1 वसा% कार्बन तक होता है। कार्बन स्टील्स के लिए, अन्य मिश्र धातु तत्वों की कोई न्यूनतम निर्दिष्ट सामग्री नहीं है, हालांकि, उनमें अक्सर मैंगनीज होता है।अधिकतम मैंगनीज, सिलिकॉन और तांबे की मात्रा क्रमशः 1.65 वज़न प्रतिशत, 0.6 वज़न प्रतिशत और 0.6 वज़न प्रतिशत से कम होनी चाहिए।
कार्बन स्टील के प्रकार और उनके गुण
कार्बन स्टील को कार्बन सामग्री के अनुसार तीन श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता हैः कम कार्बन स्टील (या हल्के कार्बन स्टील), मध्यम कार्बन स्टील और उच्च कार्बन स्टील [1]सूक्ष्म संरचना और गुणों की तुलना निम्नानुसार करें:
कम कार्बन वाली स्टील
निम्न कार्बन स्टील कार्बन स्टील का सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला रूप है। इन स्टील्स में आमतौर पर कार्बन सामग्री 0.25 वट% से कम होती है।वे गर्मी उपचार (मार्टेनसाइट बनाने के लिए) द्वारा कठोर नहीं किया जा सकता है इसलिए यह आमतौर पर ठंड काम द्वारा प्राप्त किया जाता है.
कार्बन स्टील्स आमतौर पर अपेक्षाकृत नरम होते हैं और कम शक्ति वाले होते हैं। हालांकि, उनके पास उच्च लचीलापन होता है, जिससे वे मशीनिंग, वेल्डिंग और कम लागत के लिए उत्कृष्ट होते हैं।
उच्च शक्ति, कम मिश्र धातु वाले स्टील्स (HSLA) को भी अक्सर कम कार्बन वाले स्टील्स के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, हालांकि, इसमें अन्य तत्व जैसे कूपर, निकल, वैनेडियम और मोलिब्डेनम भी होते हैं। संयुक्त,इनमें 10 wt तक शामिल हैंउच्च शक्ति वाले, कम मिश्र धातु वाले स्टील्स में, जैसा कि नाम से पता चलता है, उच्च शक्ति होती है, जो गर्मी उपचार द्वारा प्राप्त होती है। वे डक्टिलिटी को भी बनाए रखते हैं,उन्हें आसानी से आकार देने योग्य और मशीनीकृत करनाएचएसएलए साधारण कम कार्बन वाले स्टील्स की तुलना में संक्षारण प्रतिरोधी है।
मध्यम कार्बन स्टील
मध्यम कार्बन स्टील में कार्बन की मात्रा 0.25 ∼ 0.60 वज़न% और मैंगनीज की मात्रा 0.60 ∼ 1.65 वज़न% है।इस स्टील के यांत्रिक गुणों को औटिनिटाइजिंग के साथ हीट ट्रीटमेंट के माध्यम से सुधार किया जाता है, जिसके बाद शमन और टेम्परिंग की जाती है, उन्हें एक मार्टेनसाइटिक सूक्ष्म संरचना देते हैं।
गर्मी उपचार केवल बहुत पतले वर्गों पर किया जा सकता है, हालांकि, अतिरिक्त मिश्र धातु तत्वों, जैसे क्रोमियम, मोलिब्डेनम और निकल,स्टील्स की गर्मी उपचार करने की क्षमता में सुधार के लिए जोड़ा जा सकता है और, इस प्रकार, कठोर।
कठोर मध्यम कार्बन स्टील्स में कम कार्बन स्टील्स की तुलना में अधिक शक्ति होती है, हालांकि, यह लचीलापन और कठोरता की कीमत पर आता है।
उच्च कार्बन स्टील
उच्च कार्बन स्टील्स में कार्बन सामग्री 0.60 1.25 वट% और मैंगनीज सामग्री 0.30 0.90 वट% होती है। इसमें कार्बन स्टील्स की उच्चतम कठोरता और कठोरता और सबसे कम लचीलापन होता है।उच्च कार्बन स्टील्स बहुत पहनने के लिए प्रतिरोधी हैं क्योंकि वे लगभग हमेशा कठोर और कठोर होते हैं.
औजार स्टील और मर स्टील उच्च कार्बन स्टील के प्रकार हैं, जिनमें क्रोमियम, वैनेडियम, मोलिब्डेनम और वोल्फ्रेम सहित अतिरिक्त मिश्र धातु तत्व होते हैं।इन तत्वों को जोड़ने के परिणामस्वरूप बहुत कठिन पहनने के प्रतिरोधी स्टील मिलता है, जो वोल्फ्रेम कार्बाइड जैसे कार्बाइड यौगिकों के गठन का परिणाम है।
कार्बन स्टील का उत्पादन पुनर्नवीनीकरण स्टील, कुंवारी स्टील या दोनों के संयोजन से किया जा सकता है।
कुंवारी इस्पात लोहे की अयस्क, कोक (वायु की अनुपस्थिति में कोयले को गर्म करके निर्मित) और चूना को लगभग 1650 °C पर एक उच्च भट्ठी में मिलाकर बनाया जाता है।लौह अयस्क से निकाले गए पिघले हुए लोहे को जलते कोक से कार्बन से समृद्ध किया जाता हैशेष अशुद्धियाँ चूना के साथ मिलकर स्लग बनती हैं, जो पिघली हुई धातु के ऊपर तैरती है जहां इसे निकाला जा सकता है।
परिणामस्वरूप पिघले हुए इस्पात में लगभग 4 वज़न% कार्बन होता है। इस कार्बन सामग्री को फिर एक प्रक्रिया में वांछित राशि तक कम कर दिया जाता है जिसे decarburisation कहा जाता है।यह पिघलने के माध्यम से ऑक्सीजन पारित करके प्राप्त किया जाता है, जो इस्पात में कार्बन का ऑक्सीकरण करता है, कार्बन मोनोऑक्साइड और कार्बन डाइऑक्साइड का उत्पादन करता है।
उदाहरण और अनुप्रयोग
कम कार्बन स्टील्स का उपयोग अक्सर ऑटोमोबाइल बॉडी घटकों, संरचनात्मक आकारों (आई-बीम, चैनल और कोण लोहा), पाइप, निर्माण और पुल घटकों और खाद्य डिब्बों में किया जाता है।
उच्च शक्ति, पहनने के प्रतिरोध और कठोरता के कारण, मध्यम कार्बन स्टील्स का उपयोग अक्सर रेलवे पटरियों, ट्रेन के पहियों, क्रैंकशाफ्ट,और गियर और मशीनों के भागों के लिए इस संयोजन की आवश्यकता होती है.
अपने उच्च पहनने के प्रतिरोध और कठोरता के कारण, उच्च कार्बन स्टील्स का उपयोग काटने के उपकरण, स्प्रिंग्स उच्च शक्ति तार और मर जाता है में किया जाता है।
निम्नलिखित तालिका में विभिन्न कार्बन स्टील्स के उदाहरण, गुण और अनुप्रयोगों की तुलना की गई है।
