प्राचीन तलवारों से लेकर आधुनिक रॉकेटों तक मिश्र धातु इस्पात

कल्पना कीजिए कि एक तेज सैमुराई तलवार या वायुमंडल में उड़ने वाला रॉकेट - दोनों ही अपनी असाधारण क्षमताओं का श्रेय एक उल्लेखनीय सामग्री को देते हैंः मिश्र धातु का स्टील।साधारण लोहे को इस बहुमुखी बिजलीघर में क्या बदल देता है जो विभिन्न उद्योगों में अत्यधिक मांगों को पूरा करने में सक्षम है??

मिश्र धातु इस्पात सिर्फ इस्पात नहीं है यह सावधानी से चयनित तत्वों के साथ लोहे का एक इंजीनियर संलयन है। मिश्र धातु घटकों को शामिल करके (आमतौर पर 1.0% से 50% के बीच),विनिर्माताओं ने विशेष इंजीनियरिंग चुनौतियों के अनुरूप धातु के यांत्रिक गुणों को नाटकीय रूप से बढ़ायालेकिन इस सामग्री को इतना असाधारण क्या बनाता है?

मिश्र धातु इस्पात मूल रूप से अतिरिक्त धातु या गैर धातु तत्वों के साथ सुदृढ़ मानक इस्पात से बना है। सामग्री को व्यापक रूप से योजक सामग्री के आधार पर दो समूहों में वर्गीकृत किया जाता हैः

• कम मिश्र धातु वाले स्टील:इसमें 4.0% से कम मिश्र धातु तत्व होते हैं (कुछ मानकों में यह सीमा 8.0% तक बढ़ जाती है)
• उच्च मिश्र धातु स्टील:4.0%-8.0% की सीमा से अधिक

विभिन्न वर्गीकरण मानकों के बावजूद, अधिकांश औद्योगिक मिश्र धातु स्टील्स कम मिश्र धातु श्रेणी में आते हैं। विभिन्न अकादमिक और औद्योगिक विनिर्देशों में सीमा तरल बनी हुई है।

जबकि बुनियादी कार्बन स्टील कार्बन (0.1%-1.0%) के साथ लोहे को जोड़ती है, इसके अलावा अशुद्धियों के निशान, मिश्र धातु स्टील्स में रणनीतिक योजक शामिल हैं जो कि रासायनिक संवर्धकों की तरह कार्य करते हैं। प्रमुख मिश्र धातु एजेंटों में शामिल हैं:

• मैंगनीज (Mn):सबसे प्रचलित योजक, शक्ति और कठोरता बढ़ाने वाला
• निकेल (Ni):विशेष रूप से क्रायोजेनिक वातावरण में कठोरता और संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाता है
• क्रोमियम (Cr):स्टेनलेस स्टील उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण, संक्षारण और पहनने के प्रतिरोध में सुधार
• मोलिब्डेनम (मो):अनाज की वृद्धि को रोकते हुए ताकत, कठोरता और उच्च तापमान स्थिरता में वृद्धि करता है
• वैनेडियम (V):ताकत, कठोरता और पहनने के प्रतिरोध में सुधार के लिए अनाज संरचना को परिष्कृत करता है
• सिलिकॉन (Si):चुंबकीय गुणों को संशोधित करते हुए कठोरता और लोच को मजबूत करता है
• बोरॉन (बी):नाटकीय रूप से न्यूनतम सांद्रता पर भी कठोरता में सुधार करता है

विशेष अनुप्रयोगों में विशिष्ट प्रदर्शन विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए एल्यूमीनियम, कोबाल्ट, तांबा या टाइटेनियम जैसे कम आम तत्व शामिल हो सकते हैं।

सटीक मिश्र धातु के निर्माण के माध्यम से, निर्माता स्टील को प्रदर्शित करने के लिए अनुकूलित कर सकते हैंः

• बढ़ी हुई ताकतअधिक भार का सामना करने के लिए
• उच्च कठोरताघर्षण और झुर्रियों के प्रतिरोधी
• बढ़ी हुई कठोरताटूटने के बिना ऊर्जा को अवशोषित करने के लिए
• असाधारण पहनने का प्रतिरोधविस्तारित सेवा जीवन के लिए
• क्षरण प्रतिरोधपर्यावरण की गिरावट के खिलाफ
• नियंत्रित कठोरतागर्मी उपचार के द्वारा
• थर्मल स्थिरताउच्च तापमान पर प्रदर्शन बनाए रखना

इष्टतम प्रदर्शन के लिए सटीक गर्मी उपचार की आवश्यकता होती है, एक धातु विज्ञान "एसपीए प्रक्रिया" जो नियंत्रित हीटिंग और कूलिंग चक्रों के माध्यम से स्टील की आंतरिक संरचना को फिर से व्यवस्थित करती है।

मिश्र धातु इस्पात का उत्पादन सदियों पुराना है, हालांकि प्रारंभिक विधियां वैज्ञानिक सिद्धांतों के बजाय संरक्षित स्वामित्व वाले सूत्रों पर निर्भर थीं।ये प्रीमियम सामग्री 19वीं शताब्दी तक हथियारों जैसे कुलीन अनुप्रयोगों के लिए आरक्षित थीं।, जब रसायन विज्ञान में प्रगति ने संरचना और प्रदर्शन के बीच संबंधों का खुलासा किया। इस ज्ञान ने औद्योगिक मिश्र धातु स्टील उत्पादन के आधुनिक युग का जन्म दिया,उपकरण स्टील्स और स्टेनलेस स्टील्स जैसी सफलता की किस्में.

आज के मिश्र धातु स्टील्स विभिन्न क्षेत्रों में महत्वपूर्ण कार्य करते हैंः

• संरचनात्मक घटकपुलों, भवनों और वाहनों में
• काटने के औजारऔर अत्यधिक कठोरता की आवश्यकता वाले औद्योगिक मोल्ड
• संक्षारण प्रतिरोधी उपकरणरासायनिक प्रसंस्करण और समुद्री वातावरण के लिए
• उच्च तापमान प्रणालीएयरोस्पेस और बिजली उत्पादन में
• विद्युत चुम्बकीय अनुप्रयोगलोहे के चुंबकीय गुणों का लाभ उठाना

सोसाइटी ऑफ ऑटोमोटिव इंजीनियर्स (एसएई) सामान्य कम मिश्र धातु वाले स्टील्स के लिए मानकीकृत वर्गीकरण रखता हैः