निम्न, मध्यम और उच्च कार्बन स्टील के बीच का अंतर

कार्बन स्टील इसके कार्बन योग के अनुसार यह तीन मुख्य प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: कम कार्बन स्टील, मध्यम कार्बन स्टील और उच्च कार्बन स्टील। कार्बन योग के फ़र्क के कारण, प्रत्येक प्रकार की कार्बन स्टील की अपनी संगठनिक संरचना, यांत्रिक गुण, संशोधन प्रौद्योगिकी आदि में भी महत्वपूर्ण फ़र्क होते हैं। हालांकि, कम कार्बन स्टील, मध्यम कार्बन स्टील और उच्च कार्बन स्टील के बीच अंतर समझना हमें सही सामग्री चुनने में महत्वपूर्ण है।

कार्बन स्टील क्या है?

कार्बन स्टील, जिसे कार्बन स्टील भी कहा जाता है, एक स्टील पदार्थ है जिसमें लोहा मुख्य तत्व है, निश्चित मात्रा में कार्बन (आमतौर पर 2.11% से कम) होता है, लेकिन अन्य धातुयों के मिश्रण की बड़ी मात्रा नहीं जोड़ी जाती है। कार्बन स्टील सबसे बुनियादी और सामान्य स्टील पदार्थ है। कार्बन की मात्रा के आधार पर, कार्बन स्टील को निम्न कार्बन स्टील, मध्यम कार्बन स्टील और उच्च कार्बन स्टील में विभाजित किया जा सकता है। कार्बन की मात्रा जितनी अधिक होती है, स्टील की शक्ति और कठोरता उतनी अधिक होती है, लेकिन प्लास्टिसिटी और टफ़नेस कम होती है। कार्बन की मात्रा जितनी कम होती है, स्टील की खिसकावशीलता और वेल्डिंग की गुणवत्ता उतनी अधिक होती है।

कार्बन स्टील का वर्गीकरण:

कार्बन स्टील का वर्गीकरण मुख्य रूप से इसकी कार्बन मात्रा पर आधारित है। अंतरराष्ट्रीय और घरेलू आमतौर पर उपयोग की जाने वाली मानकों के अनुसार, कार्बन स्टील को निम्नलिखित तरीके से वर्गीकृत किया जाता है:

• निम्न कार्बन स्टील: कार्बन मात्रा आमतौर पर 0.04% से 0.25% के बीच होती है;
• मध्यम कार्बन स्टील: कार्बन मात्रा 0.25% से 0.60% के बीच होती है;
• उच्च कार्बन स्टील: कार्बन की मात्रा 0.60% से 1.00% के बीच होती है।

हालांकि वर्गीकरण मुख्य रूप से कार्बन की मात्रा पर आधारित है, विशेष अनुप्रयोगों में, अन्य तत्वों (जैसे मैंगनीज़, सिलिकॉन, सल्फर, फॉस्फोरस आदि) की मात्रा और स्टील का उपयोग और यांत्रिक गुण भी संदर्भित किए जाते हैं।

निम्न कार्बन स्टील, मध्यम कार्बन स्टील और उच्च कार्बन स्टील में क्या अंतर है?

उनके अंतर कुछ इस प्रकार हैं, जैसा कि नीचे दिखाया गया है:

1. रसायनिक संघटन:

निम्न कार्बन स्टील, मध्यम कार्बन स्टील और उच्च कार्बन स्टील के बीच सबसे सीधा अंतर उनकी रासायनिक संरचना में पड़ता है। कार्बन की मात्रा के बढ़ने के साथ-साथ, स्टील की कठोरता और ताकत बढ़ती है, लेकिन इसकी लचीलापन और वेल्डिंग क्षमता कम हो जाती है।

• निम्न कार्बन स्टील: इसमें निम्न कार्बन मात्रा के अलावा, यह आमतौर पर सिलिकॉन (0.17~0.37%), मैंगनीज (0.35~0.65%) आदि की छोटी मात्रा में शामिल होती है, जिससे इसकी दृढ़ता और मशीनीभावना में सुधार होता है। इसके निम्न कार्बन मात्रा के कारण, इसमें अच्छी रूपांतरणीयता, कठोरता और वेल्डिंग क्षमता होती है।
• मध्यम कार्बन स्टील: कार्बन मात्रा आमतौर पर 0.25% से 0.60% के बीच होती है, और इसमें मैंगनीज (0.50%~1.65%) जैसे दृढ़ीकरण तत्व भी शामिल होते हैं। इसके यांत्रिक गुण अपेक्षाकृत अच्छे होते हैं और इसे हीट ट्रीटमेंट के लिए उपयुक्त माना जाता है। निम्न कार्बन स्टील की तुलना में, इसमें अधिक दृढ़ता और कठोरता होती है, लेकिन इसकी कठोरता कम हो जाती है।
• उच्च कार्बन स्टील: कार्बन मात्रा 0.60% से 1.00% के बीच होती है। उच्च कार्बन मात्रा के कारण, इसकी क्वेन्चिंग कठोरता और सहनशीलता में महत्वपूर्ण सुधार होता है, लेकिन इसकी वेल्डिंग और मशीनीभावना क्षमता खराब होती है।

2. यांत्रिक गुण:

यांत्रिक गुणों के संदर्भ में, इन तीन प्रकार के इस्पात के बीच अंतर विशेष रूप से स्पष्ट होते हैं। यांत्रिक गुणों में तनाव क्षमता, आवेदनीय तनाव, खिसकाव, प्रहार दृढ़ता, कठोरता आदि शामिल हैं।

• कम कार्बन इस्पात: तनाव क्षमता आमतौर पर 370~500MPa के बीच होती है, आवेदनीय तनाव 200~300MPa के बीच होती है, और खिसकाव 25% से अधिक होता है। इसकी विशेषताएं अच्छी टिकाऊगी और मजबूत लांबिता हैं, और यह चापन, खिसकाने और अन्य प्रक्रियाओं के लिए उपयुक्त है।
• मध्यम कार्बन इस्पात: क्वेन्चिंग और टेम्परिंग के बाद, तनाव क्षमता 600~800MPa तक पहुंच सकती है, आवेदनीय तनाव 400~600MPa के बीच होती है, और खिसकाव 15%~20% के बीच होता है। इसकी अच्छी समग्र यांत्रिक गुण होती हैं और यह विशेष रूप से संरचनात्मक भागों के निर्माण के लिए उपयुक्त है।
• उच्च कार्बन स्टील: तनावी बल 900~1300MPa से अधिक पहुँच सकता है, लेकिन खिसकाव आमतौर पर 10% से कम होता है और प्रभावी कठोरता कम होती है। फिर से चूंगन और टेमपरिंग के बाद, इसे अत्यधिक कठोरता प्राप्त हो सकती है, जो कटिंग टूल्स और मोल्ड्स के लिए आदर्श सामग्री है।

3. गर्मी का उपचार करने की क्षमता:

गर्मी का उपचार स्टील की क्षमता में सुधार करने का महत्वपूर्ण साधन है। कम कार्बन स्टील, मध्यम कार्बन स्टील और उच्च कार्बन स्टील गर्मी के उपचार पर अलग-अलग प्रतिक्रिया दिखाती हैं।

• कम कार्बन स्टील: इसके कार्बन स्तर कम होने के कारण, इसकी कठोरता गर्मी के उपचार से महत्वपूर्ण रूप से सुधरने में असमर्थ है। इसका मुख्य उपयोग भूमिगत कार्य और कार्बनाइज़िंग उपचार करने के लिए किया जाता है ताकि सतह की कठोरता बढ़े। अन्ने के बाद, सामग्री को नरम किया जा सकता है ताकि बाद में प्रोसेसिंग की जा सके।
• मध्यम कार्बन स्टील: क्वेन्चिंग और टेम्परिंग के लिए उपयुक्त होती है, अर्थात् क्वेन्चिंग और टेम्परिंग के माध्यम से यह संगठन को नियंत्रित करती है ताकि बल और कठोरता के बीच आवश्यक संतुलन प्राप्त हो, और यह कारोबारी और रेलवे खंडों के निर्माण के लिए पसंदीदा सामग्री है।
• उच्च कार्बन स्टील: गर्मी के उपचार का प्रभाव सबसे अधिक महत्वपूर्ण होता है। उच्च कार्बन स्टील को क्वेन्चिंग के माध्यम से उच्च कठोरता प्राप्त होती है, और टेम्परिंग के माध्यम से इसकी कठोरता को समायोजित किया जा सकता है। यह फिरने, चाकूओं, और मापने वाले उपकरणों जैसे उच्च-शक्ति और उच्च-सहिष्णुता वाले खंडों के निर्माण के लिए उपयोग किया जाता है।

4. वेल्डेबिलिटी और प्रक्रिया योग्यता:

वेल्डेबिलिटी और प्रक्रिया योग्यता सीधे स्टील की निर्माण लागत और उपयोग की सुविधा पर प्रभाव डालती है।

• निम्न कार्बन स्टील: इसमें उत्कृष्ट वेल्डेबिलिटी और ठंडे रूपांतरण के गुण होते हैं, और इसे विभिन्न तरीकों से वेल्ड किया जा सकता है। यह निर्माण और मशीनरी निर्माण में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
• मध्यम कार्बन स्टील: इसकी औसत वेल्डिंग क्षमता होती है और वेल्डिंग के दौरान फटने की झुकाव होती है। इसे आमतौर पर वेल्डिंग की गुणवत्ता में सुधार के लिए पूर्व-गर्मी और प्रदानशीलन आवश्यक होता है। इसकी प्रक्रिया भी कम कार्बन स्टील की तुलना में थोड़ी कमजोर होती है।
• उच्च कार्बन स्टील: खराब वेल्डिंग क्षमता, कठोर होने के कारण फटने की संभावना होती है, आमतौर पर वेल्डिंग के लिए उपयुक्त नहीं मानी जाती है। इसकी प्रक्रिया के दौरान भी फटने और टूटने की संभावना होती है, विशेष उपकरणों और ठंडाई की विधियों का उपयोग करने की आवश्यकता होती है।

5. अनुप्रयोग:

प्रदर्शन में अंतर होने के कारण, तीनों प्रकार की स्टील का उपयोग भी बहुत अलग-अलग होता है।

• कम कार्बन स्टील: मुख्यतः इमारती संरचनाओं (जैसे फेरी, सेक्शन), यांत्रिक भागों (जैसे स्क्रू, नट) और कार के शरीर आदि के लिए उपयोग की जाती है।
• मध्यम कार्बन स्टील: मुख्यतः बोझ पर निर्भर संरचनात्मक भागों को बनाने के लिए उपयोग की जाती है, जैसे गियर, अक्स, कनेक्टिंग रोड, क्रेन बाहु आदि।
• उच्च कार्बन स्टील: मुख्य रूप से पहनने के प्रतिरोधी और उच्च-शक्ति के उपकरणों के निर्माण के लिए उपयोग की जाती है, जैसे कि चाकू, मापने वाले उपकरण, स्प्रिंग, गेंद बेयरिंग, आदि।

सामान्य ग्रेड:

चीनी GB मानक और अमेरिकी ASTM मानक में, विभिन्न कार्बन सामग्रियों की स्टील के पास अपने टाइपिकल प्रतिनिधि होते हैं:

• निम्न कार्बन स्टील: Q235 (चीन), A36 (अमेरिका), SS400 (जापान)
• मध्यम कार्बन स्टील: 45# स्टील (चीन), 1045 स्टील (अमेरिका), S45C (जापान)
• उच्च कार्बन स्टील: T8, T10 स्टील (चीन), 1095 स्टील (अमेरिका), SK85 (जापान)

संक्षारण प्रतिरोध और सतह प्रॉसेसिंग:

कार्बन स्टील स्वयं में अच्छा संक्षारण प्रतिरोध नहीं होता है, इसलिए इसके अनुप्रयोग में आमतौर पर सतह प्रॉसेसिंग के साथ मिलाया जाता है।

• निम्न कार्बन स्टील: हॉट-डिप गैल्वेनाइज़िंग, इलेक्ट्रोगैल्वेनाइज़िंग, प्लास्टिक स्प्रेडिंग और अन्य प्रक्रियाओं का उपयोग किया जाता है जिससे संक्षारण प्रतिरोध में वृद्धि होती है, और यह बाहरी या आर्द्र पर्यावरणों में बहुत उपयोग में लाया जाता है।
• मध्यम कार्बन स्टील और उच्च कार्बन स्टील: उनकी उच्च मजबूती के कारण, ये औद्योगिक उपकरणों में अक्सर इस्तेमाल किए जाते हैं, जहां अधिक ध्यान तेल सील, राइस्ट-रेसिस्टिंग कोटिंग या फॉस्फेटिंग उपचार पर दिया जाता है, बजाय दैनिक वातावरण प्रतिरोध पर।

यह ध्यान रखने योग्य है कि उच्च कार्बन वाली स्टीलें ऑक्सीकरण से अधिक प्रवण होती हैं, विशेष रूप से वेल्डिंग और गर्मी के उपचार के दौरान। इसलिए, उच्च कार्बन स्टील का उपयोग करने से पहले और बाद में आम तौर पर एक सुरक्षित लेयर से कोट किया जाता है या गर्मी के उपचार किया जाता है ताकि सड़न से बचा जा सके।

निष्कर्ष:

हालांकि, कम कार्बन स्टील, मध्यम कार्बन स्टील और उच्च कार्बन स्टील कार्बन स्टील श्रृंखला के अंतर्गत हैं, लेकिन कार्बन की मात्रा के कारण, ये तीन यांत्रिक गुण, मशीनिंग, वेल्डिंग, गर्मी के उपचार और अनुप्रयोग क्षेत्रों में अपने अलग-अलग विशेष गुण रखते हैं। इन तीनों प्रकार की स्टील का विवेकपूर्वक चयन और अनुप्रयोग इंजीनियरिंग उत्पादों की गुणवत्ता में सुधार, निर्माण लागतों को नियंत्रित करने और सेवा जीवन को बढ़ाने में बड़ा महत्व रखता है।

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