इस्पात में मिश्रधातु तत्वों की भूमिका (एक)

के कुछ गुणों को सुधारने और बढ़ाने के लिएइस्पातऔर इसे गलाने की प्रक्रिया में जानबूझकर जोड़े गए कुछ विशेष गुण प्राप्त करते हैं जिन्हें मिश्र धातु तत्व कहा जाता है।सामान्य मिश्र धातु तत्व क्रोमियम, निकल, मोलिब्डेनम, टंगस्टन, वैनेडियम, टाइटेनियम, नाइओबियम, ज़िरकोनियम, कोबाल्ट, सिलिकॉन, मैंगनीज, एल्यूमीनियम, तांबा, बोरॉन, दुर्लभ पृथ्वी और इतने पर हैं।फास्फोरस, सल्फर और नाइट्रोजन भी कुछ मामलों में मिश्रधातु के रूप में कार्य करते हैं।

(1) क्रोमियम (सीआर)

क्रोमियम स्टील की कठोरता को बढ़ा सकता है और इसका द्वितीयक सख्त प्रभाव होता है, स्टील को भंगुर बनाए बिना कार्बन स्टील की कठोरता और पहनने के प्रतिरोध में सुधार कर सकता है।जब सामग्री 12% से अधिक हो जाती है, तो स्टील में उच्च तापमान पर अच्छा ऑक्सीकरण प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध होता है, और स्टील की तापीय शक्ति भी बढ़ जाती है।क्रोमियम स्टेनलेस स्टील एसिड प्रतिरोधी स्टील और गर्मी प्रतिरोधी स्टील का मुख्य मिश्र धातु तत्व है।

क्रोमियम रोलिंग अवस्था में कार्बन स्टील की ताकत और कठोरता में सुधार कर सकता है और क्रॉस-सेक्शन के बढ़ाव और संकोचन को कम कर सकता है।जब क्रोमियम सामग्री 15% से अधिक हो जाती है, तो ताकत और कठोरता कम हो जाएगी, और लम्बाई और खंड संकोचन तदनुसार बढ़ जाएगा।क्रोमियम स्टील वाले भागों को पीसकर उच्च सतह मशीनिंग गुणवत्ता प्राप्त करना आसान होता है।

टेम्पर्ड संरचना में क्रोमियम की मुख्य भूमिका कठोरता में सुधार करना है, ताकि शमन और तड़के के बाद स्टील में बेहतर व्यापक यांत्रिक गुण हों, कार्बराइज्ड स्टील में क्रोमियम कार्बाइड भी बन सकता है, ताकि सामग्री की सतह के पहनने के प्रतिरोध में सुधार हो सके। .

क्रोमियम युक्त स्प्रिंग स्टील गर्मी उपचार के दौरान डीकार्बोनाइज करना आसान नहीं है।क्रोमियम उपकरण स्टील के पहनने के प्रतिरोध, कठोरता और कठोरता में सुधार कर सकता है, और इसमें अच्छा तड़का स्थिरता है।क्रोमियम इलेक्ट्रोथर्मल मिश्र धातुओं के ऑक्सीकरण प्रतिरोध, प्रतिरोध और ताकत में सुधार कर सकता है।

(2) निकेल

निकल फेराइट को मजबूत करता है और स्टील में पर्लाइट को परिष्कृत करता है, समग्र प्रभाव ताकत बढ़ाने के लिए होता है, लेकिन प्लास्टिसिटी पर इसका कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं पड़ता है।सामान्यतया, निकेल की एक निश्चित मात्रा स्टील की ताकत में सुधार कर सकती है, लेकिन कम कार्बन स्टील की कठोरता को कम नहीं कर सकती है, जब इसे बिना तड़के के उपचार के रोल, सामान्यीकृत या एनाल्ड किया जाता है।आंकड़ों के अनुसार, निकल में हर 1% की वृद्धि 29.4Pa की ताकत में सुधार कर सकती है।निकल सामग्री में वृद्धि के साथ, स्टील की उपज तन्य शक्ति की तुलना में तेजी से बढ़ती है, इसलिए निकल युक्त स्टील का अनुपात सामान्य कार्बन स्टील की तुलना में अधिक होता है।निकल स्टील की ताकत में सुधार कर सकता है, लेकिन स्टील की कठोरता, प्लास्टिसिटी और अन्य प्रक्रिया गुणों को नुकसान अन्य मिश्र धातु तत्वों की तुलना में कम है।मध्यम कार्बन स्टील के लिए, पर्लाइट पतला हो जाता है क्योंकि निकल पर्लाइट संक्रमण तापमान को कम कर देता है।क्योंकि निकेल यूटेक्टॉइड बिंदु पर कार्बन सामग्री को कम करता है, कार्बन स्टील की तुलना में समान कार्बन सामग्री के साथ अधिक पर्लाइट होते हैं, जिससे निकेल के साथ पर्लाइट फेरिटिक स्टील में समान कार्बन सामग्री वाले कार्बन स्टील की तुलना में अधिक ताकत होती है।इसके विपरीत, यदि स्टील की ताकत समान है, तो निकल युक्त स्टील की कार्बन सामग्री को उचित रूप से कम किया जा सकता है, ताकि स्टील की कठोरता और प्लास्टिसिटी में सुधार किया जा सके।निकल स्टील की थकान के प्रतिरोध में सुधार कर सकता है और स्टील की संवेदनशीलता को पायदान तक कम कर सकता है।निकल कम तापमान वाले स्टील के भंगुर संक्रमण तापमान को कम करता है, जो कम तापमान वाले स्टील के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।3.5% निकल वाले स्टील का उपयोग -100 ℃ पर किया जा सकता है, और 9% निकल वाले स्टील का उपयोग -196 ℃ पर किया जा सकता है।निकल स्टील के रेंगने के प्रतिरोध को नहीं बढ़ाता है, इसलिए इसे आमतौर पर गर्म शक्ति वाले स्टील के मजबूत तत्व के रूप में उपयोग नहीं किया जाता है।

उच्च निकल सामग्री के साथ Fe-Ni मिश्र धातुओं का रैखिक विस्तार गुणांक निकल सामग्री की वृद्धि या कमी के साथ महत्वपूर्ण रूप से बदलता है।इस संपत्ति का उपयोग करके, बहुत कम या निश्चित रैखिक विस्तार गुणांक वाले सटीक मिश्र और द्विधातु सामग्री को डिज़ाइन और उत्पादित किया जा सकता है।

इसके अलावा, स्टील में जोड़ा गया निकल न केवल एसिड प्रतिरोधी है, बल्कि क्षार प्रतिरोधी, वातावरण और नमक के लिए संक्षारण प्रतिरोधी है, निकल स्टेनलेस एसिड प्रतिरोधी स्टील में महत्वपूर्ण तत्वों में से एक है।

(3) मोलिब्डेनम (मो)

स्टील में मोलिब्डेनम कठोरता और तापीय शक्ति में सुधार कर सकता है, तड़के की भंगुरता को रोक सकता है, कुछ मीडिया में अवशेष और ज़बरदस्ती और संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ा सकता है।

टेम्पर्ड स्टील में, मोलिब्डेनम बड़े वर्गों के साथ भागों को गहराई से बुझा सकता है, बुझा सकता है, स्टील की आग या तड़के की स्थिरता में सुधार कर सकता है, ताकि भागों को उच्च तापमान पर टेम्पर्ड किया जा सके, ताकि अवशिष्ट तनाव को अधिक प्रभावी ढंग से समाप्त (या कम) किया जा सके। , प्लास्टिसिटी में सुधार।

कार्बराइज्ड स्टील में उपरोक्त प्रभावों के अलावा, मोलिब्डेनम कार्बराइजिंग परत में अनाज की सीमा पर एक निरंतर नेटवर्क बनाने के लिए कार्बाइड की प्रवृत्ति को कम कर सकता है, कार्बराइजिंग परत में अवशिष्ट ऑस्टेनाइट को कम कर सकता है, और सतह के पहनने के प्रतिरोध को अपेक्षाकृत बढ़ा सकता है। परत।

फोर्जिंग डाई में, मोलिब्डेनम भी स्टील को अपेक्षाकृत स्थिर कठोरता बनाए रख सकता है, विरूपण को बढ़ा सकता है।क्रैकिंग और पहनने का प्रतिरोध।

स्टेनलेस एसिड प्रतिरोधी स्टील में, मोलिब्डेनम कार्बनिक अम्ल (जैसे फॉर्मिक एसिड, एसिटिक एसिड, ऑक्सालिक एसिड, आदि), हाइड्रोजन पेरोक्साइड, सल्फ्यूरिक एसिड, सल्फाइट, सल्फेट, एसिड डाई, ब्लीचिंग पाउडर, आदि के संक्षारण प्रतिरोध में और सुधार कर सकता है। विशेष रूप से, मोलिब्डेनम का जोड़ क्लोराइड आयनों की उपस्थिति के कारण होने वाले बिंदु क्षरण की प्रवृत्ति को रोकता है।

W12Cr4V4Mo हाई स्पीड स्टील में लगभग 1% मोलिब्डेनम होता है जिसमें प्रतिरोध, टेम्पर्ड कठोरता और लाल कठोरता होती है।

(4) टंगस्टन (डब्ल्यू)

स्टील में कार्बाइड बनाने के अलावा, ठोस घोल बनाने के लिए टंगस्टन को आंशिक रूप से लोहे में घोल दिया जाता है।इसकी क्रिया मोलिब्डेनम के समान है, द्रव्यमान अंश गणना के अनुसार, सामान्य प्रभाव मोलिब्डेनम जितना महत्वपूर्ण नहीं है।स्टील में टंगस्टन का मुख्य नमूना कार्बाइड के निर्माण के कारण तड़के की स्थिरता, लाल कठोरता, तापीय शक्ति और पहनने के प्रतिरोध को बढ़ाना है।इसलिए, यह मुख्य रूप से टूल स्टील में उपयोग किया जाता है, जैसे हाई स्पीड स्टील, हॉट फोर्जिंग डाईइस्पातऔर इसी तरह।

टंगस्टन उच्च गुणवत्ता वाले स्प्रिंग स्टील में दुर्दम्य कार्बाइड बनाता है।जब उच्च तापमान पर तड़का लगाया जाता है, तो कार्बाइड की संचय प्रक्रिया को आसान बनाया जा सकता है और उच्च तापमान की ताकत को बनाए रखा जा सकता है।टंगस्टन स्टील की ओवरहीटिंग के प्रति संवेदनशीलता को भी कम करता है, कठोरता को बढ़ाता है और कठोरता को बढ़ाता है।हॉट रोलिंग के बाद, 65SiMnWA स्प्रिंग स्टील में एयर कूलिंग के बाद उच्च कठोरता होती है।50 मिमी 2 के एक खंड के साथ वसंत स्टील को तेल में बुझाया जा सकता है, और इसे बड़े भार, गर्मी प्रतिरोध (350 ℃ से अधिक नहीं) और प्रभाव का सामना करने के लिए एक महत्वपूर्ण वसंत के रूप में उपयोग किया जा सकता है।30W4Cr2VA उच्च शक्ति गर्मी प्रतिरोधी वसंत स्टील, बड़ी कठोरता के साथ, 1050 ~ 1100 ℃ शमन, 550 ~ 650 ℃ 1470 ~ 1666Pa की तन्य शक्ति तड़के।यह मुख्य रूप से उच्च तापमान (500 ℃ से अधिक नहीं) स्थितियों के तहत स्प्रिंग्स के निर्माण में उपयोग किया जाता है।

टंगस्टन मिश्र धातु उपकरण स्टील का मुख्य तत्व है क्योंकि इसके अतिरिक्त पहनने के प्रतिरोध और स्टील की मशीनेबिलिटी में काफी सुधार हो सकता है।

(5) वैनेडियम (वी)

वैनेडियम में कार्बन, अमोनिया और ऑक्सीजन के साथ एक मजबूत संबंध है, और उनके साथ स्थिर यौगिक बनाता है।वैनेडियम मुख्य रूप से स्टील में कार्बाइड के रूप में मौजूद होता है।इसका मुख्य कार्य स्टील की संरचना और अनाज को परिष्कृत करना, स्टील की ताकत और क्रूरता में सुधार करना है।जब उच्च तापमान पर ठोस घोल में घुल जाता है, तो कठोरता में वृद्धि होती है;इसके विपरीत, यदि कार्बाइड के रूप में, कठोरता को कम करें।वैनेडियम कठोर स्टील की तड़के की स्थिरता को बढ़ाता है और द्वितीयक सख्त प्रभाव पैदा करता है।स्टील में वैनेडियम की मात्रा, हाई-स्पीड टूल स्टील को छोड़कर, आमतौर पर 0.5% से अधिक नहीं होती है।

आम कम कार्बन मिश्र धातु मेंइस्पातवैनेडियम अनाज को परिष्कृत कर सकता है, सामान्य होने के बाद ताकत और उपज अनुपात बढ़ा सकता है, और कम तापमान पर स्टील के वेल्डिंग प्रदर्शन में सुधार कर सकता है।

सामान्य गर्मी उपचार की स्थिति के कारण मिश्र धातु संरचनात्मक स्टील में वैनेडियम कठोरता को कम कर देगा, इसलिए इसका उपयोग अक्सर संरचनात्मक स्टील और मैंगनीज, क्रोमियम, मोलिब्डेनम, टंगस्टन और अन्य तत्वों में किया जाता है।टेम्पर्ड स्टील में वैनेडियम मुख्य रूप से स्टील की ताकत और उपज अनुपात में सुधार, अनाज को परिष्कृत करने, अति ताप की संवेदनशीलता को लेने के लिए है।कार्बराइज्ड स्टील में अनाज को परिष्कृत कर सकते हैं, स्टील को सीधे कार्बराइजिंग के बाद, बिना सेकेंडरी शमन के बुझाया जा सकता है।

वसंत स्टील और असर स्टील में, वैनेडियम ताकत और उपज अनुपात, विशेष रूप से आनुपातिक सीमा और लोचदार सीमा में सुधार कर सकता है, और गर्मी उपचार के दौरान डीकार्बोनाइजेशन संवेदनशीलता को कम कर सकता है, इस प्रकार सतह की गुणवत्ता में सुधार कर सकता है।वैनेडियम युक्त 5 क्रोमियम असर स्टील, उच्च कार्बोनेशन फैलाव, अच्छा प्रदर्शन।

टूल स्टील में वैनेडियम अनाज को परिष्कृत करता है, अति ताप संवेदनशीलता को कम करता है, तड़के की स्थिरता और पहनने के प्रतिरोध को बढ़ाता है, और इस प्रकार उपकरण जीवन का विस्तार करता है।

(6) टाइटेनियम (तिवारी)

टाइटेनियम में नाइट्रोजन, ऑक्सीजन और कार्बन के साथ एक मजबूत संबंध है, और लोहे की तुलना में सल्फर के साथ एक मजबूत संबंध है।इसलिए, यह एक अच्छा डीऑक्सीडाइजिंग एजेंट है और नाइट्रोजन और कार्बन को ठीक करने के लिए एक प्रभावी तत्व है।यद्यपि टाइटेनियम एक मजबूत कार्बाइड बनाने वाला तत्व है, यह जटिल यौगिकों को बनाने के लिए अन्य तत्वों के साथ संयोजन नहीं करता है।टाइटेनियम कार्बाइड बाध्यकारी बल मजबूत, स्थिर, विघटित करना आसान नहीं है, स्टील में केवल 1000 ℃ से अधिक तक गर्म करने से धीरे-धीरे ठोस समाधान में भंग हो सकता है।टाइटेनियम कार्बाइड कणों में विघटन से पहले अनाज के विकास को रोकने का प्रभाव होता है।चूंकि टाइटेनियम और कार्बन के बीच संबंध क्रोमियम और कार्बन के बीच की तुलना में बहुत अधिक है, इसलिए टाइटेनियम का उपयोग आमतौर पर स्टेनलेस स्टील में कार्बन को ठीक करने के लिए किया जाता है ताकि अनाज की सीमा पर क्रोमियम कमजोर पड़ने को खत्म किया जा सके, ताकि स्टील के इंटरग्रेनुलर जंग को खत्म किया जा सके या कम किया जा सके। .

टाइटेनियम भी मजबूत फेराइट बनाने वाले तत्वों में से एक है, जो स्टील के ए 1 और ए 3 तापमान को दृढ़ता से बढ़ाता है।टाइटेनियम आम कम मिश्र धातु इस्पात में प्लास्टिसिटी और क्रूरता में सुधार कर सकता है।जैसे टाइटेनियम नाइट्रोजन और सल्फर को ठीक करता है और टाइटेनियम कार्बाइड बनाता है, स्टील की ताकत बढ़ जाती है।अनाज शोधन को सामान्य करने के बाद, कार्बाइड के अवक्षेपण से स्टील की प्लास्टिसिटी और प्रभाव की कठोरता में काफी सुधार हो सकता है।टाइटेनियम युक्त मिश्र धातु संरचनात्मक स्टील में अच्छे यांत्रिक गुण और प्रक्रिया गुण होते हैं, लेकिन मुख्य नुकसान यह है कि कठोरता थोड़ी खराब है।

उच्च क्रोमियम स्टेनलेस स्टील में आमतौर पर टाइटेनियम की कार्बन सामग्री को लगभग 5 गुना जोड़ने की आवश्यकता होती है, न केवल संक्षारण प्रतिरोध (मुख्य रूप से इंटरग्रेनुलर जंग प्रतिरोध) और स्टील की कठोरता में सुधार कर सकता है;यह उच्च तापमान पर स्टील की अनाज वृद्धि की प्रवृत्ति को भी रोक सकता है और स्टील के वेल्डिंग प्रदर्शन में सुधार कर सकता है।

(7) नाइओबियम/कोल्टन (नायब/सीबी)

नाइओबियम अक्सर कोल्टन और टैंटलम के साथ सह-अस्तित्व में होता है, और स्टील में उनकी भूमिका समान होती है।ठोस घोल को मजबूत करने के लिए नाइओबियम और टैंटलम को आंशिक रूप से ठोस घोल में घोल दिया जाता है।स्टील की शमन क्षमता में काफी सुधार किया जा सकता है जब इसे ऑस्टेनाइट में भंग कर दिया जाता है।हालांकि, कार्बाइड और ऑक्साइड कणों के रूप में, यह अनाज को परिष्कृत करता है और स्टील की कठोरता को कम करता है।यह स्टील की तड़के की स्थिरता को बढ़ा सकता है और इसमें द्वितीयक सख्त होने का प्रभाव होता है।ट्रेस नाइओबियम प्लास्टिसिटी या क्रूरता को प्रभावित किए बिना स्टील की ताकत में सुधार कर सकता है।रिफाइनिंग अनाज के प्रभाव के कारण, स्टील की प्रभाव क्रूरता में सुधार किया जा सकता है और भंगुरता संक्रमण तापमान को कम किया जा सकता है।जब सामग्री कार्बन के 8 गुना से अधिक हो, तो स्टील में लगभग सभी कार्बन को ठीक किया जा सकता है, ताकि स्टील में हाइड्रोजन प्रतिरोध अच्छा हो।ऑक्सीकरण माध्यम द्वारा ऑस्टेनिटिक स्टील के इंटरग्रेन्युलर जंग को रोका जा सकता है।कार्बन निर्धारण और वर्षा सख्त होने के कारण, रेंगने की ताकत जैसे गर्म शक्ति वाले स्टील्स के उच्च तापमान गुणों में सुधार किया जा सकता है।

नाइओबियम उपज शक्ति में सुधार कर सकता है और कठोरता को प्रभावित कर सकता है और निर्माण में उपयोग किए जाने वाले सामान्य कम मिश्र धातु इस्पात में भंगुरता संक्रमण तापमान को कम कर सकता है।मिश्र धातु संरचनात्मक स्टील को कार्बराइजिंग और तड़के में कठोरता बढ़ाएं।स्टील की क्रूरता और कम तापमान के प्रदर्शन में सुधार।यह कम कार्बन मार्टेंसिटिक गर्मी प्रतिरोधी स्टेनलेस स्टील की सख्त हवा को कम कर सकता है, सख्त और तड़के की भंगुरता से बच सकता है, और रेंगने की ताकत में सुधार कर सकता है।

(8) ज़िरकोनियम (Zr)

ज़िरकोनियम एक मजबूत कार्बाइड बनाने वाला तत्व है, स्टील में इसकी भूमिका नाइओबियम, टैंटलम, वैनेडियम के समान है।जिरकोनियम की एक छोटी मात्रा जोड़ने से अनाज को कम करने, शुद्ध करने और परिष्कृत करने का प्रभाव पड़ता है, जो स्टील के कम तापमान के प्रदर्शन और मुद्रांकन प्रदर्शन में सुधार के लिए फायदेमंद है।इसका उपयोग अक्सर गैस इंजन और बैलिस्टिक मिसाइल संरचना के लिए अल्ट्रा-हाई स्ट्रेंथ स्टील और निकल-आधारित सुपरलॉय के निर्माण में किया जाता है।

(9) कोबाल्ट

कोबाल्ट का उपयोग ज्यादातर विशेष स्टील्स और मिश्र धातुओं में किया जाता है।कोबाल्ट युक्त हाई स्पीड स्टील में उच्च तापमान कठोरता होती है, और मोलिब्डेनम को अल्ट्रा-हाई हार्डनेस और अच्छे व्यापक यांत्रिक गुणों को प्राप्त करने के लिए एक ही समय में मार्टेंसिटिक एजिंग स्टील में जोड़ा जा सकता है।इसके अलावा, कोबाल्ट गर्म शक्ति वाले स्टील्स और चुंबकीय सामग्री में एक महत्वपूर्ण मिश्र धातु तत्व है।

कोबाल्ट स्टील की कठोरता को कम करता है, इसलिए अकेले कार्बन स्टील जोड़ने से टेम्पर्ड स्टील के समग्र यांत्रिक गुणों में कमी आएगी।कोबाल्ट फेराइट को मजबूत कर सकता है, और जब कार्बन स्टील में जोड़ा जाता है, तो यह एनाल्ड या सामान्यीकृत अवस्था में स्टील की कठोरता, उपज बिंदु और तन्य शक्ति में सुधार कर सकता है, और बढ़ाव और खंड संकोचन पर प्रतिकूल प्रभाव डालता है।कोबाल्ट की मात्रा में वृद्धि के साथ प्रभाव की कठोरता कम हो जाती है।ऑक्सीकरण प्रतिरोध के कारण कोबाल्ट का उपयोग गर्मी प्रतिरोधी स्टील्स और मिश्र धातुओं में किया जाता है।कोबाल्ट आधारित मिश्र धातु गैस टर्बाइन अपनी अनूठी भूमिका दिखाते हैं।