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स्टेनलेस स्टील स्टेनलेस क्यों है?

स्टेनलेस स्टील स्टेनलेस क्यों है?

1913 में, राइफल बैरल को बेहतर बनाने के लिए एक प्रोजेक्ट पर काम करने वाले इंग्लिश मेटलर्जिस्ट हैरी ब्रियरली ने गलती से पाया कि क्रोमियम को कम कार्बन स्टील में मिलाने से यह दाग प्रतिरोधी हो जाता है। लोहे, कार्बन और क्रोमियम के अलावा, आधुनिक स्टेनलेस स्टील में अन्य तत्व भी हो सकते हैं, जैसे निकल, नाइओबियम, मोलिब्डेनम और टाइटेनियम।

निकल, मोलिब्डेनम, नाइओबियम और क्रोमियम स्टेनलेस स्टील के संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाते हैं। यह स्टील के न्यूनतम 12% क्रोमियम के अतिरिक्त है जो इसे जंग का विरोध करता है, या अन्य प्रकार के स्टील की तुलना में 'कम' दाग देता है। इस्पात में क्रोमियम क्रोमियम युक्त ऑक्साइड की एक पतली, अदृश्य परत बनाने के लिए वायुमंडल में ऑक्सीजन के साथ मिलकर निष्क्रिय फिल्म कहलाता है। क्रोमियम परमाणुओं और उनके आक्साइड के आकार समान हैं, इसलिए वे धातु की सतह पर बड़े करीने से एक साथ पैक करते हैं, जिससे एक स्थिर परत बन जाती है, जो केवल कुछ परमाणु मोटी होती है। यदि धातु को काट दिया जाता है या खरोंच कर दिया जाता है और निष्क्रिय फिल्म को बाधित कर दिया जाता है, तो अधिक ऑक्साइड जल्दी से बनेगा और उजागर सतह को पुनर्प्राप्त करेगा, इसे ऑक्सीडेटिव जंग से बचाएगा।

दूसरी ओर, लोहा जल्दी से जंग खा जाता है क्योंकि परमाणु लोहा अपने ऑक्साइड की तुलना में बहुत छोटा है, इसलिए ऑक्साइड कसकर पैक की गई परत के बजाय एक ढीला बनाता है और भाग जाता है। निष्क्रिय फिल्म को स्वयं-मरम्मत के लिए ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है, इसलिए स्टेनलेस स्टील्स में कम ऑक्सीजन और खराब परिसंचरण वातावरण में खराब जंग प्रतिरोध होता है। समुद्री जल में, नमक से क्लोराइड हमला करेंगे और निष्क्रिय फिल्म को और अधिक तेज़ी से नष्ट करेंगे, इसकी तुलना में कम ऑक्सीजन वाले वातावरण में मरम्मत की जा सकती है।

स्टेनलेस स्टील के प्रकार

स्टेनलेस स्टील्स के तीन मुख्य प्रकार हैं ऑस्टेनिटिक, फेरिटिक और मार्टेंसिक। इन तीन प्रकार के स्टील्स की पहचान उनके माइक्रोस्ट्रक्चर या प्रबल क्रिस्टल चरण द्वारा की जाती है।

  • austenitic: ऑस्टेनिटिक स्टील्स में उनके प्राथमिक चरण (चेहरे पर केंद्रित क्यूबिक क्रिस्टल) के रूप में औस्टेनाइट होता है। ये क्रोमियम और निकल (कभी-कभी मैंगनीज और नाइट्रोजन) युक्त मिश्र धातु होते हैं, जो लोहे के प्रकार 302 संरचना, 18% क्रोमियम और 8% निकल के आसपास संरचित होते हैं। ऑस्टेनिटिक स्टील्स गर्मी उपचार द्वारा कठोर नहीं हैं। सबसे परिचित स्टेनलेस स्टील शायद टाइप 304 है, जिसे कभी-कभी T304 या केवल 304 कहा जाता है। टाइप 304 सर्जिकल स्टेनलेस स्टील 18-20% क्रोमियम और 8-10% निकल युक्त ऑस्ट्रेलियाई स्टील है।
  • ferritic: फेरिटिक स्टील्स में फेराइट (शरीर-केंद्रित क्यूबिक क्रिस्टल) उनके मुख्य चरण के रूप में होता है। इन स्टील्स में 17% क्रोमियम के प्रकार 430 संरचना के आधार पर, लोहा और क्रोमियम होते हैं। फेरिटिक स्टील, ऑस्टेनिटिक स्टील की तुलना में कम नमनीय है और गर्मी उपचार द्वारा कठोर नहीं है।
  • martensitic1890 के आसपास जर्मन माइक्रोस्कोपिस्ट एडोल्फ मार्टेंस द्वारा पहली बार ऑर्थोरॉम्बिक मार्टेन्सिट माइक्रोस्ट्रक्चर देखा गया था। मार्सिटिक स्टील्स निम्न कार्बन स्टील्स हैं जो लोहे के प्रकार 410 संरचना, 12% क्रोमियम और 0.12% कार्बन के आसपास निर्मित होते हैं। उन्हें गुस्सा और सख्त हो सकता है। मार्टेन्साइट स्टील को बहुत कठोरता देता है, लेकिन यह इसकी कठोरता को भी कम करता है और इसे भंगुर बनाता है, इसलिए कुछ स्टील्स पूरी तरह से कठोर हो जाते हैं।

स्टेनलेस स्टील्स के अन्य ग्रेड भी हैं, जैसे कि वर्षा-कठोर, डुप्लेक्स और कास्ट स्टेनलेस स्टील्स। स्टेनलेस स्टील को विभिन्न प्रकार के फिनिश और बनावट में उत्पादित किया जा सकता है और रंगों के व्यापक स्पेक्ट्रम पर रंगा जा सकता है।

Passivation

इस बात पर कुछ विवाद है कि क्या पारित होने की प्रक्रिया से स्टेनलेस स्टील के संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाया जा सकता है। अनिवार्य रूप से, इस्पात की सतह से मुक्त लोहे को हटाना उत्तीर्ण करना है। यह नाइट्रिक एसिड या साइट्रिक एसिड समाधान जैसे एक ऑक्सीडेंट में स्टील को डुबो कर किया जाता है। चूंकि लोहे की ऊपरी परत को हटा दिया जाता है, इसलिए निष्क्रियता सतह के विघटन को कम कर देती है।

जबकि निष्क्रियता निष्क्रिय परत की मोटाई या प्रभावशीलता को प्रभावित नहीं करती है, यह आगे के उपचार के लिए एक साफ सतह का निर्माण करने में उपयोगी है, जैसे कि चढ़ाना या पेंटिंग। दूसरी ओर, यदि ऑक्सीडेंट को स्टील से अपूर्ण रूप से हटा दिया जाता है, जैसा कि कभी-कभी तंग जोड़ों या कोनों के साथ टुकड़ों में होता है, तो दरार का परिणाम हो सकता है। अधिकांश शोध से संकेत मिलता है कि सतह के कण क्षरण में क्षरण के क्षय की संवेदनशीलता कम नहीं होती है।