कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील

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समझ कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील विशेषताएँ, फायदे, और प्रत्येक की सीमाएँ इंजीनियरों के लिए सर्वोपरि है, डिजाइनर, निर्माताओं, और कोई भी सामग्री चयन में शामिल है.

सही प्रकार के स्टील का चयन किसी परियोजना के प्रदर्शन को काफी प्रभावित कर सकता है, लंबी उम्र, लागत, और सुरक्षा.

यह निश्चित मार्गदर्शिका की तुलना में गहराई तक पहुंच जाएगा कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील, सूचित निर्णय लेने के लिए आपको सशक्त बनाने के लिए एक व्यापक समझ प्रदान करना.

1. परिचय

स्टील बहुमुखी प्रतिभा प्रदान करता है क्योंकि मिश्र धातु तत्व और गर्मी उपचार इसे विशिष्ट गुणों के लिए दर्जी कर सकते हैं.

इस अनुकूलनशीलता ने स्टील्स के एक विविध परिवार को जन्म दिया है, प्रत्येक अलग -अलग वातावरण और तनाव के लिए अनुकूल है.

इनमे से, कार्बन स्टील और स्टेनलेस स्टील के बीच का अंतर एक इंजीनियर के सबसे आम विचारों में से एक है.

1.1 कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील की तुलना का महत्व

के बीच की पसंद कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील केवल एक अकादमिक अभ्यास नहीं है.

इसके गहन व्यावहारिक निहितार्थ हैं.

ये दो प्रकार के स्टील बहुत अलग प्रदर्शन प्रोफाइल प्रदान करते हैं, विशेष रूप से संबंधित:

• संक्षारण प्रतिरोध: यह अक्सर प्राथमिक विभेदक होता है, स्टेनलेस स्टील के साथ जंग और जंग के अन्य रूपों के लिए बेहतर प्रतिरोध प्रदर्शित करता है.
• यांत्रिक विशेषताएं: ताकत, कठोरता, बेरहमी, और लचीलापन काफी भिन्न हो सकता है.
• लागत: कार्बन स्टील आम तौर पर कम महंगा होता है, लेकिन स्टेनलेस स्टील अपने स्थायित्व के कारण बेहतर दीर्घकालिक मूल्य प्रदान कर सकता है.
• सौंदर्यशास्र: स्टेनलेस स्टील को अक्सर इसके साफ के लिए चुना जाता है, आधुनिक रूप.
• निर्माण और मशीन: रचना में अंतर प्रभावित करता है कि इन स्टील्स को कितनी आसानी से काटा जा सकता है, बनाया, और वेल्डेड.

एक अनुचित विकल्प बनाने से घटकों की समय से पहले विफलता हो सकती है, रखरखाव लागत में वृद्धि, सुरक्षा को खतरा, या एक अनावश्यक रूप से महंगा उत्पाद.

इसलिए, किसी भी आवेदन के लिए सामग्री चयन के अनुकूलन के लिए कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील की बहस की गहन समझ महत्वपूर्ण है, हर रोज कटलरी और निर्माण बीम से लेकर उच्च तकनीक वाले एयरोस्पेस घटकों और चिकित्सा प्रत्यारोपण तक.

2. मूल अवधारणाएं और वर्गीकरण

प्रभावी ढंग से तुलना करने के लिए कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील, हमें पहले प्रत्येक सामग्री को परिभाषित करने की स्पष्ट समझ स्थापित करनी चाहिए, उनकी मौलिक रचनाएँ, और उनके प्राथमिक वर्गीकरण.

2.1 कार्बन स्टील

कई लोग कार्बन स्टील को सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली इंजीनियरिंग सामग्री मानते हैं क्योंकि यह अपेक्षाकृत कम लागत पर उत्कृष्ट यांत्रिक गुण प्रदान करता है.

इसकी परिभाषित विशेषता कार्बन पर इसकी निर्भरता है क्योंकि प्रमुख मिश्र धातु तत्व इसके गुणों को प्रभावित करता है.

परिभाषा:

कार्बन स्टील लोहे और कार्बन का एक मिश्र धातु है, जहां कार्बन मुख्य अंतरालीय मिश्र धातु तत्व है जो शुद्ध लोहे की ताकत और कठोरता को बढ़ाता है. अन्य मिश्र धातु तत्व आमतौर पर कम मात्रा में मौजूद होते हैं, अक्सर स्टीलमेकिंग प्रक्रिया से अवशिष्ट के रूप में या जानबूझकर गुणों को परिष्कृत करने के लिए मामूली मात्रा में जोड़ा जाता है, लेकिन वे कार्बन स्टील के रूप में इसके मौलिक चरित्र को महत्वपूर्ण रूप से नहीं बदलते हैं.

संघटन:

अमेरिकन आयरन एंड स्टील इंस्टीट्यूट (ऐसी) कार्बन स्टील को स्टील के रूप में परिभाषित करता है जिसमें:

1. मानकों को क्रोमियम के लिए न्यूनतम सामग्री की आवश्यकता नहीं है, कोबाल्ट, कोलंबियम (नाइओबियम), मोलिब्डेनम, निकल, टाइटेनियम, टंगस्टन, वैनेडियम, zirconium, या किसी अन्य तत्व को एक विशिष्ट मिश्र धातु प्रभाव के लिए जोड़ा गया.
2. तांबे के लिए निर्दिष्ट न्यूनतम से अधिक नहीं है 0.40 प्रतिशत.
3. या निम्नलिखित में से किसी भी तत्व के लिए निर्दिष्ट अधिकतम सामग्री नोट किए गए प्रतिशत से अधिक नहीं है: मैंगनीज 1.65, सिलिकॉन 0.60, ताँबा 0.60.

प्रमुख तत्व है कार्बन (सी), विशिष्ट सामग्री के साथ ट्रेस मात्रा से लेकर तक 2.11% वजन से.

इस कार्बन सामग्री से परे, मिश्र धातु को आम तौर पर कच्चा लोहा के रूप में वर्गीकृत किया जाता है.

• मैंगनीज (एम.एन.): आमतौर पर उपस्थित होते हैं 1.65%. यह ताकत और कठोरता में योगदान देता है, एक deoxidizer और desulfurizer के रूप में कार्य करता है, और गर्म काम में सुधार करता है.
• सिलिकॉन (और): आमतौर पर 0.60%. यह एक deoxidizer के रूप में कार्य करता है और थोड़ा बढ़ जाता है.
• गंधक (एस) और फास्फोरस (पी): इन्हें आमतौर पर अशुद्धियां माना जाता है. सल्फर उच्च तापमान पर भंगुरता का कारण बन सकता है (हॉट मेटनेस), जबकि फास्फोरस कम तापमान पर भंगुरता का कारण बन सकता है (ठंड की तकलीफ). उनके स्तर को आमतौर पर कम रखा जाता है (जैसे, <0.05%).

कार्बन स्टील के प्रकार:

कार्बन स्टील्स को मुख्य रूप से उनके कार्बन सामग्री के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है, जैसा कि उनके यांत्रिक गुणों पर सबसे महत्वपूर्ण प्रभाव है:

1. कम कार्बन इस्पात (हल्का स्टील):
   • कार्बन सामग्री: आमतौर पर तक होता है 0.25% – 0.30% कार्बन (जैसे, ऐसी 1005 को 1025).
   • गुण: अपेक्षाकृत नरम, तन्य, और आसानी से मशीनीकृत, बनाया, और वेल्डेड. उच्च कार्बन स्टील्स की तुलना में कम तन्य शक्ति. कम से कम महंगा प्रकार.
   • सूक्ष्म: मुख्य रूप से कुछ पर्लिट के साथ फेराइट.
   • अनुप्रयोग: ऑटोमोटिव बॉडी पैनल, संरचनात्मक आकार (मैं बीम, चैनल), पाइप, निर्माण घटक, भोजन के डिब्बे, और जनरल शीट मेटल वर्क.
2. मध्यम-कार्बन स्टील:
   • कार्बन सामग्री: आम तौर पर से रेंज 0.25% – 0.30% को 0.55% – 0.60% कार्बन (जैसे, ऐसी 1030 को 1055).
   • गुण: ताकत का एक अच्छा संतुलन प्रदान करता है, कठोरता, बेरहमी, और लचीलापन. गर्मी उपचार के लिए उत्तरदायी (ठंडा करना और गर्म करना) यांत्रिक गुणों को और बढ़ाने के लिए. अधिक कठिन है, वेल्ड, और कम कार्बन स्टील की तुलना में कटौती.
   • सूक्ष्म: कम कार्बन स्टील की तुलना में पर्लिट का अनुपात बढ़ा.
   • अनुप्रयोग: गियर, शाफ्ट, एक्सल, क्रैंक्शैफ्ट, कपलिंग्स, रेल -पटरियों, मशीनरी भाग, और उच्च शक्ति और पहनने के प्रतिरोध की आवश्यकता वाले घटकों.
3. हाई-कार्बन स्टील (कार्बन उपकरण स्टील):
   • कार्बन सामग्री: आम तौर पर से रेंज 0.55% – 0.60% को 1.00% – 1.50% कार्बन (जैसे, ऐसी 1060 को 1095). कुछ वर्गीकरण इसे ~ 2.1% तक बढ़ा सकते हैं.
   • गुण: बहुत कठिन, मज़बूत, और गर्मी उपचार के बाद अच्छे पहनने के प्रतिरोध के पास है. तथापि, यह कम नमनीय और कठिन है (अधिक भंगुर) कम कार्बन स्टील्स की तुलना में. वेल्ड और मशीन के लिए अधिक कठिन.
   • सूक्ष्म: मुख्य रूप से पर्लिट और सीमेंटाइट.
   • अनुप्रयोग: काटने का उपकरण (छेनी, अभ्यास), स्प्रिंग्स, उच्च शक्ति वाले तार, घूंसे, मर जाता है, और ऐसे अनुप्रयोग जहां अत्यधिक कठोरता और पहनने के प्रतिरोध प्राथमिक आवश्यकताएं हैं.
4. अति-उच्च कार्बन स्टील:
   • कार्बन सामग्री: लगभग 1.25% को 2.0% कार्बन.
   • गुण: बड़ी कठोरता के लिए गुस्सा किया जा सकता है. विशेष के लिए उपयोग किया जाता है, चाकू जैसे गैर-औद्योगिक उद्देश्य, एक्सल, या घूंसे.

कार्बन सामग्री पर आधारित यह वर्गीकरण समझने में मौलिक है कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील तुलना, जैसा कि यह कार्बन स्टील्स के लिए आधारभूत गुणों को सेट करता है.

2.2 स्टेनलेस स्टील

स्टेनलेस स्टील अपने असाधारण संक्षारण प्रतिरोध के लिए अधिकांश कार्बन स्टील्स से बाहर खड़ा है.

यह विशेषता इसकी विशिष्ट मिश्र धातु रचना से उत्पन्न होती है.

परिभाषा:

स्टेनलेस स्टील लोहे का एक मिश्र धातु है जिसमें न्यूनतम होता है 10.5% क्रोमियम (करोड़) बड़े पैमाने पर.

क्रोमियम एक निष्क्रिय बनाता है, स्टील की सतह पर स्व-मरम्मत ऑक्साइड परत, जो इसे जंग और धुंधला से बचाता है.

यह यह क्रोमियम सामग्री है जो मुख्य रूप से अन्य स्टील से स्टेनलेस स्टील को अलग करती है.

संघटन:

लोहे और परिभाषित क्रोमियम के अलावा, स्टेनलेस स्टील्स में विभिन्न अन्य मिश्र धातु तत्व शामिल हो सकते हैं जैसे कि विशिष्ट गुणों को बढ़ाने के लिए, ताकत, और विशेष वातावरण में संक्षारण प्रतिरोध.

• क्रोमियम (करोड़): आवश्यक तत्व, न्यूनतम 10.5%. उच्च क्रोमियम सामग्री आमतौर पर जंग प्रतिरोध में सुधार करती है.
• निकल (में): अक्सर ऑस्टेनिटिक संरचना को स्थिर करने के लिए जोड़ा जाता है (नीचे दिए गए प्रकार देखें), जो लचीलापन में सुधार करता है, बेरहमी, और वेल्डेबिलिटी. कुछ वातावरणों में जंग प्रतिरोध को भी बढ़ाता है.
• मोलिब्डेनम (एमओ): पिटिंग और क्रेविस जंग के प्रतिरोध में सुधार करता है, विशेष रूप से क्लोराइड युक्त वातावरण में (समुद्री जल की तरह). साथ ही ऊंचे तापमान पर ताकत बढ़ जाती है.
• मैंगनीज (एम.एन.): एक ऑस्टेनाइट स्टेबलाइजर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है (आंशिक रूप से कुछ ग्रेड में निकल की जगह) और ताकत और गर्म काम में सुधार करता है.
• सिलिकॉन (और): एक deoxidizer के रूप में कार्य करता है और उच्च तापमान पर ऑक्सीकरण के प्रतिरोध में सुधार करता है.
• कार्बन (सी): स्टेनलेस स्टील्स में मौजूद है, लेकिन इसकी सामग्री को अक्सर सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाता है. ऑस्टेनिटिक और फेरिटिक ग्रेड में, कम कार्बन को आमतौर पर संवेदीकरण को रोकने के लिए पसंद किया जाता है (क्रोमियम कार्बाइड वर्षा, संक्षारण प्रतिरोध को कम करना). मार्टेनसिटिक ग्रेड में, कठोरता के लिए उच्च कार्बन की आवश्यकता होती है.
• नाइट्रोजन (एन): ताकत बढ़ाता है और जंग प्रतिरोध को बढ़ाता है, और ऑस्टेनिटिक संरचना को स्थिर करता है.
• अन्य तत्व: टाइटेनियम (का), नाइओबियम (नायब), ताँबा (घन), गंधक (एस) (कुछ ग्रेड में बेहतर मशीनबिलिटी के लिए), सेलेनियम (साथ), अल्युमीनियम (अल), वगैरह।, विशिष्ट उद्देश्यों के लिए जोड़ा जा सकता है.

स्टेनलेस स्टील के प्रकार:

स्टेनलेस स्टील्स को मुख्य रूप से उनके धातुकर्म माइक्रोस्ट्रक्चर के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है, जो उनकी रासायनिक संरचना द्वारा निर्धारित किया जाता है (विशेष रूप से क्रोमियम, निकल, और कार्बन सामग्री):

ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स:

क्रोमियम और निकल में उच्च, उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध की पेशकश, प्रपत्र, और वेल्डेबिलिटी.

आमतौर पर खाद्य प्रसंस्करण में उपयोग किया जाता है, चिकित्सा उपकरण, और वास्तुशिल्प अनुप्रयोग. गर्मी उपचार द्वारा कठोर नहीं.

फेरिटिक स्टेनलेस स्टील्स:

कम या कोई निकल के साथ उच्च क्रोमियम होते हैं. अधिक लागत प्रभावी, चुंबकीय, और मध्यम रूप से संक्षारण प्रतिरोधी.

आमतौर पर मोटर वाहन निकास प्रणालियों और घरेलू उपकरणों में उपयोग किया जाता है. सख्त होने के लिए गर्मी उपचार योग्य नहीं है.

मार्टेनसिटिक स्टेनलेस स्टील्स:

उच्च कार्बन सामग्री गर्मी उपचार के माध्यम से सख्त होने की अनुमति देती है. उच्च कठोरता और शक्ति के लिए जाना जाता है.

चाकू में इस्तेमाल किया, वाल्व, और यांत्रिक भागों.

द्वैध स्टेनलेस स्टील्स:

ऑस्टेनिटिक और फेरिटिक संरचनाओं को मिलाएं, उच्च शक्ति और उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करना.

मरीन जैसे वातावरण की मांग के लिए आदर्श, रासायनिक प्रसंस्करण, और पाइपिंग सिस्टम.

बारिश-कठोरता (शारीरिक रूप से विकलांग) स्टेनलेस स्टील्स:

अच्छे संक्षारण प्रतिरोध को बनाए रखते हुए गर्मी उपचार के माध्यम से बहुत उच्च शक्ति प्राप्त कर सकते हैं.

एयरोस्पेस और उच्च शक्ति वाले यांत्रिक घटकों में आम.

इन मौलिक वर्गीकरणों को समझना में बारीकियों की सराहना करने के लिए महत्वपूर्ण है कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील तुलना.

कम से कम की उपस्थिति 10.5% स्टेनलेस स्टील में क्रोमियम इसकी परिभाषित विशेषता की आधारशिला है: संक्षारण प्रतिरोध.

3. मुख्य प्रदर्शन अंतर का विश्लेषण: कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील

उपयोग करने का निर्णय कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील अक्सर उनके मुख्य प्रदर्शन विशेषताओं की विस्तृत तुलना पर टिका होता है.

जबकि दोनों आयरन-आधारित मिश्र हैं, उनकी अलग -अलग रचनाएँ विभिन्न परिस्थितियों में कैसे व्यवहार करती हैं, इसमें महत्वपूर्ण बदलाव की ओर ले जाती हैं.

3.1 संक्षारण प्रतिरोध

यह यकीनन सबसे महत्वपूर्ण और प्रसिद्ध अंतर है कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील बहस.

कार्बन स्टील:

कार्बन स्टील में खराब संक्षारण प्रतिरोध होता है.

जब नमी और ऑक्सीजन के संपर्क में, कार्बन स्टील में लोहे आसानी से आयरन ऑक्साइड बनाने के लिए ऑक्सीकरण करता है, आमतौर पर जंग के रूप में जाना जाता है.

यह जंग की परत आमतौर पर झरझरा और परतदार होती है, अंतर्निहित धातु को कोई सुरक्षा नहीं देना, जंग को जारी रखने की अनुमति देना, संभावित रूप से संरचनात्मक विफलता के लिए अग्रणी.

जंग की दर पर्यावरणीय कारकों जैसे आर्द्रता पर निर्भर करती है, तापमान, नमक की उपस्थिति (जैसे, तटीय क्षेत्रों या डी-आइसिंग लवण में), और प्रदूषक (जैसे, सल्फर यौगिक).

जंग को रोकने या धीमा करने के लिए, कार्बन स्टील लगभग हमेशा एक सुरक्षात्मक कोटिंग की आवश्यकता होती है (जैसे, रँगना, galvanizing, चढ़ाना) या अन्य संक्षारण नियंत्रण उपाय (जैसे, कैथोडिक संरक्षण).

 

स्टेनलेस स्टील:

स्टेनलेस स्टील, इसके न्यूनतम के कारण 10.5% क्रोमियम सामग्री, उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध प्रदर्शित करता है.

क्रोमियम बहुत पतला बनाने के लिए पर्यावरण में ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है, दृढ़, पारदर्शी, और क्रोमियम ऑक्साइड की स्व-मरम्मत निष्क्रिय परत (Cr ₂o ₃) सतह पर.

यह निष्क्रिय परत एक बाधा के रूप में कार्य करती है, अंतर्निहित लोहे के आगे ऑक्सीकरण और जंग को रोकना.

यदि सतह को खरोंच या क्षतिग्रस्त कर दिया जाता है, क्रोमियम तेजी से इस सुरक्षात्मक परत में सुधार के लिए ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करता है, एक घटना को अक्सर "आत्म-चिकित्सा" के रूप में संदर्भित किया जाता है।

स्टेनलेस स्टील में संक्षारण प्रतिरोध की डिग्री विशिष्ट मिश्र धातु रचना के आधार पर भिन्न होती है:

• उच्च क्रोमियम सामग्री आमतौर पर जंग प्रतिरोध में सुधार करती है.
• निकेल सामान्य संक्षारण प्रतिरोध और कुछ एसिड के प्रतिरोध को बढ़ाता है.
• मोलिब्डेनम में काफी सुधार होता है।, विशेषकर क्लोराइड युक्त वातावरण में.

ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स (पसंद 304 और 316) आम तौर पर सबसे अच्छा ऑल-अराउंड जंग प्रतिरोध प्रदान करता है.

फेरिटिक ग्रेड भी अच्छे प्रतिरोध की पेशकश करते हैं, जबकि मार्टेनसिटिक ग्रेड, उनके उच्च कार्बन सामग्री और अलग -अलग माइक्रोस्ट्रक्चर के कारण, आमतौर पर समान क्रोमियम स्तरों के साथ ऑस्टेनिटिक्स या फेरिटिक्स की तुलना में कम संक्षारण प्रतिरोधी होते हैं.

डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स तनाव संक्षारण क्रैकिंग जैसे जंग के विशिष्ट रूपों के लिए उत्कृष्ट प्रतिरोध प्रदान करते हैं.

संक्षारण प्रतिरोध के लिए सारांश: में कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील तुलना, स्टेनलेस स्टील निहित संक्षारण प्रतिरोध के लिए स्पष्ट विजेता है.

3.2 कठोरता और पहनने का प्रतिरोध

कठोरता स्थानीयकृत प्लास्टिक विरूपण के लिए एक सामग्री का प्रतिरोध है, जैसे कि इंडेंटेशन या स्क्रैचिंग.

पहनने का प्रतिरोध घर्षण के कारण क्षति और सामग्री के नुकसान का विरोध करने की क्षमता है, घर्षण, या कटाव.

कार्बन स्टील:

कार्बन स्टील की कठोरता और पहनने का प्रतिरोध मुख्य रूप से इसकी कार्बन सामग्री और गर्मी उपचार द्वारा निर्धारित किया जाता है.

• कम कार्बन स्टील्स अपेक्षाकृत नरम होते हैं और खराब पहनने का प्रतिरोध होता है.
• मध्यम-कार्बन स्टील्स मध्यम कठोरता प्राप्त कर सकते हैं और प्रतिरोध पहन सकते हैं, विशेषकर ताप उपचार के बाद.
• हाई-कार्बन स्टील्स को हीट-ट्रीट किया जा सकता है (क्वेंच्ड और टेम्पर्ड) कठोरता और उत्कृष्ट पहनने के प्रतिरोध के बहुत उच्च स्तर को प्राप्त करने के लिए, उन्हें उपकरण काटने और भागों को पहनने के लिए उपयुक्त बनाना. कार्बाइड की उपस्थिति (आयरन कार्बाइड की तरह, Fec या centite) माइक्रोस्ट्रक्चर में प्रतिरोध पहनने में महत्वपूर्ण योगदान देता है.

स्टेनलेस स्टील:

स्टेनलेस स्टील की कठोरता और पहनने का प्रतिरोध विभिन्न प्रकारों के बीच बहुत भिन्न होता है:

• ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स (जैसे, 304, 316) उनकी annealed स्थिति में अपेक्षाकृत नरम हैं, लेकिन ठंड के काम से काफी कठोर हो सकते हैं (तनाव कठोरण). उनके पास आम तौर पर मध्यम पहनने का प्रतिरोध होता है, लेकिन वे फेलिंग से पीड़ित हो सकते हैं (स्लाइडिंग सतहों के बीच आसंजन के कारण पहनने का एक रूप) स्नेहन के बिना उच्च भार के तहत.
• फेरिटिक स्टेनलेस स्टील्स भी अपेक्षाकृत नरम होते हैं और गर्मी उपचार द्वारा कठोर नहीं होते हैं. उनका पहनने का प्रतिरोध आम तौर पर मध्यम होता है.
• मार्टेनसिटिक स्टेनलेस स्टील्स (जैसे, 410, 420, 440सी) विशेष रूप से गर्मी उपचार द्वारा कठोर होने के लिए डिज़ाइन किया गया है. वे बहुत अधिक कठोरता का स्तर प्राप्त कर सकते हैं (उच्च-कार्बन स्टील्स से अधिक या उससे भी अधिक) और उत्कृष्ट पहनने के प्रतिरोध का प्रदर्शन करें, विशेष रूप से उच्च कार्बन और क्रोमियम सामग्री के साथ ग्रेड जो हार्ड क्रोमियम कार्बाइड बनाते हैं.
• डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स में आम तौर पर उच्च कठोरता और बेहतर पहनने का प्रतिरोध होता है, जो उनकी उच्च ताकत के कारण ऑस्टेनिटिक ग्रेड की तुलना में बेहतर होता है.
• बारिश-कठोरता (शारीरिक रूप से विकलांग) स्टेनलेस स्टील्स भी उपयुक्त उम्र बढ़ने के उपचार के बाद बहुत अधिक कठोरता और अच्छे पहनने के प्रतिरोध को प्राप्त कर सकते हैं.

कठोरता और पहनने के प्रतिरोध के लिए सारांश:

तुलना करते समय कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील इन गुणों के लिए:

• हीट-ट्रीटेड हाई-कार्बन स्टील्स और हीट-ट्रीटेड मार्टेनसिटिक स्टेनलेस स्टील्स कठोरता और पहनने के प्रतिरोध के उच्चतम स्तर को प्राप्त कर सकते हैं.
• ऑस्टेनिटिक और फेरिटिक स्टेनलेस स्टील्स आम तौर पर नरम होते हैं और कठोर कार्बन स्टील्स या मार्टेनसिटिक स्टेनलेस स्टील्स की तुलना में कम पहनने का प्रतिरोध होता है, जब तक कि काफी ठंडा काम न हो (austenitic).

3.3 क्रूरता और प्रभाव प्रतिरोध

क्रूरता एक सामग्री की क्षमता है जो ऊर्जा को अवशोषित करने और फ्रैक्चरिंग से पहले प्लास्टिक रूप से विकृत है. प्रभाव प्रतिरोध विशेष रूप से अचानक झेलने की अपनी क्षमता को संदर्भित करता है, उच्च दर-लोडिंग (एक प्रभाव).

कार्बन स्टील:

कार्बन स्टील की क्रूरता इसके कार्बन सामग्री और कठोरता से विपरीत है.

• कम कार्बन स्टील्स आम तौर पर बहुत कठिन और नमनीय होते हैं, अच्छे प्रभाव प्रतिरोध का प्रदर्शन, विशेष रूप से कमरे और ऊंचे तापमान पर. तथापि, वे बहुत कम तापमान पर भंगुर हो सकते हैं (नमनीय-से-भंगुर संक्रमण तापमान, डीबीटीटी).
• मध्यम-कार्बन स्टील्स ताकत और क्रूरता का एक उचित संतुलन प्रदान करते हैं.
• उच्च कार्बन स्टील्स, खासकर जब कठोर, कम क्रूरता है और अधिक भंगुर हैं, मतलब उनके पास कम प्रभाव प्रतिरोध है.

उष्मा उपचार (जैसे शमन के बाद तड़के) मध्यम और उच्च-कार्बन स्टील्स की क्रूरता के अनुकूलन के लिए महत्वपूर्ण है.

स्टेनलेस स्टील:

स्टेनलेस स्टील के प्रकार के साथ क्रूरता काफी भिन्न होती है:

• ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स (जैसे, 304, 316) उत्कृष्ट क्रूरता और प्रभाव प्रतिरोध का प्रदर्शन, यहां तक ​​कि क्रायोजेनिक तापमान के लिए नीचे. वे आमतौर पर एक नमनीय-से-भंगुर संक्रमण नहीं दिखाते हैं. यह उन्हें कम तापमान वाले अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाता है.
• फेरिटिक स्टेनलेस स्टील्स में आमतौर पर ऑस्टेनिटिक्स की तुलना में कम क्रूरता होती है, विशेष रूप से मोटे वर्गों में या कम तापमान पर. वे एक DBTT का प्रदर्शन कर सकते हैं. कुछ ग्रेड मध्यवर्ती तापमान के लिए लंबे समय तक संपर्क के बाद "475 ° C आलिंगन" से ग्रस्त हैं.
• मार्टेनसिटिक स्टेनलेस स्टील्स, जब उच्च शक्ति के स्तर तक कठोर हो गया, कम क्रूरता है और ठीक से टेम्पर्ड नहीं होने पर काफी भंगुर हो सकता है. टेम्परिंग क्रूरता में सुधार करता है लेकिन अक्सर कुछ कठोरता की कीमत पर.
• डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स आम तौर पर अच्छी बेरहमी प्रदान करते हैं, अक्सर फेरिटिक ग्रेड से बेहतर और समकक्ष शक्ति के स्तर पर मार्टेनसिटिक ग्रेड से बेहतर, हालांकि आमतौर पर बहुत कम तापमान पर ऑस्टेनिटिक ग्रेड के रूप में उच्च नहीं है.
• पीएच स्टेनलेस स्टील्स उच्च शक्ति के साथ -साथ अच्छी क्रूरता प्राप्त कर सकते हैं, विशिष्ट उम्र बढ़ने के उपचार के आधार पर.

क्रूरता और प्रभाव प्रतिरोध के लिए सारांश:

में कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील प्रसंग:

• ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स आमतौर पर क्रूरता और प्रभाव प्रतिरोध का सबसे अच्छा संयोजन प्रदान करते हैं, विशेष रूप से कम तापमान पर.
• लो-कार्बन स्टील्स भी बहुत कठिन हैं, लेकिन उनके DBTT द्वारा सीमित किया जा सकता है.
• हाई-कार्बन स्टील्स और कठोर मार्टेनसिटिक स्टेनलेस स्टील्स में कम क्रूरता होती है.

3.4 तन्य शक्ति और बढ़ाव

तन्यता ताकत (परम तन्य शक्ति, संघ राज्य क्षेत्रों) क्या अधिकतम तनाव एक सामग्री का सामना कर सकता है जबकि गर्दन से पहले खिंचाव या खींचा जा सकता है.

बढ़ाव लचीलापन का एक उपाय है, फ्रैक्चरिंग से पहले एक सामग्री कितनी विकृत हो सकती है, इसका प्रतिनिधित्व करना.

कार्बन स्टील:

• तन्यता ताकत: कार्बन सामग्री के साथ और गर्मी उपचार के साथ बढ़ता है (मध्यम और उच्च कार्बन स्टील्स के लिए).
  • कम कार्बन इस्पात: ~ 400-550 एमपीए (58-80 केएसआई)
  • मध्यम कार्बन स्टील (annealed): ~ 550-700 एमपीए (80-102 केएसआई); (गर्मी का इलाज किया हुआ): बहुत अधिक हो सकता है, तक 1000+ एमपीए.
  • उच्च कार्बन स्टील (गर्मी का इलाज किया हुआ): अधिक हो सकता है 1500-2000 एमपीए (217-290 केएसआई) कुछ ग्रेड और उपचार के लिए.
• बढ़ाव: आम तौर पर कार्बन सामग्री और शक्ति में वृद्धि के रूप में कम हो जाता है. कम कार्बन स्टील्स बहुत नमनीय हैं (जैसे, 25-30% बढ़ाव), जबकि कठोर उच्च-कार्बन स्टील्स में बहुत कम वृद्धि होती है (<10%).

स्टेनलेस स्टील:

• तन्यता ताकत:
  • austenitic (जैसे, 304 annealed): ~ 515-620 एमपीए (75-90 केएसआई). ठंड काम करने से काफी वृद्धि की जा सकती है (जैसे, पर 1000 एमपीए).
  • फेरिटिक (जैसे, 430 annealed): ~ 450-520 एमपीए (65-75 केएसआई).
  • martensitic (जैसे, 410 गर्मी का इलाज किया हुआ): ~ 500 एमपीए से लेकर ओवर तक हो सकता है 1300 एमपीए (73-190 केएसआई) गर्मी उपचार पर निर्भर करता है. 440C और भी अधिक हो सकता है.
  • दोहरा (जैसे, 2205): ~ 620-800 एमपीए (90-116 केएसआई) या उच्चतर.
  • पीएच स्टील्स (जैसे, 17-4पीएच गर्मी का इलाज): बहुत उच्च ताकत प्राप्त कर सकते हैं, जैसे, 930-1310 एमपीए (135-190 केएसआई).
• बढ़ाव:
  • austenitic: एनील्ड स्टेट में उत्कृष्ट बढ़ाव (जैसे, 40-60%), ठंड के काम के साथ कम हो जाता है.
  • फेरिटिक: मध्यम बढ़ाव (जैसे, 20-30%).
  • martensitic: कम बढ़ाव, खासकर जब उच्च शक्ति के स्तर पर कठोर हो (जैसे, 10-20%).
  • दोहरा: अच्छा बढ़ाव (जैसे, 25% या अधिक).

तन्य शक्ति और बढ़ाव के लिए सारांश:

वही कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील तुलना दोनों के लिए एक विस्तृत श्रृंखला दिखाती है:

• दोनों परिवार मिश्र धातु और गर्मी उपचार के माध्यम से बहुत अधिक तन्यता ताकत प्राप्त कर सकते हैं (हाई-कार्बन स्टील्स और मार्टेंसिटिक/पीएच स्टेनलेस स्टील्स).
• लो-कार्बन स्टील्स और एनील्ड ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स सबसे अच्छी लचीलापन प्रदान करते हैं (बढ़ाव).
• दोनों के उच्च शक्ति वाले संस्करण कम लचीलापन रखते हैं.

3.5 उपस्थिति और सतह उपचार

सौंदर्यशास्त्र और सतह खत्म अक्सर महत्वपूर्ण विचार होते हैं, विशेष रूप से उपभोक्ता उत्पादों या वास्तुशिल्प अनुप्रयोगों के लिए.

कार्बन स्टील:

कार्बन स्टील में आमतौर पर एक सुस्त होता है, अपने कच्चे राज्य में मैट ग्रे उपस्थिति. यह सतह ऑक्सीकरण के लिए प्रवण है (जंग लगने) अगर असुरक्षित छोड़ दिया जाता है, जो अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए सौंदर्यशास्त्र अवांछनीय है.
सतह उपचार: उपस्थिति में सुधार करने और जंग सुरक्षा प्रदान करने के लिए, कार्बन स्टील का लगभग हमेशा इलाज किया जाता है. सामान्य उपचार में शामिल हैं:

• चित्रकारी: रंगों और खत्म की विस्तृत श्रृंखला.
• पाउडर कोटिंग: टिकाऊ और आकर्षक खत्म.
• galvanizing: जंग संरक्षण के लिए जस्ता के साथ कोटिंग (एक स्पैंगल्ड या मैट ग्रे उपस्थिति में परिणाम).
• चढ़ाना: क्रोमियम जैसे अन्य धातुओं के साथ कोटिंग (सजावटी क्रोम), निकल, या उपस्थिति और सुरक्षा के लिए कैडमियम.
• धुंधला या काला ऑक्साइड कोटिंग: रासायनिक रूपांतरण कोटिंग्स जो हल्के संक्षारण प्रतिरोध और एक अंधेरे उपस्थिति प्रदान करते हैं, अक्सर उपकरण और आग्नेयास्त्रों के लिए उपयोग किया जाता है.

स्टेनलेस स्टील:

स्टेनलेस स्टील अपने आकर्षक के लिए प्रसिद्ध है, चमकदार, और आधुनिक उपस्थिति. निष्क्रिय क्रोमियम ऑक्साइड परत पारदर्शी है, के माध्यम से धातु की चमक को दिखाने की अनुमति.
सतह खत्म: स्टेनलेस स्टील को विभिन्न प्रकार के मिल फिनिश के साथ आपूर्ति की जा सकती है या विशिष्ट सौंदर्य प्रभाव प्राप्त करने के लिए आगे संसाधित किया जा सकता है:

• मिल फिनिश (जैसे, नहीं. 1, 2बी, 2डी): सुस्त से मध्यम चिंतनशील तक भिन्न होता है. 2B एक सामान्य सामान्य-उद्देश्य कोल्ड-रोल्ड फिनिश है.
• पॉलिश खत्म (जैसे, नहीं. 4, नहीं. 8 आईना): एक ब्रश साटन लुक से हो सकता है (नहीं. 4) एक अत्यधिक चिंतनशील दर्पण खत्म करने के लिए (नहीं. 8). ये यांत्रिक घर्षण द्वारा प्राप्त किए जाते हैं.
• बनावट फिनिश: सजावटी या कार्यात्मक उद्देश्यों के लिए पैटर्न को उभरा या सतह में रोल किया जा सकता है (जैसे, बेहतर पकड़, कम चकाचौंध).
• रंगीन स्टेनलेस स्टील: रासायनिक या विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं के माध्यम से प्राप्त किया जो निष्क्रिय परत की मोटाई को बदल देता है, हस्तक्षेप रंग बनाना, या पीवीडी के माध्यम से (भौतिक वाष्प जमाव) कोटिंग्स.

स्टेनलेस स्टील को आमतौर पर जंग सुरक्षा के लिए पेंटिंग या कोटिंग की आवश्यकता नहीं होती है, जो एक महत्वपूर्ण दीर्घकालिक रखरखाव लाभ हो सकता है. इसका अंतर्निहित खत्म अक्सर इसके चयन का एक महत्वपूर्ण कारण है.

उपस्थिति और सतह उपचार के लिए सारांश:

में कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील उपस्थिति के लिए तुलना:

• स्टेनलेस स्टील एक स्वाभाविक रूप से आकर्षक और संक्षारण-प्रतिरोधी खत्म प्रदान करता है जिसे और बढ़ाया जा सकता है.
• कार्बन स्टील को सौंदर्यशास्त्र और संक्षारण संरक्षण दोनों के लिए सतह उपचार की आवश्यकता होती है.

4. संक्षारण प्रतिरोध तुलना: कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील (में गहन)

जंग प्रतिरोध में अंतर इतना मौलिक है कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील निर्णय कि यह एक अधिक विस्तृत परीक्षा का वारंट करता है.

4.1 मूल संक्षारण तंत्र

संक्षारण सामग्री का क्रमिक विनाश है (आमतौर पर धातुएं) उनके पर्यावरण के साथ रासायनिक या विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया द्वारा.

स्टील की तरह लोहे-आधारित मिश्र धातुओं के लिए, सबसे आम रूप जंग लगना है.

• कार्बन स्टील का क्षरण (जंग लगने):
  जब कार्बन स्टील को ऑक्सीजन और नमी दोनों के वातावरण से अवगत कराया जाता है (यहां तक ​​कि हवा में आर्द्रता), इसकी सतह पर एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल बनता है.
  1. एनोडिक प्रतिक्रिया: लोहा (फ़े) परमाणु इलेक्ट्रॉनों को खो देते हैं (ऑक्सीकरण) लोहे के आयन बनने के लिए (फ़े):
     Fe → fe at + 2e
  2. कैथोडिक प्रतिक्रिया: ऑक्सीजन (O ₂) और पानी (H ₂o) सतह पर इन इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करें (कम करना):
     O ₂ + 2H ₂o + 4E → 4OH⁻ (तटस्थ या क्षारीय स्थितियों में)
     या o₂ + 4Has + 4E → 2h₂o (अम्लीय परिस्थितियों में)
  3. जंग का गठन: लोहे के आयन (फ़े) फिर हाइड्रॉक्साइड आयनों के साथ प्रतिक्रिया (ओह) और आगे ऑक्सीजन के साथ विभिन्न हाइड्रेटेड लोहे के ऑक्साइड बनाने के लिए, सामूहिक रूप से जंग के रूप में जाना जाता है. एक सामान्य रूप फेरिक हाइड्रॉक्साइड है, फ़े(ओह)₃, जो तब fe₂o₃ · nh₂o को निर्जलित करता है.
     फ़े + 2ओह → फे(ओह)₂ (जाली हाइड्रॉक्साइड)
     4फ़े(ओह)₂ + O ₂ + 2Huit → 4fe(ओह)₃ (फेरिक हाइड्रॉक्साइड - जंग)
     कार्बन स्टील पर गठित जंग परत आमतौर पर होती है:

• झरझरा: यह नमी और ऑक्सीजन को अंतर्निहित धातु में प्रवेश करने की अनुमति देता है.
• गैर-स्वैच्छिक/परतदार: यह आसानी से अलग कर सकता है, आगे के जंग के लिए ताजा धातु को उजागर करना.
• मोटा: जंग मूल लोहे की तुलना में एक बड़ी मात्रा में है, जो विवश संरचनाओं में तनाव और क्षति का कारण बन सकता है.

इस प्रकार, कार्बन स्टील में संक्षारण एक आत्म-प्रसार प्रक्रिया है जब तक कि धातु की रक्षा न हो.

4.2 कार्बन इस्पात के लिए एक-एक-एक-प्रकार

जंग के लिए इसकी संवेदनशीलता के कारण, नमी और ऑक्सीजन के साथ वातावरण में उपयोग किए जाने पर कार्बन स्टील को लगभग हमेशा सुरक्षात्मक उपायों की आवश्यकता होती है.

सामान्य रणनीतियों में शामिल हैं:

1. सुरक्षात्मक लेप: स्टील और संक्षारक वातावरण के बीच एक भौतिक अवरोध पैदा करना.
   • पेंट और कार्बनिक कोटिंग्स: एक बाधा प्रदान करें और इसमें संक्षारण अवरोधक भी हो सकते हैं. अच्छे आसंजन के लिए उचित सतह की तैयारी की आवश्यकता है. क्षति और अपक्षय के अधीन, पुनर्मूल्यांकन की आवश्यकता है.
   • धातु कोटिंग्स:
     • galvanizing: जस्ता के साथ कोटिंग (हॉट-डिप गैल्वनाइजिंग या इलेक्ट्रोगलवाइजिंग). जस्ता लोहे की तुलना में अधिक प्रतिक्रियाशील है, तो यह अधिमान्य रूप से सहवास करता है (बलिदान संरक्षण या कैथोडिक संरक्षण) भले ही कोटिंग खरोंच हो.
     • चढ़ाना: क्रोमियम जैसी धातुओं के साथ कोटिंग, निकल, टिन, या कैडमियम. कुछ बाधा सुरक्षा प्रदान करते हैं, अन्य (निकेल पर क्रोम की तरह) एक सजावटी और पहनने के प्रतिरोधी सतह प्रदान करें.
   • रूपांतरण कोटिंग्स: फॉस्फेटिंग या ब्लैक ऑक्साइड कोटिंग जैसे रासायनिक उपचार, जो एक पतली पैदा करते हैं, पालन ​​की परत जो हल्के जंग प्रतिरोध की पेशकश करती है और पेंट आसंजन में सुधार करती है.
2. मिश्र धातु (कम मिश्र धातु स्टील्स): तांबे जैसे तत्वों के छोटे जोड़, क्रोमियम, निकल, और फास्फोरस एक अधिक पालन जंग परत बनाकर वायुमंडलीय जंग प्रतिरोध में थोड़ा सुधार कर सकता है (जैसे, Cor-Ten® की तरह "अपक्षय स्टील्स"). तथापि, ये अभी भी स्टेनलेस स्टील्स के लिए तुलनीय नहीं हैं.
3. कैथोडिक संरक्षण: कार्बन स्टील संरचना को एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल का कैथोड बनाना.
   • बलिदान: अधिक प्रतिक्रियाशील धातु संलग्न करना (जस्ता की तरह, मैगनीशियम, या एल्यूमीनियम) वह स्टील के बजाय संचालित करता है.
   • प्रभावित वर्तमान: स्टील को कैथोड बनने के लिए मजबूर करने के लिए एक बाहरी डीसी करंट को लागू करना.
     पाइपलाइनों जैसी बड़ी संरचनाओं के लिए उपयोग किया जाता है, जहाज, और भंडारण टैंक.
4. पर्यावरण नियंत्रण: इसे कम संक्षारक बनाने के लिए पर्यावरण को संशोधित करना, जैसे, निरार्द्रीकरण, बंद सिस्टम में संक्षारण अवरोधकों का उपयोग करना.

ये उपाय कार्बन स्टील का उपयोग करने की लागत और जटिलता को जोड़ते हैं लेकिन अक्सर स्वीकार्य सेवा जीवन प्राप्त करने के लिए आवश्यक होते हैं.

4.3 स्टेनलेस स्टील की "सेल्फ-हीलिंग" निष्क्रिय ऑक्साइड फिल्म

गठन:

स्टेनलेस स्टील (≥10.5% करोड़) एक पतली बनाता है, स्थिर क्रोमियम ऑक्साइड (Cr ₂o ₃) ऑक्सीजन के संपर्क में आने पर परत (हवा या पानी):
2करोड़ + 3/2 O → cr₂o₃
यह निष्क्रिय फिल्म केवल 1-5 नैनोमीटर मोटी है, लेकिन कसकर सतह का पालन करती है और आगे के जंग को रोकती है.

प्रमुख गुण:

• बाधा संरक्षण: धातु तक पहुंचने से संक्षारक तत्वों को ब्लॉक करता है.
• रासायनिक रूप से स्थिर: CRO ₃ अधिकांश वातावरणों में हमले का विरोध करता है.
• खुद से उपचार: अगर खरोंच, परत ऑक्सीजन की उपस्थिति में तुरंत सुधार करती है.
• पारदर्शी: इतना पतला कि स्टील की धातु की चमक दिखाई देती है.

निष्क्रियता बढ़ाने वाले कारक:

• क्रोमियम: अधिक सीआर = मजबूत फिल्म.
• मोलिब्डेनम (एमओ): क्लोराइड के लिए प्रतिरोध में सुधार करता है (जैसे, में 316).
• निकल (में): ऑस्टेनाइट को स्थिर करता है और एसिड में संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाता है.
• स्वच्छ सतह: चिकना, संदूषक मुक्त सतहों को बेहतर ढंग से गुजरते हैं.

सीमाएँ - जब निष्क्रिय परत विफल हो जाती है:

• क्लोराइड हमला: पिटिंग और दरार जंग की ओर जाता है.
• एसिड को कम करना: निष्क्रिय परत को भंग कर सकते हैं.
• ऑक्सीजन की कमी: कोई ऑक्सीजन = कोई पास नहीं.
• संवेदीकरण: अनुचित गर्मी उपचार अनाज की सीमाओं पर क्रोमियम की कमी का कारण बनता है; कम कार्बन या स्थिर ग्रेड द्वारा कम किया गया (जैसे, 304एल, 316एल).

निष्कर्ष:

हालांकि अजेय नहीं, स्टेनलेस स्टील की सेल्फ-हीलिंग पैसिव फिल्म इसे बेहतर देती है, कम रखरखाव का संक्षारण प्रतिरोध-कार्बन स्टील पर इसके सबसे बड़े लाभों में से एक.

5. कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील: प्रसंस्करण एवं विनिर्माण

रासायनिक संरचना और माइक्रोस्ट्रक्चर में अंतर कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील सामान्य प्रसंस्करण और विनिर्माण संचालन के दौरान उनके व्यवहार में भिन्नता भी होती है.

5.1 काट रहा है, बनाने, और वेल्डिंग

ये मौलिक निर्माण प्रक्रियाएं हैं, और स्टील के प्रकार की पसंद उन्हें काफी प्रभावित करती है.

काट रहा है:

• कार्बन स्टील:
  • कम कार्बन स्टील्स आमतौर पर विभिन्न तरीकों का उपयोग करके कटौती करना आसान है: कर्तन, काटना, प्लाज्मा काटना, ऑक्सी फ्यूल कटिंग (लौ से काटना), और लेजर कटिंग.
  • मध्यम और उच्च-कार्बन स्टील्स में कटौती करना कठिन हो जाता है क्योंकि कार्बन सामग्री बढ़ जाती है. ऑक्सी-ईंधन काटना अभी भी प्रभावी है, लेकिन क्रैकिंग को रोकने के लिए उच्च कार्बन ग्रेड के मोटे वर्गों के लिए प्रीहीटिंग की आवश्यकता हो सकती है. मशीनिंग (काटना, पिसाई) कठिन उपकरण सामग्री और धीमी गति की आवश्यकता है.
• स्टेनलेस स्टील:
  • ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स (जैसे, 304, 316) कार्बन स्टील की तुलना में उनकी उच्च कार्य-कठोर दर और कम तापीय चालकता के लिए जाने जाते हैं. यह उन्हें मशीन के लिए अधिक चुनौतीपूर्ण बना सकता है (काटना, छेद करना, चक्की). उन्हें तेज उपकरण की आवश्यकता होती है, कठोर सेटअप, धीमी गति, उच्च फ़ीड, और टूल वियर और वर्कपीस को रोकने के लिए अच्छा स्नेहन/कूलिंग सख्त करना. प्लाज्मा कटिंग और लेजर कटिंग प्रभावी हैं. वे आम तौर पर ऑक्सी-ईंधन के तरीकों से नहीं काटे जाते हैं क्योंकि क्रोमियम ऑक्साइड प्रक्रिया के लिए आवश्यक ऑक्सीकरण को रोकता है.
  • फेरिटिक स्टेनलेस स्टील्स आमतौर पर ऑस्टेनिटिक्स की तुलना में मशीन के लिए आसान होते हैं, कम कार्बन स्टील के करीब व्यवहार के साथ, लेकिन कुछ हद तक "गमी" हो सकता है।
  • मार्टेनसिटिक स्टेनलेस स्टील्स उनके एनील्ड स्टेट में मशीने योग्य हैं, लेकिन चुनौतीपूर्ण हो सकता है. उनके कठोर राज्य में, वे मशीन के लिए बहुत मुश्किल हैं और आमतौर पर पीसने की आवश्यकता होती है.
  • डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स में उच्च शक्ति और काम-कठोर तेजी से है, उन्हें austenitics की तुलना में मशीन के लिए अधिक कठिन बनाना. उन्हें मजबूत टूलींग और अनुकूलित मापदंडों की आवश्यकता होती है.

बनाने (झुकने, चित्रकला, मुद्रांकन):

• कार्बन स्टील:
  • कम-कार्बन स्टील्स उनकी उत्कृष्ट लचीलापन और कम उपज की ताकत के कारण अत्यधिक रूपक हैं. वे क्रैकिंग के बिना महत्वपूर्ण प्लास्टिक विरूपण से गुजर सकते हैं.
  • मध्यम और उच्च-कार्बन स्टील्स ने औपचारिकता को कम कर दिया है. बनाने के लिए अक्सर अधिक बल की आवश्यकता होती है, बड़ा मोड़, और ऊंचे तापमान पर या annealed स्थिति में करने की आवश्यकता हो सकती है.
• स्टेनलेस स्टील:
  • ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स उनकी उच्च लचीलापन और अच्छे बढ़ाव के कारण बहुत ही प्रशंसनीय हैं, काम करने की उनकी प्रवृत्ति के बावजूद. काम कठोरता वास्तव में कुछ गठन संचालन में फायदेमंद हो सकता है क्योंकि यह गठित भाग की ताकत को बढ़ाता है. तथापि, इसका मतलब यह भी है कि कम कार्बन स्टील की तुलना में उच्च गठन बलों की आवश्यकता हो सकती है, और स्प्रिंगबैक को अधिक स्पष्ट किया जा सकता है.
  • फेरिटिक स्टेनलेस स्टील्स में आम तौर पर अच्छी तरह की सुविधा होती है, कम-कार्बन स्टील की तुलना में या थोड़ा कम, लेकिन ऑस्टेनिटिक्स की तुलना में उनकी कम लचीलापन द्वारा सीमित किया जा सकता है.
  • मार्टेनसिटिक स्टेनलेस स्टील्स में खराबता की कमी होती है, विशेष रूप से कठोर स्थिति में. गठन आमतौर पर annealed राज्य में किया जाता है.
  • डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स में ऑस्टिनिटिक्स की तुलना में अधिक ताकत और कम लचीलापन है, उन्हें बनाने के लिए और अधिक मुश्किल है. उन्हें उच्च गठन बलों की आवश्यकता होती है और रेडी को मोड़ने के लिए सावधानीपूर्वक ध्यान दिया जाता है.

वेल्डिंग:

समग्र निर्माण: में कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील सामान्य निर्माण के लिए तुलना, कम कार्बन स्टील अक्सर साथ काम करने के लिए सबसे आसान और सबसे सस्ता होता है. ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स, जबकि प्रशंसनीय और वेल्डेबल, कार्य कठोरता जैसी अनूठी चुनौतियों को प्रस्तुत करें और विभिन्न तकनीकों और उपभोग्य सामग्रियों की आवश्यकता होती है.

5.2 गर्मी उपचार प्रक्रिया

हीट ट्रीटमेंट में उनके माइक्रोस्ट्रक्चर को बदलने और वांछित यांत्रिक गुणों को प्राप्त करने के लिए धातुओं के नियंत्रित हीटिंग और शीतलन शामिल हैं.

कार्बन स्टील:

कार्बन स्टील्स, विशेष रूप से मध्यम और उच्च कार्बन ग्रेड, विभिन्न गर्मी उपचारों के लिए अत्यधिक उत्तरदायी हैं:

• एनीलिंग: स्टील को नरम करने के लिए हीटिंग और धीमी ठंडा, लचीलापन और मशीनबिलिटी में सुधार करें, और आंतरिक तनावों से राहत दें.
• सामान्य: अनाज की संरचना को परिष्कृत करने और गुणों की एकरूपता में सुधार करने के लिए महत्वपूर्ण तापमान और हवा को ठंडा करने के लिए गर्म करना.
• हार्डनिंग (शमन): ऑस्टिनिटाइजिंग तापमान को गर्म करना और फिर तेजी से ठंडा करना (शमन) पानी में, तेल, या Austenite को मार्टेनाइट में बदलने के लिए हवा, एक बहुत कठिन और भंगुर चरण. केवल पर्याप्त कार्बन सामग्री के साथ स्टील्स (आम तौर पर >0.3%) शमन करके काफी कठोर हो सकता है.
• टेम्परिंग: एक बुझा हुआ (कठोर) महत्वपूर्ण सीमा के नीचे एक विशिष्ट तापमान पर स्टील, एक समय के लिए पकड़ना, और फिर ठंडा. यह भंगुरता को कम करता है, तनाव से राहत देता है, और क्रूरता में सुधार करता है, आमतौर पर कठोरता और ताकत में कुछ कमी के साथ. अंतिम गुण तड़के के तापमान द्वारा नियंत्रित होते हैं.
• केस सख्त होना (carburizing, nitriding, वगैरह।): सरफेस हार्डनिंग ट्रीटमेंट जो कार्बन या नाइट्रोजन को कम कार्बन स्टील भागों की सतह में फैलाते हैं, एक कठिन कोर बनाए रखते हुए पहनने के लिए प्रतिरोधी बाहरी मामला.

स्टेनलेस स्टील:

गर्मी उपचार प्रतिक्रियाएं विभिन्न प्रकार के स्टेनलेस स्टील के बीच नाटकीय रूप से भिन्न होती हैं:

• ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स: गर्मी के उपचार से कठोर नहीं किया जा सकता है (ठंडा करना और गर्म करना) क्योंकि उनकी ऑस्टिनिटिक संरचना स्थिर है.
  • एनीलिंग (समाधान एनीलिंग): एक उच्च तापमान के लिए हीटिंग (जैसे, 1000-1150° C या 1850-2100 ° F) तेजी से ठंडा होने के बाद (मोटे वर्गों के लिए पानी की शमन) किसी भी अवक्षेपित कार्बाइड को भंग करने और पूरी तरह से ऑस्टेनिटिक संरचना सुनिश्चित करने के लिए. यह सामग्री को नरम करता है, ठंड काम करने से तनाव से राहत देता है, और जंग प्रतिरोध को अधिकतम करता है.
  • तनाव से राहत: कम तापमान पर किया जा सकता है, लेकिन गैर-एल या गैर-स्थिर ग्रेड में संवेदीकरण से बचने के लिए देखभाल की आवश्यकता है.
• फेरिटिक स्टेनलेस स्टील्स: आम तौर पर गर्मी उपचार द्वारा कठोर नहीं है. वे आम तौर पर लचीलापन में सुधार करने और तनावों को दूर करने के लिए annealed हैं. कुछ ग्रेड कुछ तापमान सीमाओं में आयोजित होने पर उत्सर्जन से पीड़ित हो सकते हैं.
• मार्टेनसिटिक स्टेनलेस स्टील्स: विशेष रूप से गर्मी उपचार द्वारा कठोर होने के लिए डिज़ाइन किया गया है. प्रक्रिया में शामिल है:
  • आउंटिटाइज़िंग: Austenite बनाने के लिए एक उच्च तापमान के लिए हीटिंग.
  • शमन: रैपिड कूलिंग (तेल या हवा में, ग्रेड पर निर्भर करता है) Austenite को मार्टेंसाइट में बदलने के लिए.
  • टेम्परिंग: कठोरता के वांछित संतुलन को प्राप्त करने के लिए एक विशिष्ट तापमान को फिर से बनाना, ताकत, और कठोरता.
• द्वैध स्टेनलेस स्टील्स: आमतौर पर समाधान-एनील्ड और बुझी हुई स्थिति में आपूर्ति की जाती है. एनीलिंग उपचार (जैसे, 1020-1100° C या 1870-2010 ° F) सही फेराइट-ऑस्टेनाइट चरण संतुलन को प्राप्त करने और किसी भी हानिकारक इंटरमेटलिक चरणों को भंग करने के लिए महत्वपूर्ण है.
• बारिश-कठोरता (शारीरिक रूप से विकलांग) स्टेनलेस स्टील्स: दो-चरण गर्मी उपचार से गुजरना:
  • समाधान उपचार (एनीलिंग): Austenitic annealing के समान, मिश्र धातु तत्वों को ठोस समाधान में डालने के लिए.
  • उम्र का (वर्षा का सख्त होना): एक मध्यम तापमान के लिए फिर से (जैसे, 480-620° C या 900-1150 ° F) एक विशिष्ट समय के लिए ठीक इंटरमेटालिक कणों को उपसर्ग करने की अनुमति देता है, बहुत बढ़ती ताकत और कठोरता.

वही कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील तुलना से पता चलता है कि जबकि कई कार्बन स्टील्स अपने अंतिम गुणों के लिए शमन और तड़के पर बहुत अधिक भरोसा करते हैं, स्टेनलेस स्टील्स के लिए गर्मी उपचार दृष्टिकोण बहुत अधिक विविध हैं, उनके विशिष्ट माइक्रोस्ट्रक्चरल प्रकार के अनुरूप.

6. कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील: अनुप्रयोग क्षेत्र

के अलग -अलग गुण कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील स्वाभाविक रूप से उन्हें विभिन्न अनुप्रयोग क्षेत्रों में इष्ट होने के लिए प्रेरित करें. पसंद प्रदर्शन आवश्यकताओं से प्रेरित है, पर्यावरणीय स्थितियाँ, दीर्घायु अपेक्षाएँ, और लागत.

6.1 स्टेनलेस स्टील के आवेदन क्षेत्र

स्टेनलेस स्टील का प्राथमिक लाभ - मुद्रा प्रतिरोध - इसकी सौंदर्य अपील के साथ समर्पित है, स्वच्छ गुण, और कई ग्रेड में अच्छी ताकत, यह मांग करने वाले अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयुक्त है:

खाद्य प्रसंस्करण और पाक:

• उपकरण: टैंक, वत्स, पाइपलाइन, कन्वेयर, भोजन और पेय पौधों में तैयारी सतह (आमतौर पर 304L, 316एल स्वच्छता और संक्षारण प्रतिरोध के लिए).
• कुकवेयर और कटलरी: बर्तन, पैन, चाकू, कांटे, चम्मच (विभिन्न ग्रेड की तरह 304, 410, 420, 440सी).
• रसोई उपकरण: सिंक, डिशवॉशर अंदरूनी, रेफ्रिजरेटर दरवाजे, ओवन.

चिकित्सा और दवा:

• सर्जिकल उपकरण: नलियां, चिमटा, क्लैंप (की तरह मार्टेनसिटिक ग्रेड 420, 440C कठोरता और तीखेपन के लिए; कुछ austenitics जैसे 316L).
• चिकित्सा प्रत्यारोपण: संयुक्त प्रतिस्थापन (नितंब, घुटनों), बोन स्क्रू, दंत प्रत्यारोपण (316lvm जैसे बायोकंपैटिबल ग्रेड, टाइटेनियम भी आम है).
• दवा उपकरण: जहाजों, पाइपलाइन, और संक्षारक सफाई एजेंटों के लिए उच्च शुद्धता और प्रतिरोध की आवश्यकता वाले घटक.

रासायनिक और पेट्रोकेमिकल उद्योग:

• टैंक, जहाजों, और रिएक्टर: संक्षारक रसायनों के भंडारण और प्रसंस्करण के लिए (316एल, डुप्लेक्स स्टील्स, उच्च मिश्र धातु).
• पाइपिंग सिस्टम: संक्षारक तरल पदार्थ परिवहन.
• हीट एक्सचेंजर्स: जहां जंग प्रतिरोध और थर्मल हस्तांतरण की आवश्यकता है.

वास्तुकला और निर्माण:

• बाहरी क्लैडिंग और पहलू: स्थायित्व और सौंदर्य अपील के लिए (जैसे, 304, 316).
• छत और चमकती: लंबे समय तक चलने वाला और संक्षारण-प्रतिरोधी.
• हैंडरेल्स, बालुस्ट्रैड्स, और सजावटी ट्रिम: आधुनिक उपस्थिति और कम रखरखाव.
• सरंचनात्मक घटक: संक्षारक वातावरण में या जहां उच्च शक्ति की आवश्यकता होती है (डुप्लेक्स स्टील्स, कुछ ऑस्टिनिटिक सेक्शन).
• ठोस सुदृढीकरण (रेबार): अत्यधिक संक्षारक वातावरण में संरचनाओं के लिए स्टेनलेस स्टील रिबार (जैसे, तटीय क्षेत्रों में पुल) जंग के विस्तार के कारण कंक्रीट के फैलने को रोकने के लिए.

मोटर वाहन और परिवहन:

• एग्ज़हॉस्ट सिस्टम: उत्प्रेरक कनवर्टर गोले, मफलर, टेलपाइप्स (फेरिटिक ग्रेड जैसे 409, 439; उच्च प्रदर्शन के लिए कुछ austenitics).
• ईंधन टैंक और लाइनें: संक्षारण प्रतिरोध के लिए.
• ट्रिम और सजावटी भागों.
• बसों और ट्रेनों में संरचनात्मक घटक.

एयरोस्पेस:

• उच्च शक्ति वाले घटक: इंजन के पुर्जे, लैंडिंग गियर घटक, फास्टनर (पीएच स्टेनलेस स्टील्स, कुछ मार्टेनसिटिक ग्रेड).
• हाइड्रोलिक ट्यूबिंग और ईंधन लाइनें.

समुद्री वातावरण:

• नावों की फिटिंग: क्लीट, रेलिंग, प्रोपलर्स, शाफ्ट (316एल, बेहतर क्लोराइड प्रतिरोध के लिए डुप्लेक्स स्टील्स).
• अपतटीय तेल और गैस प्लेटफार्म: पाइपलाइन, सरंचनात्मक घटक.

विद्युत उत्पादन:

• टरबाइन ब्लेड: (मार्टेनसिटिक और पीएच ग्रेड).
• हीट एक्सचेंजर ट्यूबिंग, कंडेनसर टयूबिंग.
• परमाणु ऊर्जा संयंत्र घटक.

लुगदी और कागज उद्योग:

संक्षारक ब्लीचिंग रसायनों के संपर्क में आने वाले उपकरण.

6.2 कार्बन स्टील के आवेदन क्षेत्र

कार्बन स्टील, इसके अच्छे यांत्रिक गुणों के कारण, गर्मी उपचार के माध्यम से बहुमुखी प्रतिभा, उत्कृष्ट निर्माण (कम कार्बन ग्रेड के लिए), और काफी कम लागत, बड़ी संख्या में अनुप्रयोगों के लिए वर्कहॉर्स सामग्री बना हुआ है जहां चरम संक्षारण प्रतिरोध प्राथमिक चिंता नहीं है या जहां इसे पर्याप्त रूप से संरक्षित किया जा सकता है.

निर्माण और बुनियादी ढांचा:

• संरचनात्मक आकृतियाँ: मैं बीम, एच मुस्कराते हुए, चैनल, निर्माण फ्रेम के लिए कोण, पुलों, और अन्य संरचनाएं (आमतौर पर मध्यम-कार्बन स्टील्स से कम).
• मजबूत सलाखें (रेबार): ठोस संरचनाओं के लिए (हालांकि स्टेनलेस का उपयोग कठोर वातावरण में किया जाता है).
• पाइपलाइन: पानी के लिए, गैस, और तेल संचरण (जैसे, एपीआई 5 एल ग्रेड).
• शीट पाइलिंग और फाउंडेशन पाइल्स.
• छत और साइडिंग (अक्सर लेपित): जस्ती या चित्रित स्टील शीट.

मोटर वाहन उद्योग:

• कार निकाय और चेसिस: मुहरबंद पैनल, फ़्रेम (निम्न और मध्यम-कार्बन स्टील्स के विभिन्न ग्रेड, उच्च शक्ति वाले कम-मिश्र धातु सहित (एचएसएलए) स्टील्स जो माइक्रोलॉयिंग के साथ एक प्रकार का कार्बन स्टील है).
• इंजन घटक: क्रैंक्शैफ्ट, जोड़ने वाले डण्डे, कैमशाफ्ट (मध्यम कार्बन, जाली स्टील्स).
• गियर और शाफ्ट: (मध्यम से उच्च कार्बन स्टील्स, अक्सर केस-कठोर या कड़े के माध्यम से).
• फास्टनर: बोल्ट, पागल, शिकंजा.

यंत्रावली और उपकरण:

• मशीन फ्रेम और आधार.
• गियर, शाफ्ट, कपलिंग्स, बीयरिंग (अक्सर विशेष कार्बन या मिश्र धातु स्टील्स).
• औजार: हाथ के उपकरण (हथौड़ा, रिंच-मध्यम-कार्बन), काटने के उपकरण (अभ्यास, छेनी-उच्च कार्बन).
• कृषि उपस्कर: हल, हैरो, सरंचनात्मक घटक.

ऊर्जा क्षेत्र:

• पाइपलाइनों: तेल और गैस परिवहन के लिए (के रूप में उल्लेख).
• भंडारण टंकियां: तेल के लिए, गैस, और पानी (अक्सर आंतरिक कोटिंग्स या कैथोडिक सुरक्षा के साथ).
• ड्रिल पाइप और केसिंग.

रेल परिवहन:

• रेल -पटरियों (रेल): उच्च कार्बन, पहनने-प्रतिरोधी स्टील.
• पहियों और धुरी.
• भाड़ा कार निकाय.

जहाज निर्माण (पतवार संरचना):

• जबकि स्टेनलेस का उपयोग फिटिंग के लिए किया जाता है, अधिकांश बड़े वाणिज्यिक जहाजों की मुख्य पतवार संरचनाएं कार्बन स्टील से बनी हैं (ग्रेड ए की तरह समुद्री स्टील के विभिन्न ग्रेड, AH36, डी 36) लागत और वेल्डेबिलिटी के कारण, व्यापक संक्षारण सुरक्षा प्रणालियों के साथ.

विनिर्माण उपकरण और मर जाता है:

• उच्च कार्बन स्टील्स (टूल स्टील्स, जो सादा कार्बन या मिश्र धातु हो सकता है) पंचों के लिए उपयोग किया जाता है, मर जाता है, धारणीयता, और उच्च स्तर तक कठोर होने की उनकी क्षमता के कारण उपकरण काटने.

वही कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील अनुप्रयोग तुलना से पता चलता है कि कार्बन स्टील हावी है जहां लागत और ताकत प्राथमिक ड्राइवर हैं और जंग का प्रबंधन किया जा सकता है, जबकि स्टेनलेस स्टील एक्सेल जहां जंग प्रतिरोध, स्वच्छता, या विशिष्ट सौंदर्य/उच्च तापमान गुण महत्वपूर्ण हैं.

7. लागत विश्लेषण और अर्थशास्त्र: कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील

आर्थिक पहलू एक प्रमुख कारक है कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील निर्णय लेने की प्रक्रिया. इसमें न केवल प्रारंभिक सामग्री लागत बल्कि प्रसंस्करण भी शामिल है, रखरखाव, और जीवनचक्र लागत.

7.1 कच्चे माल की लागत की तुलना

कार्बन स्टील:

आम तौर पर, कार्बन स्टील काफी कम है प्रारंभिक खरीद मूल्य प्रति इकाई भार (जैसे, प्रति पाउंड या प्रति किलोग्राम) स्टेनलेस स्टील की तुलना में. यह मुख्य रूप से है क्योंकि:

• प्रचुर मात्रा में कच्चे माल: लोहे और कार्बन आसानी से उपलब्ध हैं और अपेक्षाकृत सस्ती हैं.
• सरल मिश्र धातु: इसके लिए क्रोमियम जैसे महंगे मिश्र धातुओं की आवश्यकता नहीं है, निकल, या बड़ी मात्रा में मोलिब्डेनम.
• परिपक्व उत्पादन प्रक्रियाएँ: कार्बन स्टील का उत्पादन एक उच्च अनुकूलित और बड़े पैमाने पर प्रक्रिया है.

स्टेनलेस स्टील:

स्टेनलेस स्टील स्वाभाविक रूप से अधिक महंगा है क्योंकि:

• मिश्र धातु तत्वों की लागत: प्राथमिक लागत ड्राइवर मिश्र धातु तत्व हैं जो इसके "स्टेनलेस" गुण प्रदान करते हैं:
  • क्रोमियम (करोड़): न्यूनतम 10.5%, अक्सर बहुत अधिक.
  • निकल (में): ऑस्टेनिटिक ग्रेड में एक महत्वपूर्ण घटक (पसंद 304, 316), और निकेल एक अपेक्षाकृत महंगी धातु है जिसमें अस्थिर बाजार की कीमतें हैं.
  • मोलिब्डेनम (एमओ): बढ़ाया जंग प्रतिरोध के लिए जोड़ा गया (जैसे, में 316), और यह एक महंगा तत्व भी है.
  • टाइटेनियम जैसे अन्य तत्व, नाइओबियम, वगैरह।, लागत में भी जोड़ें.
• अधिक जटिल उत्पादन: स्टेनलेस स्टील के लिए विनिर्माण प्रक्रियाएं, पिघलने सहित, परिष्कृत (जैसे, आर्गन ऑक्सीजन decarburization - एओडी), और सटीक रचनाओं को नियंत्रित करना, कार्बन स्टील की तुलना में अधिक जटिल और ऊर्जा-गहन हो सकता है.

7.2 प्रसंस्करण और रखरखाव लागत

प्रारंभिक सामग्री लागत केवल आर्थिक समीकरण का हिस्सा है.

प्रसंस्करण लागत (छलरचना):

• कार्बन स्टील:
  • मशीनिंग: आम तौर पर मशीन के लिए आसान और तेज, कम टूलींग लागत और श्रम समय के लिए अग्रणी.
  • वेल्डिंग: कम-कार्बन स्टील कम खर्चीले उपभोग्य सामग्रियों और सरल प्रक्रियाओं के साथ वेल्ड करना आसान है. उच्च कार्बन स्टील्स को अधिक विशिष्ट की आवश्यकता होती है (और महंगा) वेल्डिंग प्रक्रियाएँ.
  • बनाने: कम-कार्बन स्टील आसानी से निचले बलों के साथ बनता है.
• स्टेनलेस स्टील:
  • मशीनिंग: अधिक कठिन हो सकता है, विशेष रूप से ऑस्टेनिटिक और डुप्लेक्स ग्रेड, काम के कारण कठोर और कम तापीय चालकता. यह अक्सर धीमी मशीनिंग गति की ओर जाता है, टूल वियर में वृद्धि हुई, और उच्च श्रम लागत.
  • वेल्डिंग: विशेष भराव धातुओं की आवश्यकता है, अक्सर अधिक कुशल वेल्डर, और गर्मी इनपुट का सावधानीपूर्वक नियंत्रण. गैस परिरक्षण (जैसे, टाइग के लिए आर्गन) जरूरी है.
  • बनाने: ऑस्टेनिटिक ग्रेड प्रशंसनीय हैं, लेकिन काम करने के कारण उच्च बलों की आवश्यकता होती है. अन्य ग्रेड अधिक चुनौतीपूर्ण हो सकते हैं.
    कुल मिलाकर, स्टेनलेस स्टील घटकों के लिए निर्माण लागत अक्सर समान कार्बन स्टील घटकों की तुलना में अधिक होती है.

रखरखाव लागत:

यह वह जगह है जहां कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील तुलना अक्सर लंबी अवधि में स्टेनलेस स्टील के पक्ष में टिप्स, विशेष रूप से संक्षारक वातावरण में.

• कार्बन स्टील:
  • प्रारंभिक सुरक्षात्मक कोटिंग की आवश्यकता है (चित्रकारी, galvanizing).
  • इन कोटिंग्स में एक परिमित जीवन है और इसे आवधिक निरीक्षण की आवश्यकता होगी, मरम्मत, और जंग को रोकने के लिए घटक के सेवा जीवन में पुन: आवेदन. इसमें श्रम शामिल है, सामग्री, और संभावित रूप से डाउनटाइम.
  • यदि संक्षारण पर्याप्त रूप से प्रबंधित नहीं है, संरचनात्मक अखंडता से समझौता किया जा सकता है, महंगा मरम्मत या प्रतिस्थापन के लिए अग्रणी.
• स्टेनलेस स्टील:
  • आम तौर पर इसकी अंतर्निहित निष्क्रिय परत के कारण संक्षारण संरक्षण के लिए न्यूनतम रखरखाव की आवश्यकता होती है.
  • उपस्थिति बनाए रखने के लिए, विशेष रूप से सतह जमा के साथ वातावरण में, आवधिक सफाई की आवश्यकता हो सकती है - लेकिन आमतौर पर कम बार और कम तीव्रता से कार्बन स्टील की पुनरावृत्ति की तुलना में कम.
  • निष्क्रिय फिल्म की "स्व-हीलिंग" प्रकृति का अर्थ है कि मामूली खरोंच अक्सर इसके संक्षारण प्रतिरोध से समझौता नहीं करते हैं.

रखरखाव में इस महत्वपूर्ण कमी से स्टेनलेस स्टील के साथ पर्याप्त दीर्घकालिक लागत बचत हो सकती है.

7.3 जीवन चक्र लागत (एल सी सी) और रीसाइक्लिंग

एक सच्ची आर्थिक तुलना को सामग्री के पूरे जीवन चक्र पर विचार करना चाहिए.

जीवन चक्र लागत (एल सी सी):

एलसीसी विश्लेषण में शामिल हैं:

1. प्रारंभिक सामग्री लागत
2. निर्माण और स्थापना लागत
3. परिचालन लागत (यदि कोई सामग्री से संबंधित है)
4. इच्छित सेवा जीवन पर रखरखाव और मरम्मत लागत
5. जीवन के अंत में निपटान या रीसाइक्लिंग मूल्य

जब LCC पर विचार किया जाता है, स्टेनलेस स्टील अक्सर अनुप्रयोगों में कार्बन स्टील की तुलना में अधिक किफायती हो सकता है:

• पर्यावरण संक्षारक है.
• रखरखाव का उपयोग मुश्किल या महंगा है.
• रखरखाव के लिए डाउनटाइम अस्वीकार्य है.
• एक लंबी सेवा जीवन की आवश्यकता है.
• स्टेनलेस स्टील की सौंदर्य मूल्य और स्वच्छता महत्वपूर्ण हैं.
  स्टेनलेस स्टील की उच्च प्रारंभिक लागत को कम रखरखाव के खर्च और लंबे समय तक ऑफसेट किया जा सकता है, अधिक विश्वसनीय सेवा जीवन.

पुनर्चक्रण:

कार्बन स्टील और स्टेनलेस स्टील दोनों अत्यधिक पुनर्नवीनीकरण सामग्री हैं, जो एक महत्वपूर्ण पर्यावरणीय और आर्थिक लाभ है.

• कार्बन स्टील: व्यापक रूप से पुनर्नवीनीकरण. स्टील स्क्रैप नए स्टील उत्पादन में एक प्रमुख घटक है.
• स्टेनलेस स्टील: अत्यधिक पुनर्नवीनीकरण भी. मिश्र धातु तत्व (क्रोमियम, निकल, मोलिब्डेनम) स्टेनलेस स्टील में स्क्रैप मूल्यवान हैं और नए स्टेनलेस स्टील या अन्य मिश्र धातुओं के उत्पादन में पुनर्प्राप्त और पुन: उपयोग किया जा सकता है. यह वर्जिन संसाधनों को संरक्षित करने और प्राथमिक उत्पादन की तुलना में ऊर्जा की खपत को कम करने में मदद करता है. स्टेनलेस स्टील स्क्रैप के उच्च आंतरिक मूल्य का मतलब है कि यह अक्सर कार्बन स्टील स्क्रैप की तुलना में बेहतर कीमत कमांड करता है.

पुनर्नवीनीकरण उनके सेवा जीवन के अंत में एक अवशिष्ट मूल्य प्रदान करके दोनों सामग्रियों के LCC में सकारात्मक रूप से योगदान देता है.

8. सामग्री चयन मार्गदर्शिका: कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील

के बीच चयन करना कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील एक व्यवस्थित दृष्टिकोण की आवश्यकता है, आवेदन की विशिष्ट मांगों और प्रत्येक सामग्री के गुणों को ध्यान में रखते हुए.

यह खंड इस चयन प्रक्रिया को नेविगेट करने में मदद करने के लिए एक गाइड प्रदान करता है.

8.1 कार्यात्मक आवश्यकताएँ विश्लेषण

पहला कदम घटक या संरचना की कार्यात्मक आवश्यकताओं को स्पष्ट रूप से परिभाषित करना है:

यांत्रिक भार और तनाव:

अपेक्षित तन्यता क्या हैं, संपीड़न, कतरनी, झुकने, या टॉर्सनल लोड?

लोडिंग स्थिर या गतिशील है (थकान)?

प्रभाव भार प्रत्याशित हैं?

मार्गदर्शन:

इंजीनियर हीट-ट्रीटेड हाई-कार्बन स्टील या हाई-स्ट्रेंथ स्टेनलेस स्टील्स जैसे मार्टेंसिटिक का चयन कर सकते हैं, शारीरिक रूप से विकलांग, या डुप्लेक्स ग्रेड जब उन्हें बहुत उच्च शक्ति की आवश्यकता होती है.

मध्यम भार के साथ सामान्य संरचनात्मक उद्देश्यों के लिए, मध्यम-कार्बन स्टील या आम स्टेनलेस स्टील ग्रेड जैसे 304/316 (खासकर अगर ठंड से काम किया जाता है) या 6061-T6 पर्याप्त हो सकता है.

यदि उच्च क्रूरता और प्रभाव प्रतिरोध महत्वपूर्ण हैं, विशेष रूप से कम तापमान पर, ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स बेहतर हैं.

कम कार्बन स्टील्स भी कठिन हैं.

परिचालन तापमान:

क्या घटक परिवेश में काम करेगा, ऊपर उठाया हुआ, या क्रायोजेनिक तापमान?

मार्गदर्शन:

ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स क्रायोजेनिक तापमान पर अच्छी ताकत और उत्कृष्ट क्रूरता बनाए रखते हैं.

कुछ स्टेनलेस स्टील ग्रेड (जैसे, 304एच, 310, 321) ऊंचे तापमान पर अच्छा रेंगना प्रतिरोध और शक्ति प्रदान करें.

कार्बन स्टील्स कम तापमान पर क्रूरता खो सकते हैं (डीबीटीटी) और बहुत अधिक तापमान पर ताकत (रेंगना).

विशिष्ट मिश्र धातु कार्बन स्टील्स का उपयोग उच्च तापमान सेवा के लिए किया जाता है (जैसे, बॉयलर ट्यूब).

पहनने और घर्षण प्रतिरोध:

क्या घटक को फिसलने के अधीन किया जाएगा, मलाई, या अपघर्षक कण?

मार्गदर्शन:

उच्च पहनने के प्रतिरोध के लिए, कई 440C की तरह हीट-ट्रीटेड हाई-कार्बन स्टील या कठोर मार्टेनसिटिक स्टेनलेस स्टील का चयन करते हैं.

ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स आसानी से पित्त कर सकते हैं; यदि पहनने की चिंता है तो सतह के उपचार या कठिन ग्रेड पर विचार करें.

औचित्य और वेल्डेबिलिटी आवश्यकताएँ:

क्या डिजाइन में व्यापक रूप से जटिल आकृतियाँ शामिल हैं?

क्या घटक को वेल्डेड किया जाएगा?

मार्गदर्शन:

उच्च औचित्य के लिए, कम कार्बन स्टील या एनील्ड ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील (304-ओ की तरह) उत्कृष्ट हैं.

यदि वेल्डिंग निर्माण का एक प्रमुख हिस्सा है, कम कार्बन स्टील और ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील्स आमतौर पर उच्च कार्बन स्टील्स या मार्टेनसिटिक स्टेनलेस स्टील्स की तुलना में वेल्ड करना आसान होता है.

विशिष्ट ग्रेड की वेल्डेबिलिटी पर विचार करें.

8.2 पर्यावरणीय और सुरक्षा विचार

सेवा वातावरण और कोई भी सुरक्षा-महत्वपूर्ण पहलू महत्वपूर्ण हैं:

संक्षारक वातावरण:

पर्यावरण की प्रकृति क्या है (जैसे, वायुमंडलीय, मीठे पानी, नमक का पानी, रसायनों के संपर्क में आना)?

मार्गदर्शन:

यह वह जगह है जहां स्टेनलेस स्टील अक्सर डिफ़ॉल्ट विकल्प बन जाता है.

हल्के वायुमंडलीय: अच्छी कोटिंग के साथ कार्बन स्टील पर्याप्त हो सकता है. 304 बेहतर दीर्घायु के लिए एसएस.

मरीन/क्लोराइड: 316 एसएस, द्वैध एस.एस., या उच्च मिश्र धातु. कार्बन स्टील को मजबूत और निरंतर सुरक्षा की आवश्यकता होगी.

रासायनिक: विशिष्ट स्टेनलेस स्टील ग्रेड (या अन्य विशेष मिश्र धातु) रसायन के अनुरूप.

स्वच्छता आवश्यकताएँ:

खाद्य प्रसंस्करण में आवेदन है, चिकित्सा, या दवा उद्योग जहां स्वच्छता और गैर-प्रतिक्रिया आवश्यक हैं?

मार्गदर्शन:

अधिकांश स्टेनलेस स्टील को पसंद करते हैं - विशेष रूप से 304L और 316L जैसे austenitic ग्रेड, अव्यवस्थित सतह, आसान सफाई, और संक्षारण प्रतिरोध जो संदूषण को रोकता है.

सौंदर्य आवश्यकताएँ:

घटक की दृश्य उपस्थिति महत्वपूर्ण है?

मार्गदर्शन:

स्टेनलेस स्टील आकर्षक और टिकाऊ खत्म की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करता है.

कार्बन स्टील को सौंदर्यशास्त्र के लिए पेंटिंग या चढ़ाना की आवश्यकता होती है.

चुंबकीय गुण:

क्या आवेदन को एक गैर-चुंबकीय सामग्री की आवश्यकता होती है, या चुंबकत्व स्वीकार्य/वांछनीय है?

मार्गदर्शन:

कार्बन स्टील हमेशा चुंबकीय होता है.

ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील (annealed) गैर-चुंबकीय है.

फेरिटिक, martensitic, और डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील्स चुंबकीय हैं.

सुरक्षा आलोचना:

सामग्री की विफलता के परिणाम क्या हैं (जैसे, आर्थिक हानि, पर्यावरणीय क्षति, चोट, जीवन की हानि)?

मार्गदर्शन:

सुरक्षा-महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए, इंजीनियर आमतौर पर अधिक रूढ़िवादी दृष्टिकोण लेते हैं, अक्सर अधिक महंगी सामग्रियों का चयन करना जो सेवा वातावरण में उच्च विश्वसनीयता और भविष्यवाणी की पेशकश करते हैं.

यह विशिष्ट स्टेनलेस स्टील ग्रेड की ओर झुक सकता है यदि जंग कार्बन स्टील के लिए एक विफलता जोखिम है.

8.3 व्यापक निर्णय मैट्रिक्स: कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील

एक निर्णय मैट्रिक्स व्यवस्थित रूप से विकल्पों की तुलना करने में मदद कर सकता है.

नीचे दिए गए स्कोर सामान्य हैं (1 = गरीब, 5 = उत्कृष्ट); प्रत्येक परिवार के भीतर विशिष्ट ग्रेड और उन्हें परिष्कृत करते हैं.

सरलीकृत निर्णय मैट्रिक्स - कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील (सामान्य तुलना)

में सही विकल्प बनाना कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील दुविधा के लिए सामग्री विज्ञान को समझने के मिश्रण की आवश्यकता होती है, अनुप्रयोग मांग, और आर्थिक वास्तविकताएं.

9. अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न: कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील

Q1: कार्बन स्टील और स्टेनलेस स्टील के बीच मुख्य अंतर क्या है?

ए: मुख्य अंतर क्रोमियम सामग्री है - स्टील रहित स्टील कम से कम है 10.5%, एक सुरक्षात्मक ऑक्साइड परत का गठन जो जंग का विरोध करता है, जबकि कार्बन स्टील में इसकी कमी है और सुरक्षा के बिना जंग लगती है.

Q2: क्या स्टेनलेस स्टील हमेशा कार्बन स्टील से बेहतर है?

ए: स्टेनलेस स्टील हमेशा बेहतर नहीं होता है - यह आवेदन पर निर्भर करता है.

यह बेहतर संक्षारण प्रतिरोध और सौंदर्यशास्त्र प्रदान करता है.

जबकि कार्बन स्टील मजबूत हो सकता है, और जोर से, मशीन या वेल्ड के लिए आसान, और आमतौर पर सस्ता होता है.

सबसे अच्छी सामग्री वह है जो विशिष्ट प्रदर्शन को फिट करती है, टिकाऊपन, और लागत की जरूरत है.

Q3: क्यों स्टेनलेस स्टील कार्बन स्टील की तुलना में अधिक महंगा है?

ए: स्टेनलेस स्टील मुख्य रूप से क्रोमियम जैसे महंगे मिश्र धातु तत्वों के कारण अधिक महंगा है, निकल, और मोलिब्डेनम, और इसकी अधिक जटिल विनिर्माण प्रक्रिया.

Q4: क्या मैं कार्बन स्टील को स्टेनलेस स्टील वेल्ड कर सकता हूं?

ए: वेल्डिंग स्टेनलेस स्टील को कार्बन स्टील के लिए डिस्मिलर धातु वेल्डिंग का उपयोग करके विशेष देखभाल की आवश्यकता होती है.

चुनौतियों में अलग -अलग थर्मल विस्तार शामिल हैं, कार्बन प्रवासन, और संभावित गैल्वेनिक संक्षारण.

भराव धातुओं का उपयोग करना जैसे 309 या 312 स्टेनलेस स्टील पुल सामग्री के अंतर में मदद करता है. उचित संयुक्त डिजाइन और तकनीक आवश्यक हैं.

10. निष्कर्ष

की तुलना कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील दो असाधारण रूप से बहुमुखी अभी तक फेरस मिश्र के अलग -अलग परिवारों को प्रकट करता है, प्रत्येक गुण की एक अद्वितीय प्रोफ़ाइल के साथ, फायदे, और सीमाएँ.

कार्बन स्टील, इसकी कार्बन सामग्री द्वारा परिभाषित किया गया, यांत्रिक गुणों का एक व्यापक स्पेक्ट्रम प्रदान करता है, अच्छी फॉर्मैबिलिटी (विशेष रूप से कम कार्बन ग्रेड), और उत्कृष्ट वेल्डेबिलिटी, सभी अपेक्षाकृत कम प्रारंभिक लागत पर.

इसकी एचिल्स की एड़ी, तथापि, जंग के लिए इसकी अंतर्निहित संवेदनशीलता है, अधिकांश वातावरणों में सुरक्षात्मक उपायों की आवश्यकता है.

स्टेनलेस स्टील, इसके न्यूनतम द्वारा विशेषता 10.5% क्रोमियम सामग्री, एक निष्क्रिय के गठन के कारण जंग का विरोध करने की अपनी उल्लेखनीय क्षमता के माध्यम से मुख्य रूप से खुद को अलग करता है, स्व-चिकित्सा क्रोमियम ऑक्साइड परत.

इस से परे, स्टेनलेस स्टील के विभिन्न परिवार- आस्ट्रेस्टिक, फेरिटिक, martensitic, डुप्लेक्स, और पीएच -यांत्रिक गुणों की एक विस्तृत सरणी, उत्कृष्ट क्रूरता और लचीलापन से लेकर अत्यधिक कठोरता और ताकत तक, एक आकर्षक सौंदर्य के साथ.

ये बढ़ाया गुण, तथापि, एक उच्च प्रारंभिक सामग्री लागत पर आते हैं और अक्सर अधिक विशिष्ट निर्माण तकनीक शामिल करते हैं.

के बीच निर्णय कार्बन स्टील बनाम स्टेनलेस स्टील एक की बात नहीं है कि एक दूसरे से सार्वभौमिक रूप से श्रेष्ठ है.

बजाय, पसंद विशिष्ट अनुप्रयोग की आवश्यकताओं के गहन विश्लेषण पर निर्भर करता है.