स्टील के रासायनिक और भौतिक गुण

स्टील एक मिश्र धातु है, जो लोहे और कार्बन से बनी एक संयोजन धातु है। स्टील की कार्बन सामग्री अधिकतम 1.5 प्रतिशत तक पहुँच जाती है। इसकी कठोरता और मजबूती के कारण, स्टील का उपयोग इमारतों, पुलों, ऑटोमोबाइल और कई अन्य विनिर्माण और इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों के निर्माण में किया जाता है।

आज उत्पादित अधिकांश स्टील सादा कार्बन स्टील या केवल कार्बन स्टील है। स्टील में कार्बन आयरन कार्बाइड अवस्था में मौजूद होता है। अन्य तत्व, उनमें सल्फर, फास्फोरस, मैंगनीज और सिलिकॉन भी मौजूद हैं।

कार्बन स्टील को स्टील के रूप में परिभाषित किया जाता है, जिसमें मुख्य रूप से इसकी कार्बन सामग्री के कारण इसके गुण होते हैं और इसमें 0.5 प्रतिशत से अधिक सिलिकॉन और 1.5 प्रतिशत मैंगनीज नहीं होता है। सादा कार्बन स्टील्स, जो 0.06 प्रतिशत कार्बन से लेकर 1.5 प्रतिशत कार्बन तक होती हैं, को चार प्रकारों में बांटा गया है:

• डेड माइल्ड स्टील, 0.15 प्रतिशत तक कार्बन
  
• लो-कार्बन या माइल्ड स्टील, 0.15 प्रतिशत से 0.45 प्रतिशत कार्बन
  
• मध्यम कार्बन स्टील, 0.45 प्रतिशत से 0.8 प्रतिशत कार्बन
  
• उच्च कार्बन स्टील, 0.8 प्रतिशत से 1.5 प्रतिशत कार्बन 
  

ये स्टील्स नरम से सख्त की ओर बढ़ते हैं, लेकिन वे बढ़ती भंगुरता की ओर भी बढ़ते हैं। पहले प्रकार का उपयोग ऑटोमोबाइल निकायों में किया जाता है। दूसरा प्रकार रेल और रेल उत्पादों जैसे कपलिंग, क्रैंकशाफ्ट, एक्सल, गियर और फोर्जिंग में पाया जाता है। तीसरे प्रकार का उपयोग उपकरण और रेलवे लाइनों को काटने में किया जाता है, और अंतिम प्रकार का उपयोग पिस्टन और सिलेंडर में किया जाता है।

स्टील का घनत्व 7,850 किग्रा / मी है³, जिससे यह पानी से 7.85 गुना घना हो जाता है। इसका गलनांक 1,510 C अधिकांश धातुओं के गलनांक से अधिक होता है। इसकी तुलना में, कांस्य का गलनांक 1,040 C, तांबे का 1,083 C, कच्चा लोहा का गलनांक 1,300 C और निकल का गलनांक 1,453 C होता है। टंगस्टन, हालांकि, 3,410 डिग्री सेल्सियस पर पिघलता है, जो आश्चर्य की बात नहीं है क्योंकि इस तत्व का उपयोग प्रकाश बल्ब फिलामेंट्स में किया जाता है।

स्टील के रैखिक विस्तार का गुणांक 20 C, µm प्रति मीटर प्रति डिग्री सेल्सियस में, 11.1 है, जो अधिक बनाता है तापमान में परिवर्तन के साथ आकार बदलने के लिए प्रतिरोधी, उदाहरण के लिए, तांबा (16.7), टिन (21.4) और सीसा (29.1).

स्टेनलेस स्टील्स निर्माण में नियोजित होते हैं जब संक्षारण प्रतिरोध एक प्रमुख संपत्ति होती है, जैसे चाकू के साथ जो तेज धार बनाए रखना चाहिए। स्टेनलेस स्टील्स का उपयोग करने का एक अन्य सामान्य कारण उनके उच्च तापमान वाले गुण हैं। कुछ परियोजनाओं में, उच्च तापमान ऑक्सीकरण प्रतिरोध एक परम आवश्यकता है, जबकि अन्य में, उच्च तापमान ताकत एक प्राथमिक आवश्यकता है।

स्टील में मिलाई जाने वाली अन्य धातुओं की थोड़ी मात्रा कुछ औद्योगिक अनुप्रयोगों के अनुकूल तरीके से इसके गुणों को बदल देती है। उदाहरण के लिए, कोबाल्ट के परिणामस्वरूप उच्च चुंबकीय पारगम्यता होती है और इसका उपयोग चुम्बकों में किया जाता है। मैंगनीज ताकत और कठोरता जोड़ता है, और उत्पाद भारी शुल्क वाले रेलवे क्रॉसिंग के लिए उपयुक्त है। मोलिब्डेनम उच्च तापमान पर अपनी ताकत बनाए रखता है, इसलिए स्पीड ड्रिल टिप्स बनाते समय यह एडिटिव काम में आता है। निकल और क्रोमियम जंग का विरोध करते हैं और आमतौर पर स्टील सर्जिकल उपकरणों के निर्माण में जोड़े जाते हैं।