आधुनिक सामग्रियों को चार श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: धातु, पॉलिमर, चीनी मिट्टी की चीज़ें और मिश्रित सामग्री। मैक्रोमोलेक्यूल सामग्री के तेजी से विकास के बावजूद, वर्तमान इंजीनियरिंग प्रौद्योगिकी में स्टील अभी भी सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला और सबसे महत्वपूर्ण सामग्री है। स्टील सामग्री की प्रमुख स्थिति को कौन से कारक निर्धारित करते हैं? अब इसका विस्तार से परिचय कराते हैं।

लोहे और स्टील को लौह अयस्क से निकाला जाता है, जो स्रोतों में समृद्ध है और कीमत में कम है। लौह और इस्पात, जिसे लौह-कार्बन मिश्र धातु के रूप में भी जाना जाता है, एक मिश्र धातु है जो लोहे (Fe) और कार्बन (C), सिलिकॉन (Si), मैंगनीज (Mn), फॉस्फोरस (P), सल्फर (S) और अन्य छोटे तत्वों से बना है। (सीआर, वी, आदि)। स्टील और हीट ट्रीटमेंट प्रक्रिया में विभिन्न तत्वों की सामग्री को समायोजित करके (चार फर्मिंग: शमन, एनीलिंग, तड़का, सामान्य करना) विभिन्न मेटलोग्राफिक संरचनाएं प्राप्त की जा सकती हैं, ताकि स्टील में अलग-अलग भौतिक गुण हों। मेटलोग्राफिक माइक्रोस्कोप के तहत देखी गई संरचना को एक विशिष्ट संक्षारक एजेंट के साथ नमूनाकरण, पीसने, चमकाने और नक़्क़ाशी के बाद स्टील की मेटलोग्राफिक संरचना कहा जाता है। इन संरचनाओं में स्टील सामग्री के रहस्य छिपे हुए हैं।

        Fe-Fe3C प्रणाली में, विभिन्न रचनाओं के साथ लौह-कार्बन मिश्र तैयार किए जा सकते हैं। उनकी संतुलन संरचनाएं अलग-अलग तापमान पर अलग-अलग होती हैं, लेकिन वे कई बुनियादी चरणों (फेराइट एफ, ऑस्टेनाइट ए और सीमेंटाइट एफ 3 सी) से बनी होती हैं। ये बुनियादी चरण यांत्रिक मिश्रण के रूप में संयुक्त होते हैं, जो स्टील में एक समृद्ध और रंगीन मेटलोग्राफिक संरचना बनाते हैं। आठ सामान्य धातु विज्ञान संरचनाएं हैं:

I. फेराइट

 एक-फे जाली के बीच में कार्बन को घोलकर बनने वाले इंटरस्टीशियल सॉल्यूशन को फेराइट कहा जाता है, जो BCC स्ट्रक्चर से संबंधित है और यह पॉलिगोनल ग्रेन डिस्ट्रीब्यूशन के बराबर है, जो कि प्रतीक F द्वारा व्यक्त किया जाता है। यह संरचना और गुण शुद्ध लोहे के समान हैं। इसमें अच्छी प्लास्टिसिटी और क्रूरता है, लेकिन इसकी ताकत और कठोरता कम है (30-100 एचबी)। मिश्र धातु इस्पात में, यह अल्फा-फ़े में कार्बन और मिश्र धातु तत्वों का एक ठोस समाधान है। अल्फा-फे में कार्बन की घुलनशीलता बहुत कम है। AC1 तापमान पर, कार्बन की अधिकतम घुलनशीलता 0.0218% है, लेकिन तापमान में कमी के साथ, घुलनशीलता घटकर 0.0084% हो जाती है। इसलिए, तीसरा सीमेंट धीरे-धीरे ठंडा होने की स्थिति में फेराइट अनाज की सीमा पर दिखाई देता है। स्टील में कार्बन की मात्रा बढ़ने से फेराइट की संख्या कम हो जाती है और पर्लाइट की संख्या बढ़ जाती है। इस समय, फेराइट नेटवर्क और वर्धमान है।

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ⅱ.Austenite

 गामा-फे जाली के अंतरालीय अंतरिक्ष में कार्बन के विघटन द्वारा गठित अंतरालीय ठोस समाधान को ऑस्टेनाइट कहा जाता है। इसका चेहरा केंद्रित घन संरचना है और एक उच्च तापमान चरण है, जो प्रतीक ए द्वारा दर्शाया गया है। एसेनाइट में 1148 सी पर 2.11% C की अधिकतम घुलनशीलता है और 777 सी पर 0.77% C का ठोस समाधान है। इसकी ताकत और कठोरता है फेराइट की तुलना में अधिक, इसकी प्लास्टिसिटी और क्रूरता अच्छी है, और यह गैर-चुंबकीय है। इसके विशिष्ट यांत्रिक गुण कार्बन सामग्री और अनाज के आकार से संबंधित हैं, आम तौर पर 170-220 एचबीएस, = 40-50%। TRIP स्टील अच्छा प्लास्टिसिटी और ऑस्टेनाईट के लचीलेपन के आधार पर विकसित स्टील है। स्टील-प्लेट की प्लास्टिसिटी और स्टील प्लेट की स्थिरता में सुधार के लिए स्ट्रेस्ड-प्रेरित ट्रांसफॉर्मेशन और ट्रांसफॉर्म-प्रेरित प्लास्टिसिटी का उपयोग किया जाता है। कार्बन या मिश्र धातु संरचनात्मक स्टील्स में ऑस्टेनाइट शीतलन के दौरान अन्य चरणों में बदल जाता है। कार्बोनेटिंग और उच्च तापमान के बाद ही उच्च कार्बन स्टील्स और कार्बोलाइज्ड स्टील्स के शमन का काम मार्सनाइट अंतराल में बना रह सकता है, और इसकी मेटलोग्राफिक संरचना सफेद है, क्योंकि इसे मिटाना आसान नहीं है।

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Ⅲ। cementite

 सीमेंटाइट एक धातु यौगिक है जिसे कार्बन और लोहे के एक निश्चित अनुपात द्वारा संश्लेषित किया जाता है। अणु सूत्र Fe3C से पता चलता है कि इसकी कार्बन सामग्री 6.69% है, और मिश्रधातु में (Fe, M) 3C बनता है। सीमेंटाइट कठोर और भंगुर है, इसकी प्लास्टिसिटी और प्रभाव की कठोरता लगभग शून्य है, इसकी भंगुरता बहुत अधिक है और इसकी कठोरता 800HB है। लोहे और स्टील में, वितरण आमतौर पर नेटवर्क, अर्ध-नेटवर्क, परत, सुई-परत और दानेदार होता है।

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 चतुर्थ। pearlite

 पर्लाइट फेराइट और सीमेंटाइट का एक यांत्रिक मिश्रण है, जिसे प्रतीक पी में व्यक्त किया गया है। इसके यांत्रिक गुण फेराइट और सीमेंटाइट के बीच हैं, जिनमें उच्च शक्ति, मध्यम कठोरता और निश्चित प्लास्टिसिटी है। पर्लाइट स्टील में यूटेक्टॉइड परिवर्तन का एक उत्पाद है। इसकी आकृति विज्ञान है कि फेराइट और सीमेंटाइट को उंगलियों के निशान जैसी परतों में व्यवस्थित किया जाता है। कार्बाइड्स के वितरण पैटर्न के अनुसार, इसे दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: फ्लेक पर्लाइट और गोलाकार पर्लाइट।

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 ए। फ्लेक पर्लाइट: इसे तीन प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: मोटी परत, मध्यम परत और महीन परत।

ख। गोलाकार पर्लाइट: स्फेयरिंग एनेलिंग द्वारा प्राप्त, सीमेंटाइट गोलाकार होता है और फेराइट मैट्रिक्स पर वितरित किया जाता है। सीमेंटाइट स्फेरॉइड्स का आकार स्फेरॉइडाइजिंग एनलिंग प्रक्रिया पर निर्भर करता है, विशेष रूप से शीतलन दर। गोलाकार पर्लाइट को चार प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: मोटे गोलाकार, गोलाकार, महीन गोलाकार और पंचर।

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वी। बैनीट

बैनीइट, पर्लसाइट ट्रांसफ़ॉर्मेशन ज़ोन के नीचे और मध्यम तापमान वाले ज़ोन में एमएस पॉइंट से ऊपर के औस्टेनाइट के परिवर्तन का उत्पाद है। बैनाइट फेराइट और सीमेंटाइट का एक यांत्रिक मिश्रण है, जो मोती बी और मार्सेंसाइट के बीच की संरचना है, जिसे प्रतीक बी में व्यक्त किया गया है। गठन तापमान के अनुसार, इसे दानेदार बैनेट, ऊपरी बैनाइट (ऊपरी बी) और निचले बैनाइट (निचले बी) में विभाजित किया जा सकता है। दानेदार बैनेट में कम ताकत है लेकिन अच्छी क्रूरता है। लोअर बाइटाइट में उच्च शक्ति और अच्छी कठोरता दोनों होती है। दानेदार बैनेट सबसे खराब क्रूरता है। बैनीफ आकृति विज्ञान परिवर्तनशील है। इसकी आकृति विशेषताओं के अनुसार, बैनेट को तीन प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: पंख, सुई और दानेदार।

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ए। ऊपरी बैनेट:

ऊपरी बैनीट को स्ट्रिप फेराइट के समानांतर व्यवस्था की विशेषता है, ठीक पट्टी (या छोटी रॉड) के साथ फेराइट सुई अक्ष, पंख के समानांतर सीमेंटाइट।

ख। लोअर बैनेट:

ठीक सुई परत, कुछ अभिविन्यास के साथ, बुझती हुई मार्टेंसाइट की तुलना में क्षरण के लिए अधिक संवेदनशील, बहुत ही टेम्पर्ड मार्टेंसाइट के समान, प्रकाश माइक्रोस्कोप के तहत भेद करना बहुत मुश्किल, इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत अंतर करना आसान। कार्बाइड एक्यूट फेराइट में अवक्षेपित होता है, और इसकी संरेखण अभिविन्यास 55-60 डिग्री है फेराइट शीट की लंबी धुरी के साथ, निचले बैनेट में जुड़वाँ नहीं होते हैं, अधिक अव्यवस्थाएं हैं।

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सी। दानेदार

बहुभुज आकार और कई अनियमित द्वीप जैसी संरचनाओं के साथ फेराइट। जब ऊपरी बैनेट के तापमान के मुकाबले स्टील का ऐस्टेनाईट थोड़ा अधिक ठंडा हो जाता है, तो फेराइट / ऑस्टेन चरण की सीमा के माध्यम से फेराइट से लेकर एफ्राइट से कुछ कार्बन परमाणुओं का माइग्रेट फेराइट / ऑस्टेनाईट फेज सीमा के माध्यम से पलायन कर जाता है, जो कार्बन में असमान रूप से समृद्ध होता है, इस प्रकार ट्रांसफॉर्मेशन को रोक देता है। फेराइट के लिए austenite। ये ऑस्टेनाइट क्षेत्र आमतौर पर द्वीप-जैसे, दानेदार या पट्टी-जैसे होते हैं, फेराइट मैट्रिक्स पर वितरित होते हैं। निरंतर शीतलन के दौरान, ऑस्टेनाईट और शीतलन की स्थिति की संरचना के अनुसार, अनाज की बेलों में ऑस्टेनाइट निम्नलिखित परिवर्तनों से गुजर सकता है।

(i) पूरे या आंशिक रूप से फेराइट और कार्बाइड में अपघटन। इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत, फैलाने वाले बहुआयामी वितरण के साथ दानेदार, रॉड या छोटे ब्लॉक कार्बाइड को देखा जा सकता है।

(ii) मार्टेंसाइट में आंशिक परिवर्तन, जो प्रकाश माइक्रोस्कोप के तहत पूरी तरह से पीला है।

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(iii) अभी भी कार्बन-समृद्ध ऑस्टेनाइट को बरकरार रखता है।

दानेदार कार्बाइड को ग्रैन्युलर बैनेट के फेराइट मैट्रिक्स पर वितरित किया जाता है (द्वीप संरचना मूल रूप से कार्बन-समृद्ध ऑस्टेनाइट थी, जिसे ठंडा होने पर फेराइट और कार्बाइड में विघटित कर दिया गया था, या मार्टेंसाइट या कार्बन-समृद्ध ऑस्ट्रेलियाई कणों में बदल दिया गया था)। पंख बैराइट, फेराइट मैट्रिक्स, स्ट्रिप कार्बाइड फेराइट शीट के मार्जिन पर उपजी है। लोअर बैनाईट, छोटे फ्लेक कार्बाइड के साथ एसिटिक फेराइट, लंबे अक्ष के फेराइट में फ्लेक कार्बाइड लगभग 55 ~ 60 डिग्री कोण है। 

छठी। वीशर का ऊतक

Widmanstatten संरचना एक प्रकार की सुपरहीटेड संरचना है, जिसमें फेराइट सुइयां होती हैं, जो एक दूसरे को लगभग 60 डिग्री तक काटती हैं और स्टील के मैट्रिक्स में एम्बेडेड होती हैं। मोटे विडमनस्टैटन संरचना में स्टील की प्लास्टिसिटी और क्रूरता कम हो जाती है और इसकी भंगुरता बढ़ जाती है। हाइपोएक्टेक्टॉइड स्टील में, मोटे अनाज को ज़्यादा गरम करके बनाया जाता है और ठंडा होने पर तेज़ी से बनता है। इसलिए, ऑस्टेनाइट अनाज सीमा के साथ नेटवर्क वर्षा के अलावा, कुछ फेराइट अनाज सीमा से अनाज तक कतरनी तंत्र के अनुसार बनते हैं और अलग से सुइयों में अवक्षेपित होते हैं। इस वितरण की संरचना को वाइडमैनस्टैटन संरचना कहा जाता है। जब सुपरहीटेड सुपरएक्टेक्टोइड स्टील को ठंडा किया जाता है, तो सीमेंट भी अनाज की सीमा से अनाज तक फैलता है और विडमैनस्टैटेन संरचना बनाता है।

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ⅶ.Martensite

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अल्फ़ा-फ़े में कार्बन के सुपरसैचुरेटेड ठोस विलयन को मार्टेंसिट कहा जाता है। मार्टेंसाइट में उच्च शक्ति और कठोरता है, लेकिन इसकी प्लास्टिसिटी खराब है, लगभग शून्य है। यह प्रतीक एम द्वारा व्यक्त किए गए प्रभाव भार को सहन नहीं कर सकता है। एम। मार्टेन्साइट एमएसी और एमएफ बिंदुओं के बीच अंडरकल्स्ट औस्टेनाइट के तेजी से शीतलन और कतरनी मोड के परिवर्तन का उत्पाद है। इस समय, कार्बन (और मिश्र धातु तत्व) समय में फैल नहीं सकते हैं, केवल गामा-फे के जाली (फेस सेंटर) से अल्फा-फे के जाली (बॉडी सेंटर), यानी ठोस समाधान (ऑस्ट्राइट) अल्फा-फे में कार्बन के ठोस समाधान के लिए गामा-फे में कार्बन। इसलिए, मार्टेन्साइट परिवर्तन मार्टेंसाइट की धातुविद्या संबंधी विशेषताओं पर आधारित है, जिसे लैथ मार्टेंसाइट (कम कार्बन) और एसिक्युलर मार्टेंसाइट में विभाजित किया जा सकता है।

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ए। लाथ मार्टेंसाइट:

कम कार्बन मार्टेन्साइट के रूप में भी जाना जाता है। लगभग एक ही आकार के महीन मार्टेन्साइट स्ट्रिप्स को मार्सेंसाइट बंडलों या मार्टेंसाइट डोमेन बनाने के लिए समानांतर में संरेखित किया जाता है। डोमेन और डोमेन के बीच अभिविन्यास अंतर बड़ा है, और विभिन्न अभिविन्यास वाले कई डोमेन एक आदिम ऑस्टनाइट अनाज में बन सकते हैं। लैथ मार्टेंसाइट गठन के उच्च तापमान के कारण, शीतलन प्रक्रिया में आत्म-तड़के की घटना अनिवार्य रूप से घटित होगी, और कार्बाइड्स गठित मार्टेंसाइट में अवक्षेपित हो जाएंगे, इसलिए यह क्षरण और अंधकार की चपेट में है।

 ख। एक्यूट मार्टेंसाइट:

फ्लेक मार्टेन्साइट या उच्च कार्बन मार्टेन्साइट के रूप में भी जाना जाता है, इसकी बुनियादी विशेषताएं हैं: ऑस्टनाइट अनाज में गठित पहली मार्टेंसाइट शीट अपेक्षाकृत बड़ी होती है, अक्सर पूरे अनाज में, एसेनाइट अनाज को विभाजित किया जाता है, ताकि बाद में गठित मार्टेंसाइट का आकार सीमित हो , इसलिए फ्लेक्स मार्टेन्साइट का आकार भिन्न होता है, अनियमित वितरण। एक्यूट मार्टेंसाइट का निर्माण एक निश्चित दिशा में होता है। मार्टेंसाइट सुई में एक मध्य रिज है। कार्बन सामग्री जितनी अधिक होती है, उतनी ही स्पष्ट मार्सेंसाइट होती है। इसी समय, मार्टेन्साइट के बीच सफेद बरकरार ऑस्टेनइट है।

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 सी। शमन के बाद गठित मार्टेंसाइट तड़के के बाद तीन विशेष मेटलोग्राफिक संरचनाएँ भी बना सकता है:

(i) टेम्पर्ड मार्टेन्साइट:

शमन के दौरान गठित शीट मार्टेंसाइट का मिश्रण (टेट्रागोनल बॉडी सेंटर की एक क्रिस्टल संरचना के साथ) जो तड़के के पहले चरण में विघटित हो जाता है, जिसमें कार्बन को संक्रमण कार्बाइड के रूप में उतारा जाता है, और ठोस में छितरी हुई अत्यंत महीन संक्रमण कार्बाइड शीट समाधान मैट्रिक्स (जिसकी क्रिस्टल संरचना शरीर-केंद्रित घन में बदल गई है) (मैट्रिक्स के साथ इंटरफ़ेस एक सुसंगत इंटरफ़ेस है) चरण संरचना। मेटलोग्राफिक (ऑप्टिकल) माइक्रोस्कोप के तहत अधिकतम आवर्धन के लिए आवर्धित होने पर भी इस तरह की संरचना इसकी आंतरिक संरचना को अलग नहीं कर सकती है, केवल यह देख सकती है कि इसकी पूरी संरचना काली सुई है (काली सुई का आकार मूल रूप से सफेद सुई के समान है) शमन के दौरान)। इस तरह की काली सुई को "टेम्पर्ड मार्टेंसाइट" कहा जाता है।

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(ii) टेम्पर्ड ट्रोसाइट:

मध्यम तापमान पर शमन किए गए मार्शनेट का उत्पाद, मार्शनेट के सुई के आकार के क्रमिक गायब होने की विशेषता है, लेकिन फिर भी अस्पष्ट रूप से दिखाई देता है (क्रोमियम युक्त मिश्र धातु इस्पात, इसका मिश्र धातु फेराइट रीकस्ट्रलाइज़ेशन तापमान अधिक है, इसलिए अभी भी सुई के आकार को बरकरार रखता है), अवक्षेपित कार्बाइड छोटे होते हैं , प्रकाश माइक्रोस्कोप के तहत भेद करना मुश्किल है, कार्बाइड कणों को केवल इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप के तहत देखा जा सकता है, ध्रुव को ऊतकों के क्षरण और काला करने के लिए अतिसंवेदनशील। यदि तड़के का तापमान अधिक या लंबे समय तक बरकरार रखा जाता है, तो सुइयां सफेद हो जाएंगी। इस समय, कार्बाइड सुइयों के किनारे पर केंद्रित होंगे, और स्टील की कठोरता थोड़ी कम होगी और ताकत कम हो जाएगी।

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(iii) तड़का हुआ शर्बत:

उच्च तापमान पर बुझाने वाले शहीद का उत्पाद। इसकी विशेषताएं हैं: ठीक दानेदार कार्बाइड्स को सॉर्बाइट मैट्रिक्स पर वितरित किया जाता है, जिसे प्रकाश माइक्रोस्कोप के तहत स्पष्ट रूप से प्रतिष्ठित किया जा सकता है। इस तरह की संरचना, जिसे वातानुकूलित संरचना के रूप में भी जाना जाता है, में शक्ति और क्रूरता का एक अच्छा संयोजन है। महीन कार्बाइड को फेराइट पर जितना बारीक किया जाता है, उतनी ही कठोरता और ताकत उतनी ही अधिक होती है, और कठोरता उतनी ही बदतर होती है। इसके विपरीत, कठोरता और ताकत कम है, और उच्च कठोरता।

ⅷ.Ledeburite

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4.3% के कार्बन (कार्बन सामग्री) के एक बड़े अंश के साथ फेरोकार्बन मिश्र, यानी तरल फेरोकार्बन मिश्र धातुओं में ईयूटेक्टिक मिश्रण को लेडेबुराइट कहा जाता है, जब ऑस्टेनाइट और सीमेंटाइट के यांत्रिक मिश्रण 1480 डिग्री सेल्सियस पर तरल से एक साथ क्रिस्टलीकृत होते हैं। चूंकि ऑस्टेनाइट 727 डिग्री सेल्सियस पर पर्लाइट में परिवर्तित हो जाता है, लेडबुराइट कमरे के तापमान पर पर्लाइट और सीमेंटाइट से बना होता है। 727 सी से ऊपर लेडब्यूराइट को अलग करने के लिए उच्च तापमान लेडब्यूराइट (एल डी) कहा जाता है, और 727 सी से नीचे लेडब्यूराइट को कम तापमान लेडब्यूराइट (एल डी) कहा जाता है। लेडबुराइट के गुण उच्च कठोरता और खराब प्लास्टिसिटी वाले सीमेंटाइट के समान हैं।

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