स्टेनलेस स्टील में कार्बन की द्वैतता

कार्बन औद्योगिक इस्पात के प्रमुख तत्वों में से एक है। इस्पात का प्रदर्शन और संरचना काफी हद तक इस्पात में कार्बन की मात्रा और वितरण पर निर्भर करती है। स्टेनलेस स्टील में कार्बन का प्रभाव विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। स्टेनलेस स्टील की संरचना पर कार्बन का प्रभाव मुख्य रूप से दो पहलुओं में प्रकट होता है। एक ओर, कार्बन ऑस्टेनाइट को स्थिर करने वाला तत्व है, और इसका प्रभाव काफी अधिक होता है (निकेल की तुलना में लगभग 30 गुना), वहीं दूसरी ओर, कार्बन और क्रोमियम की उच्च आत्मीयता के कारण, क्रोमियम के साथ कार्बन कार्बाइड की एक जटिल श्रृंखला बनाता है। इसलिए, मजबूती और संक्षारण प्रतिरोध के संदर्भ में, स्टेनलेस स्टील में कार्बन की भूमिका विरोधाभासी है।

इस प्रभाव के नियम को पहचानते हुए, हम विभिन्न उपयोग आवश्यकताओं के आधार पर अलग-अलग कार्बन सामग्री वाले स्टेनलेस स्टील का चयन कर सकते हैं।
उदाहरण के लिए, उद्योग में सबसे अधिक उपयोग होने वाली और न्यूनतम मात्रा वाली पांच स्टील ग्रेड 0Crl3 से 4Cr13 में क्रोमियम की मानक मात्रा 12 से 14% निर्धारित की गई है, यानी कार्बन और क्रोमियम द्वारा क्रोमियम कार्बाइड के निर्माण में शामिल कारकों को ध्यान में रखा गया है। निर्णायक उद्देश्य यह सुनिश्चित करना है कि कार्बन और क्रोमियम के क्रोमियम कार्बाइड में संयोजित होने के बाद, ठोस विलयन में क्रोमियम की मात्रा न्यूनतम 11.7% से कम न हो।

इन पांचों प्रकार के इस्पातों की बात करें तो, कार्बन की मात्रा में अंतर के कारण इनकी मजबूती और संक्षारण प्रतिरोधकता भी भिन्न-भिन्न होती है। 0Cr13 से 2Cr13 इस्पात की संक्षारण प्रतिरोधकता बेहतर होती है, लेकिन मजबूती 3Cr13 और 4Cr13 इस्पात की तुलना में कम होती है। इनका उपयोग मुख्यतः संरचनात्मक भागों के निर्माण में किया जाता है।
उच्च कार्बन मात्रा के कारण, ये दोनों स्टील ग्रेड उच्च शक्ति प्राप्त कर सकते हैं और इनका उपयोग मुख्य रूप से स्प्रिंग, चाकू और अन्य ऐसे पुर्जों के निर्माण में किया जाता है जिनमें उच्च शक्ति और घिसाव प्रतिरोध की आवश्यकता होती है। एक अन्य उदाहरण के लिए, 18-8 क्रोमियम-निकल स्टेनलेस स्टील के अंतरकणीय संक्षारण को दूर करने के लिए, स्टील में कार्बन की मात्रा को 0.03% से कम किया जा सकता है, या क्रोमियम और कार्बन की तुलना में अधिक आकर्षण रखने वाले किसी तत्व (टाइटेनियम या नाइओबियम) को मिलाकर कार्बाइड बनने से रोका जा सकता है। उदाहरण के लिए, जब उच्च कठोरता और घिसाव प्रतिरोध मुख्य आवश्यकताएँ हों, तो हम स्टील में कार्बन की मात्रा बढ़ाने के साथ-साथ क्रोमियम की मात्रा को भी उचित रूप से बढ़ा सकते हैं, ताकि कठोरता और घिसाव प्रतिरोध की आवश्यकताओं को पूरा किया जा सके और साथ ही संक्षारण प्रतिरोध की निश्चित आवश्यकताओं को भी ध्यान में रखा जा सके। औद्योगिक उपयोग में, बियरिंग, मापने के उपकरण और ब्लेड के लिए स्टेनलेस स्टील 9Cr18 और 9Cr17MoVCo स्टील का उपयोग किया जाता है, भले ही कार्बन की मात्रा 0.85 ~ 0.95% तक हो, क्योंकि इनमें क्रोमियम की मात्रा भी उसी अनुपात में बढ़ाई जाती है, इसलिए यह संक्षारण प्रतिरोध की गारंटी देता है।

सामान्यतः, उद्योग में वर्तमान में उपयोग होने वाले स्टेनलेस स्टील में कार्बन की मात्रा अपेक्षाकृत कम होती है। अधिकांश स्टेनलेस स्टील में कार्बन की मात्रा 0.1 से 0.4% तक होती है, और अम्ल-प्रतिरोधी स्टील में यह मात्रा 0.1 से 0.2% तक होती है। 0.4% से अधिक कार्बन मात्रा वाले स्टेनलेस स्टील कुल किस्मों का एक छोटा सा हिस्सा ही बनाते हैं, क्योंकि उपयोग की अधिकांश परिस्थितियों में, स्टेनलेस स्टील का प्राथमिक उद्देश्य संक्षारण प्रतिरोध होता है। इसके अलावा, कम कार्बन मात्रा कुछ प्रक्रिया संबंधी आवश्यकताओं के कारण भी होती है, जैसे कि आसान वेल्डिंग और कोल्ड डिफॉर्मेशन।