कास्ट आयरन और स्टील के बीच क्या अंतर हैं?

कच्चा लोहा और स्टील दोनों लौह धातुएं हैं जिनमें मुख्य रूप से लौह परमाणु होते हैं (आवर्त सारणी में Fe के रूप में लेबल किया गया है)। मौलिक लोहा पृथ्वी पर प्रचुर मात्रा में पाया जाता है, लेकिन यह आमतौर पर ऑक्सीकृत रूप में मौजूद होता है और इसे निकालने के लिए गहन प्रसंस्करण की आवश्यकता होती है, जिसे गलाना कहा जाता है।

अपने उच्च चुंबकीय गुणों के साथ शुद्ध लोहे का उपयोग अक्सर विद्युत चुम्बकीय उपकरणों के कोर के निर्माण में किया जाता है। हालाँकि, इसकी नरम बनावट और विकृत होने की प्रवृत्ति औद्योगिक विनिर्माण में इसके प्रत्यक्ष उपयोग को सीमित करती है। इसलिए, इसके गुणों को बढ़ाने के लिए इसे आम तौर पर अन्य तत्वों, विशेष रूप से कार्बन, के साथ मिश्रित किया जाता है। उदाहरण के लिए, कच्चा लोहा और स्टील, इस उन्नत लौह मिश्र धातु से प्राप्त धातु सामग्री का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

जबकि कच्चा लोहा और स्टील एक समान दिखते हैं, प्रत्येक में अलग-अलग गुण होते हैं जो विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण होते हैं। यह आलेख आपके प्रोजेक्ट के लिए सही धातु चुनने में मदद करने के लिए इन दो धातुओं की गहराई से तुलना प्रदान करता है।

कच्चा लोहा क्या है?

कच्चा लोहा एक प्रकार का लौह-कार्बन मिश्र धातु है, जिसमें अपेक्षाकृत उच्च कार्बन सामग्री 2% से 4% के बीच होती है। इसे पिग आयरन का उत्पादन करने के लिए पहले ब्लास्ट फर्नेस में लौह अयस्क को पिघलाकर बनाया जाता है। फिर, पिग आयरन को स्क्रैप आयरन की मात्रा के साथ पिघलाया जाता है, और पिघली हुई धातु को जमने के लिए सांचों में डाला जाता है। "कच्चा लोहा" नाम इसे आकार देने के लिए उपयोग की जाने वाली ढलाई प्रक्रिया से आया है।

इसकी कार्बन सामग्री के अलावा, आम तौर पर इसमें 1% से 3% सिलिकॉन होता है, साथ ही थोड़ी मात्रा में मैंगनीज, फॉस्फोरस और सल्फर भी होता है। कार्बन और सिलिकॉन प्रमुख तत्व हैं जो कच्चा लोहा की संरचना और गुणों को प्रभावित करते हैं। ग्रेफाइट का रूप और वितरण, जो कार्बन सामग्री से उत्पन्न होता है, कच्चा लोहा के प्रकार और विशेषताओं को निर्धारित करने में महत्वपूर्ण है। कार्बन के रूप और सूक्ष्म संरचना के आधार पर कच्चा लोहा को निम्नलिखित में वर्गीकृत किया जा सकता है:

• ग्रे कास्ट आयरन: ग्रेफाइट परत के रूप में दिखाई देता है, जो अच्छी कास्टेबिलिटी और कंपन अवमंदन गुण प्रदान करता है, लेकिन यह काफी भंगुर होता है।
• सफेद कच्चा लोहा: कार्बन आयरन कार्बाइड (Fe3C) के रूप में मौजूद होता है, जो इसे उच्च पहनने के प्रतिरोध के साथ कठोर और भंगुर बनाता है।
• तन्य (गांठदार) कच्चा लोहा: ग्रेफाइट गोलाकार गांठों के रूप में होता है, जो इसे उच्च शक्ति और कठोरता प्रदान करता है।
• निंदनीय कच्चा लोहा: एनीलिंग के माध्यम से, कार्बन क्लम्पी ग्रेफाइट के रूप में मौजूद होता है, जो अच्छी कठोरता और मशीनेबिलिटी प्रदान करता है।

स्टील क्या है?

स्टील लोहे का एक मिश्र धातु है, जिसमें कार्बन सामग्री भिन्न होती है लेकिन आम तौर पर 2% से कम होती है। कार्बन सामग्री को कम करने और अशुद्धियों को दूर करने के लिए पिघले हुए पिग आयरन को एक बुनियादी ऑक्सीजन भट्टी (बीओएफ) या इलेक्ट्रिक आर्क भट्टी (ईएएफ) में परिष्कृत करके और फिर इसे सांचों में डालकर और ठंडा करके ठोस स्टील बनाया जाता है।

विशिष्ट गुणों के साथ विभिन्न ग्रेड के स्टील का उत्पादन करने के लिए प्रक्रिया के दौरान अतिरिक्त तत्व जोड़े जाते हैं और कार्बन सामग्री को समायोजित किया जाता है। उदाहरण के लिए, स्टील में आम तौर पर संक्षारण और जंग लगने का खतरा होता है, लेकिन स्टेनलेस स्टील एक अपवाद बन जाता है, जो अपनी कम कार्बन सामग्री और न्यूनतम 10.5% क्रोमियम के कारण संक्षारण और जंग के प्रति उल्लेखनीय प्रतिरोध प्रदर्शित करता है।

संरचना और उपयोग के अंतर के अनुसार स्टील को कई प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है। स्टील के कुछ सामान्य प्रकार निम्नलिखित हैं:

• कार्बन स्टील:A type of steel containing carbon as the main alloying element, which can be further divided into low carbon steel, medium carbon steel and high carbon steel.
• अलॉय स्टील:Besides iron and carbon, it also contains other alloying elements, such as chromium, nickel, molybdenum, vanadium. Common alloy steels are stainless steel, tool steel, etc.

कच्चा लोहा और इस्पात के बीच अंतर

दोनों धातुओं में अंतर करने के लिए, आइए प्रारंभिक तुलना करने के लिए नीचे दी गई तालिका की जांच करके शुरुआत करें।

उपरोक्त तालिका कच्चा लोहा और स्टील के बीच एक सामान्य तुलना प्रदान करती है। आप पहले कॉलम में सूचीबद्ध प्रमुख वस्तुओं पर ध्यान दे सकते हैं। अब, हम आपको एक-एक करके उनकी गहन समझ प्राप्त करने के लिए ले चलेंगे।

कार्बन सामग्री और रासायनिक संरचना

दोनों धातुओं के बीच मुख्य अंतर उनकी कार्बन सामग्री है। कच्चा लोहा में आमतौर पर 2% से अधिक कार्बन होता है, जबकि स्टील में 2% से कम कार्बन होता है। आमतौर पर, उच्च कार्बन सामग्री के परिणामस्वरूप अधिक कठोरता और भंगुरता होती है।

इसके अतिरिक्त, कच्चे लोहे में सिलिकॉन सामग्री इसके गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है, जिससे ढलाई के दौरान बेहतर तरलता और कम सिकुड़न मिलती है। इसके विपरीत, स्टील में अक्सर क्रोमियम, निकल और मोलिब्डेनम जैसे अन्य मिश्र धातु तत्व होते हैं, जो इसकी ताकत, क्रूरता और संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाते हैं।

गलनांक

कच्चे लोहे का गलनांक आमतौर पर 1150°C से 1300°C (2100°F से 2370°F) के बीच होता है, जबकि स्टील का गलनांक आमतौर पर 1370°C और 1510°C (2500°F से 2800°F) के बीच होता है। ).

कच्चे लोहे का निचला गलनांक इसे पिघली हुई अवस्था में बेहतर तरलता प्रदान करने में सक्षम बनाता है, जिससे जटिल सांचे के आकार को भरना और सघन कास्टिंग बनाना आसान हो जाता है। इसके अलावा, इसका कम पिघलने बिंदु अपेक्षाकृत धीमी शीतलन दर की ओर जाता है, जो कास्टिंग के भीतर तरल धातु को संकोचन के परिणामस्वरूप किसी भी रिक्त स्थान को भरने के लिए अधिक समय देता है। नतीजतन, यह कास्टिंग प्रक्रिया के दौरान छिद्रों और दरारों के गठन को कम करता है, जिसके परिणामस्वरूप घनत्व में वृद्धि होती है। इसके विपरीत, स्टील का उच्च गलनांक इसे उच्च तापमान पर यांत्रिक प्रसंस्करण और ताप उपचार के दौरान ताकत और कठोरता बनाए रखने में सक्षम बनाता है।

कास्टेबिलिटी

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, कच्चे लोहे का गलनांक कम होता है और इसमें एक निश्चित सिलिकॉन होता है; यह शीतलन के दौरान उत्कृष्ट तरलता और कम संकोचन प्रदर्शित करता है - क्योंकि जमने के दौरान ग्रेफाइट अवक्षेपित हो जाता है, जिससे आंशिक रूप से आयतन संकुचन की भरपाई हो जाती है। इसलिए, स्टील की तुलना में, कच्चा लोहा बेहतर कास्टबिलिटी रखता है।

इसके विपरीत, स्टील कम तरल है, मोल्ड सामग्री के प्रति अधिक प्रतिक्रियाशील है, ठंडा होने के दौरान अधिक सिकुड़ता है, और पूरी कास्टिंग प्रक्रिया के दौरान अधिक ध्यान और निरीक्षण की आवश्यकता होती है।

ताकत

कच्चा लोहा और स्टील दोनों को उनके स्थायित्व के लिए अत्यधिक माना जाता है, फिर भी वे अपने विभिन्न ताकत पहलुओं में काफी भिन्न हैं। आइए उनकी तन्यता, संपीड़न और प्रभाव शक्तियों के अंतर का पता लगाएं।

तन्य शक्ति: कच्चे लोहे में अपेक्षाकृत कम तन्य शक्ति होती है। यह इसकी संरचना में मौजूद ग्रेफाइट के गुच्छे या गांठदार ग्रेफाइट के कारण होता है, जो तनाव एकाग्रता बिंदु बन जाते हैं, जिससे यह तन्य बलों के तहत फ्रैक्चर के लिए अतिसंवेदनशील हो जाता है। इसके विपरीत, स्टील की सूक्ष्म संरचना अधिक समान होती है, और मिश्र धातु और ताप उपचार के माध्यम से इसकी तन्यता ताकत को काफी बढ़ाया जा सकता है।

संपीड़न शक्ति: सामान्यतया, कच्चा लोहा स्टील की तुलना में बेहतर संपीड़न शक्ति रखता है। संपीड़ित तनाव के तहत, कच्चे लोहे में ग्रेफाइट संरचना तनाव एकाग्रता में योगदान नहीं करती है, बल्कि तनाव को फैलाने में सहायता करती है, जिससे उच्च संपीड़न शक्ति उत्पन्न होती है। इसके विपरीत, स्टील संपीड़ित शक्तियों की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ, संपीड़न और तन्यता दोनों शक्तियों में तुलनीय प्रदर्शन प्रदर्शित करता है।

प्रभाव शक्ति:ये दोनों अच्छी प्रभाव शक्ति प्रदर्शित करते हैं, लेकिन स्टील आम तौर पर कच्चा लोहा से बेहतर प्रदर्शन करता है, खासकर अचानक झटके और गतिशील लोडिंग का सामना करने की क्षमता में। इसका श्रेय स्टील की लचीलापन और एकसमान सूक्ष्म संरचना को दिया जाता है, जो इसे प्रभाव भार के तहत फ्रैक्चर किए बिना महत्वपूर्ण मात्रा में ऊर्जा को अवशोषित करने में सक्षम बनाता है। इसके अलावा, इम्पैक्ट लोडिंग के दौरान स्टील को कड़ी मेहनत से गुजरना पड़ता है, जिससे इसकी ताकत और बढ़ जाती है। दूसरी ओर, कच्चे लोहे की भंगुरता के कारण प्रभाव के तहत इसके टूटने का खतरा होता है। हालाँकि, डक्टाइल आयरन, कच्चा लोहा का एक प्रकार, उच्च प्रभाव शक्ति का दावा करता है जो ग्रे आयरन से काफी अधिक है। फिर भी, लचीला लोहा स्टील की प्रभाव शक्ति से मेल नहीं खा सकता है।

प्रतिरोध पहन

कच्चा लोहा आमतौर पर स्टील (कार्बन स्टील) की तुलना में यांत्रिक घिसाव के प्रति बेहतर प्रतिरोध दिखाता है। इसका श्रेय इसकी कठोरता और अद्वितीय ग्रेफाइट संरचना को दिया जाता है, जो प्राकृतिक स्नेहक के रूप में कार्य करता है। हालाँकि, कच्चा लोहा की भंगुरता गतिशील घिसाव वाले वातावरण में इसके अनुप्रयोग को सीमित करती है। परिणामस्वरूप, यह स्थिर और कम प्रभाव वाले पहनने-प्रतिरोधी घटकों, जैसे मैकेनिकल बेड फ्रेम, स्लाइडिंग बियरिंग्स और घर्षण लाइनिंग के निर्माण के लिए सबसे उपयुक्त है।

स्टील, अपनी उच्च कठोरता के साथ, गतिशील घिसाव वाले वातावरण में अच्छा घिसाव प्रतिरोध बनाए रखता है और फ्रैक्चरिंग का प्रतिरोध करता है। यह गतिशील और उच्च प्रभाव वाले पहनने-प्रतिरोधी घटकों, जैसे गियर, काटने के उपकरण और उच्च पहनने वाले भागों के निर्माण के लिए उपयुक्त है।

संक्षारण प्रतिरोध

ऑक्सीजन और नमी के संपर्क में आने पर दोनों धातुएँ संक्षारण या जंग लगने के प्रति संवेदनशील रहती हैं। हालाँकि, लोहे में एक परत विकसित होती है जो धातु की अखंडता को बनाए रखते हुए गहरे क्षरण को रोकने में मदद करती है।

जंग को रोकने के लिए, अतिरिक्त सुरक्षा के लिए पेंट या पाउडर कोटिंग लगाना एक तरीका है। वैकल्पिक रूप से, स्टील के संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाने और इसे विभिन्न संक्षारक वातावरणों के अनुकूल बनाने के लिए क्रोमियम, निकल और मोलिब्डेनम जैसे मिश्र धातु तत्वों को स्टील में शामिल किया जा सकता है।

मशीन की

कच्चा लोहा अच्छी मशीनेबिलिटी रखता है। ग्रेफाइट की उपस्थिति एक प्राकृतिक स्नेहक के रूप में कार्य करती है, उपकरण की टूट-फूट को कम करती है और उपकरण के जीवन को बढ़ाती है। इसके अतिरिक्त, कच्चा लोहा (विशेष रूप से ग्रे कच्चा लोहा) की भंगुरता मशीनिंग के दौरान चिप्स को आसानी से छोटे टुकड़ों में तोड़ने की अनुमति देती है। यह उन्हें काटने वाले उपकरण से चिपकने से रोकता है, जिसके परिणामस्वरूप मशीनिंग प्रक्रिया आसान हो जाती है।

इसके विपरीत, स्टील की मशीनेबिलिटी उसकी संरचना के आधार पर बहुत भिन्न होती है। कठोर स्टील या उच्च-कार्बन स्टील चुनौतियाँ पेश करते हैं क्योंकि वे मशीनिंग के प्रति अधिक प्रतिरोधी होते हैं और उपकरण के घिसाव को तेज कर सकते हैं। दूसरी ओर, कम कार्बन वाला स्टील नरम होते हुए भी मशीनिंग के दौरान चिपकने वाला बन सकता है, जिससे इसे संभालना चुनौतीपूर्ण हो जाता है। इसलिए, सफल स्टील मशीनिंग के लिए मशीनिंग तकनीकों और टूलींग चयन पर सावधानीपूर्वक विचार करना आवश्यक है।

जुड़ने की योग्यता

कच्चा लोहा की तुलना में स्टील काफी बेहतर वेल्डेबिलिटी प्रदर्शित करता है। इसकी उच्च कार्बन सामग्री और भंगुरता के कारण, वेल्डिंग के दौरान कच्चा लोहा टूटने का खतरा होता है। इसके अलावा, पिघला हुआ कच्चा लोहा हवा से नाइट्रोजन और ऑक्सीजन को आसानी से अवशोषित कर लेता है, जिससे छिद्रों का निर्माण होता है।

स्टील की कम कार्बन सामग्री वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान इसे नियंत्रित करना आसान बनाती है और आर्क वेल्डिंग (एसएमएडब्ल्यू), गैस शील्ड वेल्डिंग (जीएमएडब्ल्यू, टीआईजी), लेजर वेल्डिंग आदि सहित विभिन्न वेल्डिंग विधियों के लिए उपयुक्त है।

लागत

कच्चा लोहा मुख्य रूप से स्टील की तुलना में सस्ता होता है क्योंकि इसके कच्चे माल, जैसे लौह अयस्क, स्टील उत्पादन में उपयोग किए जाने वाले उच्च श्रेणी के लोहे और मिश्र धातुओं की तुलना में अधिक आसानी से उपलब्ध और सस्ते होते हैं। इसके अतिरिक्त, कच्चा लोहा की उत्पादन प्रक्रिया स्टील की तुलना में सरल और कम ऊर्जा-गहन है।

कच्चा लोहा बनाम स्टील: किसे चुनें?

उपरोक्त विस्तृत परिचय और तुलना के आधार पर, अब आपको इन दोनों धातुओं के बीच अंतर की व्यापक समझ होनी चाहिए। अपनी आवश्यकताओं के लिए सर्वोत्तम धातु चुनने में मदद के लिए, आप उनके अनूठे फायदे, सीमाएं और प्राथमिक अनुप्रयोगों को देखने के लिए तुरंत नीचे दी गई तालिका का संदर्भ ले सकते हैं।

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