कार्बन सामग्री और इस्पात गुण: कार्बन सीढ़ी

एक नज़र में सीढ़ी

कार्बन बैंड	चरित्र	विशिष्ट उपयोग
बहुत कम — 0.10% से कम	नरम, अत्यंत रूपणीय, बिना सावधानियों के वेल्ड होता है	गहरी-कर्षित शीट, पट्टी, तार, रिवेट; अंतरालीय-मुक्त (IF) इस्पात इस बैंड के सबसे नीचे होते हैं
कम — 0.10–0.25%	वेल्डनीय संरचनात्मक कार्यघोड़ा: अच्छी तन्यता, मामूली सामर्थ्य, सीमित कठोरण प्रतिक्रिया	संरचनात्मक खंड और प्लेट (S235–S355 क्षेत्र), पाइप, सामान्य निर्माण
मध्यम — 0.25–0.60%	शमन और टेम्परिंग पर प्रबल प्रतिक्रिया देता है; मशीनरी बैंड	शाफ़्ट, गियर, धुरे: लगभग 0.45% पर C45/1045, लगभग 0.40% पर 4140
उच्च — 0.60–1.00%	स्प्रिंग, घिसाव भाग और कर्तन किनारे; वेल्डिंग एक विशेषज्ञ प्रक्रिया बन जाती है	स्प्रिंग इस्पात (लगभग 0.5–0.8%), रेल इस्पात, तार रस्सी, चाकू
बहुत उच्च — 1.00% से अधिक	अधिकतम कार्बाइड आयतन और शमित-अवस्था कठोरता; सावधानीपूर्वक टेम्परिंग के बिना भंगुर	औज़ार और डाई इस्पात (D2 में लगभग 1.5% होता है), रेतियाँ, लगभग 1.0% पर बियरिंग रेस

कार्बन क्या नियंत्रित करता है

कठोरता सीमा। कार्बन वह अधिकतम कठोरता तय करता है जिस तक कोई इस्पात पूर्णतः शमित होने पर पहुँच सकता है। संबंध पहले तीव्र होता है, फिर संतृप्त हो जाता है: लगभग 0.20% कार्बन वाला इस्पात अधिकतम लगभग 45 HRC तक पहुँचता है, जबकि लगभग 0.60% कार्बन वाला इस्पात मिड-60s HRC तक पहुँच सकता है। लगभग 0.6–0.8% से आगे, अतिरिक्त कार्बन अधिक कठोरता के बजाय घिसाव-प्रतिरोधी कार्बाइड जोड़ता है।

कठोरण की गहराई एक अलग प्रश्न है। वह कठोरता कितनी गहराई तक प्रवेश करती है — कठोरणीयता — मैंगनीज़, क्रोमियम, मोलिब्डेनम या बोरॉन के अंशों से खरीदी जाती है, कार्बन से नहीं। दोनों को भ्रमित करना एक क्लासिक विनिर्देश त्रुटि है: एक उच्च-कार्बन सादा इस्पात फिर भी एक मोटे खंड की सतह से कुछ मिलीमीटर नीचे नरम हो सकता है।

वेल्डनीयता दूसरी दिशा में चलती है। जैसे-जैसे कार्बन बढ़ता है, ऊष्मा-प्रभावित क्षेत्र अधिक कठोर होता है और अधिक आसानी से दरकता है। उद्योग इसे कार्बन समकक्ष से व्यक्त करता है, सबसे सामान्यतः IIW सूत्र CE = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15। कम CE वाले इस्पात स्वतंत्र रूप से वेल्ड होते हैं; जैसे-जैसे CE लगभग 0.40–0.45 से ऊपर चढ़ता है, पूर्वतापन, नियंत्रित ऊष्मा इनपुट और कम-हाइड्रोजन पद्धति आवश्यक हो जाती है — यही कारण है कि संरचनात्मक ग्रेड कार्बन को कम बैंड के अच्छी तरह अंदर सीमित करते हैं।

कठोरता और तन्यता में गिरावट सीढ़ी पर लगातार होती है: किसी दिए गए सामर्थ्य पर दीर्घीकरण और संघात ऊर्जा कम-कार्बन बैंडों में सबसे अधिक होते हैं, और उच्च-कार्बन इस्पात अपनी कठोरता भंगुरता के साथ कमाते हैं जिसे टेम्परिंग को फिर वापस खरीदना पड़ता है।

एक पायदान चुनना

कार्य नियम यह है कि अनुप्रयोग जितना खर्च करता है उससे अधिक कार्बन न खरीदें। वेल्डित संरचनाएँ कम रहती हैं; जो भाग पूर्ण-कठोरित और टेम्परित किए जाएँगे वे मध्यम बैंड में रहते हैं; केवल घिसाव या किनारा जीवन में भुगतान किए गए भाग — स्प्रिंग, रेल, औज़ार — उच्च पायदानों और उनकी निर्माण लागतों को उचित ठहराते हैं। ग्रेड नाम अक्सर उत्तर को अंदर छिपा देते हैं: C45, 1045 या S45C जैसे पदनामों में, संख्या प्रतिशत के सौवें भागों में नाममात्र कार्बन होती है।