कौन-से मटेरियल्स में हाई टेम्परेचर स्ट्रेंथ और कोरोजन रेज़िस्टेंस दोनों होते हैं?
वे सामग्रियाँ जो एक साथ उच्च तापमान पर मजबूती और जंग प्रतिरोध प्रदान करती हैं, इंजीनियरिंग मिश्र धातुओं की एक अत्यधिक विशिष्ट श्रेणी का प्रतिनिधित्व करती हैं। इन्हें विशेष रूप से एयरोस्पेस, ऊर्जा और रासायनिक प्रसंस्करण जैसे सबसे चुनौतीपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए डिजाइन किया जाता है। ऊँचे तापमान पर यांत्रिक शक्ति बनाए रखते हुए पर्यावरणीय क्षरण का प्रतिरोध करने की क्षमता एक दुर्लभ लेकिन महत्वपूर्ण संयोजन है, जिसे उन्नत धातुकर्म डिजाइन के माध्यम से प्राप्त किया जाता है।
प्रमुख समाधान: निकल-आधारित सुपरएलॉय
यह श्रेणी उन अनुप्रयोगों के लिए निर्विवाद नेता है जहाँ तापमान क्षमता, शक्ति और जंग प्रतिरोध का सर्वोच्च संयोजन आवश्यक होता है।
Inconel मिश्र धातुएँ (Inconel 718, Inconel 625): ये जेट इंजन और गैस टरबाइन घटकों के लिए मुख्य कार्यशील मिश्र धातुएँ हैं। इनकी उच्च निकल सामग्री ऑक्सीकरण और क्लोराइड्स के विरुद्ध स्वाभाविक प्रतिरोध प्रदान करती है, जबकि प्रेसिपिटेशन हार्डनिंग (γ' या γ'' चरणों के माध्यम से) इन्हें लगभग 700°C (1300°F) तक असाधारण शक्ति और क्रिप प्रतिरोध प्रदान करती है।
Hastelloy मिश्र धातुएँ (Hastelloy C-276, Hastelloy X): इन्हें ऑक्सीकरण और अपचायक वातावरणों में अत्यधिक रासायनिक जंग प्रतिरोध के लिए तैयार किया गया है, जो कई बार स्टेनलेस स्टील से भी बेहतर होता है। Hastelloy X जैसी मिश्र धातुएँ उच्च तापमान पर भी उपयोगी शक्ति बनाए रखती हैं, जिससे वे दहन कक्षों, ट्रांज़िशन डक्ट्स और औद्योगिक भट्टियों के घटकों के लिए आदर्श बनती हैं।
उच्च प्रदर्शन विकल्प: कोबाल्ट-आधारित सुपरएलॉय
Stellite मिश्र धातुएँ (Stellite 6, Stellite 21): यद्यपि कोबाल्ट मिश्र धातुएँ अत्यधिक तापमान पर निकल-आधारित सुपरएलॉय जितनी मजबूत नहीं होतीं, लेकिन वे अपनी कठोरता बनाए रखने और पहनाव (wear), घर्षण (galling) तथा विभिन्न प्रकार के जंग वाले वातावरणों में उत्कृष्ट प्रतिरोध के लिए प्रसिद्ध हैं। इनका उपयोग वियर पैड, वाल्व सीट और कठोर-परत (hard-facing) अनुप्रयोगों में किया जाता है।
विशेष उच्च तापमान विकल्प: रिफ्रैक्टरी धातुएँ
जब तापमान सुपरएलॉय की क्षमता से अधिक हो जाता है (1200°C / 2200°F से ऊपर), तब मोलिब्डेनम और टैंटलम जैसी रिफ्रैक्टरी धातुओं का उपयोग किया जाता है। ये अत्यधिक तापमान पर असाधारण शक्ति रखती हैं, लेकिन ऑक्सीकरण के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होती हैं, इसलिए वायुमंडलीय उपयोग के लिए सुरक्षात्मक कोटिंग्स की आवश्यकता होती है। इस कारण, इनका उपयोग आमतौर पर वैक्यूम या निष्क्रिय वातावरण वाली भट्टियों में किया जाता है।
लागत-प्रभावी विकल्प: विशेष स्टेनलेस स्टील
कम चरम परिस्थितियों के लिए कुछ स्टेनलेस स्टील एक अच्छा संतुलन प्रदान करते हैं।
ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील: SUS 304 और SUS 316 जैसी ग्रेड उत्कृष्ट जंग प्रतिरोध प्रदान करती हैं और लगभग 870°C (1600°F) तक अंतरालिक सेवा के लिए उपयोग की जा सकती हैं, लेकिन लगभग 540°C (1000°F) से ऊपर उनकी शक्ति में उल्लेखनीय गिरावट आती है।
प्रेसिपिटेशन-हार्डनिंग स्टेनलेस स्टील: 17-4PH (SUS 630) जैसी मिश्र धातुएँ उच्च शक्ति (प्रेसिपिटेशन हार्डनिंग के कारण) और अच्छी जंग प्रतिरोध प्रदान करती हैं, लेकिन उनकी उच्च तापमान क्षमता सुपरएलॉय की तुलना में सीमित होती है।
सामग्री चयन ढांचा
चयन पूरी तरह से विशिष्ट संचालन परिस्थितियों पर निर्भर करता है:
अत्यधिक तापमान और शक्ति के लिए: निकल-आधारित सुपरएलॉय (Inconel, René)।
अत्यधिक जंग और मध्यम तापमान के लिए: निकल-आधारित मिश्र धातुएँ (Hastelloy)।
उच्च तापमान पहनाव और जंग प्रतिरोध के लिए: कोबाल्ट-आधारित सुपरएलॉय (Stellite)।
कम लागत और मध्यम परिस्थितियों के लिए: विशेष स्टेनलेस स्टील।
एयरोस्पेस और एविएशन या पावर जेनरेशन घटकों के लिए, निकल-आधारित सुपरएलॉय का प्रदर्शन आमतौर पर अपरिहार्य होता है — जो उनकी उच्च लागत को उचित ठहराता है। सभी मामलों में, एक अंतिम हीट ट्रीटमेंट वांछित गुणों के इष्टतम संतुलन को प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
