स्टेनलेस स्टील का घनत्व क्या है? प्रकार और गुणों की पूरी गाइड

1.0 स्टेनलेस स्टील का घनत्व

1.1 स्टेनलेस स्टील घनत्व का परिचय

स्टेनलेस स्टील का घनत्व प्रति इकाई आयतन में निहित द्रव्यमान को संदर्भित करता है। आम तौर पर, यह इस बीच होता है 7.5 और 8.0 ग्राम/सेमी³ (या 7500–8000 किग्रा/मी³, 0.27–0.29 पाउंड/इंच³), जो इसे स्टेनलेस स्टील सामग्री के प्रमुख भौतिक गुणों में से एक बनाता है। सटीक मूल्य मिश्र धातु के प्रकार और संरचना के आधार पर भिन्न होता है।

स्टेनलेस स्टील एक व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला मिश्र धातु स्टील है जिसमें कम से कम 10.5% क्रोमियम, जैसे अतिरिक्त तत्वों के साथ कार्बन, सिलिकॉन, मैंगनीज, निकल, मोलिब्डेनम, टाइटेनियम, और ताँबा इसके इच्छित अनुप्रयोग के आधार पर जोड़ा गया। ये मिश्र धातु तत्व न केवल इसके संक्षारण प्रतिरोध, यांत्रिक शक्ति, और प्रपत्र, लेकिन यह भी सीधे तौर पर प्रभावित करता है घनत्व.

इंजीनियरिंग डिजाइन और गुणवत्ता नियंत्रण में, घनत्व एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है वजन अनुमान, भार क्षमता गणना और सामग्री लागत आकलन के लिए उपयोग किया जाता है। विभिन्न स्टेनलेस स्टील ग्रेड के घनत्व को समझने से सटीक सुनिश्चित करने में मदद मिलती है सामग्री चयन और संरचनात्मक डिजाइन.

1.2 304 और 316 स्टेनलेस स्टील का घनत्व

• 304 स्टेनलेस स्टील घनत्व: ≈ 7.93 ग्राम/सेमी³ (7930 किग्रा/मी³ या 0.286 पौंड/इंच³)
  304 सबसे ज़्यादा इस्तेमाल किया जाने वाला ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील है। इसका घनत्व फ़ेरिटिक और मार्टेंसिटिक ग्रेड (जैसे 403) से थोड़ा ज़्यादा, 316 से थोड़ा कम, तांबे से कम और एल्युमिनियम और कार्बन स्टील से ज़्यादा होता है।
• 316 स्टेनलेस स्टील घनत्व: ≈ 7.98 ग्राम/सेमी³ (7980 किग्रा/मी³ या 0.288 पौंड/इंच³)
  304 की तुलना में 316 स्टेनलेस स्टील में अधिक मात्रा होती है निकल और मोलिब्डेनमजिसके परिणामस्वरूप घनत्व थोड़ा अधिक हो जाता है।

1.3 स्टेनलेस स्टील घनत्व तालिका चार्ट

*ये घनत्व तापमान और दबाव के लिए मानक स्थितियों पर दिए गए हैं।

1.4 सबसे आम स्टील का घनत्व चार्ट  

1.5 स्टेनलेस स्टील घनत्व रूपांतरण: kg/m³, g/cm³, और lbs/in³

2.0 डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील और इसका अद्वितीय घनत्व

घनत्व: लगभग 7.7–7.8 ग्राम/सेमी³, ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील की तुलना में कम है फेराइट की उपस्थिति, जिसका घनत्व कम है।

2.1 अवलोकन

डुप्लेक्स स्टेनलेस स्टील का संयोजन ऑस्टेनाइट और फेराइट लगभग बराबर अनुपात में। यह दोहरे चरण की संरचना प्रदान करती है अधिक शक्ति और उत्कृष्ट तनाव संक्षारण दरार के प्रति प्रतिरोध, जो इसे मांग वाले अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाता है।

2.2 संघटन

सामान्य ग्रेड जैसे यूएनएस एस31803 और एस32205 रोकना:

• 21–23% क्रोमियम
• 4.5–6.5% निकल
• 2.5–3.5% मोलिब्डेनम

ये तत्व संक्षारण प्रतिरोध और शक्ति-से-भार अनुपात में सुधार करते हैं, जो कि उपयुक्त है रासायनिक, तेल और गैस, और समुद्री वातावरण.

2.3 मुख्य लाभ

• दुगुनी उपज ताकत मानक स्टेनलेस स्टील्स का
• इसकी अनुमति देता है पतली सामग्री, लागत और वजन कम करना
• अच्छा जुड़ने की योग्यता और ऊष्मीय चालकता
• कम तापीय विस्तारउच्च दबाव और संक्षारक प्रणालियों के लिए उपयुक्त

3.0 स्टेनलेस स्टील के प्रकारों के बीच घनत्व की तुलना

ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील: 304 और 316 जैसे ग्रेड का घनत्व लगभग 7.9 ग्राम/सेमी³ होता है। मुख्य रूप से क्रोमियम और निकल से बने, वे गैर-चुंबकीय, अत्यधिक संक्षारण प्रतिरोधी और बहुत लचीले होते हैं। उनका उच्च घनत्व उन्हें समुद्री, रासायनिक और अन्य उच्च-स्थायित्व अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाता है।
फेरिटिक स्टेनलेस स्टील: 430 और 409 जैसे ग्रेड में थोड़ा कम घनत्व होता है, आमतौर पर 7.7-7.8 ग्राम/सेमी³। अधिक क्रोमियम और कम निकल के साथ, वे चुंबकीय होते हैं और तनाव संक्षारण दरार के लिए अधिक प्रतिरोधी होते हैं, जो ऑटोमोटिव निकास प्रणालियों और वजन-संवेदनशील उपयोगों के लिए उपयुक्त होते हैं।
मार्टेंसिटिक स्टेनलेस स्टील: 410 और 420 जैसे ग्रेड भी 7.7 से 7.8 ग्राम/सेमी³ तक होते हैं। इन स्टील में अधिक कार्बन होता है, जो गर्मी उपचार के बाद उच्च कठोरता को सक्षम बनाता है। कम संक्षारण प्रतिरोधी होने के बावजूद, वे औजारों, ब्लेडों और उच्च-तनाव वाले भागों के लिए उत्कृष्ट शक्ति-से-वजन अनुपात प्रदान करते हैं।

4.0 स्टेनलेस स्टील घनत्व को प्रभावित करने वाले कारक

स्टेनलेस स्टील का घनत्व कोई निश्चित मान नहीं है - यह कई प्रमुख कारकों के आधार पर भिन्न होता है:

4.1 मिश्र धातु संरचना

घनत्व मुख्यतः मिश्रधातु तत्वों के प्रकार और अनुपात पर निर्भर करता है:

• लोहा (Fe): आधार तत्व, आधारभूत घनत्व निर्धारित करता है।
• क्रोमियम (Cr): ~7,190 किग्रा/मी³; समग्र घनत्व को थोड़ा कम करता है।
• निकल (Ni): ~8,900 किग्रा/मी³; उच्च मात्रा घनत्व बढ़ाती है।
• मोलिब्डेनम (Mo): ~10,280 किग्रा/मी³; घनत्व में उल्लेखनीय वृद्धि होती है।
• अन्य तत्वों (जैसे, कार्बन, नाइट्रोजन, मैंगनीज, सिलिकॉन) का प्रभाव मामूली होता है, लेकिन उच्च प्रदर्शन ग्रेड में वे महत्वपूर्ण हो सकते हैं।

4.2 तापमान परिवर्तन

जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, तापीय विस्तार से आयतन बढ़ता है और घनत्व घटता है।

• औसतन, प्रत्येक 100°C की वृद्धि पर घनत्व ~0.4% कम हो जाता है।
• अत्यधिक उच्च या निम्न तापमान घनत्व और सामग्री के प्रदर्शन दोनों को प्रभावित कर सकता है।

4.3 दबाव की स्थिति

• उच्च दबाव परमाणु संरचना को संपीड़ित करता है, जिससे घनत्व बढ़ता है।
• कम दबाव (जैसे, निर्वात) के कारण थोड़ा विस्तार हो सकता है, जिससे घनत्व कम हो सकता है।

इन प्रभावों पर उच्च दबाव या निर्वात वातावरण में विचार किया जाना चाहिए।

4.4 सरंध्रता

• सरंध्रता से तात्पर्य सामग्री में आंतरिक रिक्तियों या अंतरालों से है।
• उच्च छिद्रता प्रभावी धातु आयतन को कम कर देती है, जिससे घनत्व कम हो जाता है।
• प्रक्रियाएं जैसे पाउडर धातुकर्म या सिंटरिंग छिद्रण उत्पन्न हो सकता है।

4.5 विनिर्माण प्रक्रिया

• पैरामीटर जैसे भट्ठी का तापमान, ठंडा करने की दर, मिश्रधातु अनुक्रम, और गर्मी इलाज सूक्ष्म संरचना और अंतिम घनत्व को प्रभावित कर सकता है।
• अनुकूलित प्रक्रिया नियंत्रण सुसंगत और स्थिर सामग्री गुण सुनिश्चित करता है।

5.0 स्टेनलेस स्टील का घनत्व प्रदर्शन को कैसे प्रभावित करता है

स्टेनलेस स्टील का घनत्व न केवल इसकी परमाणु संरचना की सघनता को दर्शाता है, बल्कि विभिन्न भौतिक और यांत्रिक गुणों को भी प्रभावित करता है:

• तन्यता ताकतउच्च घनत्व वाला स्टेनलेस स्टील आमतौर पर अपनी सघन परमाणु संरचना के कारण अधिक तन्य शक्ति प्रदान करता है, जिससे तनाव के तहत फ्रैक्चर के प्रतिरोध में सुधार होता है।
• कठोरतासघन पदार्थों में परमाणु अधिक सघनता से पैक होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उनमें अधिक कठोरता होती है तथा उनमें गड्ढे, खरोंच और विरूपण के प्रति बेहतर प्रतिरोध होता है।
• लचीलापननिम्न घनत्व वाला स्टेनलेस स्टील अधिक लचीला होता है, जिससे वह बिना टूटे खिंच सकता है - यह उन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है जिनमें महत्वपूर्ण विरूपण की आवश्यकता होती है।
• संक्षारण प्रतिरोधसघन सूक्ष्म संरचना संक्षारक माध्यम के प्रवेश पथ को कम कर देती है, जिससे संक्षारण प्रतिरोध बढ़ जाता है, विशेष रूप से कठोर वातावरण में।
• प्रपत्रकम घनत्व वाले स्टील, जिनमें शिथिल परमाणु व्यवस्था होती है, उन्हें मोड़ना, गहराई तक खींचना और मुद्रांकित करना आसान होता है, जिससे वे जटिल या परिशुद्धता वाले घटकों के लिए उपयुक्त होते हैं।
• जुड़ने की योग्यताउच्च घनत्व वाले स्टेनलेस स्टील को पिघलने के लिए आम तौर पर अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, क्योंकि इसमें मजबूत अंतर-आणविक बल होते हैं, जिससे इसे वेल्ड करना अधिक कठिन हो जाता है। कम घनत्व वाले ग्रेड को आमतौर पर वेल्ड करना आसान होता है।
• मशीन कीउच्च घनत्व वाले ग्रेड अधिक कठोर और अधिक लचीले होते हैं, जिससे काटने का प्रतिरोध और टूलींग घिसाव बढ़ जाता है। कम घनत्व वाले स्टील मशीन के लिए आसान और अधिक कुशल होते हैं।
• वहनीयताउच्च घनत्व वाले स्टेनलेस स्टील में अक्सर अधिक ताकत और स्थायित्व होता है, जिससे सेवा जीवन लंबा होता है, प्रतिस्थापन की बारंबारता कम होती है, और संसाधन दक्षता में सुधार होता है।

6.0 व्यावहारिक अनुप्रयोगों में स्टेनलेस स्टील घनत्व की भूमिका

• वजन गणनाघनत्व सामग्री के भार (भार = घनत्व × आयतन) की गणना के लिए महत्वपूर्ण है, जो परिवहन लागत और संरचनात्मक भार डिजाइन को प्रभावित करता है।
• सामग्री चयनविभिन्न घनत्व विभिन्न आवश्यकताओं के अनुरूप होते हैं - ताकत के लिए महत्वपूर्ण भागों के लिए उच्च घनत्व वाला स्टील, हल्के वजन वाले डिजाइनों के लिए कम घनत्व वाला स्टील।
• शक्ति आकलनघनत्व यांत्रिक शक्ति और कठोरता का अनुमान लगाने में मदद करता है, तथा निर्माण, मशीनरी और दबाव वाहिकाओं में सामग्री के चयन में सहायता करता है।
• संक्षारण प्रतिरोध मूल्यांकनउच्च घनत्व अक्सर सघन सूक्ष्म संरचना को इंगित करता है, जो गैस या तरल संक्षारण के प्रति प्रतिरोध में सुधार करता है।
• थर्मल प्रदर्शन डिजाइनघनत्व तापीय चालकता और ताप क्षमता को प्रभावित करता है, जो ताप एक्सचेंजर्स और तापीय प्रणालियों के लिए महत्वपूर्ण है।
• उछाल और स्थिरता विश्लेषणसमुद्री संरचनाओं या टैंकों जैसे तरल वातावरण में, घनत्व का उपयोग उछाल और स्थिरता का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है।
• मशीनिंग पैरामीटर सेटअपविनिर्माण के दौरान घनत्व में परिवर्तन से काटने की शक्ति, उपकरण का चयन और शीतलन विधियां प्रभावित होती हैं।
• संरचनात्मक सिमुलेशन और मॉडलिंगविश्वसनीय सिमुलेशन परिणाम सुनिश्चित करने के लिए FEA या CAD में सटीक घनत्व मान महत्वपूर्ण हैं।
• पुनर्चक्रण एवं संसाधन मूल्यांकनघनत्व पुनर्चक्रण और जीवनचक्र विश्लेषण में सामग्री मूल्य और संसाधन दक्षता का मूल्यांकन करने में मदद करता है।

संदर्भ:

https://www.thyssenkrupp-materials.co.uk/density-of-stainless-steel