Maraging steel
مارجنگ اسٹیل ("مارٹنسیٹک" اور "ایجنگ" کا ایک مجموعہ) وہ اسٹیل ہیں جو لچک کو کھونے کے بغیر اعلی طاقت اور سختی کے حامل ہونے کے لیے جانے جاتے ہیں۔ بڑھاپا گرمی کے علاج کے توسیعی عمل سے مراد ہے۔ یہ اسٹیل بہت کم کاربن والے انتہائی اعلی طاقت والے اسٹیل کی ایک خاص کلاس ہیں جو اپنی طاقت کاربن سے نہیں، بلکہ بین دھاتی مرکبات کی بارش سے حاصل کرتے ہیں۔ مرکب کا بنیادی عنصر 15 سے 25 ڈبلیو ٹی ٪ نکل ہے۔ ثانوی مرکب عناصر، جن میں کوبالٹ، مولیبڈینم اور ٹائٹینیم شامل ہیں، کو انٹر میٹلک پریپیٹیٹس پیدا کرنے کے لیے شامل کیا جاتا ہے۔ اصل ترقی (1950 کی دہائی کے آخر میں انکو کے بیبر کے ذریعہ) 20 اور 25 ڈبلیو ٹی ٪ نی اسٹیل پر کی گئی تھی جس میں ایلومینیم، ٹائٹینیم اور نیوبیئم کے چھوٹے چھوٹے اضافے کیے گئے تھے۔ 1970 کی دہائی کے آخر میں کوبالٹ کی قیمت میں اضافہ کوبالٹ سے پاک مارجنگ اسٹیل کی ترقی کا باعث بنا۔ عام، غیر سٹینلیس گریڈ میں 17-19 ڈبلیو ٹی ٪ نکل، 8-12 ڈبلیو ٹی ٪ کوبالٹ، 3-5 ڈبلیو ٹی ٪ مولیبڈینم اور 0.2-1.6 ڈبلیو ٹی ٪ ٹائٹینیم ہوتے ہیں۔ کرومیم کا اضافہ کٹاؤ کے خلاف مزاحم سٹینلیس گریڈ پیدا کرتا ہے۔ اس سے بالواسطہ طور پر سختی میں بھی اضافہ ہوتا ہے کیونکہ انہیں کم نکل کی ضرورت ہوتی ہے۔ ہائی کرومیم، ہائی نکل اسٹیل عام طور پر آسٹینیٹک ہوتے ہیں اور گرمی کا علاج کرنے پر مارٹنائٹ میں تبدیل ہونے سے قاصر ہوتے ہیں، جبکہ لوور نکل اسٹیل مارٹنائٹ میں تبدیل ہو سکتے ہیں۔ نکل سے کم شدہ مارجنگ اسٹیل کی متبادل قسمیں لوہے اور مینگنیج کے مرکب کے علاوہ ایلومینیم، نکل اور ٹائٹینیم کے معمولی اضافے پر مبنی ہیں جہاں Fe-9wt ٪ Mn سے Fe-15wt ٪ Mn کے درمیان ترکیبیں استعمال کی گئی ہیں۔ مینگنیز کا اثر نکل جیسا ہی ہوتا ہے، یعنی۔ یہ آسٹینائٹ مرحلے کو مستحکم کرتا ہے۔ لہذا، ان کے مینگنیج کے مواد پر منحصر ہے، فی-ایم این مارجنگ اسٹیل اعلی درجہ حرارت کے آسٹینائٹ مرحلے سے بجھانے کے بعد مکمل طور پر مارٹینسائٹک ہو سکتے ہیں یا ان میں برقرار آسٹینائٹ ہو سکتا ہے۔ مؤخر الذکر اثر مارجنگ-ٹی آر آئی پی اسٹیل کے ڈیزائن کو قابل بناتا ہے جہاں ٹی آر آئی پی کا مطلب ٹرانسفارمیشن-انڈیوسڈ-پلاسٹکٹی ہے۔ کم کاربن مواد کی وجہ سے (0.03% سے کم) مارجنگ اسٹیل میں اچھی مشینی صلاحیت ہوتی ہے۔ عمر بڑھنے سے پہلے، انہیں بغیر کریکنگ کے 90 فیصد تک کولڈ رولڈ بھی کیا جا سکتا ہے۔ مارجنگ اسٹیل اچھی ویلڈیبلٹی پیش کرتے ہیں، لیکن گرمی سے متاثرہ زون میں اصل خصوصیات کو بحال کرنے کے لیے بعد میں عمر رسیدہ ہونا ضروری ہے۔ جب گرمی سے علاج کیا جاتا ہے تو مرکب دھات میں بہت کم جہتی تبدیلی ہوتی ہے، لہذا اسے اکثر اپنے آخری طول و عرض تک مشین کیا جاتا ہے۔ اعلی مرکب مواد کی وجہ سے مارجنگ اسٹیل میں زیادہ سختی ہوتی ہے۔ چونکہ ڈکٹائل فینی مارٹینسائٹس ٹھنڈا ہونے پر بنتے ہیں، اس لیے دراڑیں غیر موجود یا نہ ہونے کے برابر ہوتی ہیں۔ کیس کی سختی کو بڑھانے کے لیے اسٹیل کو نائٹریڈ کیا جا سکتا ہے اور سطح کی باریک تکمیل تک پالش کیا جا سکتا ہے۔ مارجنگ اسٹیل کی غیر سٹینلیس اقسام معتدل طور پر کٹاؤ مزاحم ہوتی ہیں اور تناؤ کے کٹاؤ اور ہائیڈروجن کے ٹوٹنے کے خلاف مزاحمت کرتی ہیں۔ کیڈیمیم چڑھانا یا فاسفیٹنگ کے ذریعے کٹاؤ کے خلاف مزاحمت میں اضافہ کیا جا سکتا ہے۔ مارجنگ اسٹیل مارجنگ اسٹیل کے گریڈز کو عام طور پر ایک نمبر (مثال کے طور پر، ایس اے ای اسٹیل گریڈ 200، 250، 300 یا 350) کے ذریعے بیان کیا جاتا ہے، جو ہزاروں پاؤنڈ فی مربع انچ (کے ایس آئی) میں تقریبا برائے نام تناؤ کی طاقت کی نشاندہی کرتا ہے۔ کمپوزیشن اور مطلوبہ خصوصیات کی وضاحت امریکی فوجی معیار MIL-S-46850D میں کی گئی ہے۔ اعلی درجات میں مرکب میں زیادہ کوبالٹ اور ٹائٹینیم ہوتے ہیں۔ نیچے دی گئی ترکیبیں MIL-S-46850D کے ٹیبل 1 سے لی گئی ہیں: اس خاندان کو نکل فیصد سے 18Ni مارجنگ اسٹیل کے نام سے جانا جاتا ہے۔ کوبالٹ سے پاک مارجنگ اسٹیل کا ایک خاندان بھی ہے جو سستے ہیں لیکن اتنے مضبوط نہیں ہیں۔ ایک مثال Fe-18.9Ni-4.1Mo-1.9Ti ہے۔ فیو-نی-من مارجنگ مرکب دھاتوں میں روسی اور جاپانی تحقیق ہوئی ہے۔ ہیٹ ٹریٹمنٹ سائیکل اسٹیل کو پہلے پتلی حصوں کے لیے تقریبا 15-30 منٹ اور بھاری حصوں کے لیے 1 گھنٹے فی موٹائی کے لیے اینیل کیا جاتا ہے، تاکہ مکمل طور پر سخت ساخت کی تشکیل کو یقینی بنایا جا سکے۔ اس کے بعد ہوا کو ٹھنڈا کیا جاتا ہے یا کمرے کے درجہ حرارت پر بجھایا جاتا ہے تاکہ ایک نرم، بہت زیادہ بے گھر لوہے-نکل لیتھ (غیر جڑواں) مارٹینسائٹ تشکیل پائے۔ درجہ حرارت پر تقریبا 3 گھنٹے کے لیے زیادہ عام مرکب دھاتوں کی بعد کی عمر بڑھنے سے (بارش کا سخت ہونا) مارٹنسیٹک تبدیلی کے ذریعے چھوڑے گئے خلل کے ساتھ Ni3 (X، Y) انٹرمیٹالک مراحل کا ٹھیک پھیلاؤ پیدا ہوتا ہے، جہاں X اور Y اس طرح کی بارش کے لیے شامل کیے گئے سالیوٹ عناصر ہیں۔ حد سے زیادہ ہونے سے بنیادی، میٹاسٹیبل، مربوط جھرنوں کے استحکام میں کمی واقع ہوتی ہے، جس کی وجہ سے ان کا تحلیل ہوتا ہے اور نیم مربوط لیوس مراحل جیسے کہ فی 2 نی/فی 2 مو کے ساتھ تبدیل ہوتا ہے۔ مزید ضرورت سے زیادہ گرمی کا علاج مارٹینسائٹ کے سڑنے اور آسٹینائٹ میں تبدیلی کا باعث بنتا ہے۔ مارجنگ اسٹیلز کی نئی ترکیبوں نے پیرنٹ مارٹینسائٹ کے ساتھ دیگر انٹر میٹلک اسٹوچیومیٹریز اور کرسٹلگرافک تعلقات کا انکشاف کیا ہے، بشمول رومبوہیڈرل اور بڑے پیمانے پر پیچیدہ Ni50 (X، Y، Z) 50 (آسان اشارے میں Ni50M50)۔ مارجنگ اسٹیل کی پروسیسنگ مارجنگ اسٹیل ساختی مواد کی ایک مقبول کلاس ہے کیونکہ اسٹیل کے مختلف زمروں میں ان کی اعلی مکینیکل خصوصیات ہیں۔ ان کی مکینیکل خصوصیات کو پروسیسنگ کی مختلف تکنیکوں کا استعمال کرتے ہوئے مختلف ایپلی کیشنز کے مطابق بنایا جا سکتا ہے۔ مارجنگ اسٹیل کے مکینیکل رویے کی تیاری اور ٹیوننگ کے لیے سب سے زیادہ استعمال ہونے والی پروسیسنگ تکنیک میں سے کچھ درج ذیل ہیں: حل کا علاج: جیسا کہ ہیٹ ٹریٹمنٹ سائیکل کے حصے میں بیان کیا گیا ہے، مارجنگ اسٹیل کو ایک مخصوص درجہ حرارت کی حد تک گرم کیا جاتا ہے، جس کے بعد اسے تیزی سے بجھا دیا جاتا ہے۔ اس مرحلے میں مرکب عناصر تحلیل ہو جاتے ہیں، اور ایک یکساں مائیکرو اسٹرکچر حاصل کیا جاتا ہے۔ اس طرح حاصل کردہ یکساں مائیکرو اسٹرکچر بریکچر کی سختی اور تھکاوٹ کی مزاحمت جیسے مارجنگ اسٹیل کے مجموعی مکینیکل رویے کو بہتر بناتا ہے۔ مارجنگ اسٹیل کی عمر بڑھنے: یہ ایک اہم پروسیسنگ مرحلہ ہے کیونکہ یہ مرحلہ بین دھاتی مرکبات جیسے Ni3Al، Ni3Mo، Ni3Ti، وغیرہ کی بارش کا باعث بنتا ہے۔ عام عمر بڑھنے کے دوران حاصل ہونے والے سیمی کوہرنٹ پریپیٹیٹس اور زیادہ عمر کے بعد حاصل ہونے والے غیر متزلزل پریپیٹیٹس، پریپیٹیٹس کے ذریعے نقل مکانی کی حرکت میں رکاوٹ سے متعلق مختلف مضبوطی کے طریقہ کار کو چالو کرکے مکینیکل رویے کو بہتر بنانے میں معاون ہوتے ہیں۔ میکانزم کو مضبوط کرنا جیسے کہ تیز رفتار سختی جہاں تیز رفتار اوروان میکانزم کے ذریعے بے دخلی کی حرکت میں رکاوٹ پیدا کرتی ہے یا بے دخلی جھکنے سے مارجنگ اسٹیل کی حتمی تناؤ کی طاقت میں اضافہ ہوتا ہے۔ بڑھاپا مائیکرو اسٹرکچرل ہیٹرجینیٹیز کو کم کرنے کے لیے بھی فائدہ مند ہے جو آرک ایڈیٹیو تیار کردہ نمونوں میں عمارت کی سمت کے ساتھ غیر یکساں تھرمل تقسیم کی وجہ سے ہو سکتا ہے۔ سلیکٹیو لیزر میلٹنگ (ایس ایل ایم): سلیکٹیو لیزر پگھلنا ایک اضافی مینوفیکچرنگ تکنیک ہے جو پاؤڈر میٹل کا استعمال کرتے ہوئے پیچیدہ جیومیٹریز کے اجزاء بنانے کے لیے استعمال ہوتی ہے جسے لیزر جیسے مقامی ہائی پاور ڈینسٹی ہیٹ سورس کا استعمال کرتے ہوئے پرت در پرت ایک ساتھ جوڑ دیا جاتا ہے۔ مواد کو ایس ایل ایم سے وابستہ عمل کے پیرامیٹرز کو بہتر بنا کر مخصوص مکینیکل خصوصیات کے مطابق بنایا جا سکتا ہے۔ یہ مشاہدہ کیا گیا ہے کہ لیزر اسکیننگ کی رفتار، طاقت اور اسکیننگ کی جگہ جیسے پروسیسنگ پیرامیٹرز 300 مارجنگ اسٹیل کی مکینیکل خصوصیات جیسے تناؤ کی طاقت، مائیکرو ہارڈنیس اور اثر کی سختی پر نمایاں اثرات مرتب کر سکتے ہیں۔ پروسیسنگ پیرامیٹرز کے ساتھ ساتھ، سلیکٹو لیزر پگھلی ہوئی اسٹیل کے تابع گرمی کے علاج کی قسم بھی ایک اہم کردار ادا کرتی ہے۔ یہ مشاہدہ کیا گیا ہے کہ زیادہ شدت والے پروسیسنگ پیرامیٹرز تیزی سے بخارات بننے یا خالی جگہوں اور سوراخوں کی تخلیق کی وجہ سے نمونے کی نسبتا کثافت کو کم کرتے ہیں۔ یہ بھی مشاہدہ کیا گیا ہے کہ آستینائٹ کے الٹ جانے اور سیلولر مائیکرو اسٹرکچر کے غائب ہونے کی وجہ سے محلول کے علاج کے بعد اسٹیل کی مائیکرو ہارڈنیس اور طاقت کم ہو جاتی ہے۔ دوسری طرف، محلول کے علاج کے بعد بڑھاپے کا علاج اسٹیل کی مائکرو ہارڈنیس اور تناؤ کی طاقت کو بڑھاتا ہے جس کی وجہ Ni3Mo، Ni3Ti، Fe2Mo جیسے پریپیٹیٹس کی تشکیل ہے۔ حل کے علاج کے بعد اثر کی سختی بڑھ جاتی ہے لیکن عمر بڑھنے کے علاج کے بعد کم ہو جاتی ہے، جس کی وجہ بنیادی مائیکرو اسٹرکچر سے منسوب کی جا سکتی ہے جس میں چھوٹے چھوٹے حصے ہوتے ہیں جو درار کی تشکیل کے لیے تناؤ کے ارتکاز کے علاقوں کے طور پر کام کرتے ہیں۔ عمر بڑھنے کے عمل کے بعد انٹر میٹلک مرکبات کے نینو اسکیل پریپیٹیٹس کی تشکیل سے پیداوار اور حتمی تناؤ کی طاقت میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے لیکن مواد کی لچک میں خاطر خواہ کمی واقع ہوتی ہے۔ مواد کے میکروسکوپک رویے میں اس تبدیلی کو ڈمپل سے نیم کلیج فریکچر مورفولوجی تک مائیکرو اسٹرکچر کے ارتقاء سے جوڑا جا سکتا ہے۔ عمر بڑھنے کے بعد سلیکٹیو لیزر پگھلی ہوئی اسٹیل کے حل کے علاج سے مارٹنسیٹک میٹرکس میں برقرار رکھے ہوئے آسٹینائٹ کی مقدار بھی کم ہو جاتی ہے اور اناج کی سمت میں تبدیلی آتی ہے۔ بڑھاپا پلاسٹک کی انیسوٹروپی کو کسی حد تک کم کر سکتا ہے، لیکن خصوصیات کی سمت بندی بڑی حد تک اس کی من گھڑت تاریخ سے متاثر ہوتی ہے۔ شدید پلاسٹک کی اخترتی: اس سے مواد میں بے ترتیبی کی کثافت میں اضافہ ہوتا ہے جو بدلے میں بے ترتیبی کور کے ذریعے تیزی سے پھیلاؤ کے راستوں کی دستیابی کی وجہ سے انٹر میٹلک ریزپیٹیٹس کی تشکیل میں آسانی میں مدد کرتا ہے۔ یہ مشاہدہ کیا گیا ہے کہ عمر بڑھنے سے پہلے پلاسٹک کی اخترتی سے عمر بڑھنے کا وقت کم ہوتا ہے اور چوٹی کی سختی میں اضافہ ہوتا ہے۔ شدید پلاسٹک سے خراب اسٹیل میں بارش کی مورفولوجی تبدیل ہوتی ہے اور زیادہ عمر ہونے پر پلیٹ کی طرح ہو جاتی ہے جس کی وجہ زیادہ نقل مکانی کی کثافت ہے۔ اس کے نتیجے میں لچک میں نمایاں کمی اور مواد کی طاقت میں اضافہ ہوتا ہے۔ مورفولوجی کے ساتھ ساتھ، پریپیٹیٹس کی واقفیت بھی اخترتی کے مائکرو میکانزم میں اہم کردار ادا کرتی ہے کیونکہ وہ مکینیکل خصوصیات میں انیسوٹروپی کو جنم دیتے ہیں۔ استعمال پہلے سے عمر کے مرحلے میں مارجنگ اسٹیل کی طاقت اور لچک اسے دوسرے اسٹیل کے مقابلے میں پتلی راکٹ اور میزائل کھالیں بنانے کی اجازت دیتی ہے، جس سے دی گئی طاقت کے لیے وزن کم ہوتا ہے۔ مارجنگ اسٹیل میں بہت مستحکم خصوصیات ہوتی ہیں اور، ضرورت سے زیادہ درجہ حرارت کی وجہ سے زیادہ عمر کے بعد بھی، صرف قدرے نرم ہو جاتے ہیں۔ یہ مرکب دھات ہلکے سے بلند آپریٹنگ درجہ حرارت پر اپنی خصوصیات کو برقرار رکھتے ہیں اور زیادہ سے زیادہ سروس درجہ حرارت رکھتے ہیں۔ وہ انجن کے اجزاء، جیسے کرینک شافٹ اور گیئرز، اور خودکار ہتھیاروں کے فائرنگ پنوں کے لیے موزوں ہیں جو کافی بوجھ میں رہتے ہوئے بار بار گرم سے ٹھنڈے ہوتے ہیں۔ عمر بڑھنے سے پہلے ان کی یکساں توسیع اور آسان مشینی صلاحیت مارجنگ اسٹیل کو اسمبلی لائنوں کے اونچے لباس والے اجزاء میں مفید بناتی ہے۔ دیگر انتہائی اعلی طاقت والے اسٹیل، جیسے ایرمیٹ مرکب دھات، اپنے کاربائڈ مواد کی وجہ سے اتنے مشینی نہیں ہیں۔ باڑ لگانے کے کھیل میں، فیڈریشن انٹرنیشنل ڈی ایسکرائم کے زیراہتمام چلنے والے مقابلوں میں استعمال ہونے والے بلیڈ عام طور پر مارجنگ اسٹیل سے بنائے جاتے ہیں۔ مارجنگ بلیڈ ورق اور ایپی کے لیے بہتر ہوتے ہیں کیونکہ مارجنگ اسٹیل میں دراڑ کا پھیلاؤ کاربن اسٹیل کے مقابلے میں 10 گنا سست ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں بلیڈ کا کم بار بار ٹوٹنا اور کم چوٹیں آتی ہیں۔ سٹینلیس مارجنگ سٹیل سائیکل کے فریموں میں استعمال ہوتا ہے (مثال کے طور پر۔ رینالڈز 953 2013 میں متعارف کرایا گیا) اور گولف کلب کے سربراہ۔ یہ جراحی کے اجزاء اور ہائپوڈرمک سرنجوں میں بھی استعمال ہوتا ہے، لیکن اسکیلپل بلیڈ کے لیے موزوں نہیں ہے کیونکہ کاربن کی کمی اسے اچھی کٹنگ ایج رکھنے سے روکتی ہے۔ امریکی میوزیکل انسٹرومنٹ سٹرنگ پروڈیوسر ایرنی بال نے مارجنگ اسٹیل سے ایک ماہر قسم کا الیکٹرک گٹار سٹرنگ بنایا ہے، یہ دعوی کرتے ہوئے کہ یہ مرکب زیادہ آؤٹ پٹ اور بہتر ٹونل رسپانس فراہم کرتا ہے۔ امریکہ جیسے بعض اداروں کے ذریعہ مارجنگ اسٹیل کی پیداوار، درآمد اور برآمد کی بین الاقوامی حکام کے ذریعہ کڑی نگرانی کی جاتی ہے کیونکہ یہ خاص طور پر یورینیم کی افزودگی کے لیے گیس سینٹری فیوجز میں استعمال کے لیے موزوں ہے۔ مارجنگ اسٹیل کی کمی یورینیم کی افزودگی کے عمل کو نمایاں طور پر روکتی ہے۔ پرانے سینٹری فیوجز ایلومینیم ٹیوبوں کا استعمال کرتے ہیں، جبکہ جدید کاربن فائبر مرکب کا استعمال کرتے ہیں۔ جسمانی خصوصیات کثافت: 8.1 گرام/سینٹی میٹر 3 (0.29 پونڈ/ان 3) مخصوص حرارت، جس کا مطلب ہے 0-100 °C (32-212 °F): 452 جے/کلوگرام کے (0.108 بی ٹی یو/ایل بی °F) پگھلنے کا نقطہ: تھرمل چالکتا: 25.5 ڈبلیو/ایم کے کا مطلب تھرمل توسیع کا گتانک: 11.3 × 10−6 کے−1 (20.3 × 10−6 ° ایف−1) پیداوار تناؤ کی طاقت: عام طور پر حتمی تناؤ کی طاقت: عام طور پر۔ وقفے کے وقت لمبائی تک درجات موجود ہیں: 15 فیصد تک کے آئی سی فریکچر کی سختی: 175 ایم پی اے ایم ینگ کا ماڈیولس: شیر ماڈیولس: بلک ماڈیولس: سختی (عمر): 50 ایچ آر سی (گریڈ 250) ؛ 54 ایچ آر سی (گریڈ 300) ؛ 58 ایچ آر سی (گریڈ 350) ایرمیٹ یو ایس اے ایف-96 اور ایگلین اسٹیل (کم نکل اور دیگر مہنگے مواد کے ساتھ سستی مارجنگ اسٹیل) بھی دیکھیں۔ حوالہ جات بیرونی روابط مارجنگ اسٹیل ڈیٹا شیٹس اسٹیل