स्टेनलेस स्टील बनाम टाइटेनियम: एक व्यापक तुलना

1.0 टाइटेनियम क्या है?

1.1 अवलोकन:

मजबूत, हल्के, और अत्यधिक संक्षारण प्रतिरोधी।

टिकाऊ और उच्च तापमान अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त।

1.2 शुद्ध टाइटेनियम:

इसमें न्यूनतम अशुद्धियाँ (0.1% से कम) होती हैं, जिससे यह कम मजबूत, लेकिन अत्यधिक लचीला होता है।

1.3 टाइटेनियम मिश्र धातु:

अन्य धातुओं को मिलाकर निर्मित, इसका विकास लगभग 60-70 वर्ष पूर्व हुआ था।

2.0 स्टेनलेस स्टील क्या है?

2.1 अवलोकन:

लोहा, क्रोमियम और अन्य धातुओं का एक मिश्र धातु।

ताकत, स्थायित्व और उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध के लिए जाना जाता है।

2.2 क्रोमियम की भूमिका:

एक सुरक्षात्मक परत बनाता है जो जंग को रोकता है।

2.3 ग्रेड और किस्में:

संरचना के आधार पर विभिन्न ग्रेड में उपलब्ध: ऑस्टेनिटिक, फेरिटिक, और मार्टेंसिटिक।

3.0 स्टेनलेस स्टील और टाइटेनियम के तुलनात्मक गुण

4.0 मशीनिंग में स्टेनलेस स्टील और टाइटेनियम का उपयोग कैसे करें?

स्टेनलेस स्टील और टाइटेनियम की मशीनिंग करते समय, उनके अनूठे गुणों के कारण कुछ विशेष बातों को ध्यान में रखना आवश्यक है। नीचे प्रत्येक सामग्री की मशीनिंग के लिए प्रमुख कारकों की तुलना दी गई है:

यहां स्टेनलेस स्टील प्लेट और टाइटेनियम के बीच विस्तृत तुलना दी गई है, जिसमें संरचना, यांत्रिक गुण, लागत और अनुप्रयोग जैसे प्रमुख पहलुओं पर प्रकाश डाला गया है।

5.0 ताकत की तुलना: टाइटेनियम बनाम स्टेनलेस स्टील

5.1 तन्यता ताकत

• टाइटेनियम मिश्र धातु: 345–1380 MPa (50,000–200,000 psi), मिश्र धातु और उपचार पर निर्भर करता है।
• स्टेनलेस स्टील: क्रिस्टलीय संरचना और प्रसंस्करण के आधार पर भिन्न होते हैं, तथा इनकी ताकत की सीमा भी व्यापक होती है।

5.2 सामग्री गुण

• क्रिस्टल संरचना: टाइटेनियम में हेक्सागोनल क्लोज-पैक्ड (HCP) संरचना होती है, जो फिसलन तल को सीमित करती है और तन्यता को कम करते हुए ताकत बढ़ाती है। स्टेनलेस स्टील में विभिन्न संरचनाएं (FCC, BCC, BCT) होती हैं जो ताकत और लचीलापन को प्रभावित करती हैं।
• कण आकार नियंत्रण: दोनों सामग्रियों को गुणों को बढ़ाने के लिए ताप उपचार और नियंत्रित शीतलन से लाभ मिलता है।
• मिश्रधातु: टाइटेनियम का उपयोग मूल या मिश्रित रूप में किया जा सकता है, जबकि स्टेनलेस स्टील आंतरिक रूप से क्रोमियम, निकल और मोलिब्डेनम जैसे तत्वों के साथ मिश्रित होता है।

5.3 ऊष्मीय प्रदर्शन

• टाइटेनियम उच्च तापमान (550 डिग्री सेल्सियस तक) पर भी अपनी मजबूती बरकरार रखता है, जो एल्युमीनियम मिश्रधातु से और भी बढ़ जाती है।
• स्टेनलेस स्टील और टाइटेनियम मिश्र धातुओं को बेहतर गुणों के लिए ताप-उपचारित किया जा सकता है।

5.4 उच्च तापमान सुपर मिश्र धातु

विशिष्ट मिश्रधातुओं में मोनोक्रिस्टलाइन संरचनाएं असाधारण ताप सहनशीलता प्रदान करती हैं, जिनका उपयोग अक्सर चरम वातावरण में किया जाता है।

निम्नलिखित तालिका स्टील और टाइटेनियम के शक्ति गुणों की तुलना करती है, तथा घनत्व, तन्य शक्ति, कठोरता, फ्रैक्चर स्ट्रेन और कठोरता जैसी प्रमुख विशेषताओं पर ध्यान केंद्रित करती है।

6.0 मिश्र धातु तत्व और वजन पर उनका प्रभाव

• टाइटेनियम मिश्रधातुओं में कई प्रकार के मिश्रधातु एजेंट शामिल हैं:
• टाइटेनियम मिश्रधातु में एल्युमीनियम, शक्ति में अत्यधिक हानि के बिना वजन कम करने में योगदान देता है।
• वैनेडियम मिश्र धातु के यांत्रिक गुणों को बढ़ाता है।
• वेल्डेबिलिटी को बेहतर बनाने के लिए अक्सर लोहा मिलाया जाता है।
• संक्षारण प्रतिरोध को बेहतर बनाने के लिए, कुछ स्टेनलेस स्टील मिश्र धातुओं में टाइटेनियम को शामिल किया जाता है।

6.1 तापीय चालकता और संक्षारण प्रतिरोध

स्टेनलेस स्टील और टाइटेनियम दोनों में खराब तापीय चालकता होती है। तापमान बढ़ने पर टाइटेनियम की चालकता कम हो जाती है, जबकि स्टेनलेस स्टील उच्च तापमान पर थोड़ी वृद्धि के साथ कम चालकता प्रदर्शित करता है।

6.2 टाइटेनियम बनाम स्टेनलेस स्टील: ऑक्साइड परतें और उनके प्रभाव 

• टाइटेनियम: एक स्व-उपचार टाइटेनियम डाइऑक्साइड (TiO₂) परत बनाता है, जो उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिरोध और जैव-संगतता प्रदान करता है।
• स्टेनलेस स्टील: क्रोमियम ऑक्साइड (Cr₂O₃) फिल्म विकसित करता है, जो ऑक्सीजन युक्त वातावरण में संक्षारण प्रतिरोध और स्वयं-मरम्मत गुण प्रदान करता है।

6.3 टाइटेनियम का उपयोग और अनुप्रयोग

टाइटेनियम और इसके मिश्र धातु परिवार का व्यापक रूप से उच्च-मूल्य वाले उद्योगों और विशेष उपभोक्ता उत्पादों में उपयोग किया जाता है, जहाँ लागत प्रदर्शन के लिए गौण है। टाइटेनियम की गैर-विषाक्त, हल्की और जैव-संगत प्रकृति इसकी बहुमुखी प्रतिभा को ऐसे अनुप्रयोगों तक बढ़ाती है जहाँ स्थायित्व और विश्वसनीयता सर्वोपरि है।

• एयरोस्पेस: उच्च शक्ति, कम वजन, तथा संक्षारण और उच्च तापमान के प्रति प्रतिरोध के कारण टाइटेनियम जेट इंजन, एयरफ्रेम, अंतरिक्ष यान और उपग्रहों के लिए आदर्श है।
• चिकित्सा: इसकी जैव-संगतता प्रत्यारोपण (जोड़ों, दंत), कृत्रिम अंगों और शल्य चिकित्सा उपकरणों में उपयोग का समर्थन करती है, तथा दीर्घकालिक ऊतक संपर्क के लिए स्थायित्व और सुरक्षा प्रदान करती है।
• रासायनिक प्रसंस्करण: कठोर रासायनिक वातावरण में असाधारण संक्षारण प्रतिरोध इसे ताप एक्सचेंजर्स, वाल्वों और रिएक्टरों के लिए उपयुक्त बनाता है।
• सैन्य: ताकत, स्थायित्व और संक्षारण प्रतिरोध बख्तरबंद वाहनों, नौसैनिक उपकरणों और विमानों में इसके उपयोग को सुनिश्चित करता है।
• खेल सामग्री: उच्च शक्ति-भार अनुपात से साइकिलों, गोल्फ क्लबों और रैकेट्स को लाभ मिलता है, तथा प्रदर्शन और विलासिता दोनों में वृद्धि होती है।
• ऑटोमोटिव: हल्के और संक्षारण प्रतिरोधी घटक जैसे निकास प्रणाली और निलंबन भाग उच्च प्रदर्शन वाले वाहनों को बेहतर बनाते हैं।
• तेल और गैस: समुद्री वातावरण और संक्षारक तरल पदार्थों में लचीलापन इसे अपतटीय प्लेटफार्मों और उपकरणों के लिए उपयुक्त बनाता है।
• विलवणीकरण: क्लोराइड प्रतिरोध के कारण टाइटेनियम खारे पानी के संचालन अनुप्रयोगों में आवश्यक है।
• खाद्य प्रसंस्करण: गैर-विषाक्तता संदूषण-संवेदनशील उपकरणों में सुरक्षित उपयोग सुनिश्चित करती है।

संदर्भ:https://jiga.io/articles/titanium-vs-stainless-steel/