कच्चा लोहा एक लौह-कार्बन मिश्र धातु है जिसमें कार्बन सामग्री 2.11% (आमतौर पर 2.5-4%) से अधिक होती है। यह एक बहु-घटक मिश्र धातु है जिसमें लोहा, कार्बन और सिलिकॉन मुख्य घटक हैं और इसमें कार्बन स्टील की तुलना में मैंगनीज, सल्फर और फास्फोरस जैसी अधिक अशुद्धियाँ होती हैं। कभी-कभी, कच्चा लोहा के यांत्रिक गुणों या भौतिक और रासायनिक गुणों को बेहतर बनाने के लिए, मिश्र धातु कच्चा लोहा प्राप्त करने के लिए मिश्र धातु तत्वों की एक निश्चित मात्रा को जोड़ा जा सकता है।
कच्चा लोहा का वर्गीकरण:
I. कच्चे लोहे में कार्बन के विभिन्न रूपों के अनुसार, कच्चे लोहे को विभाजित किया जा सकता है
1. सफेद कच्चा लोहा कार्बन, फेराइट में घुली हुई थोड़ी मात्रा को छोड़कर, बाकी कार्बन कच्चा लोहा में सीमेंटाइट के रूप में मौजूद होता है, और इसका फ्रैक्चर चांदी जैसा सफेद होता है, इसलिए इसे सफेद कच्चा लोहा कहा जाता है। वर्तमान में, सफेद कच्चा लोहा मुख्य रूप से स्टील बनाने वाले कच्चे माल और निंदनीय कच्चा लोहा बनाने के लिए खाली के रूप में उपयोग किया जाता है।
2. ग्रे कास्ट आयरन कार्बन सभी या अधिकांश कच्चे लोहे में फ्लेक ग्रेफाइट के रूप में मौजूद होता है, और इसका फ्रैक्चर गहरा ग्रे होता है, इसलिए इसे ग्रे कास्ट आयरन कहा जाता है।
3. पिटेड कास्ट आयरन में कार्बन का एक हिस्सा ग्रेफाइट के रूप में मौजूद होता है, जो ग्रे कास्ट आयरन के समान होता है; दूसरा हिस्सा मुक्त सीमेंटाइट के रूप में मौजूद होता है, जो सफ़ेद कास्ट आयरन के समान होता है। फ्रैक्चर में काले और सफ़ेद रंग के गड्ढे होते हैं, इसलिए इसे पिटेड कास्ट आयरन कहा जाता है। इस प्रकार का कच्चा लोहा भी बहुत कठोर और भंगुर होता है, इसलिए इसका उपयोग उद्योग में बहुत कम होता है।
2. कच्चे लोहे में ग्रेफाइट के विभिन्न रूपों के अनुसार, कच्चे लोहे को विभाजित किया जा सकता है
1. ग्रे कच्चा लोहा कच्चे लोहे में ग्रेफाइट गुच्छों के रूप में मौजूद होता है।
2. निंदनीय कच्चा लोहा कच्चे लोहे में ग्रेफाइट गुच्छों में मौजूद होता है। यह एक निश्चित संरचना के सफेद कच्चे लोहे को लंबे समय तक उच्च तापमान पर गर्म करके प्राप्त किया जाता है। इसके यांत्रिक गुण (विशेष रूप से कठोरता और प्लास्टिसिटी) ग्रे कच्चे लोहे की तुलना में अधिक होते हैं, इसलिए इसे आमतौर पर निंदनीय कच्चा लोहा कहा जाता है।
3. तन्य कच्चा लोहा कच्चे लोहे में ग्रेफाइट गोलाकार रूप में मौजूद होता है। इसे पिघले हुए लोहे को डालने से पहले गोलाकार उपचार के बाद प्राप्त किया जाता है। इस प्रकार के कच्चे लोहे में न केवल ग्रे कास्ट आयरन और निंदनीय कास्ट आयरन की तुलना में उच्च यांत्रिक गुण होते हैं, और इसकी उत्पादन प्रक्रिया निंदनीय कास्ट आयरन की तुलना में सरल होती है, बल्कि गर्मी उपचार के माध्यम से इसे और भी बेहतर बनाया जा सकता है। इसलिए, उत्पादन में इसका अनुप्रयोग अधिक से अधिक व्यापक होता जा रहा है।
विभिन्न कच्चा लोहा के उपयोग सफेद कच्चा लोहा
सफेद कच्चे लोहे में कार्बन पूरी तरह से घुसपैठ वाले कार्बन (Fe3c) के रूप में मौजूद होता है, इसलिए फ्रैक्चर चमकदार सफेद होता है। इसलिए, इसे सफेद कच्चा लोहा कहा जाता है। कठोर और भंगुर Fe3c की बड़ी मात्रा की उपस्थिति के कारण, सफेद कच्चा लोहा उच्च कठोरता, उच्च भंगुरता है, और इसे संसाधित करना मुश्किल है। इसलिए, इसका उपयोग शायद ही कभी औद्योगिक अनुप्रयोगों में सीधे किया जाता है, और इसका उपयोग केवल कुछ हिस्सों के लिए किया जाता है जिन्हें पहनने के प्रतिरोध की आवश्यकता होती है और जो प्रभाव के अधीन नहीं होते हैं, जैसे कि वायर ड्राइंग डाई, बॉल मिल आयरन बॉल आदि। उनमें से अधिकांश का उपयोग स्टीलमेकिंग और निंदनीय कच्चा लोहा के लिए बिलेट के रूप में किया जाता है।
स्लेटी कच्चा लोहा
कच्चे लोहे में अधिकांश या सभी कार्बन मुक्त परतदार ग्रेफाइट के रूप में मौजूद होते हैं। फ्रैक्चर ग्रे होता है। इसमें अच्छी कास्टिंग परफॉरमेंस, अच्छी कटिंग प्रोसेसेबिलिटी, एंटी-फ्रिक्शन, अच्छा वियर रेजिस्टेंस होता है और इसके पिघलने वाले तत्व सरल, कम लागत वाले होते हैं और जटिल कास्टिंग और वियर-रेसिस्टेंट पार्ट्स के निर्माण में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। ग्रे कास्ट आयरन को मैट्रिक्स संरचना के अनुसार तीन श्रेणियों में विभाजित किया जाता है: फेराइट-आधारित ग्रे कास्ट आयरन, पर्लाइट-फेराइट-आधारित ग्रे कास्ट आयरन और पर्लाइट-आधारित ग्रे कास्ट आयरन। क्योंकि ग्रे कास्ट आयरन में फ्लेक ग्रेफाइट होता है और ग्रेफाइट कम घनत्व, कम ताकत, कम कठोरता और शून्य के करीब प्लास्टिसिटी और कठोरता वाला घटक होता है। इसका अस्तित्व स्टील मैट्रिक्स में बड़ी संख्या में छोटे अंतराल की तरह है, जो असर क्षेत्र को कम करता है और दरार स्रोत को बढ़ाता है। इसलिए, ग्रे कास्ट आयरन में कम ताकत और खराब कठोरता होती है और इसे दबाव से संसाधित नहीं किया जा सकता है। इसके प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए, पर्लाइट मैट्रिक्स को परिष्कृत करने के लिए डालने से पहले पिघले हुए लोहे में एक निश्चित मात्रा में फेरोसिलिकॉन, सिलिकॉन कैल्शियम और अन्य इनोक्युलेंट मिलाए जाते हैं।
लचीला कच्चा लोहा
मैलेट कच्चा लोहा कम कार्बन और सिलिकॉन सामग्री के साथ लौह-कार्बन मिश्र धातु से सफेद कच्चा लोहा रिक्त स्थान में बनाया जाता है, और फिर सीमेंटाइट को फ्लोकुलेंट ग्रेफाइट में विघटित करने के लिए दीर्घकालिक उच्च तापमान एनीलिंग उपचार के अधीन किया जाता है। फोर्जेबल आयरन एक ग्रेफाइटाइज्ड सफेद कच्चा लोहा है। ताप उपचार के बाद विभिन्न माइक्रोस्ट्रक्चर के अनुसार निंदनीय कच्चा लोहा दो श्रेणियों में विभाजित किया जाता है; एक है ब्लैकहार्ट निंदनीय कच्चा लोहा और पर्लाइट निंदनीय कच्चा लोहा। ब्लैकहार्ट निंदनीय कच्चा लोहा की संरचना मुख्य रूप से फेराइट (एफ) मैट्रिक्स + फ्लोकुलेंट ग्रेफाइट है; पर्लाइट निंदनीय कच्चा लोहा की संरचना मुख्य रूप से पर्लाइट (पी) मैट्रिक्स + फ्लोकुलेंट ग्रेफाइट है। जिस कच्चे लोहे पर यह टीकाकरण उपचार किया गया है उसे टीकाकृत कच्चा लोहा कहा जाता है।
नमनीय कच्चा लोहा
पिघले हुए लोहे (नमनीय लोहे) को डालने से पहले, एक निश्चित मात्रा में गोलाकार एजेंट (आमतौर पर फेरोसिलिकॉन, मैग्नीशियम, आदि का उपयोग किया जाता है) को कच्चे लोहे में ग्रेफाइट को गोलाकार बनाने के लिए मिलाया जाता है। चूंकि कार्बन (ग्रेफाइट) गोलाकार रूप में कच्चे लोहे के मैट्रिक्स में मौजूद होता है, इसलिए मैट्रिक्स पर इसका काटने का प्रभाव बेहतर होता है, और नमनीय लोहे की तन्य शक्ति, उपज शक्ति, प्लास्टिसिटी और प्रभाव कठोरता में बहुत सुधार होता है। इसमें पहनने के प्रतिरोध, सदमे अवशोषण, अच्छी प्रक्रिया प्रदर्शन और कम लागत के फायदे भी हैं। इसने अब व्यापक रूप से निंदनीय कच्चा लोहा और कुछ कच्चा इस्पात और जाली इस्पात भागों, जैसे क्रैंकशाफ्ट, कनेक्टिंग रॉड, रोलर्स, ऑटोमोबाइल रियर एक्सल आदि को बदल दिया है।
