ইস্পাত উপকরণ এর প্রধান উপাদান হিসাবে লোহা এবং কার্বন সহ একটি সংকর ধাতু। এটি আধুনিক শিল্প এবং অবকাঠামোতে সর্বাধিক ব্যবহৃত এবং গুরুত্বপূর্ণ মৌলিক উপকরণগুলির মধ্যে একটি। কার্বন বিষয়বস্তু সামঞ্জস্য এবং সংকর উপাদান যোগ করে এর বৈশিষ্ট্য ব্যাপকভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে।
I. মূল সংজ্ঞা এবং মৌলিক শ্রেণীবিভাগ
ইস্পাত মৌলিকভাবে একটি লোহা (Fe)-ভিত্তিক উপাদান যার প্রাথমিক সংকর উপাদান হিসেবে কার্বন (C) রয়েছে। কার্বন বিষয়বস্তুর সূক্ষ্ম তারতম্য ব্যাপকভাবে বিভিন্ন বৈশিষ্ট্য প্রদান করে:
-
নিম্ন-কার্বন ইস্পাত (C ≤ ০.২৫%):
-
বৈশিষ্ট্য: চমৎকার প্লাস্টিকতা, বলিষ্ঠতা এবং জোড়যোগ্যতা; গঠন করা সহজ (যেমন, মুদ্রাঙ্কন, নমন); অপেক্ষাকৃত কম শক্তি।
-
অ্যাপ্লিকেশন: স্বয়ংচালিত বডি প্যানেল, নির্মাণ রিবার (যেমন, Q235), তার, রিভেট, শীট এবং কাঠামোগত বিভাগ।
-
মাঝারি-কার্বন ইস্পাত (0.25%
-
বৈশিষ্ট্য: কম-কার্বন ইস্পাত থেকে উচ্চ শক্তি এবং কঠোরতা, বজায় রাখা প্লাস্টিকতা এবং কঠোরতা সহ। কর্মক্ষমতা তাপ চিকিত্সার মাধ্যমে উন্নত করা যেতে পারে (যেমন, নিভে যাওয়া এবং টেম্পারিং)।
-
অ্যাপ্লিকেশন: যন্ত্রপাতির উপাদান (গিয়ার, শ্যাফট, সংযোগকারী রড), উচ্চ-শক্তির ফাস্টেনার, রেল, চাকা, ফোরজিংস।
-
উচ্চ-কার্বন ইস্পাত (C > 0.60%):
-
বৈশিষ্ট্য: উচ্চ কঠোরতা, শক্তি, এবং পরিধান প্রতিরোধের; সীমিত প্লাস্টিকতা এবং দৃঢ়তা; দরিদ্র ঝালাইযোগ্যতা।
-
অ্যাপ্লিকেশন: কাটার সরঞ্জাম (ফাইল, ড্রিল বিট), স্প্রিংস, উচ্চ-শক্তির তার, ডাই, রোলস।
২. খাদ ইস্পাত: সম্প্রসারণ এবং কর্মক্ষমতা উন্নত
কার্বন ইস্পাতে নির্দিষ্ট সংকর উপাদান (যেমন, ক্রোমিয়াম (Cr), নিকেল (Ni), মলিবডেনাম (Mo), ভ্যানাডিয়াম (V), ম্যাঙ্গানিজ (Mn), সিলিকন (Si)) যোগ করা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে বা বিশেষ বৈশিষ্ট্য প্রদান করে:
-
বর্ধিত শক্তি এবং দৃঢ়তা: Mo, V, Mn পরিমার্জিত শস্য কাঠামো বা ফর্ম শক্তিশালীকরণ পর্যায়গুলি।
-
বর্ধিত পরিধান প্রতিরোধের: Cr, Mo এর সাথে মিলিত উচ্চ কার্বন।
-
উন্নত জারা প্রতিরোধের: Cr হল স্টেইনলেস স্টিলের চাবিকাঠি (সাধারণত ≥10.5%); Ni ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং বলিষ্ঠতা বাড়ায়।
-
উচ্চতর উচ্চ-তাপমাত্রা কর্মক্ষমতা: Mo, V, W উচ্চ তাপমাত্রায় শক্তি এবং অক্সিডেশন প্রতিরোধের বজায় রাখে।
-
অপ্টিমাইজ করা কঠিনতা: Cr, Mn, Mo, B নিভানোর সময় শক্ত হওয়ার গভীরতাকে প্রভাবিত করে।
III. স্পেশালিটি স্টিলের মূল ডোমেন
-
স্টেইনলেস স্টীল: সমালোচনামূলক Cr বিষয়বস্তু (≥10.5%) একটি প্যাসিভ ক্রোমিয়াম অক্সাইড স্তর গঠন করে। মাইক্রোস্ট্রাকচার দ্বারা শ্রেণীবদ্ধ:
-
অস্টেনিটিক (যেমন, 304/316: অ-চৌম্বকীয়, চমৎকার জারা প্রতিরোধের)।
-
মার্টেনসিটিক (যেমন, 410/420: কঠোরতার জন্য তাপ-চিকিৎসাযোগ্য)।
-
ফেরিটিক (যেমন, 430: চৌম্বক)।
-
ডুপ্লেক্স (মিশ্র গঠন)।
অ্যাপ্লিকেশন: কাটলারি, চিকিৎসা ডিভাইস, রাসায়নিক সরঞ্জাম, স্থাপত্য ক্ল্যাডিং।
-
টুল ইস্পাত: চরম কঠোরতা, পরিধান প্রতিরোধের, গরম কঠোরতা (উচ্চ তাপমাত্রায় কঠোরতা ধরে রাখে), এবং সুষম কঠোরতার জন্য উচ্চ কার্বন/খাদ উপাদান।
অ্যাপ্লিকেশন: কাটার সরঞ্জাম, ছাঁচ (স্ট্যাম্পিং, ইনজেকশন), গেজ।
-
উচ্চ-শক্তি কাঠামোগত ইস্পাত: অপ্টিমাইজ করা কম্পোজিশন এবং উন্নত প্রসেস (যেমন, থার্মো-মেকানিকাল কন্ট্রোলড প্রসেসিং - TMCP) উচ্চ শক্তি (ফলন শক্তি ≥550MPa) প্রদান করে এবং ওয়েল্ডেবিলিটি এবং শক্ততা নিশ্চিত করে।
অ্যাপ্লিকেশন: সেতু, আকাশচুম্বী, ভারী যন্ত্রপাতি, জাহাজ, চাপবাহী জাহাজ।
IV স্টিলের জন্ম: আকরিক থেকে উপাদান পর্যন্ত
ইস্পাত তৈরি একটি জটিল শিল্প প্রক্রিয়া:
-
লোহা তৈরি: লোহা আকরিক (আয়রন অক্সাইড) একটি ব্লাস্ট ফার্নেসে কোক দ্বারা হ্রাস করা হয়, যা গলিত পিগ আয়রন (উচ্চ কার্বন: ~3-4%, এবং সি, এমএন, পি, এস এর মতো অমেধ্য) উৎপন্ন করে।
-
ইস্পাত তৈরি: মূল কাজগুলি: কার্বন হ্রাস করা এবং অমেধ্য অপসারণ করা। প্রাথমিক পদ্ধতি:
-
বেসিক অক্সিজেন ফার্নেস (BOF): অক্সিজেন গলিত লোহায় প্রস্ফুটিত হয়ে কার্বন/অমেধ্যকে জারিত করে; উচ্চ দক্ষতা
-
ইলেকট্রিক আর্ক ফার্নেস (EAF): বিদ্যুৎ ব্যবহার করে স্ক্র্যাপ ইস্পাত গলে যায়; নমনীয়, পুনর্ব্যবহারের জন্য আদর্শ।
-
সেকেন্ডারি রিফাইনিং: উচ্চতর বিশুদ্ধতার জন্য চুল্লির বাইরে আরও ডিগ্যাসিং, অন্তর্ভুক্তি অপসারণ, কম্পোজিশন সমন্বয়।
-
কাস্টিং: ইনগটগুলিতে দৃঢ় করা বা ক্রমাগত স্ল্যাব, বিলেট বা পুষ্পগুলিতে নিক্ষেপ করা হয়।
-
গঠন: চূড়ান্ত মাত্রা এবং বৈশিষ্ট্যগুলি অর্জনের জন্য কাস্টের আকারগুলি গরম/ঠান্ডা ঘূর্ণায়মান (প্লেট, শীট, বিভাগ, তারের), ফোরজিং ইত্যাদির মধ্য দিয়ে যায়।
V. সর্বজনীন অ্যাপ্লিকেশন: স্টিলের উপর নির্মিত একটি বিশ্ব
ইস্পাত আধুনিক জীবনের প্রতিটি দিক প্রসারিত করে:
-
নির্মাণ ও অবকাঠামো: আকাশচুম্বী কঙ্কাল, সেতুর কাঠামো, কংক্রিট রিইনফোর্সমেন্ট বার (রিবার), টানেল সাপোর্ট, পাইপলাইন (জল, গ্যাস, তেল)।
-
পরিবহন: স্বয়ংচালিত সংস্থা, চ্যাসিস, ইঞ্জিনের অংশ; জাহাজের হুল, ডেক; ট্রেনের গাড়ি, ট্র্যাক; বিমান ল্যান্ডিং গিয়ার, ইঞ্জিন উপাদান (খাদ ইস্পাত)।
-
শক্তি শিল্প: তেল/গ্যাস প্ল্যাটফর্ম, পাইপলাইন; পাওয়ার প্লান্ট সরঞ্জাম (বয়লার, টারবাইন, চাপ জাহাজ); উইন্ড টারবাইন টাওয়ার, গিয়ারবক্স; ট্রান্সমিশন টাওয়ার
-
যন্ত্রপাতি উৎপাদন: মেশিন টুলস, গিয়ার, বিয়ারিং, শ্যাফ্ট, সংযোগকারী রড, ফাস্টেনার, স্প্রিংস।
-
দৈনন্দিন জীবন: অ্যাপ্লায়েন্স ফ্রেম, কুকওয়্যার (স্টেইনলেস স্টিল), আসবাবপত্র হার্ডওয়্যার, চিকিৎসা যন্ত্র/ইমপ্লান্ট।
-
সরঞ্জাম এবং ছাঁচ: কাটিং টুল, গেজ, মারা যায়।
VI. মূল কর্মক্ষমতা সুবিধা
স্টিলের স্থায়ী আধিপত্য তার বৈশিষ্ট্যগুলির অনন্য সমন্বয় থেকে উদ্ভূত হয়:
-
উচ্চ শক্তি: বিশাল ভার বহন করে; শক্তিশালী কাঠামো সক্ষম করে।
-
ভাল প্লাস্টিসিটি এবং দৃঢ়তা: জটিল আকারে গঠনযোগ্য; প্রভাব প্রতিহত করে।
-
চমৎকার কর্মক্ষমতা: সহজেই ঢালাই, নকল, ঘূর্ণিত, ঢালাই, মেশিনযুক্ত।
-
স্থায়িত্ব এবং দীর্ঘায়ু: সঠিক ব্যবহার/রক্ষণাবেক্ষণ সহ বর্ধিত পরিষেবা জীবন।
-
বিভিন্ন গ্রেড এবং টিউনযোগ্য বৈশিষ্ট্য: রচনা এবং প্রক্রিয়া সমন্বয় সুবিশাল কর্মক্ষমতা পরিসীমা ফলন.
-
পরিপক্ক উৎপাদন ও স্কেলের অর্থনীতি: প্রতিষ্ঠিত প্রযুক্তি, সাশ্রয়ী, প্রচুর সরবরাহ।
-
পুনর্ব্যবহারযোগ্যতা: সহজেই চুম্বকীয়ভাবে পৃথক করা হয়; 100% অসীমভাবে পুনর্ব্যবহারযোগ্য - একটি টেকসই উপাদান।
| সম্পত্তি | নিম্ন-কার্বন ইস্পাত | মাঝারি-কার্বন ইস্পাত | উচ্চ-কার্বন ইস্পাত | স্টেইনলেস স্টীল (অস্টেনিটিক 304) | টুল স্টিল (HSS) |
| সাধারণ সি (%) | ≤ 0.25 | 0.25 - 0.60 | > 0.60 | ≤ ০.০৮ | 0.70 - 1.50 |
| মূল খাদ উপাদান | Mn (ট্রেস) | Mn, Si (ট্রেস) | Mn, Si (ট্রেস) | Cr (~18%), Ni (~8%) | W, Mo, Cr, V, Co |
| শক্তি | নিম্ন-মাঝারি | মাঝারি-উচ্চ | উচ্চ | মাঝারি | খুব উচ্চ |
| কঠোরতা | কম | মাঝারি | উচ্চ | মাঝারি | খুব উচ্চ |
| প্লাস্টিসিটি/নমনীয়তা | চমৎকার | ভাল | দরিদ্র | খুব ভালো | দরিদ্র |
| দৃঢ়তা | চমৎকার | ভাল | দরিদ্র | ভাল | মাঝারি (Excellent Hot Hardness) |
| ঢালাইযোগ্যতা | চমৎকার | ভাল (Pre/Post-heat) | দরিদ্র | ভাল (Austenitic) | দরিদ্র |
| যন্ত্রশক্তি | ভাল | মাঝারি | দরিদ্র | দরিদ্র (Work-Hardening) | খুবই দরিদ্র |
| প্রতিরোধ পরিধান | দরিদ্র | মাঝারি | ভাল | মাঝারি | চমৎকার |
| জারা প্রতিরোধের | দরিদ্র (Coating Req.) | দরিদ্র (Coating Req.) | দরিদ্র (Coating Req.) | চমৎকার | মাঝারি |
| সাধারণ অ্যাপ্লিকেশন | অটো প্যানেল, রিবার, ওয়্যার | শ্যাফ্ট, গিয়ার, বোল্ট, রেল | স্প্রিংস, তারের দড়ি, সরঞ্জাম | কাটলারি, মেডিকেল ইকুইপ।, কেম। জাহাজ | ড্রিলস, মিলিং কাটার, ডাইস |
ইস্পাত তার চমৎকার ব্যাপক কর্মক্ষমতা এবং ব্যাপক সমন্বয়যোগ্যতার কারণে আধুনিক শিল্প সমাজকে সমর্থনকারী একটি মূল মৌলিক উপাদান হয়ে উঠেছে। ক্রমাগত কম্পোজিশন অপ্টিমাইজেশান এবং প্রক্রিয়া উদ্ভাবনের মাধ্যমে, ইস্পাত নতুন প্রকৌশল চাহিদা মেটাতে চলেছে এবং স্থায়িত্বের ক্ষেত্রে উল্লেখযোগ্য সুবিধা রয়েছে৷
