अति उच्च सामर्थ्यवान पोलाद (Ultra High Strength Steel)

उच्च सामर्थ्यवान पोलादाचे ताण सामर्थ्य (Tensile strength) ६०० ते १००० MPa या दरम्यान असते. यापेक्षा जास्त ताण सामर्थ्य असलेल्या पोलादास अति उच्च ताणबलाचे किंवा सामर्थ्याचे पोलाद (Ultra high strength steels) म्हणतात. ट्रिप पोलाद आणि मारेजिंग पोलाद ही याची उदाहरणे आहेत.

ट्रिप (TRIP)  हा  शब्द  Transformation induced plasticity अर्थात परिवर्तन (रूपांतरण) प्रेरित आकार्यता या संज्ञेवरून आला आहे. या प्रकारच्या पोलादांमध्ये घटक धातूंचे प्रमाण असे निर्धारित केले जाते की, वातावरणीय तापमानापेक्षा मार्टेन्साइटी रूपांतरण तापमान (Martenstic transformation temperature) कमी आणि परिवर्तन प्रेरित मार्टेन्साइटी रूपांतरण तापमान अधिक असते. अशा पोलादातील घटकांचे शेकडा प्रमाण पुढीलप्रमाणे असते : कार्बन ०.२५ %, मँगॅनीज २ %, सिलिकॉन २ %, निकेल ८ %, क्रोमियम ९ %  आणि  मॉलिब्डेनम ४ %.असे पोलाद परिवर्तन प्रेरित मार्टेन्साइटी रूपांतरण तापमानापेक्षा अधिक तापमानावर घडविले जाते. या तापमानाच्या कक्षेत ऑस्टेनाइट प्रावस्था स्थिर असते. पोलादामध्ये नैसर्गिक रीत्या तयार होणाऱ्या किंवा विरूपण करताना (Deformation) तयार होणाऱ्या सूक्ष्म पातळीवरच्या भेगांच्या टोकावर आकार्य विकृती निर्माण होते. त्या स्थानावर ऑस्टेनाइट प्रावस्थेचे मार्टेन्साइटी प्रावस्थेत परिवर्तन होते. या परिवर्तनामुळे  सूक्ष्म भेगेच्या टोकावरील आकार्य क्षेत्राचे क्षेत्रफळ (Plastic zone size) वाढते. यामुळे पोलादाची भंग दृढता (Fracture toughness) वाढते. असे पोलाद विरूपण प्रक्रिया वापरुन (Thermo mechanical ) घडविल्यानंतर त्याचे शरण सामर्थ्य ( Yield strength) १४०० MPa आणि दीर्घीकरण क्षमता (Elongation) ५०% इतकी  मिळविता येते.

ट्रिप पोलादाची भंग दृढता २०० MPa√m एवढी असते. या वैशिष्ट्यांमुळे हे पोलाद रॉकेटाचे कवच आणि केबल्स बनविण्यासाठी वापरतात.साधारणतः पोलादाचे शरण सामर्थ्य वाढविण्यासाठी त्यातील कार्बनाचे प्रमाण वाढवावे लागते. परंतु त्यामुळे भंग दृढता कमी होते. मारेजिंग पोलादामध्ये भंग दृढता आणि शरण सामर्थ्य यांचा मिलाप आढळून येतो. हे साध्य करण्यासाठी कार्बनाचे शेकडा प्रमाण ०.१ – ०.३ % इतके  ठेवतात आणि सामान्य पोलादात १८ % निकेल, ४ ते ५ %  मॉलिब्डेनम, १२ % कोबाल्ट, ०.२ % टिटॅनियम आणि ०.१५ % ॲल्युमिनियम मिसळतात. पोलादात  कार्बन कमी असल्याने तयार होणारे  मार्टेन्साइट  मृदू ( soft ) व तन्य ( Ductile ) असते. या पोलादाला ठरावीक मर्यादेपर्यंत घडवून त्याचे ५००º सें. तापमानाला  काल कठिनीकरण ( Age Hardening ) करतात. या प्रक्रियेत निकेल, ॲल्युमिनियम व टिटॅनियम यांचे अवक्षेपण कठिनीकरण ( Precipitation Hardening) होते. या पोलादाचे शरण सामर्थ्य अतिशय उच्च म्हणजे १८०० MPa इतके आणि भंग दृढता १२० MPa√m इतका असतो. मृदू  आणि तन्य मार्टेन्साइटमुळे या पोलादाची जोडण क्षमतासुद्धा चांगली असते. रॉकेट कवच व लष्करी पूल बांधण्यासाठी हे पोलाद वापरतात.

संदर्भ :

• Raghavan  V. Physical Metallurgy- Principles and Practice,PHI publications, New Delhi- 1989.

समीक्षक – बाळ फोंडके