महत्त्वाची मिश्र पोलादे : हत्यारी पोलादे (Tool steels ) : सर्व प्रकारच्या वस्तूंची किंवा पदार्थांची घडाई, कर्तन किंवा यंत्रण करण्यासाठी हत्याराची गरज असते. सर्व प्रकारच्या हत्यारांसाठी निरनिराळी हत्यारी पोलादे वापरतात. ज्या वस्तूंवर हत्यार चालवायचे तीपेक्षा हत्याराची कठिनता जास्त असावी लागते. यामुळे हत्यारी पोलादांमध्ये पुष्कळ विविधता असते. आधुनिक काळात उत्पादनाला महत्त्व असल्याने जलद यंत्रणक्षमतेसाठी उच्च यंत्रण वेगास टिकतील अशी खास हत्यारी पोलादे लागतात. धातू किंवा अधातू यांच्या शास्त्रात होत असलेल्या प्रगतीमुळे नवनवे पदार्थ उपलब्ध होत असतात व त्यांसाठी नवी हत्यारी पोलादे लागतात.
हत्यारी पोलादांमध्ये पुढील गुणधर्मांची आवश्यकता असते. (१) कठिनता : यंत्रण करावयाच्या पदार्थापेक्षा हत्यारी पोलादाची कठिनता जास्त असेल, तरच यंत्रण होऊ शकते व हत्यार टिकू शकते. हत्यारी पोलादांना रॉकवेल सी मापक्रमानुसार ६० पेक्षा जास्त कठिनता असावी लागते. (२) रूपणक्षमता : हत्यारी पोलादाचे हत्यार बनविता येणे शक्य असावे लागते. फार कठिण पदार्थ बहुधा ठिसूळ असतो. जरूरीप्रमाणे आकार देता येण्यासाठी हत्यारी पोलादे मंद शीतनाने मऊ करून घेता येतात. (३) चिवटपणा : यंत्रण किंवा घडाई करीत असताना हत्यारावर घाव बसतात, त्यामुळे हत्यार मोडता कामा नये आणि त्याचा आकारही टिकला पाहिजे. याकरिता त्यात चिवटपणा असणे आवश्यक आहे. (४) तापमानास टिकणारे बल : उच्च वेगाने कर्तन होत असताना घर्षणामुळे हत्यार तापते. अशा प्रकारे वाढलेल्या तापमानासही हत्यारी पोलादामध्ये जरूर तेवढी कठिनता किंवा यांत्रिक बल राहिले पाहिजे. (५) संक्षारण विरोध : यंत्रणाच्या वेळी वंगण किंवा शीतन माध्यम म्हणून हत्यारावर तेल आणि पाणी यांचे मिश्रण सोडतात. अशा मिश्रणाच्या सान्निध्यात उच्च तापमानास हत्यार गंजू नये म्हणून त्यात पुरेसा संक्षारण विरोध असला पाहिजे. (६) उपलब्धता : हत्यारासाठी वापरावयाचे पोलाद निरनिराळ्या आकारमानांत सहज उपलब्ध असले पाहिजे, तसेच ते फार किंमती असू नये कारण सहज उपलब्ध नसणारे किंवा फार महाग हत्यार वापराच्या दृष्टीने फायदेशीर नसते. वरील सर्व व इतर आनुषंगिक गुणधर्म लक्षात घेऊन बऱ्याच प्रकारची हत्यारी पोलादे तयार करण्यात आलेली आहेत. काही हत्यारी पोलादांची माहिती खाली दिली आहे.
जल कठिनीकरण केलेली (Water hardening steels) : या प्रकारच्या हत्यारी पोलादात कार्बन हा प्रमुख घटक ०·६ ते १·४ टक्के या प्रमाणात असतो. याशिवाय काही पोलादांत क्रोमियम ०·५० टक्के किंवा व्हॅनेडियम ०·२५ टक्के असते. छिन्नी, पेचकस, पकड, पटाशी, कात्री इ. सामान्य हत्यारांकरिता हे पोलाद वापरतात. कारण त्यात फारशा मिश्रक धातू नसल्याने त्यापासून ही स्वस्त हत्यारे बनविता येतात. पोलादे घडाईनंतर सु. १,१००° ला तापवून पाण्यात टाकून त्यांचे कठिनीकरण करतात.
आघात-विरोधी : यामध्ये कार्बन ०·५ टक्के, मॉलिब्डेनम ०·५ ते १·४ टक्के व सिलिकॉन १·२ टक्के हे प्रमुख घटक असतात. यांशिवाय काही पोलादांत २ टक्के क्रोमियम व टंगस्टनही असते. जल कठिनीकरण केलेल्या पोलादांपेक्षा आघात-विरोधी हत्यारी पोलादांची कठिनता कमी असते; परंतु त्यात चिवटपणा अधिक असल्याने हत्यार तुटण्याची शक्यता कमी असते. भोक पाडण्याची किंवा छिद्रक हत्यारे, धातू कापण्याच्या कैच्या, पेचकस, दाबयुक्त हवेवर किंवा यंत्रावर चालणारी छिन्नी, धातूच्या पट्ट्या, नळ्या वगैरे वाकविण्याची हत्यारे यांसाठी आघात-विरोधी पोलादांचा उपयोग करतात.
तैल कठिनीकरण केलेली (Oil hardening) : कठिनीकरणासाठी या प्रकारची पोलादे शीघ्र शीतन करताना तेलात टाकावी लागतात. पाण्यापेक्षा तेलामध्ये शीतन तीव्रता कमी असल्याने तैल कठिनीकरणात हत्याराला तडे जात नाहीत. या प्रकारच्या पोलादात कार्बन ०·९ ते १·२ टक्के, टंगस्टन व क्रोमियम ०·५ ते १·७ टक्के हे प्रमुख घटक असतात. यांशिवाय १–१·५ टक्के मँगॅनीज व मॉलिब्डेनम हेही घटक असू शकतात. दाबछिद्रक, दाबमुद्रक यांसारखी धातुरूपणाची हत्यारे, प्लॅस्टिक ओतण्याचे साधे साचे, आटे पाडण्याची हत्यारे, सुतारकामाची हत्यारे, छिद्रांचे यंत्रण करण्यासाठी वापरण्यात येणारी ब्रोचण हत्यारे, कागद कापण्याची पाती इत्यादींसाठी तैल कठिनीकरण केलेली पोलादे वापरतात. ज्या हत्यारांच्या आकारात खाचा असतात त्यांसाठी ही पोलादे विशेष उपयुक्त आहेत कारण तैल शीतनात हत्यारे वेडीवाकडी होत नाहीत किंवा त्यांस तडे जात नाहीत.
शीत कर्तन (Air Hardening steels) : या प्रकारच्या हत्यारी पोलादांना हवेतील शीतनाने कठिनता आणता येते म्हणजेच यांची क्रांतिक शीतन त्वरा कमी असते. यांमध्ये कार्बन १-२ टक्के , मॉलिब्डेनम १ टक्के, क्रोमियम १-५ टक्के व मँगॅनीज २ टक्के हे प्रमुख घटक असतात व काही पोलादांत १-४ टक्के व्हॅनेडियमही असते. सर्व प्रकारची शीत कर्तनाची व साचेकामाची हत्यारे, मुद्रा, तारा ओढण्याचे साचे, धातू वाकविण्याची किंवा तोडण्याची हत्यारे यांसाठी हे पोलाद वापरतात. याच प्रकारच्या दुसऱ्या पोलाद वर्गात क्रोमियम व कार्बन यांचे प्रमाण जास्त असते. त्यांत कार्बन १·५ ते २·३ टक्के, क्रोमियम १२ टक्के व १ टक्के मॉलिब्डेनम हे प्रमुख घटक असतात. आटे वळविण्याचे किंवा पाडण्याचे साचे, छिद्रण, वाकविणे किंवा संयुक्त साचे, मुद्रा, लोहारकामाची हत्यारे यांसाठी जेथे जास्त कठिनता आवश्यक असते तेथे ही पोलादे वापरतात.
उष्ण कर्तन (Hot work tool steels) : या पोलादांमध्ये प्रमुख घटकांनुसार तीन प्रकार आहेत. क्रोमियम पोलादात कार्बन ०·४ टक्के, क्रोमियम ३–५ टक्के, मॉलिब्डेनम १·५ टक्के व व्हॅनेडियम ०·५ टक्के हे घटक असतात. टंगस्टन पोलादात कार्बन ०·३–०·५ टक्के, टंगस्टन ९–१८ टक्के, मॉलिब्डेनम ४ टक्के हे घटक असतात, तसेच मॉलिब्डेनम पोलादात टंगस्टन ६ टक्के, मॉलिब्डेनम ५ टक्के, क्रोमियम ४ टक्के आणि व्हॅनेडियम ४ टक्के असते. उष्ण कर्तनाची हत्यारी पोलादे ३००° ते ५००° से. इतक्या तापमानासही कठीण व बलवान राहतात. उष्ण रूपण किंवा यंत्रणासाठी लागणारे साचे, हत्यारे, मुद्रा ओतकामासाठी वापरावयाचे साचे, उष्ण किंवा तप्त स्थितीत असलेली धातू कापण्याच्या करवती यांसारख्या हत्यारांसाठी उष्ण कर्तन पोलाद उपयुक्त आहे.
शीघ्र गती पोलाद (High speed steels) : हत्यारी पोलादांच्या मालिकेतील ही सर्वांत महत्त्वाची पोलादे आहेत. शीघ्र गतीने केलेल्या कर्तनात किंवा यंत्रणात निर्माण होणाऱ्या घर्षणाने हत्यार तापून लाल होते आणि त्याचे तापमान ६००° से. पेक्षाही जास्त असते. इतक्या उच्च तापमानास शीघ्र कर्तनात ज्यांचा घाट व बल टिकते त्यांना शीघ्र गती पोलाद असे नाव पडले आहे. शीघ्र गती पोलादांच्या उपलब्धतेमुळे हत्यारी पोलादांमधील मोठी उणीव भरून निघाली.
प्रमुख घटकांनुसार शीघ्र गती पोलादांचे टंगस्टनयुक्त आणि मॉलिब्डेनमयुक्त असे दोन प्रमुख वर्ग होतात. टंगस्टनयुक्त शीघ्र गती पोलादांत कार्बन ०·७ ते १·५ टक्के, टंगस्टन १२–१८ टक्के, क्रोमियम ४ टक्के, व्हॅनेडियम १–५ टक्के हे प्रमुख घटक असतात. या प्रकारच्या काही पोलादांत ५–१२ टक्के कोबाल्टही असते. मॉलिब्डेनमयुक्त शीघ्र गती पोलादांत कार्बन १ टक्के, मॉलिब्डेनम ४–९ टक्के, टंगस्टन १·५–५ टक्के, क्रोमियम ४ टक्के, व्हॅनेडियम २ टक्के, व कोबाल्ट ५–१२ टक्के हे घटक असतात.
दंतचक्र कोरण्याची हत्यारे, चक्री कर्तनासाठी (Milling) वापरावयाचे चक्री कर्तक, आटे पाडण्याचे कर्तक, छिद्रक, ब्रोचण हत्यारे, लेथवर वापरावयाची हत्यारे व यांत्रिक हत्यारांवर वापरावयाची इतर सर्व प्रकारची हत्यारे या पोलादांपासून बनवितात.
प्लॅस्टिक साच्याची हत्यारे : प्लॅस्टिकच्या वस्तू ओतण्याचे साचेही हत्याराचेच प्रकार आहेत. यासाठी कार्बन ०·१–०·३ टक्के, मॉलिब्डेनम ०·५ टक्के, क्रोमियम १–२ टक्के व १–३ टक्के निकेल असलेली पोलादे वापरतात. कार्बनीकरण करून वापरल्यास या पोलादाचे साचे जस्त किंवा ॲल्युमिनियमसारख्या धातूंच्या मुद्रा ओतकामासाठी वापरता येतात.
उपलब्ध हत्यारी पोलादांपैकी ज्यांचे वर्गीकरण झालेले आहे त्यांबद्दल माहिती दिलेली आहे. याव्यतिरिक्त निरनिराळ्या उत्पादकांची विशेष नावे असलेली आणि विशिष्ट कर्तन किंवा यंत्रण कामासाठी बनविलेली पोलादे वापरात आहेत.
हत्यारी पोलादांचा योग्य उपयोग व्हावा व ती दार्घकाळ टिकावी म्हणून त्यांमध्ये उष्णता संस्करणाने योग्य ते गुणधर्म आणावे लागतात. या दृष्टीने हत्यारी पोलादांचे फार काळजीपूर्वक उष्णता संस्करण करावे लागते. कठिनीकरणासाठी शीघ्र गती पोलादे सु. १,२५०° से.तापमानापर्यंत तापवावी लागतात. हत्यारी पोलादांत कार्बाइडचे प्रमाण फार असल्याने कार्बाइडे अपघटित होऊन ती विरघळण्यास वेळ लागतो म्हणून हत्यार प्रथम ६००° से. व मग १,२००° से. असे दोन पायऱ्यांत तापवावे लागते. शीघ्र शीतनासाठी योग्य माध्यम (हवा, तेल, पाणी) वापरावे लागते, तसेच माध्यमात हत्यार बुडविताना ते उभे वा आडवे कसे धरले आहे हेही महत्त्वाचे आहे. कठिनीकरणानंतर हत्यारी पोलादांचे २–३ वेळा पुनःतापन करावे लागते. उष्णता संस्करण व्यवस्थित झाल्यास हत्यारामध्ये फेराइटाच्या पार्श्वभूमीवर निरनिराळ्या कार्बाइडांच्या गोळ्या निर्माण होतात आणि हत्यारे कठीण व चिवट बनतात.
अगंज पोलादे (Stainless steels) : क्रोमियम मिश्रक धातू म्हणून वापरल्यास पोलादाचा गंजविरोध वाढतो कारण क्रोमियमामुळे पोलादाच्या पृष्ठभागावर क्रोमियम ऑक्साइडचा सूक्ष्म थर निर्माण होतो. क्रोमियम ऑक्साइडवर ऑक्सिजन, आर्द्रता आणि सामान्य वापरातील रसायने यांचा परिणाम होत नाही. १९१०–१५ च्या दरम्यान जर्मनीमध्ये निकेल आणि क्रोमियम मिश्रक धातू असलेली अगंज पोलादे तयार झाली. मिश्रक धातूंच्या प्रमाणावरून अगंज पोलादांचे तीन प्रमुख प्रकार होतात.
मार्टेन्साइटी (Martensitic stainless steels) : यांमध्ये क्रोमियम १२ ते १७ टक्के असते आणि कार्बन ०·१ ते ०·४ टक्के असतो. ही पोलादे इतर पोलादांप्रमाणे शीघ्र शीतनाने कठीण करता येतात. क्रोमियममुळे या पोलादांची क्रांतिक शीतन त्वरा कमी होत असल्याने त्यांचे कठिनीकरण सुलभ असते. या पोलादांचे लोहारी घडाईने उष्ण रूपण करता येते. दंतवैद्यकी किंवा शस्त्रक्रियेची हत्यारे, गोलक धारवे (Ball Bearings), व्हर्निअर व इतर सूक्ष्ममापके यांसाठी हे पोलाद वापरतात. वातावरण, मिठाचे पाणी, साबण वगैरेंपासून होणाऱ्या संक्षारणाला मार्टेन्साइटी पोलाद उत्तम विरोध करते.
फेराइटी (Ferrtic stainless steels) : या प्रकारच्या अगंज पोलादात क्रोमियम १०–३० टक्के आणि कार्बन ०·०५ टक्के पेक्षा कमी असतो. कमी कार्बनमुळे बहुतेक सर्व क्रोमियम लोखंडात विरघळून त्यापासून मऊ व चिवट फेराइट मिळते. या पोलादांचे कठिनीकरण करता येत नाही. फेराइटी पोलादांत उत्तम संक्षारणविरोध असतो व तो ३००° से.पर्यंत टिकतो. या पोलादांचे उष्णतेमुळे अत्यल्प प्रसरण होत असल्याने पुनःपुन्हा तापन-शीतन होणाऱ्या यंत्रभागांसाठी त्यांचा उपयोग करतात. ही पोलादे उच्च तापमानासही गंजत नाहीत.
ऑस्टेनाइटी (Austenitic stainless steels) : सर्वसामान्य वापरातील अगंज पोलाद ऑस्टेनाइटी प्रकारचे असते. यामध्ये क्रोमियम ८–३० टक्के, निकेल ६–२० टक्के आणि मँगॅनीज १–२ टक्के असते. कार्बनचे प्रमाण ०·०२ ते ०·०८ टक्के इतकेच असते. निकेलाचे प्रमाण बरेच जास्त असल्याने यात ऑस्टेनाइट प्रावस्था स्थिर होते. निकेल धातूच्या टंचाईमुळे निकेल कमी (३ टक्के) करून मँगॅनीज ५–१५ टक्के, नायट्रोजन ०·१ ते ०·४ टक्के व क्रोमियम १६ ते १८ टक्के असलेली ऑस्टेनाइटी अगंज पोलादे उपलब्ध झालेली आहेत. ही पोलादे चिवट, रूपणशील आणि सामान्यपणे उत्तम संक्षारणविरोधी असतात. उच्च तापमानासही ऑस्टेनाइटी पोलाद चांगले टिकते; पण त्यात फार ताणबल नसते. खोल दाबक्रियेने याचे भांडी वगैरे आकार बनविता येतात. ही पोलादे वितळजोडक्षम आहेत. या प्रकारच्या काही पोलादांचे अवक्षेपण कठिनीकरण करता येते. सामान्य संक्षारणाला ऑस्टेनाइटी पोलादे उत्तम विरोध करीत असली, तरी गंधक किंवा क्लोरीन यांसारखी मूलद्रव्ये असलेल्या पर्यावरणात ती फार काळ टिकत नाहीत.
अवक्षेपण कठिनीकरणक्षम (Precipitation hardenable) : फेराइटी किंवा ऑस्टेनाइटी अगंज पोलादे संक्षारण विरोधी असली, तरी त्यांचे यांत्रिक बल कमी असते. त्यामुळे ज्या यंत्रभागांसाठी ताणबल, कठिनता वगैरे गुणधर्मांची विशेष आवश्यकता असते त्यासाठी ही पोलादे वापरता येत नाहीत. ऑस्टेनाइटी पोलादांतील हा दोष काढण्यासाठी अवक्षेपण कठिनीकरणक्षमता असलेली अगंज पोलादे तयार करण्यात आली. या पोलादांमध्ये कार्बन ०·०१ ते ०·०२ टक्के, क्रोमियम १०–२५ टक्के, निकेल ५ ते १० टक्के आणि १ टक्केपेक्षा कमी प्रमाणात तांबे, टिटॅनियम, मॉलिब्डेनम, ॲल्युमिनियम या मिश्रक धातू असतात. अवक्षेपण कठिनीकरण कमी तापमानास करता येत असल्याने या प्रकारच्या पोलादांचे बनविलेले यंत्रभाग उष्णता संस्करणात वेडेवाकडे होत नाहीत. विमानाच्या एंजिनांचे भाग, उच्च तापमानास वापरण्याचे रासायनिक पंप, स्प्रिंगा वगैरेंसाठी ही पोलादे वापरतात.
अगंज पोलादांचे प्रमुख प्रकार वर दिलेले आहेत. यांशिवाय विशिष्ट उपयोगांसाठी वापरण्याकरिता निरनिराळ्या उत्पादकांनी बऱ्याच प्रकारची खास अगंज पोलादे तयार केलेली आहेत. त्यांची माहिती उत्पादकांकडेच मिळते.
अगंज पोलादे उच्च तापमानास टिकणारी आणि संक्षारणविरोधी असल्याने त्यांचे रूपण, वितळजोडकाम, घडाई आणि यंत्रणक्षमता हे गुणधर्म सामान्य पोलादांपेक्षा बरेच निराळे असतात. अगंज पोलादांचे वितळजोडकाम आर्‌गॉनासारख्या निष्क्रिय वायूच्या पर्यावरणात खास जोडधातू वापरून करावे लागते. काही अगंज पोलादे वितळजोडकामानंतर जोडाच्या जागेवर ठिसूळ बनतात. हा दोष हायड्रोजन वायू शोषल्यामुळे किंवा कार्बाइडच्या अवक्षेपणामुळे निर्माण होतो. पोलादातील कार्बनाचे प्रमाण कमी करून आणि त्यामध्ये सूक्ष्म प्रमाणात निओबियम मिश्रक धातू टाकून हा दोष काढता येतो.
अगंज पोलादे सर्व तापमानास व सर्व प्रकारच्या संक्षारणास टिकतात असा सामान्य गैरसमज असतो, त्यामुळे अयोग्य जागी अगंज पोलाद वापरले जाते आणि ते टिकत नाही. प्रत्येक अगंज पोलादाच्या उच्च तापतानास असणारी ताकद (यांत्रिक बल) आणि कोणत्या प्रकारच्या संक्षारणाला ते किती टिकाव धरू शकते याला मर्यादा आहेत. उपयोगासाठी अगंज पोलादाची निवड करताना वरील मर्यादा लक्षात घेऊनच निवड करावी लागते. अगंज पोलादे सामान्य पोलादांपेक्षा बरीच किंमती असल्याने ही निवड चुकल्यास फार नुकसान होते.
उच्चतापसह पोलादे (High temperature steels) : बाष्पित्र, सर्व प्रकारची एंजिने, भट्ट्यांचे भाग अशा अनेक उपयोगांसाठी सामान्य पोलाद वापरता येत नाही. उच्च तापमानास पोलादाच्या ऑक्सिडीकरणामुळे ढलप्या पडतात. बऱ्याचशा पोलादांमधील प्रावस्थांचे उच्च तापमानास विघटीकरण-संघटीकरण होऊन पोलादाची अंतर्गत रचना बदलते. उच्च तापमानास बराच वेळ राहिल्यास विसर्पण होऊन पोलाद ओघळू लागते. विसर्पणाने पोलादाचे बल कमी होतेच पण त्याची लांबी वाढत राहून आकार बदलतो. उच्च तापमानास दीर्घकाळ टिकतील अशी खास पोलादे उपलब्ध आहेत. यांपैकी बऱ्याच पोलादांमध्ये कार्बनचे प्रमाण अत्यल्प असल्याने त्यांना ‘पोलाद’ म्हणता येईलच असे नाही. उच्चतापसह पोलादांमध्ये अगंज पोलादांचा संक्षारणविरोध आणि हत्यारी पोलादांतील उच्च तापमानास असणारे बल हे दोन्ही गुणधर्म एकत्र असतात. उच्चतापसह पोलादांचे खालील चार प्रमुख वर्ग आहेत.
(१) सिलिकॉन-क्रोमियम पोलादे : यांमध्ये कार्बन ०·४–०·५ टक्के, सिलिकॉन ०·५– ०·४ टक्के व क्रोमियम ०–१० टक्के हे प्रमुख घटक असतात. ही पोलादे ९००° से.पर्यंत वापरतात; परंतु त्यांचे ताणबल मात्र कमी असते. एंजिनाच्या झडपांसाठी हे पोलाद वापरतात.
(२) क्रोमियम पोलादे : यांमध्ये क्रोमियम १२–३० टक्के ही प्रमुख मिश्रक धातू असते. याशिवाय कार्बन (०·१–०·५ टक्के), सिलिकॉन (१–२ टक्के) आणि निकेल (०–५ टक्के) हेही घटक असतात. काही क्रोमियम पोलादांत १–२ टक्के ॲल्युमिनियमही असते. क्रोमियमाच्या मिश्रधातू ७५०° ते १,१५०° से.पर्यंत टिकतात. सिलिकॉन पोलादाप्रमाणेच क्रोमियम पोलादांना उच्च तापमानास बल कमी असते; परंतु त्याच्या वापराचे कमाल तापमान जास्त असल्याने विमानाच्या एंजिनामधील झडपांसाठी आणि रासायनिक कारखान्यांतील काही भाग यांसाठी ती वापरतात.
(३) निकेल-क्रोमियम (ऑस्टेनाइटी )पोलादे : ही पोलादे ऑस्टेनाइटी अगंज पोलादांप्रमाणेच आहेत. यांत कार्बन ०·२–०·४० टक्के, सिलिकॉन १–२ टक्के, क्रोमियम १०–२५ टक्के, टंगस्टन २–४ टक्के व निकेल ७–१५ टक्के हे घटक असतात. ऑस्टेनाईटी पोलादांच्या वापराचे कमाल तापमान ८५०°-१,१५०° इतके असते. या पोलादांत गंजविरोध असतोच शिवाय त्यांच्यातील ऑस्टेनाईटी प्रावस्था उच्च तापमानास स्थिर असल्याने या पोलादांना उच्च तापमानास उत्कृष्ट बल असते. भट्ट्यांचे भाग, एंजिनांच्या झडपा, बाष्पित्र इत्यांदीमध्ये या पोलादांचा उपयोग करतात.
(४) नायक्रोम पोलादे : यांमध्ये कार्बन १ टक्के, सिलिकॉन १ टक्के, निकेल ६०–८० टक्के, क्रोमियम १५–२५ टक्के आणि टंगस्टन ४ टक्के असे घटक असतात. विद्युत् रोधक तापक, उष्णता संस्करणासाठी वापरावयाची साधने, एंजिनाचे भाग यांसाठी नायक्रोम वापरतात. या मिश्रधातू १,२००°–१,३००° से. पर्यंत टिकतात.
वरील चार प्रकारच्या मिश्रधातूंव्यतिरिक्त इतर अनेक मिश्रधातू उपलब्ध आहेत, पण त्यांना पोलादे म्हणता येत नाही. उदा., इंकोनेल – निकेल ८० टक्के, क्रोमियम १३ टक्के, लोह ६ टक्के. हॅस्टॉलाय – निकेल ६० टक्के, लोह २० टक्के, क्रोमियम १४ टक्के . इलियम – निकेल ५६ टक्के, तांबे ८ टक्के, क्रोमियम २४ टक्के, टंगस्टन २–५ टक्के. वरील मिश्रधातूंमध्ये निकेलचे प्रमाण जास्त असल्याने त्यांना निकेलच्या मिश्रधातू म्हणावे लागेल. याचप्रमाणे कोबाल्ट, टंगस्टन यांवर आधारित उच्चतापसह मिश्रधातूही उपलब्ध आहेत.
बहुतेक सर्व उच्चतापसह पोलादे रूपणासाठी मऊ करून घ्यावी लागतात. रूपणानंतर त्यांवर उष्णता संस्करण करताना काळजी घ्यावी लागते, कारण उच्च तापमानास या मिश्रधातूंमध्ये मिळणारे बल उष्णता संस्करणाच्या यशस्वितेवर अवलंबून असते. बहुतेक सर्व पोलादांचे शीघ्र शीतनाने प्राथमिक कठिनीकरण होते आणि नंतर पायन करताना यांमध्ये अवक्षेपण कठिनीकरण होते व त्यांचे बल वाढते.
सर्व तापमानांस उत्कृष्ट बल असणारी व न गंजणारी मिश्रधातू उपलब्ध नाही. तसेच सर्व उच्चतापसह पोलादे महाग असतात. त्यामुळे त्यांची योग्य निवड करणे महत्त्वाचे असते.
नीच मिश्रक धातू उच्च बल पोलादे (Low alloy high strengh steels) : इमारती, पूल वगैरे बांधकामे, जहाजांची बांधणी, विजेचे खांब, रेल्वे यांकरिता फार मोठ्या प्रमाणावर पोलाद वापरले जाते. सामान्यपणे या उपयोगांसाठी स्वस्त आणि सहज उपलब्ध म्हणून मृदू पोलाद वापरतात. कार्बन किंवा मिश्र पोलादांपेक्षा मृदू पोलादाचे ताणबल कमी असते त्यामुळे जास्त पोलाद लागते. ताणबल जास्त असणारे मिश्र पोलाद वापरल्यास पोलादाची किंमत वाढते. तुलनात्मक दृष्ट्या कमी किंमतीमध्ये उच्च ताणबल असणारी ही मिश्र पोलादे प्रचारात आली, त्यांमध्ये फारशा प्रमाणात मिश्रक धातू न वापरता किंवा उष्णता संस्करण न करता पुरेसे ताणबल मिळू लागले. अशा पोलादांना नीच मिश्रक धातू उच्च बल पोलादे म्हणतात. या प्रकारच्या काही पोलादांना उत्कृष्ट नैसर्गिक गंजविरोध असतो. या पोलादांच्या पृष्ठभागावर ऑक्साइडच्या सूक्ष्म थर निर्माण होतो व त्यामुळे गंजणे कमी होते. या पोलादांचे ताणबल साध्या पोलादाच्या दुपटीपेक्षा जास्त असते; पण दीर्घीकरण मात्र निम्मेच असते, म्हणजेच उच्च बल पोलादांना रूपणशीलता कमी असते. उच्च बल पोलादांमध्ये निओबियम, व्हॅनेडियम, सिलिकॉन, नायट्रोजन या घटक मिश्रक धातू असतात. या मिश्रक धातूंचे प्रमाण ०·१–०·३ टक्के इतके नीच असते. या पोलादांचे ताणबल व रूपणक्षमता दिशावलंबी असतात. व्हॅनेडियम, टिटॅनियम, निओबियम इ. घटकांमुळे रूपणक्षमता वाढते व कणांचे आकारमान कमी होते. मिश्रक धातूंबरोबरच रूपणानंतरची शीतन त्वरा नियंत्रित करून ताणबल वाढवता येते. सुधारलेल्या रूपणक्षमतेची उच्च बल पोलादे उपलब्ध होत आहेत; परंतु त्याचे अवक्षेपण कठिनीकरण करावे लागते व त्यामुळे त्यांची किंमतही वाढते.
विद्युत् पोलाद ( Electric steel) : बऱ्याच विद्युत् यंत्रांत विद्युत् चुंबकाचा उपयोग केलेला असतो. विद्युत् चुंबकासाठी अस्थायी चुंबकीकरणाचा गुणधर्म असणारी धातू लागते. शुद्ध लोखंड उत्कृष्ट अस्थायी चुंबक असते; परंतु त्याची विद्युत् संवाहकता जास्त असल्याने चुंबकत्वामुळे निर्माण होणाऱ्या आवर्त विद्युत् प्रवाहामुळे ते तापते आणि अकार्यक्षम होते. प्रत्यावर्ती (उलट सुलट दिशांनी वाहणाऱ्या) विद्युत् प्रवाहामध्ये विद्युत् चुंबक वापरल्यास प्रवाहाच्या प्रत्येक आवर्तनात त्यामध्ये चुंबकत्व निर्माण होते आणि नष्ट होते म्हणजे त्यामध्ये मंदायन होते. प्रत्येक मंदायनामध्ये शक्तिव्यय होऊन कार्यक्षमता आणखी कमी होते. अस्थायी चुंबकत्व वाढविलेली, मंदायन कमी केलेली आणि विद्युत् रोधकता वाढलेली अशी जी पोलादे उपलब्ध आहेत त्यांना विद्युत् पोलादे म्हणतात. या पोलादांमध्ये कार्बन ०·०१ ते ०·०८ टक्के असून सिलिकॉन १–४ टक्के असते. सिलिकॉनमुळे विद्युत् रोधकता वाढते; परंतु ४ टक्केच्या वर सिलिकॉन घेतल्यास पोलाद ठिसूळ होते. आवर्त प्रवाह कमी करण्यासाठी चुंबक पोलादाच्या पातळ पट्ट्यांचा बनविलेला असतो. पोलाद ठिसूळ झाल्यास त्याचे लाटण करता येत नाही व त्यामुळे पातळ पत्रे बनविता येत नाहीत. लाटणाच्या वेळी तापमान व दाब वाढवून या पोलादास दिशावलंबी चुंबकीय गुणधर्म देता येतात.
संगणकातील स्मरणप्रयुक्ती, दूरध्वनी अगर तत्सम साधनांतील स्विच यंत्रणा इत्यादींसाठी शीघ्र गतीने चुंबकत्व प्राप्त होणाऱ्या काही खास मिश्रधातू वापरण्यात येतात. त्यांमध्ये लोखंड व निकेल या प्रमुख घटक धातू असतात.
टिकाऊ चुंबकीय गुणधर्मांसाठी निराळी पोलादे वापरतात. त्यांमध्ये कार्बन ०·७ ते १ टक्के, क्रोमियम ३ टक्के, कोबाल्ट १३–२० टक्के आणि टंगस्टन, तांबे वगैरे घटक धातू असतात. होकायंत्राच्या सूची, स्वस्त स्थायी चुंबक इ. बनविण्यासाठी या धातू वापरतात. स्थायी चुंबकीय पोलादे अस्थायी चुंबकीय पोलादांपेक्षा जास्त कठीण व बलवान असतात, म्हणून त्यांना कठीण चुंबक व मृदू चुंबक असेही म्हणतात.
स्प्रिंगांचे पोलाद (Spring steel) : स्प्रिंगांसाठी वापरावयाच्या पोलादामध्ये शिणवटा-विरोध आणि स्थितिस्थापकता हे प्रमुख गुणधर्म असावे लागतात. सिलिकॉनमुळे स्प्रिंगांसाठी योग्य पोलाद मिळते. यात कार्बन ०·४–०·८ टक्के व सिलिकॉन ०·३ ते २·० टक्के हे प्रमुख घटक असतात. काही स्प्रिंगांच्या पोलादात क्रोमियम १–१·५ टक्के आणि व्हॅनेडियम ०·२ टक्के असते. क्रोमियमयुक्त स्प्रिंगा दीर्घकाळ टिकतात. या सर्व पोलादांवर त्यांच्या स्प्रिंगा बनविल्यानंतर उष्णता संस्करण करावे लागते. प्रथम तेलात शीतन करून नंतर पायन करतात. स्प्रिंगेला ज्या प्रमाणात कडकपणा पाहिजे असेल त्या प्रमाणात १००° ते ५००° से. तापमानास पायन करतात.
कर्तन सुलभ पोलाद (Free cutting steels) : मूलतः पोलादास यंत्रणक्षमता कमी असते. फार चिवट (कमी कार्बन) किंवा फार कठीण (जास्त कार्बन) या दोन्ही पोलादांच्या यंत्रणास वेळ लागतो व त्यामुळे यंत्रण खर्चिक होते. नट, बोल्ट, स्क्रू इत्यादींचे फार मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन करावे लागत असल्याने त्यासाठी यंत्रण सुलभ पोलाद वापरतात. अशा पोलादात गंधक ०·१–०·३ टक्के, सिलिनियम ०·१–०·३५ टक्के किंवा शिसे ०·१–०·३ टक्के मिसळतात. या घटकांमुळे पोलादाची यंत्रणक्षमता दुपटीने वाढते.
हॅडफील्ड पोलाद (Hadfield steel) : दगड किंवा धातुके खणण्याच्या किंवा फोडण्याच्या यंत्रांचे जबडे, रणगाडे किंवा ट्रॅक्टरच्या धावपट्ट्या, खडी दाबणाऱ्या यंत्राची चाके यांसाठी अत्यंत कठीण व घर्षणविरोधी पोलाद लागते. अशा पोलादात कार्बन ०·८–१·२ टक्के आणि मँगॅनीज १२–१४ टक्के हे घटक असतात. या पोलादाचा विशेष म्हणजे वापराबरोबर याचा घर्षणविरोध व कठिनता वाढत जातात. हे पोलाद अचुंबकीय असल्याने लढाऊ जहाजांच्या वापरतात.
अत्युच्च ताणबलाची पोलादे (High strength steels) : विमाने, रॉकेटे इत्यादींच्या बांधणीत वजनाला फार महत्त्व आहे. ज्या प्रमाणात पोलादाचे ताणबल वाढत जाईल तसतसे ते वापरून बनविलेल्या यंत्रभागाचे वजन कमी होत जाईल. अशा खास उपयोगासाठी अत्युच्च ताणबलाची बरीच पोलादे उपलब्ध झालेली आहेत. सामान्य पोलादांच्या ताणबलाच्या मानाने अत्युच्च ताणबलाच्या पोलादाचे ताणबल तिपटीपेक्षाही जास्त असते.
कार्बन व मिश्रण यांचे नीच प्रमाण असलेल्या पोलादामध्ये कार्बन ०·३–०·४५ टक्के, सिलिकॉन ०·३–१·६ टक्के, क्रोमियम १–५ टक्के, निकेल २–५ टक्के, मॉलिब्डेनम ०·२–१·५ टक्के आणि व्हॅनेडियम ०·०७–१·० टक्के हे घटक असतात. इतर अत्युच्च ताणबलाच्या मानाने हे पोलाद स्वस्त असल्याने बंदुका व तोफा यांचे झिजणारे भाग, रॉकेटांचे भाग, विमानांची बांधणी यांमध्ये हे पोलाद वापरतात. मिश्रक धातूंचे मध्यम प्रमाण असलेल्या पोलादामध्ये कार्बन ०·१–०·४ टक्के, सिलिकॉन ०·३–१ टक्के, क्रोमियम व निकेल ५ टक्के, व्हॅनेडियम १·५ टक्केहे घटक असतात. हे पोलाद हवेतील शीतनानेच कठीण होते, त्यामुळे त्यात अवशिष्ट प्रतिबल राहत नाही. तसेच सु. ६००° से. पर्यंत बल टिकून राहते. विमानाच्या एंजिनाचे भाग, दंतचक्रे, विमान उतरविण्याची यंत्रणा, पाणबुडीची बांधणी यांमध्ये हे पोलाद वापरतात.
मारेंजिंग पोलादामध्ये निकेल १८ टक्के, मॉलिब्डेनम ४–५ टक्के, कोबाल्ट १२ टक्के, टिटॅनियम ०·२ टक्के, ॲल्युमिनियम ०·१५ टक्के हे प्रमुख घटक असतात. यामध्ये कार्बन फार कमी (०·०१–०·०३ टक्के) असतो. ही पोलादे त्यांच्या रूपणानंतर सहज कठीण करता येतात. लोहारकामाची किंवा पुरःसरणाची हत्यारे, यंत्रांचे आस, रॉकेटांचे कवच, यांत्रिक हत्यारांचे भाग यांसाठी या पोलादाचा उपयोग होत आहे. मारेजिंग पोलादाचे यंत्रणही सुलभ असते.
क्रोमियम-निकेल-मॉलिब्डेनम पोलादमध्ये निकेल १७ टक्के, क्रोमियम ७ टक्के, मॉलिब्डेनम ३ टक्के हे घटक असतात, तर काहींमध्ये निकेलाच्या ऐवजी कोबाल्ट २० टक्के असते. या पोलादांना उत्कृष्ट संक्षारणविरोध असतो; परंतु तन्यता (ताणता येण्याची क्षमता) अगदी कमी असते. रणगाडे, विमानांचे सांगाडे, पाणबुड्या, अणुकेंद्रीय विक्रियक यांमध्ये ही पोलादे वापरतात. यांचे पातळ पत्रे विमाने व रॉकेटे यांच्या कवचांसाठी वापरतात.
निकेल ९ टक्के व ४ टक्के कोबाल्ट आणि निओबियम असलेली अत्युच्च ताणबलाची पोलादे वितळजोडक्षम आहेत.
धातुविज्ञानातील प्रगतीमुळे निरनिराळ्या गुणधर्मांची आणि वाढत्या ताणबलाची नवनवीन मिश्र पोलादे उपलब्ध होत आहेत. अर्थात इतर सामान्य पोलादांपेक्षा त्यांची किंमत जास्त व रूपण, यंत्रण वगैरे कठीण असल्याने त्यांचा वापर मर्यादितच आहे. पोलादाच्या सर्वसामान्य वाढत्या उपयोगांमुळे व वाढत्या संशोधनामुळे पोलाद निर्माण करण्याच्या पद्धती, उपलब्ध पोलादांचे वाढते बल आणि नवनवीन मिश्र पोलादांचा शोध यांमुळे पोलादाचे धातुविज्ञान सतत बदलत आहे.
संदर्भ :
- Dennis, W.H. Foundations of Iron and Steel Metallurgy, Amsterdam,1967.
- Hanson, A.; Parr, J. G. The Engineer’s Guide to Steel, Reading, Mass., 1965.
- Lyman, T. and others, Ed. Metals Handbook, II Vols., Metals Park,1976.
- McGannon, H. E. The Making, Shaping and Treating of Steel, Pittsburgh, 1973.
- खानगावकर, प. रा. मिश्रा, वि. ना. लोखंड व पोलादाचे उत्पादन, नागपूर, १९७४.
“
