काळे बीड (Grey Cast Iron) हे ठिसूळ असते. त्याला चिवट व जास्त ताकदवान बनविण्याच्या प्रयत्नातून कमी ठिसूळ बिडाचा जन्म झाला. कमी ठिसूळ बिडाचे वैशिष्ट्य हे की, त्याच्या अंतर्गत रचनेत ग्रॅफाइट हे अनियमित गोळ्यांच्या आकारात असते. त्याला सौम्यीभूत कार्बन (Temper Carban) असे म्हणतात. अंतर्गत रचनेत उरलेला भाग हा फेराइट किंवा पर्लाइट असतो. कमी ठिसूळ बीड करण्यासाठी प्रथम पांढरे बीड (White Iron) बनवावे लागते. त्यामध्ये ग्रॅफाइट असून अजिबात चालत नाही. पांढऱ्या बिडावर अनुशीतनाचा (Annealing) उष्णोपचार करून कमी ठिसूळ बीड तयार होते. त्याचे फेरिटिक मॅलिएबल बीड आणि पर्लिटिक मॅलिएबल बीड असे दोन प्रकार आहेत. उष्णोपचार करताना ऑक्सिडीकारक (oxidising) वातावरण असेल तर पांढरा गाभा मॅलिएबल बीड तयार होते (White Heat Malleable). उष्णोपचार करताना निष्क्रिय वातावरण (Inert) असेल तर काळा गाभा मॅलिएबल तयार होते (Black Heat Malleable). फेरिटिक बिडातील रासायनिक घटक थोडेसे बदलून पर्लिटिक बीड तयार होते. याच्या उष्णोपचाराच्या दरम्यान वातावरण निष्क्रिय असते.
चांगले कमी ठिसूळ बीड बनविण्यासाठी दोन गोष्टी आवश्यक असतात : पांढरे बिडामध्ये ग्रॅफाइट (Graphite) अजिबात नको आणि अनुशीतनाच्या उष्णोपचारादरम्यान ग्रॅफाइट अनियमित गोळ्यांच्या (Temper carbon) स्वरूपात लवकर विलग झाले पाहिजे. या दोन गोष्टी लक्षात ठेवून कमी ठिसूळ बिडाचे रासायनिक घटक ठरवावे लागतात. कार्बन जास्त झाला तर पांढऱ्या बिडात ग्रॅफाइट येऊ शकते. कार्बन कमी पडला तर रसाचा प्रवाहीपणा कमी होतो व घनीभवनादरम्यान होणारे आकुंचन वाढते. सिलिकॉन वाढले तर पांढऱ्या बिडात ग्रॅफाइट येऊ शकते. सिलिकॉन कमी पडल्यास उष्णोपचाराच्या क्रियेतील ग्रॅफाइट तयार होण्याचा वेग मंदावतो. सल्फरबरोबर दृढ होण्यासाठी जे मँगॅनीज लागते त्यापेक्षा थोडेच मँगॅनीज जास्त असावे. यासाठी % Mn = 1.7 x % S + 0.15 हे प्रमाण वापरावे. फॉस्फरसमुळे आघात सहन करण्याची क्षमता कमी होत असल्याने त्याचे प्रमाण कमीत कमी असावे. सर्वसाधारपणे घटकांचे प्रमाण खालीलप्रमाणे असते.
कार्बन व सिलिकॉन यांच्या गुणधर्मावर होणाऱ्या चांगल्या परिणामांचा फायदा घेण्यासाठी काही उत्पादक कार्बन व सिलिकॉन यांच्या वर दिलेल्या मर्यादेत जास्तीतजास्त ठेवतात व पांढऱ्या बिडात येऊ शकणारे ग्रॅफाइट टाळण्यासाठी बिस्मथ (०.०१ %) किंवा बोरॉन (०.००१ %) यांचा उपयोग करतात. या दोन्हीमुळे ग्रॅफाइट टळते व अनुशीतनाच्या उष्णोपचारादरम्यान ग्रॅफाइट विलग होण्याचा वेग वाढतो. ०.०००५ -०.००१ % या दरम्यान टेल्युरियम घातल्याससुद्धा ग्रॅफाइट टळते. पण टेल्युरियमचे प्रमाण मर्यादेपेक्षा थोडेही जास्त होऊन चालत नाही. कारण त्यामुळे अनुशीतनाची क्रिया बिघडते. उष्णोपचारामध्ये पांढरे बीड ९५० ते १००० अंश सेल्सिअस या तापमानास गरम करून स्थिर केले जाते. याला ग्रॅफाइट विलग होण्याची पहिली पायरी (First stage Graphitization) म्हणतात. पहिल्या पायरीत पांढऱ्या बिडातील कार्बाइडचे विघटन होते. नंतर तापमान ७२० ते ७४० अंश सेल्सिअस या दरम्यान कमी करून तेथे ते स्थिर केले जाते. याला ग्रॅफाइट विलग होण्याची दुसरी पायरी (Second Stage Graphitization) म्हणतात. या दरम्यान पर्लाइटचे विघटन होऊन फेराइट व ग्रॅफाइट तयार होतात. या क्रियेवर तसेच रासायनिक घटकांवर नियंत्रण ठेवून आपल्याला पाहिजे त्या प्रमाणात फेराइट व पर्लाइट मिळवता येतात. उष्णोपचार संपल्यानंतर अंतर्गत रचनेत सौम्यीभूत कार्बन व फेराइट पर्लाइट या दोहोंचे मिश्रण आढळून येते.
कमी ठिसूळ बीड करण्यासाठी प्रथम पांढरे बीड बनवावे लागते. ओतकामाची जाडी जास्त असेल तर ते कठीण होते. शिवाय उष्णोपचाराची क्रिया वेळखाऊ आहे. तन्य लोखंडाचा (Ductile Iron) जन्म व त्यात होत गेलेल्या सुधारणा यामुळे कमी ठिसूळ बीड मागे पडत गेले. तरीही ऑटोमोबाईल व ट्रकचे सुटे भाग, रेल्वे तसेच शेती उद्योगातील सुटे भाग यासाठी काही प्रमाणात त्याचा उपयोग होत आहे. चेन लिंकसाठीसुद्धा कमी ठिसूळ बीड वापरले जाते.
संदर्भ : American Foundry Society (AFS) Ductile Iron Handbook, USA, 1 January, 1992.
समीक्षक : प्रवीण देशपांडे
