સ્ટેનલેસ સ્ટીલ
(કાટસહ્ય પોલાદ, Stainless Steel)
જેને કાટ લાગતો ન હોય તેમજ જે ક્ષારણ(corrosion)નાં અન્ય સ્વરૂપોનો પણ અસાધારણ પ્રતિકાર કરી શકતી હોય તેવી લોહ (આયર્ન, Fe) આધારિત મિશ્રધાતુઓના સમૂહ માટેનું જાતિગત (generic) નામ. સામાન્ય રીતે તે ઓછામાં ઓછું 11 %થી 12 % ક્રોમિયમ (Cr), કાર્બન (C)નું નીચું પ્રમાણ તેમજ નિકલ (Ni), મોલિબ્ડેનમ (Mo) તથા ટાઇટેનિયમ (Ti) જેવાં અન્ય તત્વો પણ ધરાવે છે. આ તત્ત્વોની હાજરીને કારણે સ્ટેનલેસ સ્ટીલના ક્ષારણ-પ્રતિકારક ગુણધર્મોમાં વિશિષ્ટ પરિસ્થિતિમાં નોંધપાત્ર વધારો થતો જોવામાં આવે છે. આ ગુણને કારણે તે ઔદ્યોગિક, રાસાયણિક તેમજ ઘરગથ્થુ વપરાશ માટે વધુ ઉપયોગી છે. ઘરગથ્થુ ઉપયોગમાં લેવાતું સ્ટેનલેસ સ્ટીલ 18 % Cr અને 8 % Ni ધરાવતું હોવાથી તે 18–8 સ્ટેનલેસ સ્ટીલ તરીકે ઓળખાય છે. વ્યાપારી ધોરણે લગભગ 100 જાતના વિવિધ સ્ટેનલેસ સ્ટીલનું ઉત્પાદન થાય છે, પણ આ પૈકીના કેટલાકનું વર્ગીકરણ સ્ટેનલેસ આયનર્સ (stainless irons) તરીકે કરવામાં આવે છે, કારણ કે સ્ટીલની માફક તેમનું દૃઢીભવન (hardening) શક્ય હોતું નથી.
સ્ટેનલેસ સ્ટીલની શોધ : 1872થી લોખંડને પ્રબળ બનાવવા માટે તેમાં થોડા પ્રમાણમાં ક્રોમિયમ ધાતુ ઉમેરવામાં આવતી હતી. તે પછી વીસમી સદીમાં એવી જાણ થઈ કે પોલાદ(steel)માં ક્રોમિયમનું પ્રમાણ 10 %થી વધુ હોય અને કાર્બનનું પ્રમાણ પૂરતું ઓછું હોય તો તે અસરકારક રીતે કાટસહ્ય (rust-proof) બને છે. 1912માં એચ. બ્રીઅર્લી રાઇફલ બનાવવા માટે યોગ્ય પોલાદની શોધ કરી રહ્યા હતા ત્યારે તેમણે આકસ્મિકપણે જોયું કે જેમાં ક્રોમિયમનું પ્રમાણ 12 %થી વધુ અને કાર્બનનું પ્રમાણ 0.9 %થી ઓછું હોય તેવી લોખંડ-ક્રોમિયમની મિશ્રધાતુ ક્ષારણનો પ્રતિકાર ખૂબ સારી રીતે કરી શકે છે. જોકે આવું પોલાદ રાઇફલ બનાવવા માટે ઉપયોગી નીવડ્યું નહિ, પણ બ્રીઅર્લીએ સૂચવ્યું કે આવા સ્ટીલનો ઉપયોગ કટલરી (છરી, કાંટા, ચમચા વગેરે) માટે કરી શકાય, કારણ કે તે લીંબુનો રસ, એસેટિક ઍસિડ તેમજ બીજાં અનેક દ્રાવણોમાં ક્ષારણ પામતું નથી.
સ્ટેનલેસ સ્ટીલનો ક્ષારણ–પ્રતિકાર અથવા તેની નિષ્ક્રિયતા (passivity) : સ્ટેનલેસ સ્ટીલમાં ક્રોમિયમ હોવાને લીધે સ્ટીલની સપાટી પર ક્રોમિયમ ઑક્સાઇડનું બારીક પડ ઉદભવે છે, જે ઘણાંખરાં ક્ષારણકર્તા માધ્યમોનો પ્રતિકાર કરી શકે છે. સાદા લોખંડની સપાટી ઉપર પણ ફેરિક ઑક્સાઇડ (Fe2O3) ઉત્પન્ન થાય છે; પરંતુ તે ક્ષારણનો પ્રતિકાર કરી શકતો નથી. ફેરિક ઑક્સાઇડ ધરાવતા લોખંડને મંદ સલ્ફ્યુરિક ઍસિડના દ્રાવણમાં ડુબાડવામાં આવે ત્યારે જો ફેરિક ઑક્સાઇડના પડમાં કોઈક જગ્યાએ તડ કે છિદ્ર હોય, તો લોખંડની ખુલ્લી સપાટી ઍનોડ (ધનધ્રુવ, anode) તરીકે વર્તે છે અને ત્યાં ક્ષારણ થઈ, ફેરસ (Fe2+) આયનો દ્રાવણમાં જાય છે Fe → Fe2+ + 2e. કૅથોડિક (કૅથોડ અથવા ઋણધ્રુવ આગળની) પ્રક્રિયામાં હાઇડ્રોજન આયન(H+)નું અપચયન (reduction) થઈ હાઇડ્રોજન વાયુ ઉત્પન્ન થાય છે :
2H+ + 2e → H2
જે ફેરિક આયનનું અપચયન કરી તેને ફેરસ ઑક્સાઇડમાં ફેરવે છે. આમ ફેરિક ઑક્સાઇડનું અપચયની (reductive) દ્રાવણ (dissolution) થવાથી તે લોખંડનું રક્ષણ કરી શકતું નથી. ઍસિડી દ્રાવણમાં ઑક્સિજન પસાર કરીને પણ લોખંડને નિષ્ક્રિય બનાવી શકાતું નથી; પરંતુ જો ઑક્સાઇડનું પડ સહેલાઈથી દ્વિસંયોજક સ્થિતિમાં ફેરવાતી ન હોય તેવી ધાતુનું હોય તો મંદ ઍસિડમાં થોડા પ્રમાણમાં દ્રાવ્ય થયેલ ઑક્સિજન ઑક્સાઇડનું પડ જ્યાં સળંગ (સતત) ન હોય તેની આજુબાજુના આવરણનું કૅથોડિક અપચયન થતું અટકાવે છે અને જ્યાં આવરણ સળંગ ન હોય ત્યાં ખુલ્લી થયેલ ધાતુનું ઉપચયન થવાથી આવરણ સળંગ બની રહેવાની પણ સંભાવના રહે છે.
આમ અપચયની રીતે ઑક્સાઇડનું પડ દ્રાવ્ય ન થાય તે માટે, લોખંડને નિષ્ક્રિય બનાવવા માટે લોખંડની મિશ્રધાતુમાં એવા તત્વની હાજરી હોવી જોઈએ કે જે દ્વિસંયોજક (bivalent) સ્થિતિમાં અસ્થાયી હોય. ક્રોમિયમ આવું તત્વ છે. (દ્વિસંયોજક) ક્રોમસ (chromous) ક્ષાર જેવો પાણી સાથે સંપર્કમાં આવે કે તુરત જ તેનું ત્રિસંયોજક ક્રોમિક (chromic) ક્ષારમાં રૂપાંતર થાય છે એટલે કે ક્રોમિયમ ધાતુ દ્વિસંયોજક અવસ્થામાં અસ્થાયી છે અને ક્ષારણકર્તા માધ્યમમાં ઑક્સિજનનું પ્રમાણ ખૂબ ઓછું હોય ત્યારે પણ ઑક્સાઇડનું પડ અપચયન પામે તે પહેલાં ઑક્સિજન જ અપચયન પામશે. આમ સ્ટેનલેસ સ્ટીલમાં ક્રોમિયમનું કાર્ય એવા પ્રકારનું આવરણ ઉત્પન્ન કરવાનું છે કે જેનું કૅથોડિક અપચયન સંભવે નહિ. જોકે આ માટે દ્રાવણમાં હંમેશાં ન જેવા પ્રમાણમાં પણ ઑક્સિજન કે ઉપચયનકર્તા પદાર્થની હાજરી જરૂરી છે. વિદ્યુતવિભવની જે સીમામાં આવરણ કૅથોડિક અપચયનની પ્રક્રિયા દ્વારા દ્રાવ્ય બનવાની સંભાવના રહે નહિ તે સીમામાં વિભવને રાખી શકે તેવા પદાર્થની હાજરી ઍસિડમાં હોય તો સ્ટેનલેસ સ્ટીલ ક્ષારણનો વધુ સારી રીતે પ્રતિકાર કરી શકે છે; જેમ કે ક્યુપ્રિક (Cu2+) કે અન્ય ઉપચયનકર્તા આયનોની હાજરીથી રેડૉક્સ પ્રણાલી, Cu2+/Cu, સ્થાપિત થવાથી વીજવિભવ ઉપર જણાવ્યા પ્રમાણેની સીમામાં રહે છે, જેથી કૅથોડિક પ્રક્રિયા દ્વારા આવરણનું અપચયન થતું નથી. એમ પણ બની શકે કે નિક્ષેપિત તાંબું (કૉપર) કૅથોડ તરીકે વર્તે અને ત્યાં ઑક્સિજન કે ઑક્સિડેશન-કર્તા પદાર્થનું અપચયન સહેલાઈથી થઈ શકતું હોવાથી કૅથોડિક પ્રક્રિયા દ્વારા આવરણનું અપચયન સંભવે નહિ.
ઇલેક્ટ્રૉન વિન્યાસ (configuration) સિદ્ધાંત દ્વારા પણ સ્ટેનલેસ સ્ટીલની નિષ્ક્રિયતા સમજાવી શકાય. સંક્રમણ સંક્રાંતિ (transition) સમૂહમાં આવેલા ક્રોમિયમ, નિકલ, કોબાલ્ટ, આયર્ન, મોલિબ્ડેનમ, ટંગસ્ટન જેવાં તત્વોની આંતરિક ઇલેક્ટ્રૉનીય ઊર્જા-કક્ષા (d-ઇલેક્ટ્રૉન કક્ષક) અપૂર્ણ હોય છે અને ધાત્વિક સ્થિતિમાં d-ઊર્જાપટ (energy band) અપૂર્ણ હોય છે. આ અપૂર્ણ ઇલેક્ટ્રૉનીય ઊર્જા-કક્ષક ઇલેક્ટ્રૉનનું અવશોષણ કરી શકે છે. ઇલેક્ટ્રૉન વિન્યાસ સિદ્ધાંત પ્રમાણે જ્યાં સુધી ધાતુ કે મિશ્રધાતુનો d-ઊર્જાપટ અપૂર્ણ રહે ત્યાં સુધી તે (ધાતુ કે મિશ્રધાતુ) નિષ્ક્રિય સ્થિતિમાં રહે છે. જ્યારે આ ઊર્જાપટ ઇલેક્ટ્રૉન દ્વારા સંપૂર્ણપણે ભરાઈ જાય ત્યારે ધાતુ (કે મિશ્રધાતુ) સક્રિય બની ક્ષારણ પામે છે. આમ ધાતુ(કે મિશ્રધાતુ)ની સપાટી પર અધિશોષિત (adsorbed) ઑક્સિજન કે ઉપચયનકર્તા પદાર્થ ધાતુને નિષ્ક્રિય બનાવે છે, કારણ કે ઑક્સિજન કે ઉપચયનકર્તા પદાર્થ ઇલેક્ટ્રૉનનું અવશોષણ કરી શકે છે અને તેથી ધાતુની સપાટી પરના ધાતુના પરમાણુઓને ઇલેક્ટ્રૉન મળવાની સંભાવના રહેતી નથી. એટલે કે આંતરિક ઇલેક્ટ્રૉનીય ઊર્જા-કક્ષક અપૂર્ણ રહે છે અને ધાતુ નિષ્ક્રિય રહે છે. ક્રોમિયમની ઇલેક્ટ્રૉનને અવશોષી શકવાની તીવ્ર વૃત્તિને લઈને ઇલેક્ટ્રૉન-સહવિભાજન થવાથી (ઇલેક્ટ્રૉન સહિયારા બનવાથી) લોખંડ પણ નિષ્ક્રિય ગુણધર્મ ધરાવતું બને છે.
ક્રોમિયમ અને લોખંડ(Fe)ના પરમાણુની ઇલેક્ટ્રૉનીય સંરચના નીચે પ્રમાણે છે :
| 1s | 2s, 2p | 3s, 3p | 3d | 4s | |
| Cr | 2 | 8 | 8 | 5 | 1 |
| Fe | 2 | 8 | 8 | 6 | 2 |
લોખંડને નિષ્ક્રિય બનવા માટે તેના પ્રત્યેક પરમાણુમાં ઓછામાં ઓછા એક વધારાના ઇલેક્ટ્રૉનનું સંવિભાજન (sharing) થવું જોઈએ. ક્રોમિયમના પરમાણુની 3d કક્ષકમાં પાંચ જગ્યા ખાલી હોઈ તેમાં બીજા પાંચ ઇલેક્ટ્રૉનનો સમાવેશ થઈ શકે તેમ છે. લોખંડ કરતાં ક્રોમિયમની ઇલેક્ટ્રૉનને અવશોષી શકવાની વૃત્તિ વધુ હોવાને કારણે ક્રોમિયમ પાંચ ઇલેક્ટ્રૉનને સંવિભાજિત કરી શકે છે. એટલે કે ક્રોમિયમનો એક પરમાણુ લોખંડના પાંચ પરમાણુને નિષ્ક્રિય બનાવી શકે છે. આ સંબંધ પરથી સ્ટેનલેસ સ્ટીલમાં ક્રોમિયમની હાજરી કેટલી હોવી જોઈએ તે ગણી શકાય છે. કુલ છ પરમાણુઓ પૈકી ક્રોમિયમનો એક પરમાણુ અથવા 100 પરમાણુએ ક્રોમિયમના 16.7 પરમાણુ હોવા જોઈએ અથવા વજનથી ક્રોમિયમનું ગ્રામ પ્રતિશત પ્રમાણ 15.7 થાય. સામાન્ય રીતે સ્ટેનલેસ સ્ટીલમાં ક્રોમિયમનું ક્રાંતિક પ્રમાણ 12 % હોય છે. જો ક્રોમિયમ-લોખંડની મિશ્રધાતુમાં લોખંડનું પ્રમાણ 84થી 88 પરમાણુ પ્રતિશતથી વધુ હોય, તો મિશ્રધાતુનો d-ઊર્જાપટ સંપૂર્ણ બનવા માટે જોઈતા ઇલેક્ટ્રૉન કરતાં વધુ ઇલેક્ટ્રૉન લોખંડ તરફથી મળી શકવાને કારણે મિશ્રધાતુ નિષ્ક્રિય રહેતી નથી.
સ્ટેનલેસ સ્ટીલના પ્રકાર : ધાતુના હાઇડ્રાઇડ, કાર્બાઇડ અને નાઇટ્રાઇડ જેવાં અનેક ઉપયોગી સંયોજનોમાં અધાતુ ઋણાયન (એનાયન, anion) સ્વરૂપને બદલે તટસ્થ પરમાણુ રૂપે અસ્તિત્વ ધરાવે છે અને તે અંતરાલો(interstices)માં પ્રવેશેલ હોય છે. આ અંતરાલો અષ્ટફલકીય (octahedral) કે ચતુષ્ફલકીય (tetrahedral) છિદ્રો રૂપે હોય છે અને તેમને તાત્ત્વિક (elemental) વિસ્તૃત જાલક (lattice) રૂપે જોઈ શકાય છે. આવાં સંયોજનો વાસ્તવમાં અધાતુનાં ઘન-દ્રાવણો (solid solutions) હોઈ તેઓ અતત્વયોગમિતીય (nonstoichiometric) સંયોજનો છે. હેગે જોયું કે આવી પરિસ્થિતિનું નિર્માણ થવા માટે અધાતુના પરમાણુની ત્રિજ્યા ધાતુના પરમાણુની ત્રિજ્યા કરતાં 0.59 ગણીથી વધુ ન હોવી જોઈએ.
સામાન્ય તાપમાને લોખંડ (Fe) α-Fe સ્વરૂપે હોય છે. તેમાં કાર્બન : ધાતુનો પારમાણ્વિક ગુણોત્તર 0.60 હોય છે, જે હેગની સીમાથી સહેજ વધુ છે. પરિણામે α-Feની અંતરાલીય કાર્બન(C)ને ફેરાઇટ તરીકે ઓળખાતા યાચ્છિક ઘન-દ્રાવણમાં સ્વીકારવાની ક્ષમતા ફક્ત 0.022 % (વજનથી) (અથવા 0.06 પરમાણુ પ્રતિશત) હોય છે. તાપમાન ગલનબિંદુ (1539° સે.) તરફ વધારતાં શુદ્ધ લોખંડની સ્ફટિક-રચના નીચે પ્રમાણે બદલાય છે :
α-Fe (ફેરોચુંબકીય), 766° સે. સુધી, અંત:કેન્દ્રિત (વસ્તુકેન્દ્રિત, body centered) ઘન જાલક; β-Fe (બિનચુંબકીય), 766°થી 906° સે. સીમામાં, ઉરકેન્દ્રિત ઘન જાલક; γ-Fe (બિનચુંબકીય), 906°થી 1401° સે. સીમામાં, પાર્શ્વકેન્દ્રિત (તલકેન્દ્રિત, face centered) ઘન જાલક; δ-Fe (બિનચુંબકીય), 1401°થી 1539° સે. સીમામાં, પાર્શ્વકેન્દ્રિત ઘન જાલક.
γ-Fe જાલક સંરચનાના 0-છિદ્રો(holes)માં વજનથી 2.11 % સુધી કાર્બનનો સમાવેશ કરી શકે છે. આ ઘન-દ્રાવણને ઑસ્ટીનાઇટ (austenite) કહે છે. જો તેને ધીમે ધીમે ઠંડું પાડી ઓરડાના તાપમાને લાવવામાં આવે તો વજનથી 0.022 %થી વધુ દ્રાવ્ય થયેલ કાર્બન ઘન-દ્રાવણમાંથી સીમેન્ટાઇટ[Fe3C, વજનથી 6.69 % C, સુનિશ્ચિત ઘન આયર્ન કાર્બાઇડ પ્રાવસ્થા(phase)]-સ્વરૂપે અલગ પડે છે, જે પિયરલાઇટ(pearlite)ના સતત સ્તર રૂપે કે અલગ પડેલ Fe3Cના કણોના સ્તર રૂપે હોય છે. આ બંને પરિસ્થિતિમાં લોખંડ મૃદુ અને કણીય (grained) હોય છે; પરંતુ જો ઑસ્ટીનાઇટને છમકારવા (quenching) દ્વારા એકાએક ઠંડું પાડવામાં આવે તો અંતરાલીય કાર્બનનું સીમેન્ટાઇટમાં સ્ફટિકીકરણ થયા વિના γ-Fe સંરચના α-Feમાં ફેરવાય છે અને સખત પરંતુ બરડ સ્ટીલ પ્રાપ્ત થાય છે, જે માર્ટેન્સાઇટ તરીકે ઓળખાય છે. તેમાં α-Feના અંતરાલોમાં હજુ પણ યાચ્છિક રીતે વિતરિત કાર્બન-પરમાણુઓ હોય છે. 1500° સે.થી નીચાં તાપમાનોએ માર્ટેન્સાઇટ ગતિકીય રીતે (kinetically) સ્થાયી હોય છે. આથી વધુ તાપમાને Fe3Cનું સ્ફટિકીકરણ સંભવે છે.
લોખંડમાં ક્રોમિયમ ઉમેરવાથી ઑસ્ટીનાઇટ પ્રાવસ્થાનું પ્રમાણ ઘટતું જાય છે અને 13 %થી વધુ ક્રોમિયમની હાજરી ધરાવતી Fe-Cr મિશ્રધાતુ સંપૂર્ણપણે ફેરાઇટિક (ferritic) હોય છે. ઉચ્ચ કાર્બન-ઑસ્ટીનાઇટિક સંરચના સામાન્ય તાપમાને જળવાઈ રહે તે માટે તેમાં પૂરતા પ્રમાણમાં નિકલ (Ni) કે મૅન્ગેનીઝ (Mn) ઉમેરવું જરૂરી છે. આ ધાતુઓ γ-Fe સાથે ઘન-દ્રાવણો બનાવે છે; પરંતુ α-Fe સાથે બનાવતી નથી. આથી ઑસ્ટીનાઇટિક સંરચના સામાન્ય તાપમાને પણ જળવાઈ રહે છે. જો આવી મિશ્રધાતુમાં 11 %થી વધુ ક્રોમિયમની હાજરી હોય તો ઑસ્ટીનાઇટિક સ્ટેનલેસ સ્ટીલ પ્રાપ્ત થાય છે. આવું સ્ટીલ ક્ષારણ-પ્રતિકારક અને બિનચુંબકીય હોય છે. તેની કઠિનતા પણ સંતોષકારક હોય છે; પરંતુ α-Fe 
સંક્રમણ હવે શક્ય ન હોવાથી ઉષ્મા-માવજત દ્વારા તેને વધુ સખત બનાવી શકાતું નથી.
સ્ટેનલેસ સ્ટીલ પાંચ પ્રકારનાં હોય છે : (i) ફેરાઇટિક, (ii) માર્ટેન્સાઇટિક, (iii) ઑસ્ટીનાઇટિક, (iv) અવક્ષેપન-કઠોરણ (precipitation hardening) અને (v) દ્વિસંયોજી (duplex) સ્ટેનલેસ સ્ટીલ. તેમને વિવિધ શ્રેણીઓ વડે દર્શાવવામાં આવે છે; જેમ કે :
200–શ્રેણી : ઑસ્ટીનાઇટિક Cr-Ni-Mn મિશ્રધાતુઓ.
300–શ્રેણી : ઑસ્ટીનાઇટિક Cr-Ni મિશ્રધાતુઓ.
400–શ્રેણી : ફેરાઇટિક અને માર્ટેન્સાઇટિક ક્રોમિયમ મિશ્રધાતુઓ.
500–શ્રેણી : તાપમાન પ્રતિકારક ક્રોમિયમ મિશ્રધાતુઓ.
600–શ્રેણી : માર્ટેન્સાઇટિક અવક્ષેપન-કઠોરણ મિશ્રધાતુઓ.
દરેક શ્રેણીના સંઘટન અને ગુણધર્મો પ્રમાણે પેટા વિભાગ હોય છે.
સારણી 1માં અમેરિકન આયર્ન ઍન્ડ સ્ટીલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ (AISI) અનુસાર કેટલાક સ્ટેનલેસ સ્ટીલનાં સંઘટન આપ્યાં છે.
સારણી 1
| પ્રકાર | ક્રોમિયમ (%) | કાર્બન (%) | |
| ફેરાઇટિક | |||
| 405 | 13 | 0.08 | |
| 430 | 17 | 0.12 | |
| 446 | 26 | 0.20 | |
| માર્ટેન્સાઇટિક | |||
| 410 | 12 | 0.12 | |
| 420 | 13 | 0.25 | |
| 440-C | 17 | 1.0 | |
| ક્રોમિયમ (%) | નિકલ (%) | અન્ય તત્વો (%) | |
| ઑસ્ટીનાઇટિક | |||
| 302 | 18 | 8 | C = 0.08 |
| 310 | 25 | 20 | C = 0.20 |
| 316 | 16 | 13 | Mo = 2.75 |
| 347 | 18 | 11 | Nb = 0.50 |
| અવક્ષેપન–કઠિનીકૃત | |||
| 630 (17–4 PH) | 17 | 4 | Cu = 3.2, |
| Nb = 0.25 | |||
| 633 (AM–350) | 16.5 | 4.3 | Mo = 2.75, |
| N = 0.10 | |||
| – (17–4 Cu Mo) | 17 | 14 | Cu = 3.0, |
| Mo = 2.5, | |||
| Nb = 0.5, | |||
| Ti = 0.25 | |||
ફેરાઇટિક સ્ટેનલેસ સ્ટીલ : આ સ્ટીલ લોખંડ (Fe) ઉપરાંત ક્રોમિયમ (12 %થી 30 %) તથા કાર્બન (0.08 %થી 0.2 %) ધરાવે છે જ્યારે અન્ય તત્ત્વોનું પ્રમાણ સામાન્ય રીતે નહિવત્ હોય છે. આ પ્રકાર 400 શ્રેણીના સ્ટીલ તરીકે ઓળખાય છે. કેટલીક વાર તેમાં મોલિબ્ડેનમ (Mo) તથા નિકલ (Ni) પણ ઉમેરવામાં આવે છે. તેમાં 12 % અથવા તેથી વધુ ક્રોમિયમની હાજરીને લીધે કોઈ પણ તાપમાને α-Fe/γ-Fe સંક્રમણ (transition) ઉદભવતું નથી. આ પ્રકારના સ્ટીલની સંરચના a-Fe પ્રકારની હોવાથી તેઓ ફેરોચુંબકીય (ferromagnetic) હોય છે. ફેરાઇટિક સ્ટીલનું 800° સે.થી ઊંચા તાપમાને વેલ્ડિંગ કરવામાં આવે ત્યારે છૂટીછવાઈ (stray) માર્ટેન્સાઇટ સંરચના ઉત્પન્ન થવાને કારણે તે બરડ બને છે અને ઉષ્મા-માવજત દ્વારા તેની સ્ફટિકરચના મૂળ સ્થિતિમાં લાવી શકાતી નથી. આથી વેલ્ડિંગ કરવું પડતું હોય તેવાં રાસાયણિક સાધનો/પાત્રો બનાવવામાં તે ઉપયોગી નીવડતું નથી. ફેરાઇટિક 405 પ્રકારનું સ્ટીલ થોડા પ્રમાણમાં ઍલ્યુમિનિયમ ધરાવે છે, જે સ્ટીલ પ્રકારના કઠોરણ(hardening)ને દબાવવામાં Crને મદદરૂપ થઈ ફેરાઇટ સ્થિતિ જાળવી રાખે છે. સામાન્ય વપરાશ માટેનાં કેટલાંક ફેરાઇટિક સ્ટેનલેસ સ્ટીલ 18 % Cr–2 % Mo; 26 % Cr–1 % Mo; 29 % Cr–4 % Mo તથા 29 % Cr–4 % Mo–2 % Ni પણ ધરાવે છે.
આ પ્રકારના સ્ટીલમાં ક્રોમિયમનું પ્રમાણ વધુ હોય ત્યારે તે ઉપચયનકર્તા માધ્યમો તથા તેવાં ઍસિડ-સંયોજનોનો સારો પ્રતિકાર કરી શકે છે. જોકે સલ્ફયુરિક ઍસિડ તેમજ અન્ય અપચયનકર્તા ઍસિડ-સંયોજનોમાં તે ક્ષારણ પામે છે. 430–પ્રકારના સ્ટેનલેસ સ્ટીલનો ઉપયોગ નાઇટ્રિક ઍસિડ માટેની ટાંકીઓ બનાવવામાં તથા મોટર-ઉદ્યોગમાં વ્યાપક રીતે થાય છે. 446–પ્રકારના ફેરાઇટિક સ્ટીલનો ઉપયોગ ઉપચયનના પ્રતિકાર માટે કરવામાં આવે છે.
માર્ટેન્સાઇટિક સ્ટેનલેસ સ્ટીલ : જ્યારે સ્ટીલમાં સંભાળપૂર્વક પસંદ કરેલ કાર્બન પ્રમાણ સાથે ક્રોમિયમ ઉમેરવામાં આવે છે ત્યારે 400–શ્રેણીની માર્ટેન્સાઇટિક મિશ્રધાતુઓ ઉત્પન્ન થાય છે. આ પ્રકારના સ્ટીલમાં ક્રોમિયમનું પ્રમાણ 11.5 %થી 18 % જેટલું જ્યારે કાર્બનનું ફેરાઇટિક કરતાં વધુ (1 % સુધીનું) હોય છે. તે પ્રબળ અને દૃઢ હોય છે તેમજ તેના પર યાંત્રિક કાર્ય કરી શકાય છે. તેને ઊંચા તાપમાને તપાવી ઠંડું પાડવાથી સખત બનાવી શકાય છે. સામાન્ય તાપમાને આ સ્ટીલ α-Fe સંરચના ધરાવતું હોઈ ફેરોચુંબકીય હોય છે. ફેરાઇટિક કે ઑસ્ટીનાઇટિક કરતાં માર્ટેન્સાઇટિક સ્ટેનલેસ સ્ટીલનો ક્ષારણ-પ્રતિકાર ઓછો હોઈ તે રાસાયણિક ઉદ્યોગમાં વપરાતું નથી. સામાન્ય રીતે આ પ્રકારના સ્ટીલનું સંઘટન આ પ્રમાણે હોય છે : Cr 12 %થી 14 %; Mo 0.2 %થી 1 %; Ni 0થી 2 % કરતાં ઓછું અને C 0.1 %થી 1.0 %.
આ સ્ટીલ આશરે 1050° સે. તાપમાને α-Fe/γ-Fe સંક્રમણ અનુભવતું હોઈ તેના યાંત્રિક ગુણધર્મો સુધારવા તેને ઉષ્મા-માવજત આપવામાં આવે છે. તેની કઠિનતા અને ઘસારાનો પ્રતિકાર કરવાની શક્તિને કારણે આ પ્રકારના સ્ટીલનો ઉપયોગ કટલરીમાં સૌથી વધુ થાય છે. 410–પ્રકારનું સ્ટીલ ટર્બાઇનના પાંખિયાં (blades) બનાવવા વપરાય છે. 416–પ્રકારનું સ્ટીલ સારી યાંત્રિક સુકાર્યતા (machinability) ધરાવે છે. 440–પ્રકારનું (રેઝર બ્લેડ) સ્ટીલ ઘણું કઠણ હોઈ તેનો ઉપયોગ બૉલબેરિંગમાં તથા વાઢકાપ માટેનાં સાધનો બનાવવામાં થાય છે.
ઑસ્ટીનાઇટિક (austenitic) સ્ટેનલેસ સ્ટીલ : સ્ટેનલેસ સ્ટીલના કુલ ઉત્પાદનના 70 % જેટલું ઉત્પાદન ઑસ્ટીનાઇટિક સ્ટેનલેસ સ્ટીલનું હોય છે. તે 300શ્રેણી(300 series)ના સ્ટીલ તરીકે ઓળખાય છે. તેમાં લોખંડ અને ક્રોમિયમ (ઓછામાં ઓછું 16 %) ઉપરાંત નિકલ હોય છે અને તેમાં થોડા પ્રમાણમાં મોલિબ્ડેનમ (Mo), ટંગસ્ટન (W), ટાઇટેનિયમ (Ti) જેવી ધાતુઓ પણ ઉમેરવામાં આવે છે. તેમાં કાર્બનનું પ્રમાણ ઓછું (વધુમાં વધુ 0.15 %) હોય છે. તેમાં નિકલ અને/અથવા મૅંગેનીઝ (Mn) ઉમેરવામાં આવેલું હોવાથી γ-Fe અથવા ઑસ્ટીનાઇટિક સંરચના બધાં (ખૂબ ઊંચાં તથા ખૂબ નીચાં) તાપમાનોએ પણ જળવાઈ રહે છે. આ સ્ટીલ પાર્શ્વકેન્દ્રિત (face centered) ઘન સંરચના ધરાવે છે, જે નિકલ વડે સ્થાયી બને છે. કાર્બનનું પ્રમાણ ઓછું હોય તેવા ક્રોમિયમ સ્ટીલ(10 %થી 25 % Cr)માં 6 %થી 22 % નિકલ ઉમેરવામાં આવે ત્યારે ઑસ્ટીનાઇટિક પ્રાવસ્થાનું ફેરાઇટમાં રૂપાંતર થતું અટકે છે. તેને તપાવીને એકાએક ઠંડું પાડવાથી (quenching) કે ટેમ્પરિંગ(tempering)થી સખત બનાવી શકાતું નથી; પણ રોલિંગ (rolling) કે કર્ષણ (drawing) જેવી શીતકાર્યન (cold working) વિધિ દ્વારા સખત બનાવી શકાય છે. ઑસ્ટીનાઇટિક સ્ટેનલેસ સ્ટીલને 1050° સે.થી 1100° સે. તાપમાને તપાવી તાપાનુશીતન (annealing) કરવામાં આવે તો તે ક્ષારણનો વધુ પ્રતિકાર કરી શકે છે.
કાર્બનનું ઓછું પ્રમાણ ધરાવતા 18/8 (18 % Cr, 8 % Ni) અથવા 304–પ્રકારનું સ્ટેનલેસ સ્ટીલ વધુ જાણીતું અને વ્યાપક ઉપયોગમાં આવતું સ્ટીલ છે. 18/10 (18 % Cr, 10 % Ni) સ્ટીલનો ઉપયોગ સપાટપાત્રો(flatware)માં થાય છે. 25 % Cr અને 20 % Ni ધરાવતું 310પ્રકારનું સ્ટીલ ઉચ્ચ તાપમાનના પ્રતિકાર માટે વપરાય છે. 316–પ્રકાર 2થી 3 % Mo ધરાવે છે, જે ગર્તન-ક્ષારણનો પ્રતિકાર કરે છે. તે રાસાયણિક ઉદ્યોગમાં ઍસિડ સામે રક્ષણ માટે ઉપયોગી છે. 18/8 સ્ટીલના વેલ્ડિંગ વખતે ઉદભવતી મુશ્કેલી (અંત:કણીય ક્ષારણ) અટકાવવા 304 L અથવા 316 L [L કાર્બનનું ઓછું (0.03 %થી ઓછું) પ્રમાણ સૂચવે છે.] પ્રકારનું સ્ટીલ વપરાય છે. આવા જ હેતુ માટે 321પ્રકારનું સ્ટીલ કે જેમાં ટાઇટેનિયમનું પ્રમાણ 4 × % C જેટલું હોય છે તે અથવા નિયોબિયમ (Nb) ધરાવતું 347–પ્રકારનું સ્ટીલ પણ ઉપયોગમાં લેવાય છે.
અતિઑસ્ટીનાઇટિક (super austenitic) સ્ટેનલેસ સ્ટીલ (દા. ત., AL–6 × N, 254 SMo) કે જેમાં 6 %થી વધુ Mo અને નાઇટ્રોજનનો પણ સમાવેશ થયેલો હોય છે, તે ક્લોરાઇડ આયનોની હાજરીમાં થતા ગર્તન, ક્ષારણ કે વિદરિકા ક્ષારણનો સારો પ્રતિકાર કરે છે. 300–શ્રેણીના સ્ટેનલેસ સ્ટીલ કરતાં અતિઑસ્ટીનાઇટિક સ્ટીલમાં નિકલનું પ્રમાણ વધુ હોવાથી તે પ્રતિબળ ક્ષારણતડની ઘટનાનો પ્રતિકાર વધુ કરે છે. જોકે આવી મિશ્રધાતુઓ મોંઘી પડે છે.
અવક્ષેપન કઠોરણ (precipitation hardening) : અવક્ષેપન કઠોરણ મિશ્રધાતુઓ પૈકી 630(17–4 PH)નું પેટાવર્ગીકરણ માર્ટેન્સાઇટિકમાં કરવામાં આવે છે, કારણ કે તે મુખ્યત્વે માર્ટેન્સાઇટ તરીકે વર્તે છે, જે પછીથી આંતરિક અવક્ષેપન અનુભવે છે. બીજી મિશ્રધાતુ, 633 (AM–350), અર્ધઑસ્ટીનાઇટિક (semiaustenitic) છે, જે 17–7 પ્રકારની મિશ્રધાતુ જેવી અસ્થાયી વર્તણૂક દર્શાવે છે. ત્રીજી 174–4 મિશ્રધાતુ ઑસ્ટીનાઇટિક પેટાસમૂહની છે જેની કઠિનતા મુખ્યત્વે ઑસ્ટીનાઇટમાં થતા અવક્ષેપનને આભારી છે. આ સમૂહની મિશ્રધાતુઓના ગુણધર્મો સુનિયંત્રિત ઉષ્મા-માવજત(ઉષ્માપ્રક્રિયા, heat treatment)ને આભારી છે. અવક્ષેપન કઠોરણ સ્ટેનલેસ સ્ટીલ અનન્ય યાંત્રિક ગુણધર્મો ધરાવે છે; દા. ત., તનન-સામર્થ્ય (tensile strength) 2.1 ગિગાપાસ્કલ (GPa) (3,00,000 psi)થી વધુ હોય છે.
અવક્ષેપન કઠોરણ સ્ટેનલેસ સ્ટીલનો ક્ષારણ-પ્રતિકાર ઑસ્ટીનાઇટિક સ્ટીલને અનુરૂપ છે; પરંતુ અન્ય માર્ટેન્સાઇટિક સ્ટેનલેસ સ્ટીલ કરતાં અવક્ષેપન દ્વારા વધુ શક્તિશાળી મિશ્રધાતુઓ પ્રાપ્ત થાય છે. હવાઈ જહાજોમાં હવે અવક્ષેપન-કઠોરિત સ્ટેનલેસ સ્ટીલનો ઉપયોગ થાય છે; સૌથી વધુ પ્રચલિત 17–4 PH મિશ્રધાતુમાં 17 % Cr અને 4 % નિકલ હોય છે.
દ્વિસંયોજી (duplex) સ્ટેનલેસ સ્ટીલ : આ પ્રકારના સ્ટેનલેસ સ્ટીલમાં ક્રોમિયમનું પ્રમાણ વધુ (19 %થી 28 %) અને મોલિબ્ડેનમનું 5 % સુધી હોય છે, જ્યારે નિકલનું પ્રમાણ ઑસ્ટીનાઇટિક પ્રકાર કરતાં ઓછું હોય છે. તે ઑસ્ટીનાઇટ અને ફેરાઇટની મિશ્ર સૂક્ષ્મસંરચના (microstructure) ધરાવે છે અને બે પ્રાવસ્થા(phase)નું પ્રમાણ 50 : 50 કે 40 : 60 હોય છે. ઑસ્ટીનાઇટ કરતાં દ્વિસંયોજી સ્ટેનલેસ સ્ટીલની પ્રબળતા (strength) વધુ હોય છે અને તે ઑસ્ટીનાઇટ કરતાં સ્થાનિક (local) ક્ષારણ(દા. ત., ગર્તન-ક્ષારણ, વિદરિકા-ક્ષારણ, પ્રતિબળ-ક્ષારણ-તરડ)નો પ્રતિકાર વધુ સારી રીતે કરી શકે છે.
આકૃતિ 1 : સ્ટનલેસ સ્ટીલ પર ક્ષારણની અસર : (અ) સક્રિયકરણ,
(આ) પ્રતિબળ-ક્ષારણ-તરડ, (ઇ) ગર્તન-ક્ષારણ
સ્ટેનલેસ સ્ટીલનું ક્ષારણ (corrosion) : ઉદ્યોગોમાં સ્ટેનલેસ સ્ટીલનો વ્યાપક ઉપયોગ તેના ક્ષારણ-પ્રતિરોધ (corrosion resistance), ઊંચાં તાપમાનોએ પણ પૃષ્ઠીય શલ્કન (scaling) અને આંતરિક વિસર્પણ(internal creep)નો પ્રતિકાર, ઉચ્ચ યાંત્રિક ગુણધર્મો [ઉચ્ચ મજબૂતાઈ (high strength), કઠિનતા (hardness) તથા સારી પ્રતન્યતા (ductility)] વગેરેને આભારી છે; પણ જ્યારે તે તેની નિષ્ક્રિયતા ગુમાવે ત્યારે તેનું ક્ષારણ નોંધપાત્ર હોય છે. તેની નિષ્ક્રિયતા ક્રોમિયમ ઑક્સાઇડની ફિલ્મને આભારી હોઈ નિષ્ક્રિયતા સ્થાપિત થવાના તેમજ તે ટકી રહેવાનાં પરિબળોમાં કાંઈક ત્રુટિ સંભવે તો સ્ટેનલેસ સ્ટીલ ક્ષારણ અનુભવે છે. આ ક્ષારણ આકૃતિમાં દર્શાવ્યા પ્રમાણે ત્રણ મુખ્ય સ્વરૂપે થાય છે : (i) સંવેદીકરણ (સક્રિયકરણ, sensitization), (ii) પ્રતિબળ-ક્ષારણ-તરડ (stress-corrosion cracking) અને (iii) ગર્તન-ક્ષારણ (pitting corrosion). આ ઉપરાંત ક્ષારણનાં અન્ય સ્વરૂપો પણ જોવા મળે છે.
સ્ટેનલેસ સ્ટીલનું (ક્ષારણ પ્રત્યે) સક્રિયકરણ (sensitization) : ધાતુઓ કે મિશ્રધાતુઓના મોટા સ્ફટિકો સૂક્ષ્મ સ્ફટિકો કે કણોના બનેલા હોય છે અને તેમની જાલકો (lattices) પડોશની જાલકો સાથે સુમેળરહિત (અનુપયુક્ત, mismatched) હોય છે. (આકૃતિ 2) કણ-સીમાઓ(grain boundaries)ના સુમેળરહિત વિસ્તારોમાં અશુદ્ધિઓ સંચિત થાય છે. ઘન-દ્રાવણ(solid solution)માંથી અવક્ષેપિત થતી અશુદ્ધિઓ પણ અંત:કણીય (intergranular) વિસ્તારોમાં એકઠી થાય છે.
આકૃતિ 2 : ઉપયુક્ત (matched) અને અનુપયુક્ત (mismatched) કણસીમાઓ
પ્રતિબળ (stress) રહિત ધાતુઓમાં પણ કણોની સીમાઓ અન્ય ભાગોની સાપેક્ષતામાં ઊંચી મુક્ત ઊર્જા (free energy) ધરાવે છે. પરિણામે કણસીમાઓ ઍનોડિક (anodic) બને છે અને અંત:કણીય ક્ષારણ અનુભવે છે. ઑસ્ટીનાઇટ સ્ટેનલેસ સ્ટીલને 427° સે.થી 816° સે. તાપમાનની સીમામાં થોડા સમય માટે પણ તપાવવામાં આવે ત્યારે ગરમીની અસર હેઠળ ક્રોમિયમ કરતાં કાર્બન કણસીમાઓ તરફ વધુ વેગે સ્થાનાંતર પામે છે; આથી કણ-સીમાઓની નજીકના વિસ્તારમાં રહેલ ક્રોમિયમનો મોટો અંશ કાર્બન સાથે સંયોજાઈ ક્રોમિયમ કાર્બાઇડ (Cr23C6) રૂપે કણસીમાઓમાં અવક્ષિપ્ત થાય છે. કાર્બાઇડમાં ક્રોમિયમનું પ્રમાણ કાર્બન કરતાં 16 ગણું હોય છે. ઘન-દ્રાવણ(સ્ટેનલેસ સ્ટીલ)માંથી આ રીતે ક્રોમિયમ દૂર થતાં તેમાં ક્રોમિયમનું પ્રમાણ 11 % કરતાં ઓછું થવાથી તે વિસ્તારમાં ક્રોમિયમની અછત ઉદભવે છે. આને કારણે સ્ટીલ નિષ્ક્રિય રહેતું નથી અને તે સક્રિય બની તેનું (ઍનોડિક વિસ્તારનું) ક્ષારણ થાય છે. સ્ટીલના સંધાન (welding) (500°થી 800° સે.) દરમિયાન આવું ખાસ જોવા મળે છે. આને સંધાનક્ષય (weld-decay) કહે છે. આ બાબત આકૃતિ 3 અને આકૃતિ 4માં દર્શાવી છે.
ક્ષારણના પ્રતિકાર માટે સ્ટેનલેસ સ્ટીલમાં ક્રોમિયમનું પ્રમાણ ક્રાંતિક (critical) (ઓછામાં ઓછું 18 %) હોવું જરૂરી હોઈ કણસીમાઓની આસપાસના વિસ્તારો ઍનોડિક બને છે, જ્યારે સ્ટીલનો બાકીનો વિસ્તાર કૅથોડિક બને છે. વિસ્તૃત કૅથોડિક અને નાના ઍનોડિક વિસ્તારને કારણે (કણસીમાઓની આસપાસના) ઍનોડિક ભાગ પર તીવ્ર ક્ષારણ થાય છે. પરિણામે સંધાનની બંને બાજુ તરફના જે વિસ્તારોમાં તાપમાન 500° સે.થી 800° સે.ની હદમાં હોય ત્યાં અંત:કણીય ક્ષારણ જોવા મળે છે. સ્ટેનલેસ સ્ટીલમાં ક્રોમિયમનું પ્રમાણ 25 % જેટલું અને કાર્બનનું 0.01 % જેટલું ઓછું રાખવા છતાં પણ તે ક્ષારણ અનુભવે છે. જોકે તેની તીવ્રતા ઓછી હોય છે. અત્રે એ નોંધવું રહ્યું કે અંત:કણીય ક્ષારણની સ્પષ્ટ સમજ હજુ કેળવાઈ નથી.
આકૃતિ 3 : સ્ટેનલેસ સ્ટીલના વેલ્ડક્ષયમાં સૂક્ષ્મ ઍનોડિક વિસ્તારોની ઉત્પત્તિ
આકૃતિ 4 : વેલ્ડ કરેલ સ્ટેનલેસ સ્ટીલમાં ઉષ્મા અસરગ્રસ્ત વિસ્તારો (વેલ્ડ-ક્ષયને કારણે સંવેદનશીલ વિસ્તારો)
અંત:કણીય ક્ષારણ અથવા વેલ્ડક્ષય નિવારવા માટે ઊંચા તાપમાને આર્ક-વેલ્ડિંગ (arc-welding) કરવામાં આવે છે, જેથી Cr23C6 અવક્ષેપિત થાય તે પહેલાં વેલ્ડિંગ-ક્રિયા પૂરી થઈ જાય. વેલ્ડિંગ બાદ નમૂનાને 1120° સે. તાપમાને તપાવવામાં આવે છે; જેથી Cr23C6 પુન: ઘન-દ્રાવણમાં દાખલ થાય છે. આ પછી નમૂનાને એકાએક ઠંડો પાડવામાં આવે છે. સ્ટેનલેસ સ્ટીલમાં કાર્બનનું પ્રમાણ ઓછું કરવાથી પણ Cr23C6 ઉત્પન્ન થવાનું પ્રમાણ આપોઆપ ઘટી જાય છે.
સ્ટેનલેસ સ્ટીલનું અંત:કણીય ક્ષારણ થવા માટે અનુકૂળ તાપમાન અને એ તાપમાને તેને કેટલો સમય તપાવવું પડે તે નીચે દર્શાવ્યું છે :
| કાર્બનનું પ્રમાણ (%) | તાપમાન (° સે.) | કેટલી સેકંડ તપાવવું જરૂરી |
| 0.08 | 750 | 18 |
| 0.06 | 670 | 210 |
| 0.05 | 650 | 420 |
| 0.03 | 650 | 39,600 |
આ દર્શાવે છે કે કાર્બનનું પ્રમાણ 0.05 %થી ઓછું હોય ત્યારે તેનું અંત:કણીય ક્ષારણ સંભવતું નથી. (વેલ્ડિંગમાં 39,600 સેકન્ડ કરતાં ઘણો ઓછો સમય લાગે છે.)
0.03 % કાર્બન ધરાવતા સ્ટેનલેસ સ્ટીલ[દા. ત., 304 L કે 316 L (L કાર્બનનું નીચું પ્રમાણ સૂચવે છે.)]માં નિકલનું પ્રમાણ સહેજ વધુ રાખવામાં આવે છે, જેથી તેના યાંત્રિક ગુણો જળવાઈ રહે.
અંત:કણીય ક્ષારણ ન થાય તે માટે 188 સ્ટેનલેસ સ્ટીલમાં કાર્બનના પ્રમાણ કરતાં ચારથી છગણું ટાઇટેનિયમ ઉમેરવામાં આવે છે (દા. ત., 321–પ્રકારનું સ્ટેનલેસ સ્ટીલ). આવું ક્ષારણ સંપૂર્ણપણે નિવારવા માટે કાર્બનના પ્રમાણથી આઠથી દસગણું નિયોબિયમ પણ ઉમેરવામાં આવે છે. આ ધાતુઓ ક્રોમિયમ કરતાં કાર્બન પ્રત્યે વધુ આકર્ષણ ધરાવતી હોવાથી કાર્બનને ઘન-દ્રાવણમાં એકસરખી રીતે જકડી રાખે છે. આથી સ્ફટિકોની આજુબાજુ ક્રોમિયમ કાર્બાઇડ ઉત્પન્ન થતો ન હોવાથી ક્રોમિયમની ઘટ વરતાતી નથી.
પ્રતિબળ–ક્ષારણ–તરડણ (stress corrosion cracking) : પ્રતિબળ અને ક્ષારણ બંનેની સંયુક્ત અસરને કારણે સ્ટેનલેસ સ્ટીલમાં તરડો પડી શકે છે. આ પ્રકારનું ક્ષારણ ગંભીર ગણાય છે. આવી તરડ પડવાની ઘટના પિત્તળ-ઉદ્યોગમાં પણ જોવા મળે છે, જેને મોસમી તરડાટ (season cracking) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. સ્ટેનલેસ સ્ટીલના ઉત્પાદન દરમિયાન તેનું બરાબર તાપાનુશીતન (annealing) કરવામાં આવ્યું ન હોય ત્યારે તેમાં અવશેષી (residual) પ્રતિબળ તેમજ જ્યારે ઉપયોગ દરમિયાન સ્ટીલનું માળખું ભાર (load) હેઠળ હોય ત્યારે તેમાં પ્રયુક્ત પ્રતિબળ ઉત્પન્ન થાય છે. સ્ટેનલેસ સ્ટીલ તનન(tensile)-પ્રતિબળની અસર હેઠળ ક્લોરાઇડ-આયનો ધરાવતા ક્ષાર(દા. ત., મૅગ્નેશિયમ ક્લોરાઇડ, ઝિંક ક્લોરાઇડ, લિથિયમ ક્લોરાઇડ વગેરે)નાં દ્રાવણો અથવા દરિયાનાં પાણી સાથે ઊંચા તાપમાને સંપર્કમાં આવે ત્યારે આ પ્રકારનું ક્ષારણ થતું જોવા મળે છે. ક્લોરિન એ હાઇડ્રોજન ઉત્પન્ન થવાની પ્રક્રિયાને ઉત્પ્રેરે છે. તેથી ધાતુ સખત અને બરડ બને છે, જેને પરિણામે પ્રતિબળ કેન્દ્રિત થઈ સૂક્ષ્મ તરડ ઉત્પન્ન થાય છે. તરડમાં ક્લોરિન પ્રવેશતાં પ્રવિધિ સતત ચાલુ રહે છે.
પ્રતિબળ-ક્ષારણ-તરડણ ધાતુનું ઍનોડિક રીતે દ્રાવ્ય થવાની ઘટનાનું પરિણામ હોવાનું માનવામાં આવે છે. ધાતુ કે મિશ્રધાતુ જ્યારે ઉચ્ચ પ્રતિબળ(પ્રયુક્ત કે અવશોષી)ની અસર હેઠળ હોય ત્યારે સ્થાનીય વિરૂપણ (deformation) ઉદભવે છે. પરિણામે ધાતુની સૂક્ષ્મ સંરચનામાં સ્થાનભ્રંશ (dislocations) થવાથી વિસર્પી તલો (slip planes) ઉત્પન્ન થાય છે. સ્ટીલની સપાટી પર વિસર્પી તલોનું નિર્ગમન થાય ત્યારે સ્ટીલ ઉપરના પાતળા નિષ્ક્રિય સ્તરમાં ફેરફાર થઈ તે નુકસાન પામે છે કે નષ્ટ થાય છે. પરિણામે ક્ષારણ સ્થાનીય (localized) બને છે. સ્ટેનલેસ સ્ટીલના અનિષ્ક્રિયિત (nonpassivated) વિસ્તારો અને બાકીની નિષ્ક્રિય સ્તર ધરાવતી સપાટી વચ્ચે ગૅલ્વેનિક યુગ્મન(ઍનોડિક અને કૅથોડિક વિસ્તારો વચ્ચેના સંસર્ગ)ને કારણે તરડ વૃદ્ધિ પામે છે. વળી આક્રમક માધ્યમોમાં ક્ષારણ-વિભવ(corrosion potential)નાં મૂલ્યો સક્રિય/નિષ્ક્રિય (active/passive) સંક્રમણની નિકટ આવે ત્યારે તરડ પડવાની સંભાવના વધી જાય છે. આથી 50° સે.થી વધુ તાપમાનોએ કેટલાક ppm (part per million) ક્લોરાઇડ આયનની હાજરીમાં 300 શ્રેણીના, 304 કે 316 પ્રકારના સ્ટેનલેસ સ્ટીલનો ઉપયોગ હિતાવહ નથી. આવે વખતે મોલિબ્ડેનમ ધરાવતું 317 પ્રકારનું સ્ટીલ વાપરવું જરૂરી છે.
ખનિજ-તેલના ઉદ્યોગમાં સલ્ફાઇડ-પ્રતિબળ-તરડ પડવાની પરિસ્થિતિ સર્જાતી હોય છે. નોંધપાત્ર પ્રમાણમાં હાઇડ્રોજન સલ્ફાઇડ ધરાવતા પ્રવાહીઓ કે વાયુઓ સાથે મૃદુ સ્ટીલ સંપર્કમાં આવે ત્યારે આમ બને છે. તનન-પ્રતિબળની આ પ્રકારના ક્ષારણ પર અસર થાય છે અને ક્લોરાઇડ આયનની હાજરીમાં પરિસ્થિતિ વધુ વિકટ બને છે. તાપમાનની 60°થી 100° સે. સીમામાં સલ્ફાઇડ પ્રતિબળ-તરડ પડતી હોય છે.
સ્ટેનલેસ સ્ટીલના સક્રિયકરણમાં ક્ષારણની પ્રકૃતિ અંત:કણીય હોય છે, જ્યારે પ્રતિબળ ક્ષારણને લીધે ઉદભવતી તરડ કણમાં અંત:કેન્દ્રિત (body-centred) હોય છે. આવી તરડ પડવાની વૃત્તિ સૌથી વધુ ઑસ્ટીનાઇટિક પ્રકારના સ્ટીલમાં જોવા મળે છે. તે પછીના ક્રમે માર્ટેન્સાઇટિક અને ફેરાઇટિક (ferritic) સ્ટેનલેસ સ્ટીલ આવે છે. જોકે નિકલનું વધુ પ્રમાણ ધરાવતા ઑસ્ટીનાઇટિક અને વધુ ક્રોમિયમ ધરાવતું ફેરાઇટિક સ્ટેનલેસ સ્ટીલ પ્રતિબળ-ક્ષારણ-તરડનો પ્રતિકાર વધુ સારી રીતે કરી શકે છે.
ગર્તન-ક્ષારણ (pitting corrosion) : ઍલ્યુમિનિયમ, ક્રોમિયમ, સ્ટેનલેસ સ્ટીલ જેવી ધાતુઓ કે મિશ્રધાતુઓની નિષ્ક્રિયતા તેમની સપાટી પરની સળંગ (continuous), આસંજક (adhesive), ઑક્સાઇડ ફિલ્મ કે કોઈ અન્ય અદ્રાવ્ય સંયોજનના સ્તરને આભારી હોય છે. આ ઑક્સાઇડ પડ ટકી રહે તે માટે દ્રાવણમાં ઑક્સિજન કે ઉપચયનકર્તા પદાર્થની હાજરી આવશ્યક હોય છે. જો કોઈ કારણસર આ ફિલ્મમાં ક્ષતિ કે છિદ્ર ઉદભવે કે તિરાડ પડે ત્યારે નીચે આવેલી ધાતુની (થોડીક) સપાટી ખુલ્લી થાય છે. સ્ટેનલેસ સ્ટીલને સામાન્ય તાપમાને ઘાટ આપવામાં આવે ત્યારે તેની સપાટી પર પ્રતિબળ (stress) રહી જવાને કારણે ઑક્સાઇડના પડમાં તરડ પડે છે. આવે વખતે જે વિસ્તાર સળંગ ફિલ્મ ધરાવતો હોય તે કૅથોડ તરીકે, જ્યારે તરડ કે છિદ્રોને કારણે ખુલ્લી થયેલી સપાટી ઍનોડ તરીકે વર્તે છે. વિસ્તૃત કૅથોડિક વિસ્તારને કારણે ક્ષારણ નાના ઍનોડિક વિસ્તાર પર કેન્દ્રિત થતાં ત્યાં ખાડા (ગર્ત, pits) પડે છે. દ્રાવણમાં ઑક્સિજનની અછત હોય કે તેમાં ક્લોરાઇડ (Cl–) જેવા આક્રમક આયનો હોય ત્યારે ખંડિત વિસ્તાર પર ઑક્સાઇડનું પડ પુન: ઉત્પન્ન થઈ શકતું નથી. ગર્તનની ક્રિયાનો વેગ ક્લોરાઇડ-આયનોની સાંદ્રતા તથા તાપમાન વધવા સાથે વધે છે. 65° સે.એ ખાડાની ઊંડાઈ વધુમાં વધુ જોવા મળે છે. તેથી વધુ ઊંચાં તાપમાનોએ ખાડાની ઊંડાઈ ઘટે છે, કારણ કે કૅથોડિક પ્રક્રિયા (O2 + 2H2O + 4e → 4OH–) ચાલુ રહે તે માટે જરૂરી ઑક્સિજનની દ્રાવણમાંની દ્રાવ્યતા તાપમાન વધવા સાથે ઘટતી જાય છે. ઑક્સિજનની હાજરી બિલકુલ ન હોય તો કૅથોડિક પ્રક્રિયા અટકી જવાને કારણે (કૅથોડિક ધ્રુવીભવનને કારણે) ક્ષારણ-વેગ શૂન્ય બની શકે છે. જોકે એવું જોવામાં આવ્યું છે કે દ્રાવણના ઉત્કલનબિંદુએ પણ ગર્તનની ક્રિયા ચાલુ રહે છે. આવે વખતે ઑક્સિજનના અપચયનને બદલે હાઇડ્રોજન વાયુ ઉત્પન્ન થવાની પ્રક્રિયા, 2H+ + 2e → H2 સંભવી શકે છે. એમ પણ માલૂમ પડ્યું છે કે ક્લોરાઇડ આયનો ધરાવતાં સંયોજનોના દ્રાવણમાં જો પ્રણાલીનો માનક (standard) ઑક્સિડેશન–રિડક્શન વિભવ (potential) –0.15 વોલ્ટ કરતાં વધુ ઋણ હોય તો સ્ટીલ પર ખાડા પડે છે.
એક વખત ગર્તની શરૂઆત થાય તે પછી મૂળ સ્થિતિ પુન: સ્થાપિત થાય અને દ્રાવણમાં ઑક્સિજન પૂરતા પ્રમાણમાં હોય તોપણ ગર્તની અંદરની સપાટીને ઑક્સિજન મળી ન શકે. એમ પણ બની શકે કે ઘણા લાંબા અને સાંકડા ખાડાની ટોચો(tips)ને કારણે પ્રતિબળ-ક્ષારણ (stress corrosion) ઉદભવી શકે.
ધાતુ કે અધાતુની સપાટી પર ગર્તન અંગેનો એક નવો સિદ્ધાંત એવો રજૂ કરવામાં આવ્યો છે કે રક્ષણાત્મક આવરણની નીચે અવ્યવસ્થિત રીતે આવેલા પરમાણુઓનો સમૂહ એટલી ઊર્જા ધરાવે છે કે તેઓ રક્ષણાત્મક પડમાંથી બહાર નીકળી શકે; પણ જો પડની નીચે પરમાણુઓ વ્યવસ્થિત રીતે ગોઠવાયેલા હોય, તો આવરણ એટલું શક્તિશાળી હોય છે કે તે પરમાણુઓની બહાર નીકળવાની પ્રક્રિયાને અવરોધી શકે છે.
ગર્તન-ક્ષારણ નિવારવા નીચેના ઉપાયો લઈ શકાય : સ્ટેનલેસ સ્ટીલને ઉષ્મા-માવજત 1050°થી 1100° સે. તાપમાનની સીમામાં આપવી જરૂરી છે. ઉત્પાદિત સ્ટીલને 10 %થી 20 % સાંદ્ર નાઇટ્રિક ઍસિડમાં 60° સે. તાપમાને થોડા સમય માટે રાખી મૂકવાથી જે બિંદુઓ પર ગર્તનની શરૂઆત થઈ શકે ત્યાં ઑક્સાઇડનું પડ ઉત્પન્ન થવાથી પણ સ્ટીલ નિષ્ક્રિય બને છે. વપરાશ દરમિયાન દ્રાવણનું તાપમાન શક્ય તેટલું નીચું રાખવું. સ્ટીલમાં 2 %થી 4 % મોલિબ્ડેનમ ઉમેરાય છે, દ્રાવણમાં હેલાઇડ આયનોનું પ્રમાણ ઓછું રખાય છે. આલ્કલાઇન ક્લોરાઇડ દ્રાવણોમાં સ્ટીલ પર ખાડા પડતા નહિ હોવાથી દ્રાવણનું pH મૂલ્ય 7 કરતાં વધુ રાખવામાં આવે છે. દ્રાવણનો ઉપચયનકર્તા ગુણ જેમ વધુ તેમ સ્ટેનલેસ સ્ટીલ વધુ નિષ્ક્રિય બનતું હોવાથી દ્રાવણમાં ઑક્સિજનનું પ્રમાણ વધારવું પડે છે. ઑક્સિજન મિશ્રધાતુની સપાટી પર દરેક જગ્યાએ સરખા પ્રમાણમાં મળી રહે તે જરૂરી છે. દ્રાવણને ગતિશીલ રાખવાથી આમ થઈ શકે. દ્રાવણમાં સ્ટેનલેસ સ્ટીલને નિષ્ક્રિય રાખે તેવા પદાર્થો (દા. ત., ક્રોમેટ, નાઇટ્રેટ વગેરે) ઉમેરવા જોઈએ.
દરિયાના પાણીમાં ઉપયોગમાં લેવાય ત્યારે સ્ટેનલેસ સ્ટીલને જસત (zinc) કે ઍલ્યુમિનિયમના સંસર્ગમાં રાખવાથી પણ ગર્તન-ક્ષારણ નિવારી શકાય છે.
ગૅલ્વેનિક (galvanic) ક્ષારણ : જેમાં વિદ્યુતપ્રવાહ વહી શકે તેવાં દ્રાવણમાં બે જુદી જુદી ધાતુઓ સંસર્ગમાં આવે ત્યારે ઍનોડિક ધાતુનો ક્ષારણવેગ વધે છે. આને ગૅલ્વેનિક ક્ષારણ કહે છે. તે મુખ્યત્વે નીચેની બાબતો પર આધાર રાખે છે :
(i) દ્રાવણની વિદ્યુતવાહકતા : જેમ વિદ્યુતવાહકતા વધુ તેમ ક્ષારણ વધુ.
(ii) વીજધ્રુવનું ધ્રુવીભવન (polarization) : વીજધ્રુવ આગળ થતી રાસાયણિક પ્રક્રિયાના કારણે વીજધ્રુવ ઉપર નીપજો એકઠી થવાથી વીજપ્રવાહના વહનમાં અવરોધ પેદા થાય છે. ઘણી વાર આને લીધે કોષના વીજચાલક બળમાં ઘટાડો થાય છે.
(iii) ઍનોડિક અને કૅથોડિક ધાતુના વીજવિભવ (electric potential) વચ્ચેનો તફાવત : આ તફાવત જેમ વધુ તેમ ક્ષારણવેગ વધુ.
(iv) ઍનોડિક અને કૅથોડિક ધાતુનાં ક્ષેત્રફળ : કૅથોડિક ધાતુનું ક્ષેત્રફળ ઍનોડિક ધાતુ કરતાં વધુ હોય તો ઍનોડિક ધાતુના ક્ષારણની તીવ્રતા વધુ હોય છે.
સ્ટેનલેસ સ્ટીલ એવા દ્રાવણમાં હોય કે જેમાં તે નિષ્ક્રિય રહેતું ન હોય અને તેવી પરિસ્થિતિમાં તે તાંબા કે કાંસા જેવી ધાતુ/મિશ્રધાતુના સંસર્ગમાં આવે તો સ્ટીલના ક્ષારણનો વેગ વધે છે. આવે વખતે જો સ્ટીલનું ક્ષેત્રફળ તાંબા કે કાંસા કરતાં ઓછું હોય તો તેનું ક્ષારણ તીવ્ર બને છે, પણ જો સ્ટેનલેસ સ્ટીલ ક્ષારણકર્તા માધ્યમમાં નિષ્ક્રિય રહેતું હોય તો તાંબા કે કાંસાના સંસર્ગમાં હોવા છતાં તેનું ક્ષારણ થતું નથી. આવી નિષ્ક્રિય સ્થિતિમાં સ્ટીલ કૅથોડિક હોય છે એટલે કે તે કૅથોડ તરીકે વર્તે છે. આવા સંજોગોમાં જો તે ઘડતર લોખંડ, ઍલ્યુમિનિયમ કે તેની મિશ્રધાતુઓના સંસર્ગમાં આવે તો આવી ધાતુ/મિશ્રધાતુ ક્ષારણ પામે છે.
ગૅલ્વેનિક ક્ષારણ અટકાવવા માટે બે ધાતુઓ વચ્ચે વીજપ્રવાહ ન વહે તે માટે તેમને રબર કે પ્લાસ્ટિક વડે વિસંવાહી (insulated) બનાવાય છે. કેટલીક પરિસ્થિતિમાં સંસર્ગમાં આવતી ધાતુઓને શુષ્ક રાખવામાં આવે છે, જેથી વિદ્યુતકોષ બનવા માટે વિદ્યુતવિભાજ્ય (electrolyte) પ્રાપ્ય જ ન થાય. વધુ ઉમદા ધાતુની સરખામણીમાં ઓછી ઉમદા ધાતુનું ક્ષેત્રફળ નોંધપાત્ર રીતે વધુ રાખવામાં આવે તો ગૅલ્વેનિક ક્ષારણની અસર ઓછી થાય છે; જેમ કે ઍલ્યુમિનિયમના પતરામાં સ્ટેનલેસ સ્ટીલના સ્ક્રૂ લગાડવામાં આવ્યા હોય, તો ઍલ્યુમિનિયમનું ક્ષેત્રફળ વધુ હોવાથી તેનું ખાસ ક્ષારણ થતું નથી; પણ જો સ્ટેનલેસ સ્ટીલના પતરામાં ઍલ્યુમિનિયમના સ્ક્રૂ બેસાડવામાં આવે, તો ઍલ્યુમિનિયમના સ્ક્રૂનું ઝડપી ક્ષારણ થાય છે. આ પ્રકારની રીતો વડે ગૅલ્વેનિક ક્ષારણ અટકાવી શકાય તેમ ન હોય, તો ઍલ્યુમિનિયમ કે જસતની મિશ્રધાતુના બનેલા બલિરૂપ (sacrificial) ઍનોડના ઉપયોગ દ્વારા પણ તે અટકાવી શકાય.
વિદરિકા (crevice) ક્ષારણ : અપચયનકર્તા ઍસિડ જેવાં સંયોજનોની હાજરીમાં (અપચયનકારી પર્યાવરણમાં) સ્ટેનલેસ સ્ટીલને રક્ષણ આપતું ઉપલું નિષ્ક્રિય પડ ખંડિત થઈ શકે છે. સ્ટેનલેસ સ્ટીલના વિવિધ ભાગો જોડીને બનાવવામાં આવતી સંરચનામાં પડના ખૂણાઓ, ખાંચ, ફાટ વગેરે આવી પરિસ્થિતિના નિર્માણ માટે જવાબદાર હોય છે. આવા ખૂણા કે ખાંચામાં અન્ય ભાગોની સરખામણીમાં ઑક્સિજન પૂરતા પ્રમાણમાં ન પહોંચવાથી રક્ષણાત્મક પડ ખંડિત થતાં નીચાં તાપમાનોએ પણ સ્થાનીય ક્ષારણ થઈ શકે છે. વિદરિકા ક્ષારણનું કાર્યરહસ્ય (mechanism) ગર્તન-ક્ષારણને મળતું આવે છે.
સંસર્ગ (contact) ક્ષારણ : આ પ્રકારના ક્ષારણને ગૅલ્વેનિક ક્ષારણ અને વિદરિકા ક્ષારણની સંયુક્ત ઘટના તરીકે ગણાવી શકાય. યોગ્ય દ્રવ્યોના નાના નાના કણ સ્ટેનલેસ સ્ટીલમાં સમાવિષ્ટ થાય ત્યારે આવું બને છે; જેમ કે કાર્બન-સ્ટીલનાં ઓજારોનો ઉપયોગ કરવાથી અથવા સ્ટેનલેસ સ્ટીલના સંસર્ગમાં રહેલા કાર્બન-સ્ટીલના ઘસાવાથી સ્ટીલની સપાટી પર કાર્બન-સ્ટીલના કણો જકડાઈ જતાં ગૅલ્વેનિક કોષ ઉત્પન્ન થાય છે. આ કણોનું ક્ષારણ થતાં સ્ટેનલેસ સ્ટીલની સપાટી પર ખાડા રહી જાય છે, જ્યાં ગર્તન-ક્ષારણ તીવ્ર વેગે થતું જોવા મળે છે. આમ ન બને તે માટે કાર્બન-સ્ટીલના કણોને દૂર કરવા માટે સ્ટેનલેસ સ્ટીલને મંદ નાઇટ્રિક ઍસિડમાં બોળી નિષ્ક્રિય સ્થિતિમાં લાવવામાં આવે છે. વિકલ્પે હાઇડ્રૉક્લોરિક અને નાઇટ્રિક ઍસિડના મિશ્રણ વડે તેને સાફ કરવામાં આવે છે.
સાંદ્રતા–વિદ્યુતકોષ (concentration cells) દ્વારા ક્ષારણ : સ્ટેનલેસ સ્ટીલની સપાટી પર છારી (scale) કે અન્ય પદાર્થોનાં પડ જામવાને કારણે સાંદ્રતા-વિદ્યુતકોષ ઉત્પન્ન થાય છે. ક્ષારણકર્તા માધ્યમ સાથે સ્ટેનલેસ સ્ટીલ સંપર્કમાં આવે ત્યારે સ્ટીલની સપાટી ઉપરના દરેક બિંદુ આગળ ક્ષારણકર્તા માધ્યમની હાજરી સમાન ન હોય (ત્યારે આવો કોષ ઉત્પન્ન થવાની સંભાવના રહે છે.) અથવા ક્ષારણકર્તા માધ્યમમાં દ્રાવ્ય ઑક્સિજન સ્ટીલની સપાટી પરના દરેક બિંદુએ સરખા પ્રમાણમાં ન મળે ત્યારે આવા કોષ ઉત્પન્ન થાય છે. મુખ્યત્વે ત્રણ રીતે સાંદ્રતા-વિદ્યુતકોષ ઉદભવે છે : (i) ધાતુ-આયનોની અસમાન સાંદ્રતા, (ii) ઑક્સિજનની સાંદ્રતામાં તફાવત અને (iii) સક્રિય-નિષ્ક્રિય (active-passive) વીજકોષોની ઉત્પત્તિ. ક્ષારણકર્તા માધ્યમમાં ક્લોરાઇડ-આયનોની હાજરી સક્રિય-નિષ્ક્રિય વીજકોષ ઉત્પન્ન કરવામાં અગત્યનો ભાગ ભજવે છે.
ઉદ્યોગો માટે સ્ટેનલેસ સ્ટીલની પસંદગી : સ્ટેનલેસ સ્ટીલનો સારો ક્ષારણ-પ્રતિકારક, તેની જાળવણીમાં થતો ઓછો ખર્ચ તેમજ તેના ચળકાટને કારણે તેનો વાણિજ્યિક ઉપયોગ નોંધપાત્ર પ્રમાણમાં થાય છે. ક્રોમિયમ અને નિકલનું વિવિધ પ્રમાણ ધરાવતા 150 પ્રકારનાં સ્ટેનલેસ સ્ટીલ પૈકી પંદરેક પ્રકારનાં સ્ટીલ જ વધુ ઉપયોગી છે. રાંધવાનાં વાસણો, કટલરી, વાઢકાપનાં સાધનો તેમજ ઔદ્યોગિક ઉપકરણોની બનાવટમાં તે ખૂબ ઉપયોગી છે. આ ઉપરાંત સ્વચાલિત વાહનો, વિમાનો તથા મકાનોના બાંધકામમાં પણ તે ઉપયોગી છે.
વપરાશ માટેની પરિસ્થિતિ અનુસાર સ્ટેનલેસ સ્ટીલની પસંદગી કરવામાં આવે છે. કેટલાક સ્ટેનલેસ સ્ટીલ સંપૂર્ણપણે ઑસ્ટીનાઇટિક હોય છે ત્યારે બીજાં કેટલાંક સ્ટેનલેસ સ્ટીલ થોડા પ્રમાણમાં માર્ટેન્સાઇટિક અને ફેરાઇટિક પણ હોય છે. સંપૂર્ણપણે ઑસ્ટીનાઇટિક સ્ટેનલેસ સ્ટીલની ક્ષારણ-પ્રતિકારક શક્તિ મહત્તમ હોય છે. વેલ્ડિંગ કર્યા પછી સ્ટેનલેસ સ્ટીલ ક્ષારણકર્તા માધ્યમ સાથે સંસર્ગમાં આવે, તો તે અંત:કણીય ક્ષારણ પામતું હોવાથી રાસાયણિક ઉદ્યોગમાં તેનો ઉપયોગ કરતી વખતે કાર્બનનું પ્રમાણ ઘણું ઓછું હોય તેવું અથવા ટાઇટેનિયમ, કોલંબિયમ કે નિયૉબિયમ ધરાવતા સ્ટેનલેસ સ્ટીલને પસંદ કરવામાં આવે છે.
મુક્ત સલ્ફયુરિક ઍસિડ ધરાવતા ઍલ્યુમિનિયમ સલ્ફેટને રાખવા માટે પહેલાંના સમયમાં સીસા(લેડ, lead)ના કે સિલિકન-લોખંડનાં પાત્રોનો ઉપયોગ કરવામાં આવતો હતો. સીસામાં શ્રાંતિ-તરડો પડવાની (fatigue cracking) ઘટના સંભવે છે, જ્યારે સિલિકન-લોખંડ બરડ હોય છે. ક્રોમિયમ સ્ટીલ તેમજ 18/8 સ્ટેનલેસ સ્ટીલ પણ આ સંયોજનમાં ક્ષારણ પામે છે; આથી 3 % મોલિબ્ડેનમ ધરાવતા 18/10 સ્ટેનલેસ સ્ટીલનો ઉપયોગ આ સંયોજન માટે થઈ શકે છે. 18/8 પ્રકારના સ્ટેનલેસ સ્ટીલનો ઉપયોગ શુદ્ધ રાસાયણિક દ્રવ્યો અને ખાદ્ય પદાર્થોની બનાવટમાં થાય છે. વિટામિન B6માં નજીવા પ્રમાણમાં પણ લોખંડ ભળે, તો તેની વિપરીત અસર થતી હોઈ તેના ઉત્પાદનમાં સ્ટેનલેસ સ્ટીલનાં સાધનોનો ઉપયોગ કરવામાં આવતો નથી. વિટામિન Cમાં થોડા પ્રમાણમાં Cu2+ની હાજરીથી તે વિઘટન પામે છે. આથી તેના ઉત્પાદન માટે સ્ટેનલેસ સ્ટીલનાં પાત્રો વાપરી શકાય.
રાસાયણિક ઉદ્યોગોમાં સ્ટેનલેસ સ્ટીલનો ઉપયોગ મુખ્યત્વે ટાંકીઓ, રિએક્ટર્સ (reactors), અવશોષણ અને નિસ્યંદન-સ્તંભો (columns), ઉષ્મા-વિનિમયકો (heat exchangers), પંપો, પંખાઓ, સંદાબકો (compressors), અપકેન્દ્રણ-યંત્રો (centrifuges), શુષ્કકો (dryers) અને શીતકો (coolers), પાઇપો, ગળણીઓ (filters) વગેરે માટે થાય છે.
રસાયણોના ઉત્પાદન માટે સ્ટેનલેસ સ્ટીલનાં સંયંત્રો (plants) બનાવતી વખતે તેની પ્રતિબળ ખમી શકવાની ક્ષમતા તેમજ તાપમાનનો પણ ખ્યાલ રાખવો જરૂરી છે. કેટલીક ધાતુઓ અને મિશ્રધાતુઓ સ્ટેનલેસ સ્ટીલ કરતાં ક્ષારણનો પ્રતિકાર વધુ સારી રીતે કરી શકે છે, પરંતુ તે મોંઘી પડે છે; દા. ત., ટાઇટેનિયમ ધાતુ નાઇટ્રિક ઍસિડની દરેક સાંદ્રતાનો, કોઈ પણ તાપમાનનો તેમજ પ્રતિબળ-ક્ષારણનો પ્રતિકાર સ્ટેનલેસ સ્ટીલ કરતાં વધુ કરી શકે છે; પણ આ ધાતુ મોંઘી છે; આથી ટાઇટેનિયમ-આચ્છાદિત સ્ટેનલેસ સ્ટીલનો ઉપયોગ સૂચવાયો છે.
મ. ના. દેસાઈ
નિશા શાહ