১. তাপ প্রক্রিয়াকরণের মৌলিক ধারণা।
ক. তাপ প্রক্রিয়াকরণের মৌলিক ধারণা।
মৌলিক উপাদান এবং কার্যাবলীতাপ চিকিৎসা:
১. গরম করা
এর উদ্দেশ্য হলো একটি অভিন্ন ও সূক্ষ্ম অস্টেনাইট কাঠামো অর্জন করা।
২. ধারণ
এর লক্ষ্য হলো ওয়ার্কপিসটিকে পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে উত্তপ্ত করা এবং ডিকার্বুরাইজেশন ও অক্সিডেশন প্রতিরোধ করা।
৩. শীতলীকরণ
এর উদ্দেশ্য হলো অস্টেনাইটকে বিভিন্ন অণুসজ্জায় রূপান্তরিত করা।
তাপ প্রক্রিয়াকরণের পরে অণুসজ্জা
উত্তপ্ত করার পর ও ধরে রাখার পরে শীতলীকরণ প্রক্রিয়ার সময়, শীতলীকরণের হারের উপর নির্ভর করে অস্টেনাইট বিভিন্ন অণুসজ্জায় রূপান্তরিত হয়। বিভিন্ন অণুসজ্জা ভিন্ন ভিন্ন বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে।
খ. তাপ প্রক্রিয়াকরণের মৌলিক ধারণা।
তাপ দেওয়া ও শীতল করার পদ্ধতি এবং ইস্পাতের অণুসজ্জা ও বৈশিষ্ট্যের উপর ভিত্তি করে শ্রেণিবিন্যাস
১. প্রচলিত তাপ প্রক্রিয়াকরণ (সামগ্রিক তাপ প্রক্রিয়াকরণ): টেম্পারিং, অ্যানিলিং, নরমালাইজিং, কোয়েনচিং
২. পৃষ্ঠতল তাপ প্রক্রিয়াকরণ: পৃষ্ঠতল শীতলীকরণ, আবেশ তাপায়ন দ্বারা পৃষ্ঠতল শীতলীকরণ, অগ্নি তাপায়ন দ্বারা পৃষ্ঠতল শীতলীকরণ, বৈদ্যুতিক সংযোগ তাপায়ন দ্বারা পৃষ্ঠতল শীতলীকরণ।
৩. রাসায়নিক তাপ প্রক্রিয়াকরণ: কার্বুরাইজিং, নাইট্রাইডিং, কার্বনাইট্রাইডিং।
৪. অন্যান্য তাপীয় প্রক্রিয়াকরণ: নিয়ন্ত্রিত বায়ুমণ্ডলীয় তাপীয় প্রক্রিয়াকরণ, ভ্যাকুয়াম তাপীয় প্রক্রিয়াকরণ, বিকৃতি তাপীয় প্রক্রিয়াকরণ।
গ. ইস্পাতের সংকট তাপমাত্রা
তাপ প্রক্রিয়াকরণের সময় উত্তাপন, ধারণ এবং শীতলীকরণ প্রক্রিয়া নির্ধারণের জন্য ইস্পাতের সংকট রূপান্তর তাপমাত্রা একটি গুরুত্বপূর্ণ ভিত্তি। এটি লোহা-কার্বন দশা চিত্রের মাধ্যমে নির্ধারিত হয়।
মূল উপসংহার:ইস্পাতের প্রকৃত সংকট রূপান্তর তাপমাত্রা সর্বদা তাত্ত্বিক সংকট রূপান্তর তাপমাত্রার চেয়ে পিছিয়ে থাকে। এর অর্থ হলো, উত্তাপ দেওয়ার সময় অতি-উত্তাপ এবং শীতল করার সময় অপর্যাপ্ত শীতলীকরণ প্রয়োজন।
২. ইস্পাতের অ্যানিলিং এবং নর্মালাইজিং
১. অ্যানিলিং এর সংজ্ঞা
অ্যানিলিং প্রক্রিয়ায় ইস্পাতকে তার ক্রান্তীয় বিন্দু Ac₁-এর উপরে বা নীচে একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করে সেই তাপমাত্রায় ধরে রাখা হয় এবং তারপর সাধারণত চুল্লির ভিতরেই ধীরে ধীরে ঠান্ডা করা হয়, যাতে এটি সাম্যাবস্থার কাছাকাছি একটি কাঠামোতে পৌঁছায়।
২. অ্যানিলিং-এর উদ্দেশ্য
① মেশিনিং-এর জন্য কাঠিন্য সমন্বয়: HB170~230 পরিসরের মধ্যে মেশিনেবল কাঠিন্য অর্জন করা।
২. অবশিষ্ট পীড়ন প্রশমন: পরবর্তী প্রক্রিয়া চলাকালীন বিকৃতি বা ফাটল ধরা প্রতিরোধ করে।
③ সূক্ষ্ম দানার গঠন: অণুগঠন উন্নত করে।
২. চূড়ান্ত তাপ প্রক্রিয়াকরণের প্রস্তুতি: পরবর্তী কোয়েনচিং এবং টেম্পারিং-এর জন্য দানাদার (গোলাকার) পার্লাইট পাওয়া যায়।
৩. গোলাকার অ্যানিলিং
প্রক্রিয়ার নির্দিষ্টকরণ: উত্তাপন তাপমাত্রা Ac₁ বিন্দুর কাছাকাছি।
উদ্দেশ্য: স্টিলের মধ্যে থাকা সিমেন্টাইট বা কার্বাইডকে গোলাকার করে দানাদার (গোলাকার) পার্লাইট তৈরি করা।
প্রযোজ্য পরিসর: ইউটেকটয়েড এবং হাইপারইউটেক্টয়েড গঠনযুক্ত স্টিলের জন্য ব্যবহৃত হয়।
৪. ডিফিউজিং অ্যানিলিং (হোমোজেনাইজিং অ্যানিলিং)
প্রক্রিয়ার নির্দিষ্টকরণ: উত্তাপন তাপমাত্রা দশা চিত্রের সলভাস রেখার সামান্য নিচে থাকে।
উদ্দেশ্য: পৃথকীকরণ দূর করা।
①নিম্নের জন্যকার্বন ইস্পাতকার্বনের পরিমাণ ০.২৫%-এর কম হলে, প্রস্তুতিমূলক তাপীয় প্রক্রিয়া হিসেবে অ্যানিলিং-এর চেয়ে নরমালাইজিং বেশি পছন্দনীয়।
২। ০.২৫% থেকে ০.৫০% কার্বনযুক্ত মাঝারি-কার্বন ইস্পাতের ক্ষেত্রে প্রস্তুতিমূলক তাপীয় প্রক্রিয়াকরণ হিসেবে অ্যানিলিং অথবা নরমালাইজিং ব্যবহার করা যেতে পারে।
③ ০.৫০% থেকে ০.৭৫% কার্বন উপাদানযুক্ত মাঝারি থেকে উচ্চ-কার্বন ইস্পাতের জন্য সম্পূর্ণ অ্যানিলিং করার সুপারিশ করা হয়।
২ উচ্চ-এর জন্যকার্বন ইস্পাতকার্বনের পরিমাণ ০.৭৫%-এর বেশি হলে, প্রথমে নেটওয়ার্ক Fe₃C দূর করার জন্য নরমালাইজিং করা হয়, এবং এরপর স্ফেরয়েডাইজিং অ্যানিলিং করা হয়।
৩. ইস্পাতের শোধন ও দৃঢ়করণ
এ. কোয়েনচিং
১. কোয়েনচিং-এর সংজ্ঞা: কোয়েনচিং প্রক্রিয়ায় ইস্পাতকে Ac₃ বা Ac₁ বিন্দুর উপরের একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করা হয়, সেই তাপমাত্রায় ধরে রাখা হয় এবং তারপর মার্টেনসাইট গঠনের জন্য সংকট শীতলীকরণ হারের চেয়ে বেশি হারে শীতল করা হয়।
২. কোয়েনচিং-এর উদ্দেশ্য: এর প্রধান লক্ষ্য হলো মার্টেনসাইট (বা কখনও কখনও লোয়ার বেইনাইট) গঠন করা, যা ইস্পাতের কাঠিন্য এবং ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি করে। ইস্পাতের জন্য কোয়েনচিং সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ তাপ প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতিগুলোর মধ্যে একটি।
৩. বিভিন্ন প্রকার ইস্পাতের জন্য শোধন তাপমাত্রা নির্ধারণ
হাইপোইউটেক্টয়েড স্টিল: Ac₃ + 30°C থেকে 50°C
ইউটেক্টয়েড এবং হাইপারইউটেক্টয়েড স্টিল: Ac₁ + 30°C থেকে 50°C
সংকর ইস্পাত: সংকট তাপমাত্রার ৫০°C থেকে ১০০°C উপরে
৪. একটি আদর্শ নির্বাপক মাধ্যমের শীতলীকরণ বৈশিষ্ট্য:
'নোজ' তাপমাত্রার আগে ধীর শীতলীকরণ: তাপীয় পীড়ন পর্যাপ্ত পরিমাণে হ্রাস করার জন্য।
"নোজ" তাপমাত্রার কাছাকাছি উচ্চ শীতলীকরণ ক্ষমতা: নন-মার্টেনসিটিক কাঠামোর গঠন এড়ানোর জন্য।
M₅ বিন্দুর নিকটবর্তী ধীর শীতলীকরণ: মার্টেনসিটিক রূপান্তরের ফলে সৃষ্ট পীড়ন হ্রাস করার জন্য।
৫. শীতলীকরণ পদ্ধতিসমূহ এবং তাদের বৈশিষ্ট্যসমূহ:
① সরল শোধন: এটি পরিচালনা করা সহজ এবং ছোট, সরল আকৃতির কর্মবস্তুর জন্য উপযুক্ত। এর ফলে সৃষ্ট অণুসজ্জাটি হলো মার্টেনসাইট (M)।
২ ডাবল কোয়েনচিং: এটি আরও জটিল এবং নিয়ন্ত্রণ করা কঠিন, যা জটিল আকৃতির উচ্চ-কার্বন ইস্পাত এবং বড় আকারের অ্যালয় স্টিলের ওয়ার্কপিসের জন্য ব্যবহৃত হয়। এর ফলে সৃষ্ট মাইক্রোস্ট্রাকচারটি হলো মার্টেনসাইট (M)।
③ ব্রোকেন কুইঞ্চিং: এটি একটি অধিক জটিল প্রক্রিয়া, যা বড় ও জটিল আকৃতির অ্যালয় স্টিলের ওয়ার্কপিসের জন্য ব্যবহৃত হয়। এর ফলে সৃষ্ট মাইক্রোস্ট্রাকচারটি হলো মার্টেনসাইট (M)।
④ আইসোথার্মাল কুইঞ্চিং: উচ্চ চাহিদা সম্পন্ন ছোট, জটিল আকৃতির ওয়ার্কপিসের জন্য ব্যবহৃত হয়। এর ফলে সৃষ্ট মাইক্রোস্ট্রাকচারটি লোয়ার বেইনাইট (B) হয়।
৬. কঠিনীকরণযোগ্যতাকে প্রভাবিতকারী উপাদানসমূহ
ইস্পাতের কাঠিন্যযোগ্যতার মাত্রা এর মধ্যে থাকা অতিশীতল অস্টেনাইটের স্থিতিশীলতার উপর নির্ভর করে। অতিশীতল অস্টেনাইটের স্থিতিশীলতা যত বেশি হয়, কাঠিন্যযোগ্যতাও তত ভালো হয় এবং এর বিপরীতটিও সত্য।
অতিশীতল অস্টেনাইটের স্থিতিশীলতাকে প্রভাবিতকারী উপাদানসমূহ:
সি-কার্ভের অবস্থান: সি-কার্ভটি ডানদিকে সরে গেলে, কোয়েনচিং-এর জন্য সংকটপূর্ণ শীতলীকরণ হার কমে যায়, ফলে কাঠিন্য বৃদ্ধি পায়।
মূল উপসংহার:
যে কোনো উপাদান যা সি-কার্ভকে ডানদিকে সরিয়ে দেয়, তা ইস্পাতের কাঠিন্য বৃদ্ধি করে।
প্রধান কারণ:
রাসায়নিক গঠন: কোবাল্ট (Co) ব্যতীত, অস্টেনাইটে দ্রবীভূত সকল সংকর উপাদান কাঠিন্য বৃদ্ধি করে।
কার্বন স্টিলে কার্বনের পরিমাণ ইউটেকটয়েড গঠনের যত কাছাকাছি হয়, সি-কার্ভ তত বেশি ডানদিকে সরে যায় এবং এর কাঠিন্য তত বেশি হয়।
৭. কাঠিন্যযোগ্যতার নির্ণয় ও উপস্থাপন
① প্রান্তীয় শীতলীকরণ কাঠিন্য পরীক্ষা: প্রান্তীয় শীতলীকরণ পরীক্ষা পদ্ধতির মাধ্যমে কাঠিন্য পরিমাপ করা হয়।
২ ক্রিটিক্যাল কোয়েন্চ ডায়ামিটার পদ্ধতি: ক্রিটিক্যাল কোয়েন্চ ডায়ামিটার (D₀) হলো ইস্পাতের সর্বোচ্চ ব্যাস, যা একটি নির্দিষ্ট কোয়েন্চিং মাধ্যমে সম্পূর্ণরূপে শক্ত করা যায়।
বি. টেম্পারিং
১. টেম্পারিং-এর সংজ্ঞা
টেম্পারিং হলো একটি তাপ প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতি, যেখানে শোধন করা ইস্পাতকে A₁ বিন্দুর নিচের তাপমাত্রায় পুনরায় উত্তপ্ত করা হয়, সেই তাপমাত্রায় ধরে রাখা হয় এবং তারপর কক্ষ তাপমাত্রায় ঠান্ডা করা হয়।
২. টেম্পারিং-এর উদ্দেশ্য
অবশিষ্ট পীড়ন হ্রাস বা দূর করে: ওয়ার্কপিসের বিকৃতি বা ফাটল প্রতিরোধ করে।
অবশিষ্ট অস্টেনাইট হ্রাস বা নির্মূল করে: ওয়ার্কপিসের মাত্রা স্থিতিশীল করে।
শোধিত ইস্পাতের ভঙ্গুরতা দূর করে: ওয়ার্কপিসের প্রয়োজনীয়তা মেটাতে এর অণুসজ্জা ও বৈশিষ্ট্যসমূহকে সমন্বয় করে।
গুরুত্বপূর্ণ দ্রষ্টব্য: স্টিলকে শোধন করার পরপরই টেম্পার করা উচিত।
৩. টেম্পারিং প্রক্রিয়া
১. নিম্ন টেম্পারিং
উদ্দেশ্য: শোধন চাপ কমানো, ওয়ার্কপিসের দৃঢ়তা বৃদ্ধি করা এবং উচ্চ কাঠিন্য ও ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা অর্জন করা।
তাপমাত্রা: ১৫০°সে ~ ২৫০°সে।
কার্যক্ষমতা: কাঠিন্য: এইচআরসি ৫৮ ~ ৬৪। উচ্চ কাঠিন্য এবং ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা।
প্রয়োগক্ষেত্র: যন্ত্রপাতি, ছাঁচ, বিয়ারিং, কার্বুরাইজড যন্ত্রাংশ এবং পৃষ্ঠতল-কঠিনীভূত উপাদান।
২. উচ্চ তাপে তাপ দেওয়া
উদ্দেশ্য: পর্যাপ্ত শক্তি ও কাঠিন্যের পাশাপাশি উচ্চ দৃঢ়তা অর্জন করা।
তাপমাত্রা: ৫০০°সে ~ ৬০০°সে।
কার্যক্ষমতা: কাঠিন্য: এইচআরসি ২৫ ~ ৩৫। সার্বিকভাবে ভালো যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য।
প্রয়োগক্ষেত্র: শ্যাফট, গিয়ার, কানেক্টিং রড, ইত্যাদি।
তাপীয় পরিশোধন
সংজ্ঞা: শোধন প্রক্রিয়ার পর উচ্চ-তাপমাত্রায় টেম্পারিং করাকে তাপীয় পরিশোধন বা সংক্ষেপে টেম্পারিং বলা হয়। এই প্রক্রিয়ায় প্রক্রিয়াজাত ইস্পাতের সার্বিক কার্যক্ষমতা চমৎকার হয় এবং এটি ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।
৪. ইস্পাতের পৃষ্ঠতলের তাপীয় প্রক্রিয়াকরণ
ক. ইস্পাতের পৃষ্ঠতল শীতলীকরণ
১. পৃষ্ঠতল কঠিনীকরণের সংজ্ঞা
সারফেস হার্ডেনিং হলো একটি তাপ প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতি, যার উদ্দেশ্য হলো কোনো ওয়ার্কপিসের পৃষ্ঠস্তরকে দ্রুত উত্তপ্ত করে অস্টেনাইটে রূপান্তরিত করা এবং তারপর দ্রুত শীতল করার মাধ্যমে সেটিকে শক্তিশালী করা। এই প্রক্রিয়াটি স্টিলের রাসায়নিক গঠন বা উপাদানটির মূল কাঠামোর কোনো পরিবর্তন না করেই সম্পন্ন করা হয়।
২. পৃষ্ঠতল কঠিনীকরণ এবং কঠিনীকরণ-পরবর্তী কাঠামোর জন্য ব্যবহৃত উপকরণ
পৃষ্ঠতল শক্ত করার জন্য ব্যবহৃত উপকরণ
সাধারণ উপকরণ: মাঝারি কার্বন ইস্পাত এবং মাঝারি কার্বন সংকর ইস্পাত।
প্রাক-প্রক্রিয়াকরণ: সাধারণ প্রক্রিয়া: টেম্পারিং। যদি মূল বৈশিষ্ট্যগুলো গুরুত্বপূর্ণ না হয়, তবে এর পরিবর্তে নর্মালাইজিং ব্যবহার করা যেতে পারে।
পোস্ট-হার্ডেনিং কাঠামো
পৃষ্ঠ কাঠামো: পৃষ্ঠ স্তরটি সাধারণত মার্টেনসাইট বা বেইনাইটের মতো একটি কঠিন কাঠামো গঠন করে, যা উচ্চ কাঠিন্য এবং ক্ষয় প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদান করে।
মূল কাঠামো: প্রাক-প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতি এবং ভিত্তি উপাদানের বৈশিষ্ট্যের উপর নির্ভর করে ইস্পাতের মূল অংশটি সাধারণত তার আসল কাঠামো, যেমন পার্লাইট বা টেম্পার্ড অবস্থা, ধরে রাখে। এটি নিশ্চিত করে যে মূল অংশটি ভালো দৃঢ়তা এবং শক্তি বজায় রাখে।
খ. আবেশন পৃষ্ঠতল কঠিনীকরণের বৈশিষ্ট্য
১. উচ্চ উত্তাপন তাপমাত্রা এবং দ্রুত তাপমাত্রা বৃদ্ধি: ইন্ডাকশন সারফেস হার্ডেনিং পদ্ধতিতে সাধারণত উচ্চ উত্তাপন তাপমাত্রা এবং দ্রুত উত্তাপন হার ব্যবহার করা হয়, যার ফলে অল্প সময়ের মধ্যে দ্রুত উত্তাপন সম্ভব হয়।
২. পৃষ্ঠ স্তরে সূক্ষ্ম অস্টেনাইট দানার গঠন: দ্রুত উত্তাপন এবং পরবর্তী শীতলীকরণ প্রক্রিয়ার সময়, পৃষ্ঠ স্তরে সূক্ষ্ম অস্টেনাইট দানা গঠিত হয়। শীতলীকরণের পরে, পৃষ্ঠটি প্রধানত সূক্ষ্ম মার্টেনসাইট দ্বারা গঠিত হয়, যার কাঠিন্য সাধারণত প্রচলিত শীতলীকরণের চেয়ে ২-৩ HRC বেশি থাকে।
৩. উত্তম পৃষ্ঠতল গুণমান: স্বল্প উত্তাপন সময়ের কারণে, ওয়ার্কপিসের পৃষ্ঠতলে জারণ এবং ডিকার্বনাইজেশনের প্রবণতা কম থাকে এবং কোয়েনচিং-জনিত বিকৃতি হ্রাস পায়, যা উত্তম পৃষ্ঠতল গুণমান নিশ্চিত করে।
৪. উচ্চ ক্লান্তি প্রতিরোধ ক্ষমতা: পৃষ্ঠ স্তরে মার্টেনসিটিক দশা রূপান্তর সংকোচনমূলক পীড়ন সৃষ্টি করে, যা ওয়ার্কপিসের ক্লান্তি প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি করে।
৫. উচ্চ উৎপাদন দক্ষতা: ইন্ডাকশন সারফেস হার্ডেনিং ব্যাপক উৎপাদনের জন্য উপযুক্ত এবং উচ্চ পরিচালন দক্ষতা প্রদান করে।
গ. রাসায়নিক তাপ চিকিৎসার শ্রেণীবিভাগ
কার্বুরাইজিং, কার্বুরাইজিং, কার্বুরাইজিং, ক্রোমাইজিং, সিলিকোনাইজিং, সিলিকোনাইজিং, সিলিকোনাইজিং, কার্বনিট্রাইডিং, বোরোকার্বুরাইজিং
ডি.গ্যাস কার্বুরাইজিং
গ্যাস কার্বুরাইজিং হলো এমন একটি প্রক্রিয়া যেখানে একটি ওয়ার্কপিসকে একটি সিল করা গ্যাস কার্বুরাইজিং ফার্নেসে রেখে এমন তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করা হয় যা ইস্পাতকে অস্টেনাইটে রূপান্তরিত করে। এরপর, ফার্নেসে একটি কার্বুরাইজিং এজেন্ট ফোঁটায় ফোঁটায় ফেলা হয়, অথবা সরাসরি একটি কার্বুরাইজিং পরিবেশ প্রবেশ করানো হয়, যা কার্বন পরমাণুগুলোকে ওয়ার্কপিসের উপরিস্তরে ছড়িয়ে পড়তে সাহায্য করে। এই প্রক্রিয়াটি ওয়ার্কপিসের পৃষ্ঠে কার্বনের পরিমাণ (wc%) বৃদ্ধি করে।
√কার্বুরাইজিং এজেন্ট:
• কার্বন-সমৃদ্ধ গ্যাস: যেমন কয়লা গ্যাস, তরলীকৃত পেট্রোলিয়াম গ্যাস (এলপিজি) ইত্যাদি।
•জৈব তরল পদার্থ: যেমন কেরোসিন, মিথানল, বেনজিন, ইত্যাদি।
√কার্বুরাইজিং প্রক্রিয়ার পরামিতিসমূহ:
• কার্বুরাইজিং তাপমাত্রা: ৯২০~৯৫০°সে.
• কার্বুরাইজিং সময়: কার্বুরাইজড স্তরের কাঙ্ক্ষিত গভীরতা এবং কার্বুরাইজিং তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে।
ই. কার্বুরাইজিং-এর পর তাপ প্রয়োগ
কার্বুরাইজিং-এর পর স্টিলকে অবশ্যই তাপ প্রক্রিয়াজাত করতে হবে।
কার্বুরাইজিং-এর পরবর্তী তাপ প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতি:
√শীতলীকরণ + নিম্ন-তাপমাত্রার টেম্পারিং
১. প্রাক-শীতলীকরণ + নিম্ন-তাপমাত্রার টেম্পারিং-এর পর সরাসরি কোয়েনচিং: ওয়ার্কপিসটিকে কার্বুরাইজিং তাপমাত্রা থেকে কোরের Ar₁ তাপমাত্রার ঠিক উপরে পর্যন্ত প্রাক-শীতল করা হয় এবং তারপর অবিলম্বে কোয়েনচিং করা হয়, যার পরে ১৬০~১৮০°C তাপমাত্রায় নিম্ন-তাপমাত্রার টেম্পারিং করা হয়।
২. প্রাক-শীতলীকরণ + নিম্ন-তাপমাত্রা টেম্পারিং-এর পর একক কোয়েনচিং: কার্বুরাইজিং-এর পর, ওয়ার্কপিসটিকে ধীরে ধীরে কক্ষ তাপমাত্রায় ঠান্ডা করা হয়, তারপর কোয়েনচিং এবং নিম্ন-তাপমাত্রা টেম্পারিং-এর জন্য পুনরায় উত্তপ্ত করা হয়।
৩. প্রাক-শীতলীকরণ + নিম্ন-তাপমাত্রা টেম্পারিং-এর পর দ্বৈত কোয়েনচিং: কার্বুরাইজিং এবং ধীর শীতলীকরণের পর, ওয়ার্কপিসটি দুই ধাপে উত্তপ্তকরণ ও কোয়েনচিং-এর মধ্য দিয়ে যায়, যার পরে নিম্ন-তাপমাত্রা টেম্পারিং করা হয়।
৫. ইস্পাতের রাসায়নিক তাপ প্রক্রিয়াকরণ
১. রাসায়নিক তাপ প্রক্রিয়াকরণের সংজ্ঞা
রাসায়নিক তাপ প্রক্রিয়াকরণ হলো এমন একটি তাপ প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতি, যেখানে একটি ইস্পাতের ওয়ার্কপিসকে একটি নির্দিষ্ট সক্রিয় মাধ্যমে রেখে উত্তপ্ত করা হয় এবং একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় ধরে রাখা হয়। এর ফলে মাধ্যমটিতে থাকা সক্রিয় পরমাণুগুলো ওয়ার্কপিসটির পৃষ্ঠে ছড়িয়ে পড়ে। এটি ওয়ার্কপিসটির পৃষ্ঠের রাসায়নিক গঠন এবং অণুসজ্জা পরিবর্তন করে, যার ফলস্বরূপ এর বৈশিষ্ট্যগুলোও বদলে যায়।
২. রাসায়নিক তাপ প্রক্রিয়াকরণের মৌলিক প্রক্রিয়া
বিয়োজন: উত্তাপনের সময় সক্রিয় মাধ্যমটি বিয়োজিত হয়ে সক্রিয় পরমাণু মুক্ত করে।
শোষণ: সক্রিয় পরমাণুগুলো ইস্পাতের পৃষ্ঠতলে অধিশোষিত হয় এবং ইস্পাতের কঠিন দ্রবণে দ্রবীভূত হয়ে যায়।
ব্যাপন: ইস্পাতের পৃষ্ঠে শোষিত ও দ্রবীভূত সক্রিয় পরমাণুগুলো এর অভ্যন্তরে স্থানান্তরিত হয়।
আবেশন পৃষ্ঠ শক্তকরণের প্রকারভেদ
ক. উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ইন্ডাকশন হিটিং
বর্তমান কম্পাঙ্ক: ২৫০~৩০০ কিলোহার্টজ।
কঠিনীভূত স্তরের গভীরতা: ০.৫~২.০ মিমি।
প্রয়োগক্ষেত্র: মাঝারি ও ছোট মডিউল গিয়ার এবং ছোট থেকে মাঝারি আকারের শ্যাফট।
খ. মাঝারি-ফ্রিকোয়েন্সি আবেশন তাপায়ন
বর্তমান ফ্রিকোয়েন্সি: ২৫০০~৮০০০ কিলোহার্টজ।
কঠিন স্তরের গভীরতা: ২~১০ মিমি।
প্রয়োগক্ষেত্র: বৃহত্তর শ্যাফট এবং বৃহৎ থেকে মাঝারি মডিউল গিয়ার।
গ. শক্তি-ফ্রিকোয়েন্সি আবেশন তাপায়ন
বর্তমান কম্পাঙ্ক: ৫০ হার্টজ।
কঠিন স্তরের গভীরতা: ১০~১৫ মিমি।
প্রয়োগক্ষেত্র: যেসব ওয়ার্কপিসে খুব গভীর শক্ত স্তর প্রয়োজন।
৩. আবেশন পৃষ্ঠতল শক্তকরণ
আবেশন পৃষ্ঠতল শক্তকরণের মৌলিক নীতি
ত্বকের প্রভাব:
যখন আবেশ কয়েলের পরিবর্তী প্রবাহ কোনো কার্যবস্তুর পৃষ্ঠে তড়িৎ আবশ্যিক করে, তখন আবশ্যিক তড়িৎের সিংহভাগ পৃষ্ঠের কাছাকাছি কেন্দ্রীভূত হয়, এবং কার্যবস্তুর অভ্যন্তর দিয়ে প্রায় কোনো তড়িৎ প্রবাহিত হয় না। এই ঘটনাটি স্কিন এফেক্ট বা ত্বক প্রভাব নামে পরিচিত।
আবেশ পৃষ্ঠতল কঠিনীকরণের মূলনীতি:
স্কিন এফেক্টের উপর ভিত্তি করে, ওয়ার্কপিসের পৃষ্ঠকে দ্রুত অস্টেনাইজিং তাপমাত্রায় (কয়েক সেকেন্ডের মধ্যে ৮০০~১০০০°C পর্যন্ত) উত্তপ্ত করা হয়, যখন ওয়ার্কপিসের অভ্যন্তরভাগ প্রায় অনুত্তপ্ত থাকে। এরপর জল স্প্রে করে ওয়ার্কপিসটিকে ঠান্ডা করা হয়, যার ফলে পৃষ্ঠতল শক্ত হয়।
৪. মেজাজের ভঙ্গুরতা
কোয়েনচড স্টিলে ভঙ্গুরতা কমানো
টেম্পারিং ভঙ্গুরতা বলতে এমন একটি ঘটনাকে বোঝায়, যেখানে কোয়েনচ করা ইস্পাতকে নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় টেম্পার করার ফলে তার অভিঘাত সহনশীলতা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়।
প্রথম প্রকারের টেম্পারিং ভঙ্গুরতা
তাপমাত্রার পরিসর: ২৫০°সে থেকে ৩৫০°সে।
বৈশিষ্ট্য: যদি কোয়েনচড স্টিলকে এই তাপমাত্রা পরিসরের মধ্যে টেম্পার করা হয়, তবে এতে এই ধরণের টেম্পারিং ভঙ্গুরতা দেখা দেওয়ার প্রবল সম্ভাবনা থাকে, যা দূর করা যায় না।
সমাধান: এই তাপমাত্রা পরিসরের মধ্যে কোয়েনচড স্টিল টেম্পারিং করা থেকে বিরত থাকুন।
প্রথম প্রকারের টেম্পারিং ভঙ্গুরতা নিম্ন-তাপমাত্রার টেম্পারিং ভঙ্গুরতা বা অপরিবর্তনীয় টেম্পারিং ভঙ্গুরতা নামেও পরিচিত।
৬. টেম্পারিং
১. টেম্পারিং হলো একটি চূড়ান্ত তাপ প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতি যা কোয়েনচিং-এর পরে করা হয়।
কোয়েনচড স্টিলে টেম্পারিং করার প্রয়োজন হয় কেন?
শোধন পরবর্তী অণুসজ্জা: শোধনের পর ইস্পাতের অণুসজ্জায় সাধারণত মার্টেনসাইট এবং অবশিষ্ট অস্টেনাইট থাকে। উভয়ই অস্থিতিশীল দশা এবং নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে রূপান্তরিত হয়।
মার্টেনসাইটের বৈশিষ্ট্য: মার্টেনসাইটের প্রধান বৈশিষ্ট্য হলো এর উচ্চ কাঠিন্য, কিন্তু এর ভঙ্গুরতাও বেশি (বিশেষ করে উচ্চ-কার্বনযুক্ত সূঁচের মতো মার্টেনসাইটে), যা অনেক প্রয়োগের ক্ষেত্রে প্রয়োজনীয় কার্যক্ষমতার চাহিদা পূরণ করে না।
মার্টেনসাইটিক রূপান্তরের বৈশিষ্ট্য: মার্টেনসাইটে রূপান্তর খুব দ্রুত ঘটে। শোধনের পর, ওয়ার্কপিসে অবশিষ্ট অভ্যন্তরীণ পীড়ন থেকে যায়, যা বিকৃতি বা ফাটলের কারণ হতে পারে।
উপসংহার: কোয়েনচিং করার পর ওয়ার্কপিসটি সরাসরি ব্যবহার করা যায় না! ওয়ার্কপিসের অভ্যন্তরীণ পীড়ন কমাতে এবং এর দৃঢ়তা বাড়িয়ে এটিকে ব্যবহারের উপযোগী করে তোলার জন্য টেম্পারিং করা আবশ্যক।
২. কাঠিন্যযোগ্যতা এবং কাঠিন্য ধারণ ক্ষমতার মধ্যে পার্থক্য:
কঠিনীকরণযোগ্যতা :
কঠিনীভবনযোগ্যতা বলতে কোয়েনচিং-এর পর ইস্পাতের একটি নির্দিষ্ট গভীরতা পর্যন্ত কঠিন হওয়ার (কঠিনীভূত স্তরের গভীরতা) ক্ষমতাকে বোঝায়। এটি ইস্পাতের গঠন ও কাঠামোর উপর, বিশেষ করে এর সংকর উপাদান এবং ইস্পাতের প্রকারের উপর নির্ভর করে। কঠিনীভবনযোগ্যতা হলো একটি পরিমাপ, যা দিয়ে বোঝা যায় কোয়েনচিং প্রক্রিয়ার সময় ইস্পাত তার পুরুত্ব জুড়ে কতটা ভালোভাবে কঠিন হতে পারে।
কাঠিন্য (কঠিনীভবন ক্ষমতা):
কাঠিন্য বা কাঠিন্য ধারণ ক্ষমতা বলতে বোঝায় শোধন প্রক্রিয়ার পর ইস্পাতে অর্জিত সর্বোচ্চ কাঠিন্য। এটি মূলত ইস্পাতের কার্বন উপাদানের পরিমাণ দ্বারা প্রভাবিত হয়। কার্বনের পরিমাণ বেশি হলে সাধারণত সম্ভাব্য কাঠিন্যও বেশি হয়, কিন্তু এটি ইস্পাতের সংকর উপাদান এবং শোধন প্রক্রিয়ার কার্যকারিতা দ্বারা সীমিত হতে পারে।
৩. ইস্পাতের কাঠিন্য
√কঠিনীভবনযোগ্যতার ধারণা
কঠিনীভবনযোগ্যতা বলতে অস্টেনাইজিং তাপমাত্রা থেকে কোয়েনচিং করার পর স্টিলের একটি নির্দিষ্ট গভীরতার মার্টেনসাইটিক কঠিনীভবন অর্জন করার ক্ষমতাকে বোঝায়। সহজ কথায়, এটি হলো কোয়েনচিং-এর সময় স্টিলের মার্টেনসাইট গঠন করার সক্ষমতা।
কাঠিন্য পরিমাপ
শোধনের পর নির্দিষ্ট শর্তাধীনে প্রাপ্ত কঠিন স্তরের গভীরতা দ্বারা কাঠিন্যযোগ্যতার পরিমাপ নির্দেশিত হয়।
কঠিনীভূত স্তরের গভীরতা: এটি হলো ওয়ার্কপিসের পৃষ্ঠ থেকে সেই অঞ্চল পর্যন্ত গভীরতা, যেখানে গঠনটি অর্ধ-মার্টেনসাইট।
সাধারণ নির্বাপণ মাধ্যম:
•পানি
বৈশিষ্ট্য: সাশ্রয়ী এবং শক্তিশালী শীতলীকরণ ক্ষমতা সম্পন্ন, কিন্তু স্ফুটনাঙ্কের কাছাকাছি এর শীতলীকরণের হার বেশি, যা অতিরিক্ত শীতলীকরণের কারণ হতে পারে।
প্রয়োগ: সাধারণত কার্বন স্টিলের ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়।
লবণাক্ত জল: জলে লবণ বা ক্ষারের একটি দ্রবণ, যা উচ্চ তাপমাত্রায় জলের তুলনায় বেশি শীতল করার ক্ষমতা রাখে, ফলে এটি কার্বন স্টিলের জন্য উপযুক্ত।
তেল
বৈশিষ্ট্য: এটি নিম্ন তাপমাত্রায় (স্ফুটনাঙ্কের কাছাকাছি) ধীর গতিতে শীতল করে, যা বিকৃতি ও ফাটল ধরার প্রবণতা কার্যকরভাবে হ্রাস করে, কিন্তু উচ্চ তাপমাত্রায় এর শীতল করার ক্ষমতা কম থাকে।
প্রয়োগ: সংকর ইস্পাতের জন্য উপযুক্ত।
প্রকারভেদ: এর মধ্যে রয়েছে কোয়েনচিং অয়েল, মেশিন অয়েল এবং ডিজেল জ্বালানি।
গরম করার সময়
উত্তপ্ত করার সময় বলতে উত্তাপের হার (কাঙ্ক্ষিত তাপমাত্রায় পৌঁছাতে প্রয়োজনীয় সময়) এবং ধারণকাল (লক্ষ্য তাপমাত্রায় বজায় রাখা সময়) উভয়কেই বোঝায়।
উত্তাপ দেওয়ার সময় নির্ধারণের মূলনীতি: ওয়ার্কপিসের অভ্যন্তর ও বহির্ভাগ জুড়ে তাপমাত্রার সুষম বণ্টন নিশ্চিত করুন।
সম্পূর্ণ অস্টেনাইজেশন নিশ্চিত করুন এবং গঠিত অস্টেনাইট যেন সুষম ও সূক্ষ্ম হয় তা নিশ্চিত করুন।
উত্তাপনের সময় নির্ধারণের ভিত্তি: সাধারণত অভিজ্ঞতালব্ধ সূত্র ব্যবহার করে অনুমান করা হয় অথবা পরীক্ষণের মাধ্যমে নির্ধারণ করা হয়।
কোয়েনচিং মিডিয়া
দুটি মূল দিক:
ক. শীতলীকরণের হার: উচ্চতর শীতলীকরণের হার মার্টেনসাইট গঠনকে ত্বরান্বিত করে।
খ. অবশিষ্ট পীড়ন: উচ্চ শীতলীকরণ হার অবশিষ্ট পীড়ন বৃদ্ধি করে, যার ফলে কার্যবস্তুতে বিকৃতি ও ফাটল ধরার প্রবণতা বেড়ে যেতে পারে।
Ⅶ. স্বাভাবিকীকরণ
১. স্বাভাবিকীকরণের সংজ্ঞা
নর্মালাইজিং হলো একটি তাপ প্রক্রিয়াকরণ পদ্ধতি, যেখানে ইস্পাতকে তার Ac3 তাপমাত্রার চেয়ে ৩০°C থেকে ৫০°C বেশি তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করা হয়, সেই তাপমাত্রায় ধরে রাখা হয় এবং তারপর বায়ু দ্বারা শীতল করা হয়, যার ফলে সাম্যাবস্থার কাছাকাছি একটি অণুসজ্জা পাওয়া যায়। অ্যানিলিং-এর তুলনায় নর্মালাইজিং-এর শীতলীকরণের হার দ্রুততর, যার ফলে আরও সূক্ষ্ম পার্লাইট কাঠামো (P) এবং উচ্চতর শক্তি ও কাঠিন্য লাভ করা যায়।
২. স্বাভাবিকীকরণের উদ্দেশ্য
নর্মালাইজিং-এর উদ্দেশ্য অ্যানিলিং-এর উদ্দেশ্যের অনুরূপ।
৩. নর্মালাইজিং-এর প্রয়োগ
• নেটওয়ার্কযুক্ত সেকেন্ডারি সিমেন্টাইট দূর করুন।
• কম প্রয়োজনীয়তা সম্পন্ন যন্ত্রাংশের জন্য চূড়ান্ত তাপীয় প্রক্রিয়াকরণ হিসেবে কাজ করে।
•নিম্ন ও মাঝারি কার্বন কাঠামোগত ইস্পাতের মেশিনেবিলিটি উন্নত করার জন্য একটি প্রস্তুতিমূলক তাপ প্রক্রিয়াকরণ হিসেবে কাজ করে।
৪. অ্যানিলিং এর প্রকারভেদ
প্রথম প্রকারের অ্যানিলিং:
উদ্দেশ্য ও কার্যকারিতা: এর লক্ষ্য দশা রূপান্তর ঘটানো নয়, বরং ইস্পাতকে ভারসাম্যহীন অবস্থা থেকে ভারসাম্যপূর্ণ অবস্থায় নিয়ে আসা।
প্রকারভেদ:
• ডিফিউশন অ্যানিলিং: এর লক্ষ্য হলো পৃথকীকরণ দূর করার মাধ্যমে উপাদানের গঠনকে সমসত্ত্ব করা।
•পুনঃস্ফটিকীকরণ অ্যানিলিং: ওয়ার্ক হার্ডেনিং-এর প্রভাব দূর করে নমনীয়তা পুনরুদ্ধার করে।
• স্ট্রেস রিলিফ অ্যানিলিং: অণুসজ্জার পরিবর্তন না করে অভ্যন্তরীণ পীড়ন হ্রাস করে।
দ্বিতীয় প্রকারের অ্যানিলিং:
উদ্দেশ্য ও কার্যকারিতা: এর লক্ষ্য হলো অণুসজ্জা ও বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করে একটি পার্লাইট-প্রধান অণুসজ্জা অর্জন করা। এই পদ্ধতিটি আরও নিশ্চিত করে যে পার্লাইট, ফেরাইট এবং কার্বাইডের বন্টন ও গঠন নির্দিষ্ট প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে।
প্রকারভেদ:
•পূর্ণ অ্যানিলিং: এই প্রক্রিয়ায় ইস্পাতকে Ac3 তাপমাত্রার উপরে উত্তপ্ত করা হয় এবং তারপর একটি অভিন্ন পার্লাইট কাঠামো তৈরি করার জন্য ধীরে ধীরে ঠান্ডা করা হয়।
•অসম্পূর্ণ অ্যানিলিং: ইস্পাতের গঠনকে আংশিকভাবে রূপান্তরিত করার জন্য এটিকে Ac1 এবং Ac3 তাপমাত্রার মধ্যে উত্তপ্ত করা হয়।
• আইসোথার্মাল অ্যানিলিং: এই পদ্ধতিতে ইস্পাতকে Ac3-এর চেয়ে বেশি তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করা হয়, এরপর দ্রুত শীতল করে একটি আইসোথার্মাল তাপমাত্রায় আনা হয় এবং কাঙ্ক্ষিত কাঠামো অর্জনের জন্য সেই তাপমাত্রায় ধরে রাখা হয়।
• স্ফেরয়েডাইজিং অ্যানিলিং: একটি গোলাকার কার্বাইড কাঠামো তৈরি করে, যা মেশিনেবিলিটি এবং দৃঢ়তা উন্নত করে।
২.১. তাপ প্রক্রিয়াকরণের সংজ্ঞা
তাপীয় প্রক্রিয়াকরণ বলতে এমন একটি পদ্ধতিকে বোঝায়, যেখানে ধাতুকে কঠিন অবস্থায় উত্তপ্ত করে একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় রেখে দেওয়া হয় এবং তারপর শীতল করা হয়, যার ফলে এর অভ্যন্তরীণ ও অণুসজ্জায় পরিবর্তন এনে কাঙ্ক্ষিত বৈশিষ্ট্য অর্জন করা যায়।
২. তাপ প্রক্রিয়াকরণের বৈশিষ্ট্য
তাপ প্রক্রিয়াকরণ ওয়ার্কপিসের আকৃতি পরিবর্তন করে না; বরং এটি ইস্পাতের অভ্যন্তরীণ কাঠামো এবং অণুসজ্জা পরিবর্তন করে, যা ফলস্বরূপ ইস্পাতের বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন করে।
৩. তাপ প্রক্রিয়াকরণের উদ্দেশ্য
তাপ প্রক্রিয়াকরণের উদ্দেশ্য হলো ইস্পাতের (বা ওয়ার্কপিসের) যান্ত্রিক বা প্রক্রিয়াকরণ বৈশিষ্ট্য উন্নত করা, ইস্পাতের সম্ভাবনার পূর্ণ ব্যবহার করা, ওয়ার্কপিসের গুণমান বৃদ্ধি করা এবং এর কার্যকাল বাড়ানো।
৪. মূল উপসংহার
তাপ প্রক্রিয়াকরণের মাধ্যমে কোনো উপাদানের বৈশিষ্ট্য উন্নত করা যাবে কিনা, তা মূলত নির্ভর করে তাপ দেওয়া ও ঠান্ডা করার প্রক্রিয়ার সময় এর অণুসজ্জা এবং গঠনে কোনো পরিবর্তন আসে কিনা তার উপর।
পোস্ট করার সময়: ১৯-আগস্ট-২০২৪