1. ताप उपचार की मूल अवधारणा।
A. ताप उपचार की मूल अवधारणा।
के मूल तत्व और कार्यउष्मा उपचार:
1. तापन
इसका उद्देश्य एक समान और उत्तम ऑस्टेनाइट संरचना प्राप्त करना है।
2. होल्डिंग
इसका लक्ष्य यह सुनिश्चित करना है कि वर्कपीस पूरी तरह से गर्म हो जाए और डीकार्बराइजेशन और ऑक्सीकरण को रोका जा सके।
3.शीतलन
इसका उद्देश्य ऑस्टेनाइट को विभिन्न सूक्ष्म संरचनाओं में परिवर्तित करना है।
ताप उपचार के बाद सूक्ष्म संरचनाएं
गर्म करने और रखने के बाद, ठंडा करने की प्रक्रिया के दौरान, ऑस्टेनाइट ठंडा होने की दर के आधार पर विभिन्न सूक्ष्म संरचनाओं में बदल जाता है। विभिन्न सूक्ष्म संरचनाएँ अलग-अलग गुण प्रदर्शित करती हैं।
बी. ताप उपचार की मूल अवधारणा।
तापन और शीतलन विधियों के साथ-साथ इस्पात की सूक्ष्म संरचना और गुणों के आधार पर वर्गीकरण
1. पारंपरिक ताप उपचार (समग्र ताप उपचार): टेम्परिंग, एनीलिंग, सामान्यीकरण, शमन
2. सतह ताप उपचार: सतह शमन, प्रेरण हीटिंग सतह शमन, लौ हीटिंग सतह शमन, विद्युत संपर्क हीटिंग सतह शमन।
3. रासायनिक ताप उपचार: कार्बराइजिंग, नाइट्राइडिंग, कार्बोनिट्राइडिंग।
4. अन्य ताप उपचार: नियंत्रित वातावरण ताप उपचार, वैक्यूम ताप उपचार, विरूपण ताप उपचार।
C.स्टील्स का क्रांतिक तापमान
इस्पात का क्रांतिक परिवर्तन तापमान, ऊष्मा उपचार के दौरान तापन, धारण और शीतलन प्रक्रियाओं के निर्धारण का एक महत्वपूर्ण आधार है। इसे लौह-कार्बन प्रावस्था आरेख द्वारा निर्धारित किया जाता है।
मुख्य निष्कर्ष:स्टील का वास्तविक क्रांतिक परिवर्तन तापमान हमेशा सैद्धांतिक क्रांतिक परिवर्तन तापमान से पीछे रहता है। इसका मतलब है कि गर्म करने के दौरान ज़्यादा गरम करना ज़रूरी है, और ठंडा करने के दौरान कम ठंडा करना ज़रूरी है।
2. स्टील का एनीलिंग और सामान्यीकरण
1. एनीलिंग की परिभाषा
तापानुशीतन में स्टील को महत्वपूर्ण बिंदु Ac₁ से ऊपर या नीचे के तापमान पर गर्म करना, उसे उस तापमान पर बनाए रखना, तथा फिर उसे धीरे-धीरे ठंडा करना, आमतौर पर भट्ठी के भीतर, ताकि संतुलन के करीब संरचना प्राप्त की जा सके।
2. एनीलिंग का उद्देश्य
① मशीनिंग के लिए कठोरता समायोजित करें: HB170 ~ 230 की सीमा में मशीन योग्य कठोरता प्राप्त करना।
② अवशिष्ट तनाव से राहत: बाद की प्रक्रियाओं के दौरान विरूपण या दरार को रोकता है।
③अनाज संरचना को परिष्कृत करें: सूक्ष्म संरचना में सुधार करता है।
④अंतिम ताप उपचार की तैयारी: बाद में शमन और तड़के के लिए दानेदार (गोलाकार) पर्लाइट प्राप्त किया जाता है।
3. गोलाकार एनीलिंग
प्रक्रिया विनिर्देश: हीटिंग तापमान Ac₁ बिंदु के पास है।
उद्देश्य: स्टील में सीमेंटाइट या कार्बाइड को गोलाकार बनाना, जिसके परिणामस्वरूप दानेदार (गोलाकार) पर्लाइट प्राप्त होता है।
लागू सीमा: यूटेक्टॉइड और हाइपरयूटेक्टॉइड संरचना वाले स्टील्स के लिए उपयोग किया जाता है।
4.डिफ्यूजिंग एनीलिंग (होमोजेनाइजिंग एनीलिंग)
प्रक्रिया विनिर्देश: तापन तापमान चरण आरेख पर सॉल्वस रेखा से थोड़ा नीचे है।
उद्देश्य: अलगाव को समाप्त करना।
①कम के लिए-कार्बन स्टील0.25% से कम कार्बन सामग्री के साथ, प्रारंभिक ताप उपचार के रूप में तापानुशीतन की तुलना में सामान्यीकरण को प्राथमिकता दी जाती है।
②0.25% और 0.50% के बीच कार्बन सामग्री वाले मध्यम-कार्बन स्टील के लिए, प्रारंभिक ताप उपचार के रूप में एनीलिंग या सामान्यीकरण का उपयोग किया जा सकता है।
③0.50% और 0.75% के बीच कार्बन सामग्री वाले मध्यम से उच्च कार्बन स्टील के लिए, पूर्ण एनीलिंग की सिफारिश की जाती है।
④उच्च के लिए-कार्बन स्टील0.75% से अधिक कार्बन सामग्री के साथ, नेटवर्क Fe₃C को खत्म करने के लिए पहले सामान्यीकरण का उपयोग किया जाता है, उसके बाद गोलाकार एनीलिंग किया जाता है।
Ⅲ.स्टील का शमन और टेम्परिंग
A.शमन
1. शमन की परिभाषा: शमन में स्टील को Ac₃ या Ac₁ बिंदु से ऊपर एक निश्चित तापमान तक गर्म करना, उसे उस तापमान पर रखना, और फिर उसे मार्टेंसाइट बनाने के लिए महत्वपूर्ण शीतलन दर से अधिक दर पर ठंडा करना शामिल है।
2. शमन का उद्देश्य: इसका प्राथमिक लक्ष्य स्टील की कठोरता और घिसाव प्रतिरोधकता बढ़ाने के लिए मार्टेंसाइट (या कभी-कभी कम बैनाइट) प्राप्त करना है। शमन स्टील के लिए सबसे महत्वपूर्ण ऊष्मा उपचार प्रक्रियाओं में से एक है।
3.विभिन्न प्रकार के स्टील के लिए शमन तापमान का निर्धारण
हाइपोयूटेक्टॉइड स्टील: Ac₃ + 30°C से 50°C
यूटेक्टॉइड और हाइपरयूटेक्टॉइड स्टील: Ac₁ + 30°C से 50°C
मिश्र धातु इस्पात: महत्वपूर्ण तापमान से 50°C से 100°C ऊपर
4.एक आदर्श शमन माध्यम की शीतलन विशेषताएँ:
"नाक" तापमान से पहले धीमी गति से ठंडा करना: तापीय तनाव को पर्याप्त रूप से कम करने के लिए।
"नाक" तापमान के निकट उच्च शीतलन क्षमता: गैर-मार्टेंसिटिक संरचनाओं के निर्माण से बचने के लिए।
M₅ बिंदु के निकट धीमी शीतलन: मार्टेंसिटिक परिवर्तन द्वारा प्रेरित तनाव को न्यूनतम करने के लिए।
5. शमन विधियाँ और उनकी विशेषताएँ:
1सरल शमन: संचालित करने में आसान और छोटे, साधारण आकार के वर्कपीस के लिए उपयुक्त। परिणामी सूक्ष्म संरचना मार्टेंसाइट (M) है।
②डबल क्वेंचिंग: अधिक जटिल और नियंत्रित करने में कठिन, जटिल आकार के उच्च-कार्बन स्टील और बड़े मिश्र धातु स्टील वर्कपीस के लिए उपयोग किया जाता है। परिणामी सूक्ष्म संरचना मार्टेंसाइट (M) होती है।
③ब्रोकन क्वेंचिंग: एक अधिक जटिल प्रक्रिया, जिसका उपयोग बड़े, जटिल आकार के मिश्र धातु इस्पात के टुकड़ों के लिए किया जाता है। परिणामी सूक्ष्म संरचना मार्टेंसाइट (M) होती है।
④समतापी शमन: उच्च आवश्यकताओं वाले छोटे, जटिल आकार के वर्कपीस के लिए उपयोग किया जाता है। परिणामी सूक्ष्म संरचना निम्न बैनाइट (B) होती है।
6. कठोरता को प्रभावित करने वाले कारक
कठोरता का स्तर इस्पात में अतिशीतित ऑस्टेनाइट की स्थिरता पर निर्भर करता है। अतिशीतित ऑस्टेनाइट की स्थिरता जितनी अधिक होगी, कठोरता उतनी ही बेहतर होगी, और इसके विपरीत।
सुपरकूल्ड ऑस्टेनाइट की स्थिरता को प्रभावित करने वाले कारक:
सी-वक्र की स्थिति: यदि सी-वक्र दाईं ओर स्थानांतरित हो जाता है, तो शमन के लिए महत्वपूर्ण शीतलन दर कम हो जाती है, जिससे कठोरता में सुधार होता है।
मुख्य निष्कर्ष:
कोई भी कारक जो सी-वक्र को दाईं ओर स्थानांतरित करता है, स्टील की कठोरता को बढ़ाता है।
मुख्य कारक:
रासायनिक संरचना: कोबाल्ट (Co) को छोड़कर, ऑस्टेनाइट में घुले सभी मिश्रधातु तत्व कठोरता को बढ़ाते हैं।
कार्बन स्टील में कार्बन की मात्रा यूटेक्टॉइड संरचना के जितना करीब होगी, उतना ही अधिक सी-वक्र दाईं ओर स्थानांतरित होगा, तथा कठोरता उतनी ही अधिक होगी।
7. कठोरता का निर्धारण और प्रतिनिधित्व
①अंत शमन कठोरता परीक्षण: कठोरता को अंत-शमन परीक्षण विधि का उपयोग करके मापा जाता है।
②क्रिटिकल क्वेंच व्यास विधि: क्रिटिकल क्वेंच व्यास (D₀) स्टील के अधिकतम व्यास को दर्शाता है जिसे एक विशिष्ट क्वेंचिंग माध्यम में पूरी तरह से कठोर किया जा सकता है।
बी.तड़का
1. तड़के की परिभाषा
टेम्परिंग एक ऊष्मा उपचार प्रक्रिया है, जिसमें शीतल इस्पात को A₁ बिंदु से नीचे के तापमान पर पुनः गर्म किया जाता है, उसी तापमान पर रखा जाता है, तथा फिर कमरे के तापमान तक ठंडा किया जाता है।
2. तड़के का उद्देश्य
अवशिष्ट तनाव को कम करना या समाप्त करना: कार्यवस्तु के विरूपण या दरार को रोकता है।
अवशिष्ट ऑस्टेनाइट को कम या समाप्त करना: वर्कपीस के आयामों को स्थिर करता है।
शमनित इस्पात की भंगुरता को समाप्त करना: कार्यवस्तु की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सूक्ष्म संरचना और गुणों को समायोजित करता है।
महत्वपूर्ण नोट: शमन के बाद स्टील को तुरंत टेम्पर किया जाना चाहिए।
3.तड़का लगाने की प्रक्रिया
1. कम तापमान
उद्देश्य: शमन तनाव को कम करना, वर्कपीस की कठोरता में सुधार करना, और उच्च कठोरता और पहनने के प्रतिरोध को प्राप्त करना।
तापमान: 150°C ~ 250°C.
प्रदर्शन: कठोरता: एचआरसी 58 ~ 64. उच्च कठोरता और पहनने के प्रतिरोध।
अनुप्रयोग: उपकरण, सांचे, बियरिंग, कार्बराइज्ड भाग, और सतह-कठोर घटक।
2.उच्च तापमान
उद्देश्य: पर्याप्त शक्ति और कठोरता के साथ उच्च कठोरता प्राप्त करना।
तापमान: 500°C ~ 600°C.
प्रदर्शन: कठोरता: HRC 25 ~ 35. अच्छे समग्र यांत्रिक गुण.
अनुप्रयोग: शाफ्ट, गियर, कनेक्टिंग रॉड, आदि।
थर्मल रिफाइनिंग
परिभाषा: उच्च तापमान पर टेम्परिंग के बाद शमन को तापीय शोधन, या केवल टेम्परिंग कहा जाता है। इस प्रक्रिया से उपचारित इस्पात का समग्र प्रदर्शन उत्कृष्ट होता है और इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
Ⅳ.स्टील का सतही ताप उपचार
A. स्टील्स की सतह शमन
1. सतह कठोरता की परिभाषा
सतही कठोरीकरण एक ऊष्मा उपचार प्रक्रिया है जिसे किसी वर्कपीस की सतह परत को तेज़ी से गर्म करके ऑस्टेनाइट में परिवर्तित करके और फिर उसे तुरंत ठंडा करके मज़बूत बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है। यह प्रक्रिया स्टील की रासायनिक संरचना या सामग्री की मूल संरचना में कोई बदलाव किए बिना की जाती है।
2. सतह सख्तीकरण और सख्तीकरण के बाद संरचना के लिए प्रयुक्त सामग्री
सतह को सख्त बनाने के लिए प्रयुक्त सामग्री
विशिष्ट सामग्री: मध्यम कार्बन स्टील और मध्यम कार्बन मिश्र धातु स्टील।
पूर्व-उपचार: विशिष्ट प्रक्रिया: टेम्परिंग। यदि मूल गुण महत्वपूर्ण नहीं हैं, तो इसके स्थान पर सामान्यीकरण का उपयोग किया जा सकता है।
कठोरीकरण के बाद की संरचना
सतह संरचना: सतह परत आमतौर पर एक कठोर संरचना बनाती है जैसे कि मार्टेंसाइट या बैनाइट, जो उच्च कठोरता और पहनने के प्रतिरोध प्रदान करती है।
कोर संरचना: स्टील का कोर आमतौर पर अपनी मूल संरचना, जैसे पर्लाइट या टेम्पर्ड अवस्था, बरकरार रखता है, जो पूर्व-उपचार प्रक्रिया और आधार सामग्री के गुणों पर निर्भर करता है। इससे यह सुनिश्चित होता है कि कोर अच्छी मजबूती और मज़बूती बनाए रखे।
B.प्रेरण सतह सख्तीकरण की विशेषताएं
1. उच्च ताप तापमान और तीव्र तापमान वृद्धि: प्रेरण सतह सख्तीकरण में आमतौर पर उच्च ताप तापमान और तीव्र ताप दर शामिल होती है, जिससे कम समय में त्वरित तापन संभव होता है।
2. सतह परत में सूक्ष्म ऑस्टेनाइट कण संरचना: तीव्र तापन और उसके बाद शमन प्रक्रिया के दौरान, सतह परत सूक्ष्म ऑस्टेनाइट कण बनाती है। शमन के बाद, सतह मुख्य रूप से सूक्ष्म मार्टेंसाइट से बनी होती है, जिसकी कठोरता पारंपरिक शमन की तुलना में आमतौर पर 2-3 HRC अधिक होती है।
3. अच्छी सतह गुणवत्ता: कम हीटिंग समय के कारण, वर्कपीस की सतह ऑक्सीकरण और डीकार्बराइजेशन के लिए कम प्रवण होती है, और शमन-प्रेरित विरूपण को कम किया जाता है, जिससे अच्छी सतह की गुणवत्ता सुनिश्चित होती है।
4. उच्च थकान शक्ति: सतह परत में मार्टेंसिटिक चरण परिवर्तन संपीड़ित तनाव उत्पन्न करता है, जो वर्कपीस की थकान शक्ति को बढ़ाता है।
5. उच्च उत्पादन क्षमता: प्रेरण सतह सख्त बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त है, उच्च परिचालन दक्षता की पेशकश।
C.रासायनिक ताप उपचार का वर्गीकरण
कार्बराइजिंग,कार्बराइजिंग,कार्बराइजिंग,क्रोमाइजिंग,सिलिकॉनाइजिंग,सिलिकॉनाइजिंग,सिलिकॉनाइजिंग,कार्बोनाइट्राइडिंग,बोरोकार्बराइजिंग
D.गैस कार्बराइजिंग
गैस कार्बराइजिंग एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें एक वर्कपीस को एक सीलबंद गैस कार्बराइजिंग भट्टी में रखा जाता है और उस तापमान तक गर्म किया जाता है जिससे स्टील ऑस्टेनाइट में बदल जाता है। फिर, भट्टी में एक कार्बराइजिंग एजेंट डाला जाता है, या एक कार्बराइजिंग वातावरण सीधे डाला जाता है, जिससे कार्बन परमाणु वर्कपीस की सतह परत में फैल जाते हैं। इस प्रक्रिया से वर्कपीस की सतह पर कार्बन की मात्रा (wc%) बढ़ जाती है।
√कार्बराइजिंग एजेंट:
•कार्बन समृद्ध गैसें: जैसे कोयला गैस, तरलीकृत पेट्रोलियम गैस (एलपीजी), आदि।
•कार्बनिक तरल पदार्थ: जैसे केरोसिन, मेथनॉल, बेंजीन, आदि।
√कार्बराइजिंग प्रक्रिया पैरामीटर:
•कार्बराइजिंग तापमान: 920~950°C.
•कार्बराइजिंग समय: कार्बराइज्ड परत की वांछित गहराई और कार्बराइजिंग तापमान पर निर्भर करता है।
ई.कार्बराइजिंग के बाद ताप उपचार
कार्बराइजिंग के बाद स्टील को ताप उपचार से गुजरना पड़ता है।
कार्बराइजिंग के बाद ताप उपचार प्रक्रिया:
√शमन + कम तापमान पर तड़का
1. पूर्व-शीतलन के बाद प्रत्यक्ष शमन + कम तापमान टेम्परिंग: वर्कपीस को कार्बराइजिंग तापमान से कोर के Ar₁ तापमान से थोड़ा ऊपर तक पूर्व-शीतित किया जाता है और फिर तुरंत शमन किया जाता है, इसके बाद 160~180°C पर कम तापमान टेम्परिंग की जाती है।
2. प्री-कूलिंग के बाद एकल शमन + कम तापमान टेम्परिंग: कार्बराइजिंग के बाद, वर्कपीस को धीरे-धीरे कमरे के तापमान तक ठंडा किया जाता है, फिर शमन और कम तापमान टेम्परिंग के लिए फिर से गर्म किया जाता है।
3. प्री-कूलिंग के बाद डबल क्वेंचिंग + कम तापमान टेम्परिंग: कार्बराइजिंग और धीमी गति से ठंडा करने के बाद, वर्कपीस हीटिंग और क्वेंचिंग के दो चरणों से गुजरता है, इसके बाद कम तापमान टेम्परिंग होती है।
Ⅴ.स्टील्स का रासायनिक ताप उपचार
1.रासायनिक ताप उपचार की परिभाषा
रासायनिक ऊष्मा उपचार एक ऊष्मा उपचार प्रक्रिया है जिसमें एक स्टील वर्कपीस को एक विशिष्ट सक्रिय माध्यम में रखा जाता है, गर्म किया जाता है और एक निश्चित तापमान पर रखा जाता है जिससे माध्यम में मौजूद सक्रिय परमाणु वर्कपीस की सतह पर फैल जाते हैं। इससे वर्कपीस की सतह की रासायनिक संरचना और सूक्ष्म संरचना बदल जाती है, जिससे उसके गुण बदल जाते हैं।
2.रासायनिक ताप उपचार की मूल प्रक्रिया
अपघटन: गर्म करने के दौरान, सक्रिय माध्यम विघटित हो जाता है, जिससे सक्रिय परमाणु मुक्त होते हैं।
अवशोषण: सक्रिय परमाणु स्टील की सतह द्वारा अवशोषित हो जाते हैं और स्टील के ठोस विलयन में घुल जाते हैं।
विसरण: स्टील की सतह पर अवशोषित और घुले हुए सक्रिय परमाणु, स्टील के अंदरूनी भाग में चले जाते हैं।
प्रेरण सतह सख्तीकरण के प्रकार
a.उच्च आवृत्ति प्रेरण हीटिंग
वर्तमान आवृत्ति: 250~300 kHz.
कठोर परत की गहराई: 0.5~2.0 मिमी.
अनुप्रयोग: मध्यम और छोटे मॉड्यूल गियर और छोटे से मध्यम आकार के शाफ्ट।
b.मध्यम-आवृत्ति प्रेरण तापन
वर्तमान आवृत्ति: 2500~8000 kHz.
कठोर परत की गहराई: 2~10 मिमी.
अनुप्रयोग: बड़े शाफ्ट और बड़े से मध्यम मॉड्यूल गियर।
c.पावर-फ्रीक्वेंसी इंडक्शन हीटिंग
वर्तमान आवृत्ति: 50 हर्ट्ज.
कठोर परत की गहराई: 10~15 मिमी.
अनुप्रयोग: ऐसे कार्य-खंड जिनके लिए बहुत गहरी कठोर परत की आवश्यकता होती है।
3. प्रेरण सतह सख्तीकरण
प्रेरण सतह कठोरीकरण का मूल सिद्धांत
त्वचा पर प्रभाव:
जब प्रेरण कुंडली में प्रत्यावर्ती धारा, कार्यवस्तु की सतह पर धारा प्रेरित करती है, तो प्रेरित धारा का अधिकांश भाग सतह के पास केंद्रित हो जाता है, जबकि कार्यवस्तु के आंतरिक भाग से लगभग कोई धारा प्रवाहित नहीं होती। इस घटना को त्वचा प्रभाव कहते हैं।
प्रेरण सतह सख्तीकरण का सिद्धांत:
त्वचा प्रभाव के आधार पर, वर्कपीस की सतह को तेज़ी से ऑस्टेनाइटाइजिंग तापमान (कुछ ही सेकंड में 800~1000°C तक) तक गर्म किया जाता है, जबकि वर्कपीस का आंतरिक भाग लगभग बिना गर्म हुए ही रहता है। फिर वर्कपीस को पानी के छिड़काव से ठंडा किया जाता है, जिससे सतह कठोर हो जाती है।
4. स्वभाव भंगुरता
शमनित इस्पात में भंगुरता का शमन
टेम्परिंग भंगुरता से तात्पर्य उस घटना से है, जिसमें निश्चित तापमान पर टेम्परिंग करने पर शमनित इस्पात की प्रभाव कठोरता में उल्लेखनीय कमी आ जाती है।
टेम्परिंग भंगुरता का पहला प्रकार
तापमान सीमा: 250°C से 350°C.
विशेषताएँ: यदि शमन किए गए इस्पात को इस तापमान सीमा के भीतर टेम्पर्ड किया जाता है, तो इसमें इस प्रकार की टेम्परिंग भंगुरता विकसित होने की अत्यधिक संभावना होती है, जिसे समाप्त नहीं किया जा सकता है।
समाधान: इस तापमान सीमा के भीतर शमन किए गए स्टील को गर्म करने से बचें।
पहले प्रकार की टेम्परिंग भंगुरता को निम्न-तापमान टेम्परिंग भंगुरता या अपरिवर्तनीय टेम्परिंग भंगुरता के रूप में भी जाना जाता है।
Ⅵ.तड़का
1.टेम्परिंग एक अंतिम ताप उपचार प्रक्रिया है जो शमन के बाद होती है।
शमन किए गए स्टील को टेम्परिंग की आवश्यकता क्यों होती है?
शमन के बाद सूक्ष्म संरचना: शमन के बाद, स्टील की सूक्ष्म संरचना आमतौर पर मार्टेंसाइट और अवशिष्ट ऑस्टेनाइट से बनी होती है। दोनों ही मेटास्टेबल चरण हैं और कुछ परिस्थितियों में रूपांतरित हो जाते हैं।
मार्टेंसाइट के गुण: मार्टेंसाइट की विशेषता उच्च कठोरता है, लेकिन साथ ही उच्च भंगुरता भी है (विशेष रूप से उच्च कार्बन सुई-जैसे मार्टेंसाइट में), जो कई अनुप्रयोगों के लिए प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा नहीं करता है।
मार्टेंसाइट रूपांतरण की विशेषताएँ: मार्टेंसाइट में रूपांतरण बहुत तेज़ी से होता है। शमन के बाद, वर्कपीस में अवशिष्ट आंतरिक तनाव होता है जिससे विरूपण या दरार पड़ सकती है।
निष्कर्ष: शमन के बाद वर्कपीस का सीधे उपयोग नहीं किया जा सकता! आंतरिक तनाव को कम करने और वर्कपीस की कठोरता में सुधार करने के लिए टेम्परिंग आवश्यक है, जिससे यह उपयोग के लिए उपयुक्त हो जाता है।
2. कठोरीकरण और कठोरीकरण क्षमता के बीच अंतर:
कठोरता :
कठोरीकरण क्षमता, शमन के बाद स्टील की एक निश्चित गहराई (कठोर परत की गहराई) तक कठोर होने की क्षमता को दर्शाती है। यह स्टील की संरचना और संरचना, विशेष रूप से उसके मिश्रधातु तत्वों और स्टील के प्रकार पर निर्भर करती है। कठोरीकरण क्षमता इस बात का माप है कि शमन प्रक्रिया के दौरान स्टील अपनी पूरी मोटाई में कितनी अच्छी तरह कठोर हो सकता है।
कठोरता (सख्ती क्षमता):
कठोरता, या कठोरीकरण क्षमता, शमन के बाद इस्पात में प्राप्त की जा सकने वाली अधिकतम कठोरता को संदर्भित करती है। यह मुख्यतः इस्पात में कार्बन की मात्रा से प्रभावित होती है। उच्च कार्बन मात्रा आमतौर पर उच्च संभावित कठोरता की ओर ले जाती है, लेकिन यह इस्पात के मिश्रधातु तत्वों और शमन प्रक्रिया की प्रभावशीलता द्वारा सीमित हो सकती है।
3. स्टील की कठोरता
√कठोरता की अवधारणा
कठोरीकरण क्षमता, ऑस्टेनाइटीकरण तापमान से शमन के बाद स्टील की मार्टेंसाइट कठोरता की एक निश्चित गहराई तक पहुँचने की क्षमता को संदर्भित करती है। सरल शब्दों में, यह शमन के दौरान स्टील की मार्टेंसाइट बनाने की क्षमता है।
कठोरता का मापन
कठोरता का आकार शमन के बाद निर्दिष्ट परिस्थितियों में प्राप्त कठोर परत की गहराई से इंगित होता है।
कठोर परत की गहराई: यह वर्कपीस की सतह से उस क्षेत्र तक की गहराई है जहां संरचना आधी मार्टेंसाइट है।
सामान्य शमन मीडिया:
•पानी
विशेषताएँ: मजबूत शीतलन क्षमता के साथ किफायती, लेकिन क्वथनांक के पास उच्च शीतलन दर होती है, जिससे अत्यधिक शीतलन हो सकता है।
अनुप्रयोग: आमतौर पर कार्बन स्टील के लिए उपयोग किया जाता है।
खारा पानी: पानी में नमक या क्षार का घोल, जिसमें पानी की तुलना में उच्च तापमान पर अधिक शीतलन क्षमता होती है, जो इसे कार्बन स्टील के लिए उपयुक्त बनाता है।
•तेल
विशेषताएँ: कम तापमान (क्वथनांक के निकट) पर धीमी शीतलन दर प्रदान करता है, जो विरूपण और दरार की प्रवृत्ति को प्रभावी रूप से कम करता है, लेकिन उच्च तापमान पर शीतलन क्षमता कम होती है।
अनुप्रयोग: मिश्र धातु इस्पात के लिए उपयुक्त.
प्रकार: इसमें शमन तेल, मशीन तेल और डीजल ईंधन शामिल हैं।
गर्म करने का समय
तापन समय में तापन दर (वांछित तापमान तक पहुंचने में लगा समय) और धारण समय (लक्ष्य तापमान पर बनाए रखा गया समय) दोनों शामिल होते हैं।
हीटिंग समय निर्धारित करने के सिद्धांत: पूरे वर्कपीस में अंदर और बाहर दोनों जगह एक समान तापमान वितरण सुनिश्चित करें।
सुनिश्चित करें कि ऑस्टेनाइटीकरण पूर्ण हो गया है और निर्मित ऑस्टेनाइट एकसमान और महीन है।
तापन समय निर्धारण का आधार: आमतौर पर अनुभवजन्य सूत्रों का उपयोग करके अनुमान लगाया जाता है या प्रयोग के माध्यम से निर्धारित किया जाता है।
शमन माध्यम
दो प्रमुख पहलू:
a.शीतलन दर: उच्च शीतलन दर मार्टेंसाइट के निर्माण को बढ़ावा देती है।
b. अवशिष्ट तनाव: उच्च शीतलन दर अवशिष्ट तनाव को बढ़ाती है, जिससे वर्कपीस में विरूपण और दरार की अधिक प्रवृत्ति हो सकती है।
Ⅶ.सामान्यीकरण
1. सामान्यीकरण की परिभाषा
सामान्यीकरण एक ऊष्मा उपचार प्रक्रिया है जिसमें स्टील को Ac3 तापमान से 30°C से 50°C अधिक तापमान तक गर्म किया जाता है, उसी तापमान पर रखा जाता है, और फिर संतुलन अवस्था के करीब एक सूक्ष्म संरचना प्राप्त करने के लिए वायु-शीतलित किया जाता है। तापानुशीतन की तुलना में, सामान्यीकरण की शीतलन दर तेज़ होती है, जिसके परिणामस्वरूप एक महीन पर्लाइट संरचना (P) और अधिक मज़बूती और कठोरता प्राप्त होती है।
2. सामान्यीकरण का उद्देश्य
सामान्यीकरण का उद्देश्य तापानुशीतन के समान ही है।
3. सामान्यीकरण के अनुप्रयोग
•नेटवर्कयुक्त द्वितीयक सीमेंटाइट को हटाएँ।
• कम आवश्यकता वाले भागों के लिए अंतिम ताप उपचार के रूप में कार्य करें।
• मशीनीकरण में सुधार के लिए निम्न और मध्यम कार्बन संरचनात्मक स्टील के लिए प्रारंभिक ताप उपचार के रूप में कार्य करें।
4.एनीलिंग के प्रकार
एनीलिंग का पहला प्रकार:
उद्देश्य और कार्य: लक्ष्य चरण परिवर्तन को प्रेरित करना नहीं है, बल्कि स्टील को असंतुलित अवस्था से संतुलित अवस्था में परिवर्तित करना है।
प्रकार:
•प्रसार एनीलिंग: इसका उद्देश्य पृथक्करण को समाप्त करके संरचना को समरूप बनाना है।
•पुनःक्रिस्टलीकरण एनीलिंग: कार्य कठोरता के प्रभावों को समाप्त करके लचीलापन बहाल करता है।
•तनाव मुक्ति एनीलिंग: सूक्ष्म संरचना में परिवर्तन किए बिना आंतरिक तनाव को कम करता है।
एनीलिंग का दूसरा प्रकार:
उद्देश्य और कार्य: इसका उद्देश्य सूक्ष्म संरचना और गुणों को बदलना है, जिससे पर्लाइट-प्रधान सूक्ष्म संरचना प्राप्त होती है। यह प्रकार यह भी सुनिश्चित करता है कि पर्लाइट, फेराइट और कार्बाइड का वितरण और आकारिकी विशिष्ट आवश्यकताओं को पूरा करे।
प्रकार:
•पूर्ण एनीलिंग: स्टील को Ac3 तापमान से ऊपर गर्म किया जाता है और फिर एक समान पर्लाइट संरचना बनाने के लिए इसे धीरे-धीरे ठंडा किया जाता है।
•अपूर्ण एनीलिंग: संरचना को आंशिक रूप से बदलने के लिए स्टील को Ac1 और Ac3 तापमान के बीच गर्म करता है।
•समतापी तापानुशीतन: इस्पात को Ac3 से ऊपर तक गर्म किया जाता है, तत्पश्चात् समतापी तापमान तक तीव्र गति से ठंडा किया जाता है और वांछित संरचना प्राप्त करने के लिए उसे स्थिर रखा जाता है।
•स्फेरोइडाइजिंग एनीलिंग: एक गोलाकार कार्बाइड संरचना का उत्पादन करता है, जिससे मशीनीकरण और कठोरता में सुधार होता है।
Ⅷ.1. ताप उपचार की परिभाषा
ऊष्मा उपचार से तात्पर्य उस प्रक्रिया से है जिसमें धातु को गर्म किया जाता है, एक विशिष्ट तापमान पर रखा जाता है, और फिर ठोस अवस्था में ठंडा करके उसकी आंतरिक संरचना और सूक्ष्म संरचना में परिवर्तन किया जाता है, जिससे वांछित गुण प्राप्त होते हैं।
2. ताप उपचार की विशेषताएँ
ताप उपचार से कार्यवस्तु का आकार नहीं बदलता; बल्कि, यह स्टील की आंतरिक संरचना और सूक्ष्म संरचना को बदल देता है, जिससे स्टील के गुणधर्म बदल जाते हैं।
3. ताप उपचार का उद्देश्य
ताप उपचार का उद्देश्य स्टील (या वर्कपीस) के यांत्रिक या प्रसंस्करण गुणों में सुधार करना, स्टील की क्षमता का पूर्ण उपयोग करना, वर्कपीस की गुणवत्ता को बढ़ाना और इसकी सेवा जीवन को बढ़ाना है।
4.मुख्य निष्कर्ष
किसी पदार्थ के गुणों को ऊष्मा उपचार के माध्यम से सुधारा जा सकता है या नहीं, यह इस बात पर निर्भर करता है कि गर्म करने और ठंडा करने की प्रक्रिया के दौरान उसकी सूक्ष्म संरचना और संरचना में कोई परिवर्तन होता है या नहीं।
पोस्ट करने का समय: 19 अगस्त 2024