इस्पातों का ऊष्मा उपचार।

Ⅰ. ऊष्मा उपचार की मूल अवधारणा।

ए. ऊष्मा उपचार की मूल अवधारणा।
बुनियादी तत्व और कार्यउष्मा उपचार:
1. गर्म करना
इसका उद्देश्य एकसमान और महीन ऑस्टेनाइट संरचना प्राप्त करना है।
2. धारण करना
इसका उद्देश्य यह सुनिश्चित करना है कि वर्कपीस पूरी तरह से गर्म हो जाए और कार्बन उत्सर्जन और ऑक्सीकरण को रोका जा सके।
3. शीतलन
इसका उद्देश्य ऑस्टेनाइट को विभिन्न सूक्ष्म संरचनाओं में परिवर्तित करना है।
ऊष्मा उपचार के बाद सूक्ष्म संरचनाएं
गर्म करने और कुछ समय तक रखने के बाद ठंडा करने की प्रक्रिया के दौरान, ऑस्टेनाइट ठंडा होने की दर के आधार पर विभिन्न सूक्ष्म संरचनाओं में परिवर्तित हो जाता है। विभिन्न सूक्ष्म संरचनाएं अलग-अलग गुण प्रदर्शित करती हैं।
बी. ऊष्मा उपचार की मूल अवधारणा।
तापन और शीतलन विधियों के साथ-साथ इस्पात की सूक्ष्म संरचना और गुणों के आधार पर वर्गीकरण
1. पारंपरिक ऊष्मा उपचार (समग्र ऊष्मा उपचार): टेम्परिंग, एनीलिंग, नॉर्मलाइज़िंग, क्वेंचिंग
2. सतही ताप उपचार: सतही शमन, प्रेरण तापन सतही शमन, ज्वाला तापन सतही शमन, विद्युत संपर्क तापन सतही शमन।
3. रासायनिक ताप उपचार: कार्बराइजिंग, नाइट्राइडिंग, कार्बोनिट्राइडिंग।
4. अन्य ऊष्मा उपचार: नियंत्रित वातावरण ऊष्मा उपचार, निर्वात ऊष्मा उपचार, विरूपण ऊष्मा उपचार।

सी. इस्पात का क्रांतिक तापमान

इस्पातों का कणिकीय तापमान

इस्पात का क्रांतिक रूपांतरण तापमान ऊष्मा उपचार के दौरान तापन, धारण और शीतलन प्रक्रियाओं को निर्धारित करने का एक महत्वपूर्ण आधार है। यह लौह-कार्बन चरण आरेख द्वारा निर्धारित किया जाता है।

मुख्य निष्कर्ष:इस्पात का वास्तविक क्रांतिक रूपांतरण तापमान हमेशा सैद्धांतिक क्रांतिक रूपांतरण तापमान से पीछे रहता है। इसका अर्थ यह है कि गर्म करने के दौरान अत्यधिक गर्म करना आवश्यक है, और ठंडा करने के दौरान कम ठंडा करना आवश्यक है।

II. इस्पात का एनीलिंग और नॉर्मलाइज़ेशन

1. एनीलिंग की परिभाषा
एनीलिंग प्रक्रिया में स्टील को क्रांतिक बिंदु Ac₁ से ऊपर या नीचे के तापमान तक गर्म करना, उसे उस तापमान पर बनाए रखना और फिर धीरे-धीरे ठंडा करना शामिल है, आमतौर पर भट्टी के अंदर, ताकि संतुलन के करीब की संरचना प्राप्त की जा सके।
2. एनीलिंग का उद्देश्य
① मशीनिंग के लिए कठोरता को समायोजित करें: HB170~230 की सीमा में मशीनेबल कठोरता प्राप्त करना।
②अवशिष्ट तनाव से राहत: बाद की प्रक्रियाओं के दौरान विरूपण या दरार को रोकता है।
③ दानेदार संरचना को परिष्कृत करना: सूक्ष्म संरचना में सुधार करता है।
④अंतिम ऊष्मा उपचार की तैयारी: बाद में शमन और तापन के लिए दानेदार (गोलाकार) पर्लाइट प्राप्त किया जाता है।

3. गोलाकार एनीलिंग
प्रक्रिया संबंधी विशिष्टताएँ: तापन तापमान Ac₁ बिंदु के निकट है।
उद्देश्य: स्टील में मौजूद सीमेंटाइट या कार्बाइड को गोलाकार रूप देना, जिसके परिणामस्वरूप दानेदार (गोलाकार) पर्लाइट बनता है।
उपयोग का दायरा: यूटेक्टॉइड और हाइपरयूटेक्टॉइड संरचना वाले इस्पातों के लिए उपयोग किया जाता है।
4. डिफ्यूजिंग एनीलिंग (होमोजेनाइजिंग एनीलिंग)
प्रक्रिया संबंधी विशिष्टताएँ: तापन तापमान, चरण आरेख पर विलायक रेखा से थोड़ा नीचे है।
उद्देश्य: भेदभाव को समाप्त करना।

एनीलिंग

①कम के लिए-कार्बन स्टील0.25% से कम कार्बन सामग्री के साथ, प्रारंभिक ऊष्मा उपचार के रूप में एनीलिंग की तुलना में नॉर्मलाइज़ेशन को प्राथमिकता दी जाती है।
2. 0.25% और 0.50% के बीच कार्बन सामग्री वाले मध्यम कार्बन स्टील के लिए, प्रारंभिक ऊष्मा उपचार के रूप में एनीलिंग या नॉर्मलाइज़िंग का उपयोग किया जा सकता है।
③ 0.50% 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 समाप्त करने के लिए पहले सामान्यीकरण का उपयोग किया जाता है, जिसके बाद गोलाकार एनीलिंग की जाती है।

Ⅲ. इस्पात का शमन और तापन

तापमान

ए. 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 बनाए रखना और फिर मार्टेन्साइट बनाने के लिए क्रांतिक शीतलन दर से अधिक दर पर ठंडा करना शामिल है।
2. शमन का उद्देश्य: इसका प्राथमिक लक्ष्य मार्टेन्साइट (या कभी-कभी लोअर बेनाइट) प्राप्त करना है, जिससे इस्पात की कठोरता और घिसाव प्रतिरोध क्षमता में वृद्धि हो सके। शमन इस्पात के लिए सबसे महत्वपूर्ण ऊष्मा उपचार प्रक्रियाओं में से एक है।
3. विभिन्न प्रकार के इस्पात के लिए शमन तापमान का निर्धारण
हाइपोयूटेक्टॉइड स्टील: एसी₃ + 30°C से 50°C
यूटेक्टॉइड और हाइपरयूटेक्टॉइड स्टील: Ac₁ + 30°C से 50°C
मिश्र धातु इस्पात: क्रांतिक तापमान से 50°C से 100°C ऊपर

4. आदर्श शमन माध्यम के शीतलन गुण:
नाक के तापमान से पहले धीमी शीतलन: तापीय तनाव को पर्याप्त रूप से कम करने के लिए।
"नोज़" तापमान के निकट उच्च शीतलन क्षमता: गैर-मार्टेन्सिटिक संरचनाओं के निर्माण से बचने के लिए।
एम₅ बिंदु के निकट धीमी शीतलन: मार्टेन्सिटिक रूपांतरण के कारण उत्पन्न तनाव को कम करने के लिए।

शीतलन विशेषताएँ
शमन विधि

5. शमन विधियाँ और उनकी विशेषताएँ:
① सरल शमन: संचालन में आसान और छोटे, सरल आकार के वर्कपीस के लिए उपयुक्त। परिणामी सूक्ष्म संरचना मार्टेन्साइट (एम) है।
② दोहरी शमन प्रक्रिया: यह अधिक जटिल और नियंत्रित करने में कठिन है, जिसका उपयोग जटिल आकार वाले उच्च कार्बन इस्पात और बड़े मिश्र धातु इस्पात के वर्कपीस के लिए किया जाता है। परिणामी सूक्ष्म संरचना मार्टेन्साइट (एम) होती है।
③ ब्रोकन क्वेंचिंग: यह एक अधिक जटिल प्रक्रिया है, जिसका उपयोग बड़े, जटिल आकार के मिश्र धातु इस्पात के वर्कपीस के लिए किया जाता है। परिणामी सूक्ष्म संरचना मार्टेन्साइट (एम) होती है।
④ समतापी शमन: उच्च आवश्यकताओं वाले छोटे, जटिल आकार के वर्कपीस के लिए उपयोग किया जाता है। परिणामी सूक्ष्म संरचना निम्न बेनाइट (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 भी सत्य है।
अतिशीतित ऑस्टेनाइट की स्थिरता को प्रभावित करने वाले कारक:
सी-वक्र की स्थिति: यदि सी-वक्र दाईं ओर खिसकता 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, इस्पात की कठोरता को बढ़ाता है।
मुख्य कारक:
रासायनिक संरचना: कोबाल्ट (Co) को छोड़कर, ऑस्टेनाइट में घुले हुए सभी मिश्रधातु तत्व कठोरता को बढ़ाते हैं।
कार्बन स्टील में कार्बन की मात्रा यूटेक्टॉइड संरचना के जितनी करीब होती है, सी-वक्र उतना ही दाईं ओर खिसकता है, और कठोरता उतनी ही अधिक होती है।

7. कठोरता का निर्धारण और निरूपण
① अंतिम शमन कठोरता परीक्षण: अंतिम शमन परीक्षण विधि का उपयोग करके कठोरता का मापन किया जाता है।
2. क्रिटिकल 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।

कड़ा करना

बी. टेम्परिंग

1. टेम्परिंग की परिभाषा
टेम्परिंग एक ऊष्मा उपचार प्रक्रिया है जिसमें बुझाई गई स्टील को A₁ बिंदु से नीचे के तापमान तक दोबारा गर्म किया जाता है, उस तापमान पर रखा जाता है और फिर कमरे के तापमान तक ठंडा किया जाता है।
2. संयमन का उद्देश्य
अवशिष्ट तनाव को कम करें या समाप्त करें: यह वर्कपीस के विरूपण या दरार को रोकता है।
अवशिष्ट ऑस्टेनाइट को कम करें या समाप्त करें: यह वर्कपीस के आयामों को स्थिर करता है।
बुझाई गई इस्पात की भंगुरता को दूर करें: यह सूक्ष्म संरचना और गुणों को समायोजित करके वर्कपीस की आवश्यकताओं को पूरा करता है।
महत्वपूर्ण नोट: स्टील को बुझाने के तुरंत बाद टेम्पर किया जाना चाहिए।

3. टेम्परिंग प्रक्रियाएँ

1. निम्न तापन
उद्देश्य: शमन तनाव को कम करना, वर्कपीस की मजबूती में सुधार करना और उच्च कठोरता और घिसाव प्रतिरोध प्राप्त करना।
तापमान: 150°C ~ 250°C।
प्रदर्शन: कठोरता: एचआरसी 58 ~ 64। उच्च कठोरता और घिसाव प्रतिरोध।
अनुप्रयोग: औजार, सांचे, बियरिंग, कार्बराइज्ड पुर्जे और सतह-कठोर किए गए घटक।
2. उच्च तापमान
उद्देश्य: पर्याप्त मजबूती और कठोरता के साथ-साथ उच्च स्तर की मजबूती प्राप्त करना।
तापमान: 500°C ~ 600°C।
प्रदर्शन: कठोरता: एचआरसी 25 ~ 35। समग्र यांत्रिक गुण अच्छे हैं।
अनुप्रयोग: शाफ्ट, गियर, कनेक्टिंग रॉड आदि।
थर्मल रिफाइनिंग
परिभाषा: शमन के बाद उच्च तापमान पर तापन प्रक्रिया को ऊष्मीय शोधन या साधारण तापन कहा जाता है। इस प्रक्रिया द्वारा उपचारित इस्पात का समग्र प्रदर्शन उत्कृष्ट होता है और इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

IV. इस्पात का सतही ताप उपचार

ए. इस्पात का सतही शमन

1. सतही कठोरता की परिभाषा
सतही कठोरता एक ऊष्मा उपचार प्रक्रिया है जिसे किसी वस्तु की सतही परत को मजबूत करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इसमें सतही परत को तेजी से गर्म करके ऑस्टेनाइट में परिवर्तित किया जाता है और फिर उसे तेजी से ठंडा किया जाता है। यह प्रक्रिया इस्पात की रासायनिक संरचना या मूल संरचना को बदले बिना की जाती है।
2. सतह सख्त करने और सख्त होने के बाद की संरचना के लिए प्रयुक्त सामग्री
सतह को सख्त करने के लिए प्रयुक्त सामग्री
सामान्य सामग्रियां: मध्यम कार्बन इस्पात और मध्यम कार्बन मिश्र धातु इस्पात।
पूर्व-उपचार: सामान्य प्रक्रिया: टेम्परिंग। यदि कोर के गुणधर्म महत्वपूर्ण नहीं हैं, तो इसके बजाय नॉर्मलाइज़िंग का उपयोग किया जा सकता है।
कठोरता के बाद की संरचना
सतही संरचना: सतह की परत आमतौर पर मार्टेन्साइट या बैनिट जैसी कठोर संरचना बनाती है, जो उच्च कठोरता और घिसाव प्रतिरोध प्रदान करती है।
कोर संरचना: स्टील का कोर आमतौर पर अपनी मूल संरचना, जैसे कि पर्लाइट या टेम्परड अवस्था, को बरकरार रखता है, जो पूर्व-उपचार प्रक्रिया और आधार सामग्री के गुणों पर निर्भर करता है। इससे कोर की कठोरता और मजबूती बनी रहती है।

बी. प्रेरण सतह सख्तीकरण की विशेषताएं
1. उच्च तापन तापमान और तीव्र तापमान वृद्धि: प्रेरण सतह सख्त करने में आमतौर पर उच्च तापन तापमान और तीव्र तापन दर शामिल होती है, जिससे कम समय में तेजी से गर्म होना संभव हो जाता है।
2. सतही परत में महीन ऑस्टेनाइट कण संरचना: तीव्र तापन और उसके बाद शमन प्रक्रिया के दौरान, सतही परत में महीन ऑस्टेनाइट कण बनते हैं। शमन के बाद, सतह मुख्य रूप से महीन मार्टेन्साइट से बनी होती है, जिसकी कठोरता आमतौर पर पारंपरिक शमन की तुलना में 2-3 एचआरसी अधिक होती है।
3. अच्छी सतह गुणवत्ता: कम समय तक गर्म करने के कारण, वर्कपीस की सतह ऑक्सीकरण और डीकार्ब्यूराइजेशन के प्रति कम संवेदनशील होती है, और शमन-प्रेरित विरूपण कम से कम होता है, जिससे अच्छी सतह गुणवत्ता सुनिश्चित होती है।
4. उच्च थकान शक्ति: सतह परत में मार्टेन्सिटिक चरण परिवर्तन से संपीडन तनाव उत्पन्न होता है, जो वर्कपीस की थकान शक्ति को बढ़ाता है।
5. उच्च उत्पादन क्षमता: इंडक्शन सरफेस हार्डनिंग बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त है, जो उच्च परिचालन क्षमता प्रदान करती है।

सी. रासायनिक ऊष्मा उपचार का वर्गीकरण
कार्बराइजिंग, कार्बराइजिंग, कार्बराइजिंग, क्रोमाइजिंग, सिलिकॉनाइजिंग, सिलिकॉनाइजिंग, सिलिकॉनाइजिंग, कार्बोनिट्राइडिंग, बोरोकार्बराइजिंग

डी. गैस कार्बराइजिंग
गैस कार्बराइजिंग एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें किसी वस्तु को सीलबंद गैस कार्बराइजिंग भट्टी में रखा जाता है और उसे इतने तापमान तक गर्म किया जाता है कि वह स्टील को ऑस्टेनाइट में परिवर्तित कर दे। फिर, भट्टी में कार्बराइजिंग एजेंट बूंद-बूंद करके डाला जाता है, या सीधे कार्बराइजिंग वातावरण बनाया जाता है, जिससे कार्बन परमाणु वस्तु की सतह परत में फैल जाते हैं। इस प्रक्रिया से वस्तु की सतह पर कार्बन की मात्रा (wc%) बढ़ जाती है।
√कार्ब्यूराइजिंग एजेंट:
• कार्बन युक्त गैसें: जैसे कोयला गैस, द्रवीकृत पेट्रोलियम गैस (एलपीजी), आदि।
• कार्बनिक तरल पदार्थ: जैसे कि केरोसिन, मेथनॉल, बेंजीन, आदि।
√कार्ब्यूराइजिंग प्रक्रिया के पैरामीटर:
•कार्ब्यूराइजिंग तापमान: 920~950°C.
•कार्बराइजिंग का समय: यह कार्बराइज्ड परत की वांछित गहराई और कार्बराइजिंग तापमान पर निर्भर करता है।

ई. कार्बराइजिंग के बाद ऊष्मा उपचार
कार्बराइजिंग के बाद स्टील को हीट ट्रीटमेंट से गुजरना पड़ता है।
कार्बराइजिंग के बाद ऊष्मा उपचार प्रक्रिया:
√शमन + निम्न-तापमान तापन
1. प्री-कूलिंग के बाद डायरेक्ट क्वेंचिंग + लो-टेम्परेचर टेम्परिंग: वर्कपीस को कार्बराइजिंग तापमान से कोर के Ar₁ तापमान से थोड़ा ऊपर तक प्री-कूल किया जाता है और फिर तुरंत क्वेंच किया जाता है, जिसके बाद 160~180°C पर लो-टेम्परेचर टेम्परिंग की जाती है।
2. पूर्व-शीतलन + निम्न-तापमान टेम्परिंग के बाद एकल शमन: कार्बराइजिंग के बाद, वर्कपीस को धीरे-धीरे कमरे के तापमान तक ठंडा किया जाता है, फिर शमन और निम्न-तापमान टेम्परिंग के लिए पुनः गर्म किया जाता है।
3. प्री-कूलिंग के बाद डबल क्वेंचिंग + निम्न-तापमान टेम्परिंग: कार्बराइजिंग और धीमी शीतलन के बाद, वर्कपीस हीटिंग और क्वेंचिंग के दो चरणों से गुजरता है, जिसके बाद निम्न-तापमान टेम्परिंग की जाती है।

V. इस्पात का रासायनिक ताप उपचार

1. रासायनिक ऊष्मा उपचार की परिभाषा
रासायनिक ऊष्मा उपचार एक ऐसी ऊष्मा उपचार प्रक्रिया है जिसमें स्टील के एक टुकड़े को एक विशिष्ट सक्रिय माध्यम में रखा जाता है, उसे गर्म किया जाता है और उस तापमान पर बनाए रखा जाता है, जिससे माध्यम में मौजूद सक्रिय परमाणु टुकड़े की सतह में फैल जाते हैं। इससे टुकड़े की सतह की रासायनिक संरचना और सूक्ष्म संरचना में परिवर्तन होता है, जिसके परिणामस्वरूप उसके गुणधर्म बदल जाते हैं।
2. रासायनिक ऊष्मा उपचार की मूल प्रक्रिया
अपघटन: गर्म करने के दौरान, सक्रिय माध्यम विघटित हो जाता है, जिससे सक्रिय परमाणु मुक्त होते हैं।
अवशोषण: सक्रिय परमाणु इस्पात की सतह द्वारा अधिशोषित हो जाते हैं और इस्पात के ठोस विलयन में घुल जाते हैं।
विसरण: इस्पात की सतह पर अवशोषित और घुले हुए सक्रिय परमाणु आंतरिक भाग में चले जाते हैं।
प्रेरण सतह सख्तीकरण के प्रकार
ए. उच्च आवृत्ति प्रेरण तापन
वर्तमान आवृत्ति: 250~300 किलोहर्ट्ज़।
कठोर परत की मोटाई: 0.5~2.0 मिमी।
अनुप्रयोग: मध्यम और छोटे मॉड्यूल गियर और छोटे से मध्यम आकार के शाफ्ट।
बी. मध्यम आवृत्ति प्रेरण तापन
वर्तमान आवृत्ति: 2500~8000 किलोहर्ट्ज़।
कठोर परत की गहराई: 2~10 मिमी।
अनुप्रयोग: बड़े शाफ्ट और बड़े से मध्यम मॉड्यूल गियर।
सी. पावर-फ्रीक्वेंसी इंडक्शन हीटिंग
वर्तमान आवृत्ति: 50 हर्ट्ज़।
कठोर परत की मोटाई: 10~15 मिमी।
अनुप्रयोग: ऐसे वर्कपीस जिनमें बहुत गहरी कठोर परत की आवश्यकता होती है।

3. प्रेरण सतह सख्तीकरण
प्रेरण सतह सख्तीकरण का मूल सिद्धांत
त्वचा पर प्रभाव:
जब प्रेरण कुंडली में प्रत्यावर्ती धारा किसी वस्तु की सतह पर प्रेरित धारा उत्पन्न करती है, तो प्रेरित धारा का अधिकांश भाग सतह के निकट केंद्रित होता है, जबकि वस्तु के आंतरिक भाग से लगभग कोई धारा प्रवाहित नहीं होती। इस घटना को त्वचा प्रभाव (स्किन इफेक्ट) के नाम से जाना जाता है।
प्रेरण सतह सख्तीकरण का सिद्धांत:
स्किन इफ़ेक्ट के आधार पर, वर्कपीस की सतह को ऑस्टेनाइज़िंग तापमान तक तेज़ी से गर्म किया जाता है (कुछ ही सेकंड में 800~1000°C तक), जबकि वर्कपीस का आंतरिक भाग लगभग अप्रभावित रहता है। इसके बाद वर्कपीस को पानी के छिड़काव द्वारा ठंडा किया जाता है, जिससे सतह की कठोरता प्राप्त होती है।

स्वभाव भंगुरता

4. भंगुरता को नियंत्रित करें
बुझाई गई इस्पात में भंगुरता को कम करना
टेम्परिंग ब्रिटलनेस उस घटना को संदर्भित करता है जहां कुछ निश्चित तापमानों पर टेम्परिंग करने पर क्वेंच्ड स्टील की इम्पैक्ट टफनेस में काफी कमी आ जाती है।
प्रथम प्रकार की संयमन भंगुरता
तापमान सीमा: 250°C से 350°C।
विशेषताएं: यदि बुझाई गई इस्पात को इस तापमान सीमा के भीतर टेम्पर 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 बुझाई गई इस्पात को गर्म करने से बचें।
टेम्परिंग भंगुरता के पहले प्रकार को निम्न-तापमान टेम्परिंग भंगुरता या अपरिवर्तनीय टेम्परिंग भंगुरता के रूप में भी जाना जाता है।

Ⅵ. टेम्परिंग

1. टेम्परिंग एक अंतिम ऊष्मा उपचार प्रक्रिया है जो शमन के बाद की जाती है।
बुझाई गई इस्पात को टेम्परिंग की आवश्यकता क्यों होती है?
शमन के बाद सूक्ष्म संरचना: शमन के बाद, इस्पात की सूक्ष्म संरचना में आमतौर पर मार्टेन्साइट और अवशिष्ट ऑस्टेनाइट होते हैं। ये दोनों ही अस्थाई अवस्थाएं हैं और कुछ निश्चित परिस्थितियों में परिवर्तित हो सकती हैं।
मार्टेन्साइट के गुण: मार्टेन्साइट उच्च कठोरता के साथ-साथ उच्च भंगुरता (विशेष रूप से उच्च-कार्बन सुई जैसी मार्टेन्साइट में) की विशेषता रखता है, जो कई अनुप्रयोगों के लिए प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा नहीं करता है।
मार्टेन्सिटिक रूपांतरण की विशेषताएं: मार्टेन्साइट में रूपांतरण बहुत तेजी से होता है। शमन के बाद, वर्कपीस में अवशिष्ट आंतरिक तनाव होते हैं जो विरूपण या दरार का कारण बन सकते हैं।
निष्कर्ष: शमन के तुरंत बाद वर्कपीस का उपयोग नहीं किया जा सकता! आंतरिक तनाव को कम करने और वर्कपीस की कठोरता को बढ़ाने के लिए टेम्परिंग आवश्यक है, जिससे यह उपयोग के लिए उपयुक्त हो जाता है।

2. कठोरता और कठोरता क्षमता के बीच अंतर:
कठोरता :
कठोरता से तात्पर्य शमन प्रक्रिया के बाद इस्पात की एक निश्चित गहराई तक कठोर होने की क्षमता (कठोर परत की मोटाई) से है। यह इस्पात की संरचना और संघटन, विशेष रूप से उसके मिश्रधातु तत्वों और इस्पात के प्रकार पर निर्भर करती है। कठोरता इस बात का माप है कि शमन प्रक्रिया के दौरान इस्पात अपनी पूरी मोटाई में कितनी अच्छी तरह कठोर हो सकता है।
कठोरता (कठोर होने की क्षमता):
कठोरता, या कठोरता क्षमता, इस्पात में शमन प्रक्रिया के बाद प्राप्त होने वाली अधिकतम कठोरता को दर्शाती है। यह मुख्य रूप से इस्पात में कार्बन की मात्रा पर निर्भर करती है। कार्बन की उच्च मात्रा से आमतौर पर अधिक संभावित कठोरता प्राप्त होती है, लेकिन यह इस्पात के मिश्रधातु तत्वों और शमन प्रक्रिया की प्रभावशीलता द्वारा सीमित हो सकती है।

3. इस्पात की कठोरता
√ कठोरता की अवधारणा
कठोरता से तात्पर्य ऑस्टेनाइज़िंग तापमान से ठंडा करने के बाद इस्पात की एक निश्चित गहराई तक मार्टेन्सिटिक कठोरता प्राप्त करने की क्षमता से है। सरल शब्दों में, यह ठंडा करने के दौरान इस्पात की मार्टेन्साइट बनाने की क्षमता है।
कठोरता का मापन
कठोरता का आकार, निर्दिष्ट परिस्थितियों में शमन के बाद 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 मार्टेन्साइट होती है।
सामान्य शमन माध्यम:
•पानी
विशेषताएं: किफायती होने के साथ-साथ इसमें मजबूत शीतलन क्षमता भी है, लेकिन क्वथनांक के निकट इसकी शीतलन दर अधिक होती है, जिससे अत्यधिक शीतलन हो सकता है।
उपयोग: आमतौर पर कार्बन स्टील के लिए उपयोग किया जाता है।
खारा पानी: पानी में नमक या क्षार का घोल, जिसकी उच्च तापमान पर शीतलन क्षमता पानी की तुलना में अधिक होती है, जिससे यह कार्बन स्टील के लिए उपयुक्त होता है।
•तेल
विशेषताएं: यह 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 इसकी शीतलन क्षमता कम होती है।
उपयोग: मिश्रधातु इस्पात के लिए उपयुक्त।
प्रकारों में शमन तेल, मशीन तेल और डीजल ईंधन शामिल हैं।

गर्म करने का समय
हीटिंग समय में हीटिंग दर (वांछित तापमान तक पहुंचने में लगने वाला समय) और होल्डिंग समय (लक्ष्य तापमान पर बनाए रखने का समय) दोनों शामिल होते हैं।
तापन समय निर्धारित करने के सिद्धांत: वर्कपीस के अंदर और बाहर दोनों ओर समान तापमान वितरण सुनिश्चित करें।
यह सुनिश्चित करें कि ऑस्टेनाइजेशन पूर्ण हो और निर्मित ऑस्टेनाइट एकसमान और महीन हो।
तापन समय निर्धारित करने का आधार: आमतौर पर अनुभवजन्य सूत्रों का उपयोग करके अनुमान लगाया जाता है या प्रयोगों के माध्यम से निर्धारित किया जाता है।
शमन मीडिया
दो प्रमुख पहलू:
ए. शीतलन दर: उच्च शीतलन दर मार्टेन्साइट के निर्माण को बढ़ावा देती है।
बी. अवशिष्ट तनाव: उच्च शीतलन दर से अवशिष्ट तनाव बढ़ता है, जिससे वर्कपीस में विरूपण और दरार पड़ने की प्रवृत्ति बढ़ सकती है।

Ⅶ. सामान्यीकरण

1. सामान्यीकरण की परिभाषा
नॉर्मलाइज़िंग एक ऊष्मा उपचार प्रक्रिया है जिसमें स्टील को Ac3 तापमान से 30°C से 50°C अधिक तापमान तक गर्म किया जाता है, उस तापमान पर स्थिर रखा जाता है, और फिर संतुलन अवस्था के निकट सूक्ष्म संरचना प्राप्त करने के लिए हवा से ठंडा किया जाता है। एनीलिंग की तुलना में, नॉर्मलाइज़िंग में शीतलन दर तेज़ होती है, जिसके परिणामस्वरूप महीन पर्लाइट संरचना (P) और उच्च शक्ति और कठोरता प्राप्त होती है।
2. सामान्यीकरण का उद्देश्य
सामान्यीकरण का उद्देश्य एनीलिंग के उद्देश्य के समान है।
3. सामान्यीकरण के अनुप्रयोग
•नेटवर्क वाले द्वितीयक सीमेंटाइट को समाप्त करें।
•कम आवश्यकताओं वाले भागों के लिए अंतिम ऊष्मा उपचार के रूप में कार्य करता है।
• यह कम और मध्यम कार्बन संरचनात्मक इस्पात के लिए प्रारंभिक ऊष्मा उपचार के रूप में कार्य करता है, जिससे मशीनिंग क्षमता में सुधार होता है।

4. एनीलिंग के प्रकार
एनीलिंग का पहला प्रकार:
उद्देश्य और कार्य: इसका लक्ष्य अवस्था परिवर्तन को प्रेरित करना नहीं है, बल्कि इस्पात को असंतुलित अवस्था से संतुलित अवस्था में परिवर्तित करना है।
प्रकार:
• डिफ्यूजन एनीलिंग: इसका उद्देश्य पृथक्करण को समाप्त करके संरचना को समरूप बनाना है।
•पुनर्क्रिस्टलीकरण एनीलिंग: कार्य कठोरता के प्रभावों को समाप्त करके तन्यता को बहाल करता है।
• तनाव से राहत देने वाली एनीलिंग: सूक्ष्म संरचना को बदले बिना आंतरिक तनाव को कम करती है।
दूसरे प्रकार की एनीलिंग:
उद्देश्य एवं कार्य: इसका लक्ष्य सूक्ष्म संरचना और गुणों में परिवर्तन करके पर्लाइट-प्रधान सूक्ष्म संरचना प्राप्त करना है। यह प्रकार यह भी सुनिश्चित करता है कि पर्लाइट, फेराइट और कार्बाइड का वितरण और आकारिकी विशिष्ट आवश्यकताओं को पूरा करें।
प्रकार:
•पूर्ण एनीलिंग: इसमें स्टील को Ac3 तापमान से ऊपर गर्म किया जाता है और फिर एकसमान पर्लाइट संरचना उत्पन्न करने 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 किया जाता है।
• समतापी एनीलिंग: इसमें स्टील को Ac3 से ऊपर तक गर्म किया जाता है, फिर उसे समतापी तापमान तक तेजी से ठंडा किया जाता है और वांछित संरचना प्राप्त करने के लिए उसी तापमान पर रखा जाता है।
• स्फेरोइडाइजिंग एनीलिंग: इससे एक गोलाकार कार्बाइड संरचना उत्पन्न होती है, जिससे मशीनेबिलिटी और मजबूती में सुधार होता है।

Ⅷ.1. ऊष्मा उपचार की परिभाषा
ऊष्मा उपचार एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें धातु को गर्म किया जाता है, एक विशिष्ट तापमान पर रखा जाता है, और फिर ठोस अवस्था में रहते हुए ठंडा किया जाता है ताकि इसकी आंतरिक संरचना और सूक्ष्म संरचना में परिवर्तन हो सके, जिससे वांछित गुण प्राप्त हो सकें।
2. ऊष्मा उपचार की विशेषताएं
ऊष्मा उपचार से वर्कपीस का आकार नहीं बदलता; बल्कि, यह स्टील की आंतरिक संरचना और सूक्ष्म संरचना को बदल देता है, जिससे स्टील के गुणधर्म भी बदल जाते हैं।
3. ऊष्मा उपचार का उद्देश्य
ऊष्मा उपचार का उद्देश्य इस्पात (या वर्कपीस) के यांत्रिक या प्रसंस्करण गुणों में सुधार करना, इस्पात की पूरी क्षमता का उपयोग करना, वर्कपीस की गुणवत्ता बढ़ाना और उसके 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 तापन और शीतलन प्रक्रिया के दौरान उसकी सूक्ष्म संरचना और संरचना में परिवर्तन होते हैं या नहीं।


पोस्ट करने का समय: 19 अगस्त 2024