Steel का heat treatment

 

दोस्तो आज हम बात करेंगे steel को heat treatment करने की विधी के बारे में जानेंगे की एक लोहे को गर्म करके उसे कैसे कठोर बनाया जाता है।तो चलिए जानते है।

steel को अपने अनुसार गुणों में प्राप्त करने के लिए हमें लोहे को गर्म करके ठंडा करना पड़ता है।जिससे लोहे में कठोरता आती है।steel को गर्म करके ठंडा करने की इस विधी को हम heat treatment या ऊष्मा उपचार कहते है।steel के इस गुण को और मजबूती से पाने के लिए हमें heat treatment करते समय उसमें उपयोग की गई कार्बन की मात्रा तथा ठंडा करने की दर पर निर्भर होना पड़ता है।मतलब की हम heat treatment करते समय उस steel के standard के हिसाब से कार्बन का उपयोग कर रहे है।या नही और steel को गर्म करने के बाद कितना देरी तक ठंडा करते है।

यदि हम गर्म steel को 230°C तक काफी जल्दी ठंडा करते है।तो martensite बनता है।यह रूप में परिवर्तन 110°C तक पूरा हो जाता है।martansite iron(Fe) में कार्बन (C) घुला रहता है।जबकि इसकी bcc संरचना bct (body-centred-tetragonal) संरचना में बदल जाती है।तथा इसकी कठोरता निम्न कारण से उच्च हो जाती है।

 

1.iron lattice का मरोड़ होना।

 

2.mastensite plates का बहुत शुध्द आकार होना।

 

3.twining से जुड़ी विस्थापन का उच्च घनत्व

 

इस्पात को दिया गया ऊष्मा उपचार pearlite,bainite अथवा marsensite के साथ अंतिम फेज उत्पन्न करते हुए ठंडा होने की दर द्वारा नियंत्रित किया जायेगा।

ठंडा होने की चार दर है,जो क्रमशः

350°C/s,140°C/s,35°C/s तथा 5°C/s है।ठंडा होने की पहले क्षेत्र के दौरान martensite ठंडा होने की दुसरे क्षेत्र में martensite + pearlite तथा ठंडा होने की तीसरे क्षेत्र के दौरान pearlite मिलता है।

अनिलीकरण(annealing)

 

इस क्रिया में इस्पात को एक घंटे के लिए 727°C से 912°C के बीच अनीलीकरण भट्टी अथवा पिट में गर्म किया जाता है।तथा फिर फिर से 50°C/hr तथा 30°C/hr के बीच भट्टी को बंद कर 600°C तक ठंडा किया जाता है।600°C पहुचने के बाद pearlite में पूर्ण रूप परिवर्तन हो जाता है।तथा उसके बाद सेम्पल को भट्टी से बाहर निकाल कर बिना कोई आगे रूप परिवर्तन के वायु में ठंडा किया जाता है।इससे समय में बचत होती है।इस क्रिया से 110 BHN से 230 BHN तक hardness प्राप्त होती है।यह प्रक्रम कभी कभी full annealing कहलाता है,ताकि इसे अन्य annealing processes से अलग किया जा सके।अनिलन के प्रक्रम में धातु की grain संरचना बदल जाती है।तथा मृदु हो जाती है।
शीट तथा वायर इण्डस्ट्रीज में जाॅब को पूर्ण करने से पूर्व पदार्थ को work hardened किया जाता है।ताकि ductility पुनः स्थापित कि जा सके।यह प्रक्रम process annealing कहलाता है।यदि annealing process सेम्पल को vacuum अथवा inert gas वातावरण में गर्म किया जाता है।तो इस्पात सतह चमकदार रहती है।यह प्रक्रम bright annealing कहलाता है।isothermal annealing में इस्पात को 727°C से 550°C तक तेजी से ठंडा किया जाता है।तथा इस तापमान पर कुछ घंटे रखा जाता है ताकि पूरा austenite,pearlite के रूप में परिवर्तित हो सके।फिर air cooling भट्टी के बाहर जाती है।

 

नीर्मलीकरण(normalizing)

 

इस क्रिया में सेम्पल को annealing की भांति भट्टी में गर्म किया जाता है।तथा फिर शांत वायु में ठंडा किया जाता है।ताकि भट्टी में ठंडा होने की तुलना में ठंडा होने की दर उच्च हो।कभी-कभी annealing क्रिया के स्थान पर यह क्रिया की जाती है।जिससे समय एंव धन की बचत होती है।इस क्रिया में रोलिंग,फोर्जिंग आदि यांत्रिक कार्य से प्राप्त coarse grained structure शुध्द हो जाता है।इस क्रिया में casting के दौरान प्राप्त cast dendritic structure सजातीय(homogeneous)हो जाता है।इस क्रिया में 120 BHN से 300 BHN hardness प्राप्त होती है।austenite का रूप परिवर्तन काफी निम्न तापमान पर होता है।जिससे fine pearlite मिलता है।

 

कठोरीकरण (hardening)

 

यह क्रिया अधिक hardness प्राप्त करने के लिए कि जाती है।ताकि सेम्पल wear resistant एंव increased strength का प्राप्त हो सके।इस क्रिया में गर्म इस्पात को क्रांतिक तापमान(critical temperature) 727°C से वाय,ऑयल अथवा forced air में तेजी से ठंडा किया जाता है।ठंडा करने की यह क्रिया quenching कहलाती है।

Hardeing करने के लिए इस्पात को annealing तथा normalizing की भांति उसी तापमान पर गर्म किया जाता है।तथा एक घंटे प्रति 25 मिमी thickness के लिए नम किया जाता है।quenching के बाद इस्पात संरचना martensite,carbide तथा retained austenite की बनी होती है।जिसका अनुपात temperature composition तथा rate of cooling पर निर्भर करता है।hardness मशीनी अंगो के भार (weight) कम करने में बहुत महत्वपूर्ण कार्य करती है।

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