धातु ताप उपचार और सुप्रसिद्ध "चार अग्नियाँ"
धातु ताप उपचार एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें किसी धातु के टुकड़े को एक चुने हुए माध्यम में उचित तापमान तक गर्म किया जाता है, एक निश्चित समय के लिए उस तापमान पर रखा जाता है, और फिर विभिन्न माध्यमों में अलग-अलग दरों पर ठंडा किया जाता है, ताकि सतह पर या थोक में सूक्ष्म संरचना को बदलकर इसके गुणों को नियंत्रित किया जा सके।
ताप-उपचार प्रक्रिया में आम तौर पर तीन चरण शामिल होते हैं: गर्म करना, भिगोना (रखना), और ठंडा करना।
समग्र ताप उपचार जिन्हें सामान्यतः चार अग्नियों के रूप में संदर्भित किया जाता है, वे चार सबसे अधिक बार उपयोग की जाने वाली विधियां हैं: तापानुशीतन, सामान्यीकरण, शमन और टेम्परिंग।
एनीलिंग एक ऊष्मा उपचार है जिसमें स्टील को एक निश्चित तापमान तक गर्म किया जाता है, एक निश्चित अवधि के लिए रखा जाता है, और फिर भट्टी में धीरे-धीरे ठंडा किया जाता है। परिणामी सूक्ष्म संरचना आमतौर पर पर्लाइट और फेराइट होती है। एनीलिंग का मुख्य उद्देश्य संरचनात्मक दोषों को दूर करना, संरचना को समरूप बनाना, कणों के आकार को परिष्कृत करना और यांत्रिक गुणों में सुधार करना है। एनीलिंग कठोरता को कम करता है, तन्यता और मजबूती बढ़ाता है, और मशीनीकरण में सुधार करता है।
सामान्यीकरण सामान्यीकरण में स्टील को एक निश्चित तापमान से ऊपर गर्म करके उसे पूरी तरह से ऑस्टेनाइट में परिवर्तित किया जाता है, फिर उसे हवा में ठंडा किया जाता है। परिणामी संरचना आमतौर पर सोर्बाइट (एक महीन मोती जैसी संरचना) होती है। तापानुशीतन की तुलना में, सामान्यीकरण तेज़ गति से ठंडा होता है, जिससे एक महीन सूक्ष्म संरचना और कुछ हद तक बेहतर यांत्रिक गुण उत्पन्न होते हैं। सामान्यीकरण में समय भी कम लगता है और भट्टी में ज़्यादा समय नहीं लगता, इसलिए इसकी उत्पादकता ज़्यादा होती है।
शमन (क्वेंचिंग) एक ऊष्मा उपचार है जिसमें स्टील को एक निर्दिष्ट तापमान से ऊपर गर्म किया जाता है, रखा जाता है, और फिर एक शमन माध्यम में डुबोकर तेज़ी से ठंडा किया जाता है जिससे उसका तापमान क्रांतिक शीतलन दर से अधिक दर से तेज़ी से गिरता है। इससे मुख्यतः मार्टेंसाइट या निम्न बैनाइट जैसी असंतुलित संरचनाएँ बनती हैं। शमन से शक्ति और कठोरता बढ़ती है लेकिन तन्यता कम होती है। सामान्य शमन माध्यमों में जल, तेल, क्षारीय विलयन और लवण विलयन शामिल हैं।
टेम्परिंग: पहले से ठंडे किए गए स्टील को एक निश्चित तापमान पर दोबारा गर्म करना और फिर उसे एक निर्दिष्ट विधि से ठंडा करना। टेम्परिंग को तापमान के आधार पर निम्न, मध्यम और उच्च तापमान टेम्परिंग में वर्गीकृत किया जा सकता है:
निम्न तापमान टेम्परिंग (150-250 डिग्री सेल्सियस): इसका उद्देश्य उच्च कठोरता और शमन से पहनने के प्रतिरोध को बनाए रखना है, जबकि आंतरिक तनाव और भंगुरता को कम करना है ताकि सेवा में दरार या समय से पहले विफलता को रोका जा सके।
मध्यम तापमान टेम्परिंग (350-500°C): इसका उद्देश्य उच्च उपज शक्ति, अच्छी लोचदार सीमा और बेहतर कठोरता प्राप्त करना है।
उच्च तापमान टेम्परिंग (500-650 डिग्री सेल्सियस): उच्च तापमान टेम्परिंग के बाद शमन को आमतौर पर शमन और टेम्परिंग कहा जाता है; इसका लक्ष्य यांत्रिक गुणों का एक संतुलित सेट है - अच्छी ताकत, कठोरता, लचीलापन और क्रूरता।
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