आइए कार्बन संरचनात्मक स्टील के लिए ताप उपचार प्रक्रिया का परिचय दें।
कार्बन स्ट्रक्चरल स्टील के लिए हीट ट्रीटमेंट प्रक्रिया का मूल हीटिंग, होल्डिंग और कूलिंग प्रक्रियाओं को नियंत्रित करके स्टील के आंतरिक माइक्रोस्ट्रक्चर (जैसे फेराइट, पर्लाइट, मार्टेंसाइट इत्यादि) को समायोजित करना है, जिससे विभिन्न अनुप्रयोगों के अनुरूप इसके यांत्रिक गुणों (ताकत, कठोरता, लचीलापन और कठोरता) को अनुकूलित किया जा सके। क्योंकि कार्बन संरचनात्मक स्टील में मिश्र धातु तत्व की मात्रा बेहद कम होती है (इसमें केवल सी, सी और एमएन जैसे बुनियादी तत्व होते हैं, अन्य मिश्र धातु तत्व नहीं या न्यूनतम होते हैं), इसकी गर्मी उपचार प्रक्रियाओं को सादगी, अर्थव्यवस्था और लक्षित मजबूती की विशेषता होती है। उन्हें मुख्य रूप से दो मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है: थोक ताप उपचार और सतह ताप उपचार। इन सामान्य प्रक्रिया प्रकारों का विस्तृत परिचय निम्नलिखित है:
1. बल्क हीट ट्रीटमेंट: स्टील की समग्र सूक्ष्म संरचना और गुणों को बदलना
बल्क हीट ट्रीटमेंट में संपूर्ण स्टील सामग्री को गर्म करना, पकड़ना और ठंडा करना शामिल है। यह अनुकूलित समग्र यांत्रिक गुणों (जैसे शाफ्ट, गियर, बोल्ट, आदि) की आवश्यकता वाले भागों के लिए उपयुक्त है। कार्बन संरचनात्मक स्टील के लिए सबसे अधिक उपयोग की जाने वाली थोक ताप उपचार प्रक्रियाओं में एनीलिंग, सामान्यीकरण और शमन और तड़का शामिल है।
2. सतही ताप उपचार: केवल स्टील की सतह को मजबूत करता है, कोर की कठोरता को बनाए रखता है
कार्बन स्ट्रक्चरल स्टील का सतह ताप उपचार मुख्य रूप से कोर प्लास्टिसिटी/कठोरता (उदाहरण के लिए, गियर और क्रैंकशाफ्ट) को बनाए रखते हुए सतह पर उच्च कठोरता/घिसाव प्रतिरोध की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए लक्षित है। चूंकि इसमें कोई मिश्रधातु तत्व नहीं है, इसलिए सतह को मजबूत करना सतह संरचना समायोजन या तेजी से सतह को गर्म करने और ठंडा करने पर निर्भर करता है। सामान्य प्रक्रियाओं में केस हार्डनिंग और कार्बराइजिंग (कम -कार्बन स्टील के लिए) शामिल हैं।
1. सतह सख्त करना (उच्च -आवृत्ति/मध्यम-आवृत्ति प्रेरण ताप सतह सख्त करना)
मूल सिद्धांत: उच्च {{0}आवृत्ति (100-500kHz) या मध्यम-आवृत्ति (500Hz-10kHz) प्रेरण धारा का उपयोग करके, स्टील की सतह को तेजी से Ac3 से ऊपर गर्म किया जाता है (कोर तापमान Ac1 से नीचे रहता है, मूल माइक्रोस्ट्रक्चर को संरक्षित करता है)। इसके बाद पानी के स्प्रे से तुरंत ठंडा किया जाता है, जिससे "नरम कोर बनाए रखते हुए कठोर सतह" प्राप्त होती है। प्रक्रिया विशेषताएं:
तीव्र तापन गति (कुछ सेकंड से लेकर दसियों सेकंड), छोटी गर्मी -प्रभावित क्षेत्र (केवल सतह 0.5-5 मिमी सख्त होना), न्यूनतम भाग विरूपण;
सतह की रासायनिक संरचना में किसी बदलाव की आवश्यकता नहीं है, केवल तीव्र चरण परिवर्तन के माध्यम से सतह को मजबूत करना;
मध्यम -कार्बन स्टील (जैसे 45# स्टील और 50# स्टील) पर लागू; कम -कार्बन स्टील की सतह का शमन कम प्रभावी होता है (कठोर परत कम कठोरता वाली होती है)।
अनुप्रयोग: क्रैंकशाफ्ट मुख्य जर्नल, गियर टूथ सतह, मशीन टूल गाइडवे, और अन्य भागों को सतह पहनने के प्रतिरोध और कोर प्रभाव प्रतिरोध की आवश्यकता होती है।
2. कार्बराइजिंग और शमन (कम -कार्बन स्ट्रक्चरल स्टील के लिए विशेषीकृत)
मूल सिद्धांत: कम {{0}कार्बन स्टील (जैसे Q235 और 20# स्टील) में कम कार्बन सामग्री (0.25% से कम या उसके बराबर) होती है और प्रत्यक्ष शमन के माध्यम से उच्च कठोरता प्राप्त नहीं की जा सकती है। इसके बजाय, सतह पर कार्बन सामग्री को 0.8%-1.2% तक बढ़ाने के लिए कार्बराइजिंग की आवश्यकता होती है (एक उच्च -कार्बन सतह परत का निर्माण)। इसके बाद शमन और कम तापमान पर तड़का लगाया जाता है, जिससे अंततः कम कार्बन, नरम और सख्त कोर के साथ "अत्यधिक कठोर और टूट-फूट प्रतिरोधी सतह" प्राप्त होती है। विशिष्ट प्रक्रिया:
कार्बराइजिंग: भाग को कार्बराइजिंग भट्टी में रखें (प्राकृतिक गैस या प्रोपेन जैसे कार्बराइजिंग माध्यम का उपयोग करके) और इसे 4-10 घंटे के लिए 900-950 डिग्री पर रखें ताकि कार्बन परमाणु सतह में प्रवेश कर सकें।
शमन: कार्बराइजिंग के बाद, सीधे 820-850 डिग्री तक ठंडा करें, पकड़ें, और फिर पानी या तेल में बुझाएं (सतह पर मार्टेंसाइट बनाने के लिए)।
कम -तड़का: शमन तनाव को खत्म करने और सतह की कठोरता को स्थिर करने के लिए 1-2 घंटे के लिए 150-200 डिग्री पर रखें।
प्रदर्शन और अनुप्रयोग: सतह की कठोरता HRC58-62 (उच्च पहनने के प्रतिरोध) तक पहुंच सकती है, जबकि कोर कठोरता 250HB (उच्च क्रूरता) से कम या उसके बराबर है। प्रभाव और सतह घिसाव के अधीन भागों (जैसे ट्रांसमिशन गियर और यूनिवर्सल संयुक्त कांटे) के लिए उपयुक्त। तृतीय. कार्बन स्ट्रक्चरल स्टील के ताप उपचार के लिए मुख्य विचार
खराब कठोरता: बड़े हिस्से को बुझाने से बचें:
कार्बन संरचनात्मक स्टील में मिश्र धातु तत्व (जैसे सीआर, नी और मो) नहीं होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कठोरता बहुत कम होती है। केवल छोटे खंड वाले हिस्से (जैसे कि 20 मिमी से कम या उसके बराबर व्यास वाला 45# स्टील शाफ्ट) को पानी बुझाने के माध्यम से पूरी तरह से कठोर किया जा सकता है। बड़े खंड वाले हिस्सों को बुझाने से आसानी से कोर में एक "गैर-छह मार्टेंसिटिक संरचना" (जैसे कि पर्लाइट) बन सकती है, जिससे असमान आंतरिक और बाहरी गुण हो सकते हैं और यहां तक कि दरारें भी पड़ सकती हैं। इसलिए, बड़े -सेक्शन वाले हिस्सों को अक्सर शमन के बजाय "सामान्यीकरण" या "उच्च तापमान तड़के" के साथ व्यवहार किया जाता है। निम्न -कार्बन और मध्यम-कार्बन स्टील्स के बीच प्रसंस्करण अंतर:
कम -कार्बन स्टील (सी 0.25% से कम या उसके बराबर, जैसे कि Q235 और 20#): इसमें अच्छी प्लास्टिसिटी है लेकिन कम ताकत है। यह आम तौर पर अकेले नहीं बुझती। कार्यशीलता में सुधार के लिए एनीलिंग/सामान्यीकरण का उपयोग किया जाता है, या सतह को मजबूत करने के लिए कार्बराइजिंग और शमन का उपयोग किया जाता है।
मध्यम -कार्बन स्टील (सी=0.25%-0.6%, जैसे 45# और 55#): यह मुख्य रूप से शमन और तड़के के लिए उपयुक्त है। तड़के के तापमान को समायोजित करके "कठोरता-कठोरता" संतुलन प्राप्त किया जा सकता है। यह यांत्रिक भागों के लिए एक मुख्य सामग्री है।
शीतलक माध्यम चयन:
शीतलन दर सीधे शमन गुणवत्ता निर्धारित करती है:
जल शमन: तेज़ शीतलन दर, मध्यम -कार्बन स्टील (जैसे 45#) के लिए उपयुक्त, उच्च कठोरता प्राप्त कर सकता है, लेकिन आंतरिक तनाव का खतरा होता है (जिसे खत्म करने के लिए समय पर तड़के की आवश्यकता होती है)।
तेल शमन: पानी की तुलना में धीमी शीतलन दर, थोड़े बड़े क्रॉस सेक्शन वाले हिस्सों के लिए उपयुक्त, दरार के जोखिम को कम कर सकता है, लेकिन पानी शमन की तुलना में इसकी कठोरता थोड़ी कम होती है।
वायु शीतलन/भट्ठी शीतलन: केवल एनीलिंग और सामान्यीकरण के लिए उपयोग किया जाता है, शमन के लिए नहीं। तनाव से राहत महत्वपूर्ण है:
शमन और वेल्डिंग के बाद भागों के भीतर अवशिष्ट तनाव बना रहता है। यदि राहत न दी जाए, तो प्रसंस्करण या उपयोग के दौरान ये हिस्से विरूपण और टूटने के प्रति संवेदनशील होते हैं। इसलिए, इन तनावों को दूर करने और भाग के आयामों को स्थिर करने के लिए निम्न तापमान तापमान (शमन के बाद) या तनाव राहत एनीलिंग (वेल्डिंग के बाद) आवश्यक है।
सारांश
कार्बन संरचनात्मक स्टील के लिए ताप उपचार प्रक्रिया कम लागत और लक्षित अनुप्रयोग पर केंद्रित है। एनीलिंग/सामान्यीकरण से नरमी, तनाव से राहत और बेहतर कार्यशीलता प्राप्त होती है; शमन और तड़का यांत्रिक गुणों को बढ़ाता है; और केस शमन/कार्बराइजिंग से सतही -से{{2}मुख्य प्रदर्शन विभेदन प्राप्त होता है। व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, कार्बन संरचनात्मक स्टील की लागत-प्रभावशीलता को अधिकतम करने के लिए स्टील की कार्बन सामग्री (कम कार्बन/मध्यम कार्बन), भाग क्रॉस-अनुभागीय आयाम और अनुप्रयोग आवश्यकताओं (पहनने के प्रतिरोध/प्रभाव प्रतिरोध/मशीनिंग में आसानी) के आधार पर उपयुक्त प्रक्रिया का चयन किया जाना चाहिए।