स्टील की सतह का सख्त होना क्या है? सतह सख्त करने के लिए क्या उपयोग किया जाता है?

2024 लेखक: Howard Calhoun | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 10:28

धातुओं के ताप उपचार की कला मानव जाति को लंबे समय से ज्ञात है। औजारों और विशेष रूप से हथियारों के निर्माण में शामिल कारीगरों ने इसे अपने दम पर महारत हासिल किया, या अन्य अनुभवी विशेषज्ञों के साथ कई वर्षों तक अध्ययन किया। रहस्यों को गुप्त रखा गया था, जिसने बेशक, प्रौद्योगिकी के प्रसार को धीमा कर दिया, लेकिन एक विशिष्ट उद्देश्य के लिए उत्पादों के एक विशेष निर्माता की प्रतिस्पर्धात्मकता को बढ़ा दिया। मध्ययुगीन आर्मरर्स की तकनीकों में से एक सतह सख्त थी, जो ब्लेड के लचीलेपन के साथ संयुक्त रूप से तलवारों और कृपाणों के काटने वाले किनारों और बिंदुओं को एक विशेष कठोरता देता है। आज, ऐसी संपत्तियां अब किसी को आश्चर्यचकित नहीं करती हैं, प्रौद्योगिकियां बड़े पैमाने पर और व्यापक हो गई हैं।

एक आम आदमी यह सब क्यों जानेगा?

थर्मल मेटलवर्किंग के विशेषज्ञों के लिए यह लेख सबसे अधिक संभावना और प्रसिद्ध तथ्यों के एक समूह की तरह प्रतीत होगा। इसके अलावा, वे शब्दावली में कुछ अशुद्धियाँ पा सकते हैं। प्रस्तुत जानकारी उनके लिए अभिप्रेत नहीं है, यह उन लोगों को संबोधित है जो धातु विज्ञान से दूर हैं, शौकिया हैं,जो लोग इस बात में रुचि रखते हैं कि कैसे एक साधारण टेबल या फोल्डिंग चाकू एक अच्छे ब्लेड से ताकत में भिन्न होता है, वॉल्यूम सख्त से सतह सख्त, और इसी तरह के मुद्दों। घर में आवश्यक एक या दूसरी वस्तु खरीदते समय, उपभोक्ता को एक महत्वपूर्ण मूल्य अंतर का सामना करना पड़ता है। विक्रेता हमेशा एक योग्य और समझने योग्य तरीके से यह नहीं समझा सकता है कि एक उपकरण (उदाहरण के लिए एक रिंच) सामान्य बाहरी समानता वाले दूसरे की तुलना में बहुत अधिक महंगा क्यों है। वह, सबसे अधिक संभावना है, अवधारणाओं और शर्तों के साथ "अपने दिमाग को पाउडर" करने की कोशिश करेगा जो औसत आम आदमी के लिए समझ से बाहर हैं। सामान्य भाषा में अनुवादित, इन स्पष्टीकरणों का अर्थ होगा कि समायोज्य रिंच नहीं टूटेगा या अधिक समय तक नहीं चलेगा, और तेज करने की आवश्यकता बहुत कम होगी (यदि ग्राहक चाकू खरीदना चाहता है)। "सतह सख्त!" - विक्रेता रहस्यमय तरीके से कारण का संकेत देगा, उसकी आँखों को काल्पनिक खुशी के साथ घुमाएगा। यह क्या है?

एक उत्पाद में विपरीत गुण

जैसा कि वाक्यांश से स्पष्ट है, इस मामले में केवल उत्पाद की बाहरी पतली परत गर्मी उपचार के अधीन होती है। तथ्य यह है कि स्टील को सख्त करने की आवश्यकता होती है, हर कोई अस्पष्ट रूप से अनुमान लगाता है, यहां तक कि जो नहीं जानते कि यह क्या है। यह सामान्य "लोहे के टुकड़े", मुलायम और भंगुर से अलग है। लेकिन यह सतही क्यों है जो इस तरह का सम्मान प्राप्त करता है? हार्डनिंग का उपयोग धातु के गुणों को बदलने के लिए किया जाता है, न कि किसी प्रकार के सुधार के लिए, जैसा कि अक्सर घोषित किया जाता है। गुणवत्ता, कुछ मामलों में उपयोगी, दूसरों में हानिकारक हो जाती है। फ़ाइल कठिन है, क्योंकि लोहे, एल्यूमीनियम या कांस्य को संसाधित करना उनके लिए आसान है, लेकिन यदि आप इसे मोड़ने का प्रयास करते हैंया हथौड़े से मारो, वह फट जाएगा। हैकसॉ ब्लेड पर भी यही बात लागू होती है, जो अक्सर गलत कटिंग एंगल पर टूट जाती है। लचीलापन या लचीलापन के साथ संयुक्त कठोरता प्रदान करने के लिए, सतह सख्त लागू किया जाता है। इसके बाद, उत्पाद के गुण गुणों को जोड़ सकते हैं, कभी-कभी विपरीत, विभिन्न क्रिस्टल संरचनाओं की विशेषता। अब हमें कुछ भौतिक विज्ञान विवरणों में जाने की जरूरत है।

धातुओं के बहुरूपता के बारे में सबसे सरल विचार

क्रिस्टल जाली के आकार के आधार पर एक ही धातु में विभिन्न भौतिक गुण (कठोरता, चिपचिपाहट, लचीलापन, लचीलापन, लोच, आदि) हो सकते हैं। यांत्रिक मापदंडों को बदलने की इस क्षमता को बहुरूपता कहा जाता है। बहुत समय पहले, आदिम हथियार बनाते समय, लोगों ने देखा कि एक या दूसरी तलवार या क्लीवर अधिक सफल निकला, यह अपने तेज को लंबे समय तक बरकरार रखता है और टूटता नहीं है। बेशक, हमारे पूर्वज धातु की आणविक संरचनाओं से परिचित नहीं थे, वे सहज और आनुभविक रूप से हर चीज में आए। तो, अनुभवजन्य रूप से, उन्होंने पाया कि यदि टिप को गर्म किया जाता है, तो इसका तापमान चमक के रंगों पर निर्भर करता है। तेजी से ठंडा होने पर, धातु में कुछ परिवर्तन होता है, यह या तो सख्त हो जाता है या अधिक लचीला हो जाता है। यदि इसे दोबारा गर्म किया जाता है, तो यह फिर से वही हो जाता है, और कभी-कभी इससे भी बदतर। उस समय तक, काफी विशिष्ट विचारों का गठन किया गया था, उदाहरण के लिए, एक आदर्श शिकार चाकू क्या होना चाहिए। सतह सख्त तब भी इस्तेमाल की जाती थी, लेकिन अधिक बारतथाकथित स्थानीय का उपयोग किया गया था, अर्थात, जिसमें एक बिंदु ठोस था, ब्लेड का मध्य लचीला था, और हैंडल से सटे ब्लेड का हिस्सा प्लास्टिक था (इसे थोड़ा मोड़ें, लेकिन टूटें नहीं)

अंदर क्या चल रहा है

विशेष विवरण में जाने के बिना, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि कठोर स्टील की संरचना तीन मुख्य प्रकार की होती है: मार्टेंसिटिक, ट्रोस्टाइट और सॉर्बिटिक। यांत्रिक विशेषताएं इन क्रिस्टलीय संरचनाओं के अनुपात पर निर्भर करती हैं। इस मामले में, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि उनमें से कौन सा और कठोरता को कैसे प्रभावित करता है। परिणाम इस बात पर निर्भर करता है कि धातु कितनी गर्म है और कितनी जल्दी ठंडी होती है। इस प्रकार, सतह का सख्त होना ऊपरी परत के तापमान में वृद्धि और बाद में ठंडा होने के साथ हो सकता है, या तो बाहरी वातावरण में गर्मी हस्तांतरण के परिणामस्वरूप (तरल पदार्थ, अक्सर तेल, पानी और नमकीन, वायु या अन्य एजेंट), या कारण उत्पाद में इसके आंशिक पलायन के लिए। इस मामले में, महत्वपूर्ण तापमान तक पहुंचने की डिग्री के आधार पर, परतों में बहुरूपी परिवर्तन होते हैं, जो एक नई क्रिस्टल संरचना के गठन को प्रभावित करता है।

परिणामस्वरूप, निम्नलिखित क्षेत्रों में परिवर्तन हुआ है:

- ऊपरी कठोर।

- मध्यवर्ती, आंशिक रूप से कठोर। इसे गर्मी प्रभावित क्षेत्र भी कहा जाता है।

- कम कठोरता का क्षेत्र।

- अनमॉडिफाइड इंटीरियर।

सतह सख्त करने के तरीके

के साथ एक शीर्ष परत बनाएंकई मायनों में कठोरता में वृद्धि। रेलरोड कार स्प्रिंग्स को केवल छोटी धातु गेंदों (शॉट) के साथ गोली मार दी जाती है जो सतह की मुहर बनाती है, जबकि धातु की आंतरिक मात्रा लंबे समय तक यांत्रिक तनाव का सामना करने के लिए पर्याप्त प्लास्टिक बनी रहती है। सबसे प्राचीन विधि को खुली आग पर किसी वस्तु का तेजी से गर्म करना, छिड़काव या जेट प्रवाह के साथ माना जाता है। यह इस तकनीक से है कि एक पारंपरिक ओरिएंटल घुमावदार चाकू (करम्बित) बनाया जाता है। गहन शीतलन के माध्यम से सतह को सख्त भी किया जा सकता है। गैस-प्लाज्मा, प्रेरण, लेजर और अन्य विधियों को भी जाना जाता है। उनमें से कुछ रहने लायक हैं।

एचडीटीवी

1930 के दशक के मध्य में, सोवियत वैज्ञानिक वी.पी. वोलोग्डिन ने उच्च आवृत्ति धाराओं का उपयोग करके बड़े हिस्से में एक गैर-समान आणविक संरचना प्रदान करने के लिए एक विधि का आविष्कार किया। मैकेनिकल इंजीनियरिंग तेजी से विकसित हुई, उद्योग को ऐसी तकनीकों की आवश्यकता थी जो गुणवत्ता का त्याग किए बिना बड़े पैमाने पर उत्पादन सुनिश्चित करें। एचडीटीवी की सतह का सख्त होना प्रेरण की घटना पर आधारित है। विधि की ख़ासियत विकिरणित लूप में धारा की आवृत्ति और परिमाण पर गर्म परत की मोटाई की निर्भरता में निहित है। इस मामले में, परिणाम उच्च स्तर की संभावना के साथ अनुमानित है, इसलिए, गुणवत्ता नियंत्रण बहुत सरल है। इसके अलावा, विधि समग्र उत्पादों और विधानसभाओं के प्रसंस्करण पर लागू होती है, जैसे क्रैंकशाफ्ट और अन्य बड़ी वस्तुएं जिन्हें क्रमिक रूप से प्रारंभ करनेवाला के साथ स्थानांतरित किया जा सकता है।पूरी लंबाई को उजागर करना। इस तकनीक के साथ, चाकू जैसी छोटी और सपाट वस्तुओं को संसाधित करने के लिए मापदंडों को चुनना मुश्किल है। उच्च आवृत्ति धाराओं के साथ सतह का सख्त होना अपेक्षाकृत भारी उत्पादों पर लागू होता है, जिसकी ताकत और पहनने का प्रतिरोध शीर्ष परत के यांत्रिक गुणों पर निर्भर करता है।

एचडीटीवी पद्धति का उपयोग करने की विशेषताएं

विधि मशीन-निर्माण उद्योग के तेजी से विकास की स्थितियों में विकसित की गई थी, जो यूएसएसआर की रक्षा क्षमता के लिए मुख्य थी, जो इसके आवेदन की बारीकियों में प्रकट हुई थी। ट्रैक्टर, टैंक, ऑटोमोबाइल या हवाई जहाज के सबसे महत्वपूर्ण हिस्से इतने बड़े नहीं हैं कि एक कॉम्पैक्ट इंडक्टर के फ्रेम में रखा जा सके, उनमें से प्रत्येक के लिए उपकरण बनाना बहुत महंगा था, और अगर इसे सबसे बड़े आयामों के आधार पर बनाया गया था, तब ऊर्जा की लागत भारी हो गई। हालांकि, इंडक्शन केस हार्डनिंग को किसी भी उत्पाद पर लागू किया जाता है, अपेक्षाकृत छोटे से लेकर बड़े तक। उदाहरण के लिए, गियर को क्रमिक रूप से एचडीटीवी के संपर्क में लाया जाता है, दांत से दांत घुमाते हुए। क्रैंकशाफ्ट और कार्डन शाफ्ट के तत्व लगातार और क्रमिक रूप से गर्म होते हैं, प्रारंभ करनेवाला के निश्चित फ्रेम के अंदर चलते हैं, जबकि कूलर (स्प्रेयर) को इसके तुरंत बाद तकनीकी प्रक्रिया में शामिल किया जाता है। मशीन के अंत में, वर्कपीस को तुरंत पानी से छिड़का जाता है (इसलिए नाम, "स्प्रे" के साथ व्यंजन)।

खैर, एक छोटी सख्त सतह वाले उत्पादों को प्रारंभ करनेवाला में पूरी तरह से रखा जाता है और उसी तरह ठंडा किया जाता है।

लेजर

यह डिवाइसहमारे समय में, मानव गतिविधि के विभिन्न क्षेत्रों में काफी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, धातु के काम में आवेदन मिला है। विधि को बाद में ठंडा करने की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि बीम का प्रभाव अल्पकालिक होता है और यह धातु की सबसे ऊपरी परत को प्रभावित करता है, जिससे क्रिस्टल संरचना में वांछित परिवर्तन होता है। "लेजर शार्पनिंग" वास्तव में यह सुनिश्चित करता है कि काटने के उपकरण को लंबे समय तक तेज करने की आवश्यकता नहीं है (यह मुख्य रूप से उनके लिए उपयोग किया जाता है), यदि यह विधि वास्तव में इसके निर्माण में उपयोग की जाती है। हालांकि, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि हमारे नकली युग में, उत्पाद पर शिलालेख हमेशा सत्य के अनुरूप नहीं होता है। कभी-कभी स्ट्रीट स्टॉल पर बेचे जाने वाले कुछ सस्ते "तितली" चाकू को भी ऐसे ब्रांड से सजाया जाता है। लेज़र बीम के साथ सतह को सख्त करना एक महंगी तकनीक है, यह केवल प्रमुख उपकरण निर्माताओं के लिए उपलब्ध है।

ठंड

विधि का भौतिक आधार गहरी ठंड के दौरान ऑस्टेनिटिक संरचना के मार्टेंसिटिक में संक्रमण के परिणामस्वरूप स्टील की कठोरता में वृद्धि की घटना की खोज थी। यूएसएसआर में ए.पी. गुलेव, एन.ए. मिंकेविच और एस.एस. शटेनबर्ग द्वारा विकसित विधि के अनुसार इस तरह की सतह को सख्त किया जाता है। यह विशेष उद्देश्यों के लिए कार्बन (0.5 प्रतिशत से अधिक सी युक्त) और मिश्र धातु इस्पात पर लागू होता है, जैसे उच्च गति कटर और अन्य विशेष उपकरण उत्पादों के निर्माण के लिए उत्पादित।

बिजली का हीटिंग

सामान्य तौर पर, यह इंडक्शन हार्डनिंग के समान सिद्धांत पर बनाया गया है, केवल इस अंतर के साथ कि हीटिंग प्रतिरोधक है, इसके कारणबड़े मूल्यों का प्रवाह और भाग का प्रतिरोध। इनपुट वोल्टेज की आवृत्ति उसी तरह गर्म परत की गहराई को प्रभावित करती है, और जितनी अधिक होती है, उतनी ही पतली होती है। बढ़ी हुई कठोरता की सतह एक मिलीमीटर के अंश से लेकर इसकी कई इकाइयों तक हो सकती है। यह उत्पाद और उसके आयामों की आवश्यकताओं पर निर्भर करता है। एचडीटीवी की तुलना में, इलेक्ट्रोरेसिस्टिव विधि में धाराओं, तापमान और परत की गहराई की एक विस्तृत श्रृंखला होती है। इसकी मदद से, उदाहरण के लिए, एक सैनिक की संगीन-चाकू के रूप में इतनी विशाल और विशेष गुणवत्ता वाली वस्तु बनाई जा सकती है। इलेक्ट्रिक हीटिंग द्वारा सतह को सख्त करने के लिए तेल, पानी या अन्य गर्मी प्राप्त करने वाले एजेंटों में तकनीकी रूप से सत्यापित शीतलन व्यवस्था की आवश्यकता होती है।

निष्कर्ष

तो, सतह को सख्त करने का मुख्य कार्य उत्पाद के अंदर क्रिस्टल संरचना का ऐसा वितरण है, जिसमें सोर्बाइट या ट्रोस्टाइट की किस्में इसके अंदर रहती हैं, और बाहर मार्टेंसाइट की एक परत बनती है। यह कई तरीकों से प्राप्त किया जा सकता है, सबसे सरल और सबसे प्राचीन से लेकर सबसे तकनीकी रूप से उन्नत और आधुनिक तक। किसी भी मामले में, स्टील के उच्च-गुणवत्ता वाले सख्त के लिए उत्पादन नियमों के अनुपालन में उच्च योग्यता और सटीकता की आवश्यकता होती है। सभी नियमों के अनुसार बनाया गया उत्पाद सस्ता नहीं हो सकता। इस कारण से, एक अच्छा रसोई का चाकू और करम्बिट दोनों ही महंगे हैं। केवल उपकरण काटने के लिए लेजर बीम से सतह का सख्त होना सबसे आम है।