मिश्र धातुओं का ताप उपचार। गर्मी उपचार के प्रकार

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

मिश्र धातुओं का ताप उपचार लौह और अलौह धातु विज्ञान की उत्पादन प्रक्रिया का एक अभिन्न अंग है। इस प्रक्रिया के परिणामस्वरूप, धातुएं अपनी विशेषताओं को आवश्यक मानों में बदलने में सक्षम हैं। इस लेख में, हम आधुनिक उद्योग में उपयोग किए जाने वाले मुख्य प्रकार के ताप उपचार पर विचार करेंगे।

गर्मी उपचार का सार

अर्द्ध-तैयार उत्पादों के उत्पादन के दौरान, धातु के हिस्सों को वांछित गुण (ताकत, जंग और पहनने के प्रतिरोध, आदि) देने के लिए गर्मी का इलाज किया जाता है। मिश्र धातुओं का ताप उपचार कृत्रिम रूप से निर्मित प्रक्रियाओं का एक समूह है जिसके दौरान उच्च तापमान के प्रभाव में मिश्र धातुओं में संरचनात्मक और भौतिक और यांत्रिक परिवर्तन होते हैं, लेकिन पदार्थ की रासायनिक संरचना संरक्षित रहती है।

हीट ट्रीटमेंट का उद्देश्य

राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था के सभी क्षेत्रों में दैनिक उपयोग किए जाने वाले धातु उत्पादों को पहनने के प्रतिरोध के लिए उच्च आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए। कच्चे माल के रूप में धातु को आवश्यक प्रदर्शन गुणों के साथ मजबूत करने की आवश्यकता होती है, जो हो सकता हैउच्च तापमान के संपर्क में आना। उच्च तापमान वाले मिश्र धातुओं का ताप उपचार किसी पदार्थ की प्रारंभिक संरचना को बदलता है, इसके घटक घटकों को पुनर्वितरित करता है, क्रिस्टल के आकार और आकार को बदल देता है। यह सब धातु के आंतरिक तनाव को कम करता है और इस प्रकार इसके भौतिक और यांत्रिक गुणों को बढ़ाता है।

गर्मी उपचार के प्रकार

धातु मिश्र धातुओं का ताप उपचार तीन सरल प्रक्रियाओं में आता है: कच्चे माल (अर्ध-तैयार उत्पाद) को वांछित तापमान पर गर्म करना, इसे आवश्यक समय के लिए निर्दिष्ट परिस्थितियों में रखना और तेजी से ठंडा करना। आधुनिक उत्पादन में, कई प्रकार के ताप उपचार का उपयोग किया जाता है, जो कुछ तकनीकी विशेषताओं में भिन्न होते हैं, लेकिन सामान्य रूप से प्रक्रिया एल्गोरिथ्म हर जगह समान रहता है।

ऊष्मा उपचार करने की विधि के अनुसार निम्न प्रकार होते हैं:

• थर्मल (सख्त, तड़के, एनीलिंग, उम्र बढ़ने, क्रायोजेनिक उपचार)।
• थर्मो-मैकेनिकल उपचार में मिश्र धातु पर यांत्रिक क्रिया के साथ संयुक्त उच्च तापमान उपचार शामिल है।
• केमिको-थर्मल में धातु का ताप उपचार शामिल है, इसके बाद रासायनिक तत्वों (कार्बन, नाइट्रोजन, क्रोमियम, आदि) के साथ उत्पाद की सतह को समृद्ध किया जाता है।

एनीलिंग

एनीलिंग एक निर्माण प्रक्रिया है जिसमें धातुओं और मिश्र धातुओं को एक पूर्व निर्धारित तापमान पर गर्म किया जाता है, और फिर, भट्ठी के साथ जिसमें प्रक्रिया हुई, बहुत धीरे-धीरे स्वाभाविक रूप से ठंडा हो जाता है। एनीलिंग के परिणामस्वरूप, रासायनिक संरचना की विषमताओं को समाप्त करना संभव हैपदार्थ, आंतरिक तनाव को दूर करते हैं, एक दानेदार संरचना प्राप्त करते हैं और इसे इस तरह सुधारते हैं, साथ ही इसके आगे के प्रसंस्करण को सुविधाजनक बनाने के लिए मिश्र धातु की कठोरता को कम करते हैं। एनीलिंग दो प्रकार की होती है: पहली और दूसरी तरह की एनीलिंग।

प्रथम श्रेणी के एनीलिंग का तात्पर्य गर्मी उपचार से है, जिसके परिणामस्वरूप मिश्र धातु की चरण अवस्था में बहुत कम या कोई परिवर्तन नहीं होता है। इसकी अपनी किस्में भी हैं: समरूप - एनीलिंग तापमान 1100-1200 है, ऐसी परिस्थितियों में मिश्र धातुओं को 8-15 घंटे के लिए रखा जाता है, पुन: क्रिस्टलीकरण (टी 100-200 पर) एनीलिंग का उपयोग रिवेट स्टील के लिए किया जाता है, जो पहले से ही विकृत है। ठंडा होना।

दूसरी तरह के एनीलिंग से मिश्र धातु में महत्वपूर्ण चरण परिवर्तन होते हैं। इसकी कई किस्में भी हैं:

• पूर्ण एनीलिंग - इस पदार्थ के महत्वपूर्ण तापमान चिह्न विशेषता से 30-50 ऊपर मिश्र धातु को गर्म करना और निर्दिष्ट दर पर ठंडा करना (200 / घंटा - कार्बन स्टील्स, 100 / घंटा और 50 / घंटा - कम-मिश्र धातु और उच्च -अलॉय स्टील्स, क्रमशः).
• अपूर्ण - एक महत्वपूर्ण बिंदु तक गर्म करना और धीमी गति से ठंडा करना।
• डिफ्यूजन - एनीलिंग तापमान 1100-1200।
• समतापी - तापन उसी तरह होता है जैसे पूर्ण एनीलिंग के साथ होता है, हालांकि, उसके बाद, तीव्र शीतलन को महत्वपूर्ण तापमान से थोड़ा कम तापमान पर किया जाता है और हवा में ठंडा करने के लिए छोड़ दिया जाता है।
• सामान्यीकृत - धातु को बाद में हवा में ठंडा करके पूर्ण एनीलिंग, और भट्टी में नहीं।

कठोर करना

टेम्परिंग हेर-फेर हैएक मिश्र धातु के साथ, जिसका उद्देश्य धातु के मार्टेंसिटिक परिवर्तन को प्राप्त करना है, जो उत्पाद की लचीलापन को कम करता है और इसकी ताकत बढ़ाता है। शमन, साथ ही एनीलिंग, महत्वपूर्ण तापमान से ऊपर भट्ठी में धातु को शमन तापमान तक गर्म करना शामिल है, अंतर तरल स्नान में होने वाली उच्च शीतलन दर में निहित है। धातु और यहाँ तक कि उसके आकार के आधार पर, विभिन्न प्रकार के हार्डनिंग का उपयोग किया जाता है:

• एक ही वातावरण में सख्त होना, यानी एक ही स्नान में तरल (बड़े हिस्से के लिए पानी, छोटे हिस्से के लिए तेल)।
• आंतरायिक सख्त - शीतलन दो क्रमिक चरणों में होता है: पहले एक तरल (एक तेज शीतलक) में लगभग 300 के तापमान तक, फिर हवा में या किसी अन्य तेल स्नान में।
• स्टेप्ड - जब उत्पाद सख्त तापमान तक पहुँच जाता है, तो इसे कुछ समय के लिए पिघले हुए लवण में ठंडा किया जाता है, इसके बाद हवा में ठंडा किया जाता है।
• इज़ोटेर्मल - तकनीक स्टेप हार्डनिंग के समान है, केवल मार्टेंसिटिक ट्रांसफ़ॉर्मेशन तापमान पर उत्पाद के होल्डिंग समय में भिन्न होती है।
• सेल्फ टेंपरिंग हार्डनिंग अन्य प्रकारों से इस मायने में अलग है कि गर्म धातु पूरी तरह से ठंडी नहीं होती है, जिससे भाग के बीच में एक गर्म क्षेत्र निकल जाता है। इस हेरफेर के परिणामस्वरूप, उत्पाद सतह पर बढ़ी हुई ताकत और बीच में उच्च चिपचिपाहट के गुणों को प्राप्त करता है। यह संयोजन ताल वाद्य यंत्रों (हथौड़ा, छेनी, आदि) के लिए आवश्यक है

छुट्टी

टेम्परिंग मिश्र धातुओं के ताप उपचार का अंतिम चरण है, जो निर्धारित करता हैधातु की अंतिम संरचना। तड़के का मुख्य उद्देश्य धातु उत्पाद की भंगुरता को कम करना है। सिद्धांत यह है कि भाग को महत्वपूर्ण तापमान से नीचे के तापमान पर गर्म किया जाए और इसे ठंडा किया जाए। चूंकि विभिन्न प्रयोजनों के लिए गर्मी उपचार मोड और धातु उत्पादों की शीतलन दर भिन्न हो सकती है, इसलिए तड़के तीन प्रकार के होते हैं:

• उच्च - ताप तापमान 350-600 से महत्वपूर्ण एक से नीचे के मान तक है। इस प्रक्रिया का उपयोग अक्सर धातु संरचनाओं के लिए किया जाता है।
• मध्यम - टी 350-500 पर गर्मी उपचार, वसंत उत्पादों और स्प्रिंग्स के लिए आम।
• कम - उत्पाद का ताप तापमान 250 से अधिक नहीं है, जो उच्च शक्ति प्राप्त करने और भागों के प्रतिरोध पहनने की अनुमति देता है।

उम्र बढ़ने

एजिंग मिश्र धातुओं का ताप उपचार है, जिससे शमन के बाद एक सुपरसैचुरेटेड धातु के अपघटन की प्रक्रिया होती है। उम्र बढ़ने का परिणाम तैयार उत्पाद की कठोरता, उपज और ताकत की सीमा में वृद्धि है। न केवल कच्चा लोहा उम्र बढ़ने के अधीन है, बल्कि अलौह धातु भी है, जिसमें आसानी से विकृत एल्यूमीनियम मिश्र धातु शामिल हैं। यदि सख्त होने के अधीन धातु उत्पाद को सामान्य तापमान पर रखा जाता है, तो इसमें ऐसी प्रक्रियाएं होती हैं जो ताकत में सहज वृद्धि और लचीलापन में कमी का कारण बनती हैं। इसे धातु की प्राकृतिक वृद्धावस्था कहा जाता है। यदि वही हेरफेर ऊंचे तापमान पर किया जाता है, तो इसे कृत्रिम बुढ़ापा कहा जाएगा।

क्रायोजेनिक उपचार

मिश्र धातुओं की संरचना में परिवर्तन,जिसका अर्थ है कि उनके गुण न केवल उच्च, बल्कि अत्यंत कम तापमान से भी प्राप्त किए जा सकते हैं। शून्य से नीचे t पर मिश्र धातुओं का ऊष्मीय उपचार क्रायोजेनिक कहलाता है। इस तकनीक का व्यापक रूप से राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था के विभिन्न क्षेत्रों में उच्च तापमान गर्मी उपचार के पूरक के रूप में उपयोग किया जाता है, क्योंकि यह थर्मल सख्त प्रक्रियाओं की लागत को काफी कम कर सकता है।

मिश्र धातुओं का क्रायोजेनिक उपचार एक विशेष क्रायोजेनिक प्रोसेसर में t-196 पर किया जाता है। यह तकनीक मशीनीकृत भाग और जंग-रोधी गुणों के सेवा जीवन को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकती है, साथ ही पुन: उपचार की आवश्यकता को समाप्त कर सकती है।

थर्मो-मैकेनिकल ट्रीटमेंट

मिश्र धातु के प्रसंस्करण की एक नई विधि उच्च तापमान पर धातुओं के प्रसंस्करण को प्लास्टिक की स्थिति में उत्पादों के यांत्रिक विरूपण के साथ जोड़ती है। थर्मोमेकेनिकल ट्रीटमेंट (टीएमटी) को पूरा करने की विधि के अनुसार तीन प्रकार के हो सकते हैं:

• निम्न-तापमान टीएमटी में दो चरण होते हैं: प्लास्टिक विरूपण के बाद भाग का शमन और तड़का। अन्य प्रकार के टीएमटी से मुख्य अंतर मिश्र धातु की ऑस्टेनिटिक अवस्था में ताप तापमान है।
• उच्च-तापमान टीएमटी में प्लास्टिक विरूपण के संयोजन में मिश्र धातु को मार्टेंसिटिक अवस्था में गर्म करना शामिल है।
• प्रारंभिक - विरूपण t 20 पर किया जाता है, इसके बाद धातु का सख्त और तड़का लगाया जाता है।

रासायनिक-थर्मल उपचार

मिश्र धातुओं की संरचना और गुणों को बदलेंयह रासायनिक-थर्मल उपचार की मदद से भी संभव है, जो धातुओं पर थर्मल और रासायनिक प्रभावों को जोड़ती है। इस प्रक्रिया का अंतिम लक्ष्य, उत्पाद को बढ़ी हुई ताकत, कठोरता और पहनने के प्रतिरोध के अलावा, भाग को एसिड प्रतिरोध और आग प्रतिरोध प्रदान करना भी है। इस समूह में निम्न प्रकार के ताप उपचार शामिल हैं:

• उत्पाद की सतह को अतिरिक्त मजबूती देने के लिए सीमेंटेशन किया जाता है। प्रक्रिया का सार कार्बन के साथ धातु को संतृप्त करना है। कार्बराइजिंग दो तरह से किया जा सकता है: ठोस और गैस कार्बराइजिंग। पहले मामले में, संसाधित सामग्री, कोयले और उसके उत्प्रेरक के साथ, एक भट्टी में रखी जाती है और एक निश्चित तापमान तक गरम की जाती है, इसके बाद इसे इस वातावरण में रखकर ठंडा किया जाता है। गैस कार्बराइजिंग के मामले में, कार्बनयुक्त गैस की एक सतत धारा के तहत उत्पाद को ओवन में 900 तक गर्म किया जाता है।
• नाइट्राइडिंग धातु उत्पादों की नाइट्रोजन वातावरण में उनकी सतह को संतृप्त करके एक रासायनिक-थर्मल उपचार है। इस प्रक्रिया का परिणाम भाग की तन्य शक्ति में वृद्धि और इसके संक्षारण प्रतिरोध में वृद्धि है।
• साइनाइडेशन एक ही समय में नाइट्रोजन और कार्बन के साथ धातु की संतृप्ति है। माध्यम तरल (पिघला हुआ कार्बन- और नाइट्रोजन युक्त लवण) और गैसीय हो सकता है।
• डिफ्यूजन प्लेटिंग धातु उत्पादों को गर्मी प्रतिरोध, एसिड प्रतिरोध और पहनने के प्रतिरोध प्रदान करने का एक आधुनिक तरीका है। ऐसे मिश्र धातुओं की सतह विभिन्न धातुओं (एल्यूमीनियम, क्रोमियम) और धातु (सिलिकॉन, बोरॉन) से संतृप्त होती है।

विशेषताएंकच्चा लोहा का ताप उपचार

अलौह धातु मिश्र धातुओं की तुलना में कास्ट आयरन मिश्र धातुओं को थोड़ी अलग तकनीक का उपयोग करके गर्मी उपचार के अधीन किया जाता है। कच्चा लोहा (ग्रे, उच्च शक्ति, मिश्र धातु) निम्न प्रकार के ताप उपचार से गुजरता है: एनीलिंग (टी 500-650 पर), सामान्यीकरण, सख्त (निरंतर, इज़ोटेर्मल, सतह), तड़के, नाइट्राइडिंग (ग्रे कास्ट आयरन), एल्युमिनाइजिंग (मोती का कच्चा लोहा), क्रोमियम चढ़ाना। इन सभी प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप अंतिम कच्चा लोहा उत्पादों के गुणों में काफी सुधार होता है: सेवा जीवन में वृद्धि, उत्पाद के उपयोग के दौरान दरार की संभावना को समाप्त करना, कच्चा लोहा की ताकत और गर्मी प्रतिरोध में वृद्धि करना।

अलौह मिश्र धातुओं का ताप उपचार

अलौह धातुओं और मिश्र धातुओं में एक दूसरे से अलग-अलग गुण होते हैं, इसलिए उन्हें अलग-अलग तरीकों से संसाधित किया जाता है। इस प्रकार, तांबे की मिश्र धातुओं को रासायनिक संरचना को बराबर करने के लिए पुन: क्रिस्टलीकरण के अधीन किया जाता है। पीतल के लिए, कम तापमान वाली एनीलिंग तकनीक (200-300) प्रदान की जाती है, क्योंकि यह मिश्र धातु आर्द्र वातावरण में सहज दरार के लिए प्रवण होती है। कांस्य को 550 तक टी पर समरूपीकरण और एनीलिंग के अधीन किया जाता है। मैग्नीशियम annealed, बुझती है और कृत्रिम उम्र बढ़ने के अधीन है (बुझती मैग्नीशियम के लिए प्राकृतिक उम्र बढ़ने नहीं होती है)। एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम की तरह, तीन गर्मी उपचार विधियों से गुजरता है: एनीलिंग, सख्त और उम्र बढ़ने, जिसके बाद एल्यूमीनियम मिश्र धातुएं उनकी ताकत में काफी वृद्धि करती हैं। टाइटेनियम मिश्र धातुओं के प्रसंस्करण में शामिल हैं: पुन: क्रिस्टलीकरण एनीलिंग, सख्त, उम्र बढ़ने, नाइट्राइडिंग और कार्बराइजिंग।

सीवी

लौह और अलौह धातु विज्ञान दोनों में धातुओं और मिश्र धातुओं का ताप उपचार मुख्य तकनीकी प्रक्रिया है। प्रत्येक प्रकार के प्रसंस्कृत मिश्र धातुओं के वांछित गुणों को प्राप्त करने के लिए आधुनिक तकनीकों में विभिन्न प्रकार के ताप उपचार विधियां हैं। प्रत्येक धातु का अपना महत्वपूर्ण तापमान होता है, जिसका अर्थ है कि पदार्थ की संरचनात्मक और भौतिक-रासायनिक विशेषताओं को ध्यान में रखते हुए गर्मी उपचार किया जाना चाहिए। अंततः, यह न केवल वांछित परिणाम प्राप्त करेगा, बल्कि उत्पादन प्रक्रियाओं को भी महत्वपूर्ण रूप से सुव्यवस्थित करेगा।