Heat Treatment Process MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Heat Treatment Process - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

व्याख्या:

उदसीनीकरण:

• उदसीनीकरण एक ताप उपचार प्रक्रिया है जिसका उपयोग स्टील की दाने की संरचना को परिष्कृत करने और इसकी संरचना को एक समान बनाने के लिए किया जाता है। इस प्रक्रिया में स्टील को उसके क्रांतिक बिंदु से ऊपर के तापमान पर गर्म करना शामिल है, आमतौर पर 750 डिग्री सेल्सियस और 950 डिग्री सेल्सियस के बीच (स्टील के प्रकार के आधार पर), और फिर इसे हवा में ठंडा होने देना। उदसीनीकरण का उद्देश्य आंतरिक तनावों को दूर करना, यांत्रिक गुणों को बढ़ाना और मशीनीकरण में सुधार करना है।
• उदसीनीकरण प्रक्रिया में, स्टील को उस तापमान पर गर्म किया जाता है जो आमतौर पर उसके ऊपरी क्रांतिक तापमान से 30-50 डिग्री सेल्सियस अधिक होता है। स्टील को इस तापमान पर एक अवधि के लिए रखा जाता है जो ऑस्टेनाइट में परिवर्तन की अनुमति देने के लिए पर्याप्त है। गर्म करने के बाद, स्टील को भट्टी से निकाल दिया जाता है और स्थिर हवा में ठंडा होने दिया जाता है। इस नियंत्रित शीतलन के परिणामस्वरूप एक महीन पर्लाइटिक संरचना होती है, जो अन्य ताप उपचार प्रक्रियाओं द्वारा प्राप्त संरचनाओं की तुलना में अधिक समान होती है।
• स्टेनलेस स्टील को आमतौर पर सामान्यीकृत नहीं किया जाता है क्योंकि इसमें क्रोमियम, निकेल और मोलिब्डेनम जैसे मिश्र धातु तत्व होते हैं जो संक्षारण प्रतिरोध और अन्य विशिष्ट गुण प्रदान करते हैं। ये मिश्र धातु तत्व ताप उपचार प्रक्रियाओं के प्रति अलग तरह से प्रतिक्रिया कर सकते हैं, और स्टेनलेस स्टील में वांछित गुणों को प्राप्त करने के लिए उदसीनीकरण उपयुक्त नहीं हो सकता है। इसके बजाय, स्टेनलेस स्टील को अक्सर अन्य ताप उपचार प्रक्रियाओं जैसे कि एनीलिंग या विलयन उपचार के अधीन किया जाता है, जो इसकी अनूठी संरचना के लिए अधिक उपयुक्त हैं।

लाभ:

• यांत्रिक गुणों जैसे कठोरता और कठोरता में सुधार करता है।
• दाने की संरचना को परिष्कृत करता है, जिससे स्टील अधिक तन्य और मशीनीकरण योग्य बनता है।
• पिछली प्रसंस्करण के दौरान प्रेरित किए गए अवशिष्ट तनावों को कम करता है।
• स्टील के सूक्ष्म संरचना की एकरूपता को बढ़ाता है।

नुकसान:

• सभी प्रकार के स्टील के लिए उपयुक्त नहीं हो सकता है, विशेष रूप से उन लोगों के लिए जिनमें विशिष्ट मिश्र धातु तत्व होते हैं जिनके लिए विभिन्न ताप उपचार प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है।
• वांछित गुणों को प्राप्त करने के लिए तापन और शीतलन दरों के सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है।

अनुप्रयोग: उदसीनीकरण का उपयोग आमतौर पर संरचनात्मक स्टील घटकों, मोटर वाहन भागों और अन्य अनुप्रयोगों के उत्पादन में किया जाता है जहां समान यांत्रिक गुण महत्वपूर्ण होते हैं। इसका उपयोग आगे की ताप उपचार प्रक्रियाओं के लिए स्टील तैयार करने के लिए भी किया जाता है।

अवधारणा:

पूर्ण अनीलन:

• पूर्ण अनीलन एक ताप उपचार प्रक्रिया है जो मुख्य रूप से स्टील्स पर लागू होती है ताकि सामग्री को नरम किया जा सके, लचीलापन में सुधार किया जा सके और आंतरिक प्रतिबलों को दूर किया जा सके।

पूर्ण अनीलन में चरण:

1. धातु को उसके ऊपरी क्रांतिक बिंदु से ऊपर के तापमान पर गर्म किया जाता है।
2. इसे परिवर्तन की अनुमति देने के लिए उस तापमान पर एक विशिष्ट समय के लिए रखा जाता है।
3. फिर इसे भट्टी के अंदर धीरे-धीरे कमरे के तापमान पर ठंडा किया जाता है।

शीतलन विधि:

• भट्टी के अंदर धीमी शीतलन एक समान और क्रमिक शीतलन सुनिश्चित करता है, जिससे संरचना एक नरम और लचीली अवस्था में फिर से बन पाती है।

व्याख्या:

अनीलन

• अनीलन एक ऊष्मा उपचार प्रक्रिया है जो मुख्य रूप से सामग्रियों के भीतर आंतरिक प्रतिबल को दूर करने, तन्यता में सुधार करने और कठोरता को कम करने के लिए उपयोग की जाती है।
• इस प्रक्रिया में सामग्री को एक निर्दिष्ट तापमान पर गर्म करना, उस तापमान को एक निश्चित अवधि के लिए बनाए रखना और फिर इसे धीरे-धीरे ठंडा करने देना शामिल है, आमतौर पर एक भट्टी में।
• अनीलन का मुख्य लक्ष्य सामग्री के भौतिक और कभी-कभी रासायनिक गुणों को बदलना है ताकि इसे अधिक कार्यशील बनाया जा सके और पूर्व प्रसंस्करण के दौरान उत्पन्न आंतरिक प्रतिबल को कम किया जा सके।

कार्य सिद्धांत:
अनीलन प्रक्रिया में आमतौर पर तीन मुख्य चरण शामिल होते हैं:

• तापन: सामग्री को धीरे-धीरे उस तापमान तक गर्म किया जाता है जहाँ पुनर्संरचना हो सकती है। यह तापमान सामग्री के आधार पर अलग-अलग होता है लेकिन आमतौर पर इसके पुनर्संरचना तापमान से ऊपर होता है।
• अवशोषण: सामग्री को इस उच्च तापमान पर एक अवधि के लिए रखा जाता है, जिससे आंतरिक प्रतिबल दूर हो जाते हैं और कण संरचना अधिक समान हो जाती है।
• शीतलन: फिर सामग्री को धीरे-धीरे ठंडा होने दिया जाता है, अक्सर भट्टी के अंदर ही। यह धीमा शीतलन महत्वपूर्ण है क्योंकि यह प्रतिबलों के पुनः प्रवेश को रोकने में मदद करता है और सुनिश्चित करता है कि सामग्री अपने बेहतर गुणों को बनाए रखे।

लाभ:

• वेल्डिंग, मशीनिंग या अतप्‍त रूपण जैसी प्रक्रियाओं से प्रेरित आंतरिक प्रतिबलों को दूर करता है।
• तन्यता और क्रूरता में सुधार करता है, जिससे सामग्री के साथ काम करना आसान हो जाता है।
• कठोरता और भंगुरता को कम करता है, जो आगे की प्रक्रिया के लिए फायदेमंद हो सकता है।
• अपने कण संरचना को परिष्कृत करके सामग्री की समरूपता को बढ़ाता है।

हानि:

• वांछित गुणों को प्राप्त करने के लिए तापमान और शीतलन दरों पर सटीक नियंत्रण की आवश्यकता होती है।
• धीमी तापन और शीतलन चरणों के कारण समय लेने वाली हो सकती है।

अनुप्रयोग: अनीलन का व्यापक रूप से विभिन्न उद्योगों में उपयोग किया जाता है, जिनमें शामिल हैं:

• धातुकर्म: धातुओं को नरम करने और आगे की प्रक्रिया के लिए उन्हें अधिक तन्य बनाने के लिए।
• विनिर्माण: उन घटकों में प्रतिबल को दूर करने के लिए जो महत्वपूर्ण मशीनिंग या बनाने के संचालन से गुजरे हैं।
• ग्लासमेकिंग: कांच उत्पादों से आंतरिक प्रतिबलों को दूर करने और उनके स्थायित्व में सुधार करने के लिए।

Additional Information पायन:

• पायन एक ऊष्मा उपचार प्रक्रिया है जो द्रुतशीतन के बाद होती है। इसमें क्वेंच्ड सामग्री को उसके क्रांतिक बिंदु से नीचे के तापमान पर गर्म करना, उस तापमान पर उसे धारण करना और फिर उसे ठंडा करना शामिल है। पायन का प्राथमिक उद्देश्य सामग्री की भंगुरता को कम करना और उसकी क्रूरता को बढ़ाना है, न कि आंतरिक प्रतिबलों को दूर करना। जबकि पायन कुछ आंतरिक प्रतिबलों को कम करने में मदद करता है, इसका मुख्य लक्ष्य कठोरता और क्रूरता के बीच संतुलन प्राप्त करना है।

नार्मलन:

• नार्मलन एक ऊष्मा उपचार प्रक्रिया है जहाँ सामग्री को उसके क्रांतिक श्रेणी से ऊपर के तापमान पर गर्म किया जाता है और फिर हवा में ठंडा होने दिया जाता है। यह प्रक्रिया कण संरचना को परिष्कृत करती है और सामग्री के यांत्रिक गुणों में सुधार करती है। जबकि नार्मलन कुछ आंतरिक प्रतिबलों को दूर करने में मदद कर सकता है, इसका मुख्य उद्देश्य सामग्री के सूक्ष्म संरचना और यांत्रिक गुणों की एकरूपता को बढ़ाना है।

द्रुतशीतन:

• द्रुतशीतन एक ऊष्मा उपचार प्रक्रिया है जिसमें उच्च तापमान से सामग्री को तेजी से ठंडा करना शामिल है, आमतौर पर इसे पानी, तेल या किसी अन्य शीतलन माध्यम में डुबोकर। द्रुतशीतन का प्राथमिक उद्देश्य सामग्री की कठोरता और शक्ति को बढ़ाना है। हालांकि, द्रुतशीतन तेजी से शीतलन के कारण महत्वपूर्ण आंतरिक प्रतिबल पैदा कर सकता है, जिसके लिए अक्सर इन प्रतिबलों को दूर करने के लिए पायन जैसी बाद की प्रक्रियाओं की आवश्यकता होती है।

अवधारणा:

स्टील की सतह का कठोरण एक ऊष्मा उपचार प्रक्रिया है जिसका उद्देश्य सतह के गुणों, विशेष रूप से कठोरता और घिसाव प्रतिरोध को बढ़ाना है, बिना कोर सामग्री की कठोरता से समझौता किए। सतह के कठोरण की प्रक्रियाओं का प्राथमिक उद्देश्य सतह की स्थायित्व और यांत्रिक घिसाव के प्रतिरोध को बेहतर बनाना है।

स्पष्टीकरण:

प्रश्न में स्टील की सतह को कठोर बनाने के लिए निम्नलिखित विकल्प दिए गए हैं:

1. इसकी विद्युत चालकता बढ़ाने के लिए
2. इसके गलन तापमान को कम करने के लिए
3. इसे जंग से बचाने के लिए
4. इसके चुंबकीय गुणों को बढ़ाने के लिए

सतह को कठोरण की प्रक्रिया का उद्देश्य विकल्प 1, 2 या 4 को प्राप्त करना नहीं है। इसके बजाय, वे सतह की कठोरता और घिसाव प्रतिरोध को बढ़ाने पर ध्यान केंद्रित करते हैं। आइए प्रत्येक विकल्प की विस्तार से समीक्षा करें:

1. इसकी विद्युत चालकता बढ़ाने के लिए: सतह की कठोरण का लक्ष्य विद्युत चालकता को बढ़ाना नहीं है। चालकता में सुधार करने के उद्देश्य से की जाने वाली प्रक्रियाओं में अलौह धातुओं के लिए मिश्रधातु या विशिष्ट उपचार शामिल हैं।

2. इसके गलनांक को कम करने के लिए: सतह की कठोरण से गलनांक प्रभावित नहीं होता, जो कि स्टील की रासायनिक संरचना द्वारा निर्धारित एक मौलिक गुण है।

3. इसे जंग से बचाना: जबकि सतह की कठोरण का मुख्य उद्देश्य घिसाव प्रतिरोध और सतह की कठोरता में सुधार करना है, एक कठोर सतह अप्रत्यक्ष रूप से कम घर्षण और सतह के क्षरण के कारण कुछ प्रकार के जंग के लिए कुछ प्रतिरोध प्रदान कर सकती है। हालाँकि, यह प्राथमिक उद्देश्य नहीं है। जंग से सुरक्षा आमतौर पर कोटिंग या मिश्रधातु बनाने जैसी विधियों के माध्यम से प्राप्त की जाती है।

4. इसके चुंबकीय गुणों को बढ़ाने के लिए: सतह को कठोरण का उद्देश्य चुंबकीय गुणों को बढ़ाना नहीं है। चुंबकीय गुणों में सुधार आमतौर पर विशिष्ट ताप उपचार या चुंबकीय व्यवहार को प्रभावित करने वाले तत्वों के साथ मिश्रधातु बनाने के माध्यम से प्राप्त किया जाता है।

निष्कर्ष:

दिए गए विकल्पों में से कोई भी सीधे सतह को कठोरण के प्राथमिक लक्ष्यों से मेल नहीं खाता है, जो कठोरता और घिसाव के प्रतिरोध में सुधार करना है। सबसे करीबी अप्रत्यक्ष लाभ विकल्प 3 है, क्योंकि एक सख्त सतह यांत्रिक घिसाव से संबंधित जंग के खिलाफ कुछ सुरक्षा प्रदान कर सकती है, लेकिन यह मुख्य उद्देश्य नहीं है।

संकल्पना:

पांच ऊष्मा उपचार प्रक्रियाएं हैं।

1. एनीलिंग
2. सामान्यीकरण 
3. कठोरण
4. टेम्परिंग
5. आवरण कठोरीकरण

आवरण कठोरीकरण एक विधि है जिसका उपयोग केंद्र या कोर नरम और नमनीय को छोड़ते हुए निम्न कार्बन स्टील की बाहरी सतह को कठोर करने के लिए किया जाता है। आवरण कठोरीकरण में धातु को इसके क्रांतिक तापमान पर कुछ कार्बनयुक्त सामग्री में गर्म करना शामिल है।

1. कार्बनव्यापन
2. साइनाइडिंग
3. नाइट्राइडिंग
4. प्रेरण कठोरीकरण
5. ज्योति कठोरीकरण

नाइट्राइडीकरण:

• नाइट्राइडिंग प्रक्रिया में, सतह कार्बन से नहीं, बल्कि नाइट्रोजन से समृद्ध होती है।
• इसमें एक कक्ष के अंदर 480° से 650°C तक के तापमान पर उस भाग को गर्म किया जाता है जिसके माध्यम से NH3 की वाष्प को पारित किया जाता है।

      2NH3 = 2N + 3H2

• इसलिए निर्मित आणविक नाइट्रोजन α – लौह में विसरित होता है और यह धातु को संतृप्त करता है।
• नाइट्राइडीकृत भागों में बहुत उच्च सतह कठोरता (730 से 1100 BHN) होती है। नाइट्राइडीकरण वायु, जल और जल वाष्प में घर्षण प्रतिरोध, श्रांति सीमा और संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाता है।
• भागों को 40 से 100 घंटे की अवधि के लिए ऊष्मा उपचारित किया जाता है।

कार्बनव्यापन:

कार्बनव्यापन पृष्ठीय कठोरीकरण में एक अधिकतम प्रयुक्त विधि है। इस प्रक्रिया में उच्च कार्बन स्टील की सतह बनाने के लिए कार्बन को कम कार्बन स्टील में फैलाना शामिल है।

साइनाइडीकरण: सतह दृढीकरण की इस प्रक्रिया में कार्बन और नाइट्रोजन दोनों को इस्पात (लौह सामग्री, विशेष रूप से निम्न कार्बन श्रेणी) के पृष्ठीय परत में जोड़ा जाता है। यह प्रक्रिया साइनाइड यौगिकों के वियोजन पर आधारित है जो आसानी से सियान समूह (CN) मुक्त करती है। साइनाइडीकरण में द्रव्य या ठोस माध्यम से इस्पात को गर्म करना शामिल है। 

कठोरता का स्तर: नाइट्राइडीकरण > साइनाइडीकरण > कार्बनव्यापन 

Explanation:

सतह कठोरण उपचार में, नाइट्राइडीकरण सबसे कठोर सतह प्रदान करता है। विभिन्न प्रक्रियाओं की सामान्य कठोरता संख्या निम्नवत है।

कार्बनव्यापन – 800 VHN

साइनाइडीकरण – 900 VHN

नाइट्राइडीकरण – 1000 VHN

पृष्ठ कठोरण, निम्न कार्बन इस्पात की बाहरी सतह को कठोर बनाने में प्रयुक्त विधि है, हालाँकि इसका केन्द्रीय भाग या कोर नर्म और नमनीय ही रहता है। पृष्ठ कठोरण में धातु को कुछ कार्बनिकृत पदार्थ में क्रांतिक ताप तक गर्म किया जाता है। निम्न विधियाँ सामान्यतः प्रयुक्त होती हैं:

1. पैक विधि

2. साइनाइडीकरण

3. नाइट्राइडीकरण

4. प्रेरण कठोरण

5. ज्वाला कठोरण

नाइट्राइडीकरण:

• नाइट्राइडीकरण प्रक्रिया में, सतह को कार्बन से नहीं बल्कि नाइट्रोजन से संवर्धित किया जाता है।
• इसमें एक कक्ष के अंदर 480° से 650°C तक के तापमान पर उस भाग को गर्म किया जाता है जिसके माध्यम से NH3 की वाष्प को पारित किया जाता है।
• 2 NH3 = 2N + 3H2
• इसलिए निर्मित आणविक नाइट्रोजन α – लौह में विसरित होता है और यह धातु को संतृप्त करता है।
• नाइट्राइडीकृत भागों में बहुत उच्च सतह कठोरता (730 से 1100 BHN) होती है। नाइट्राइडीकरण वायु, जल और जल वाष्प में घर्षण प्रतिरोध, श्रांति सीमा और संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाता है।

संकल्पना:

ताप उपचार:

• ताप उपचार प्रक्रिया को विभिन्न निश्चित तापमानों के लिए धातु या मिश्रधातु को तापित करने के रूप में परिभाषित किया जा सकता है, जिसमें इन्हें धातु या मिश्रधातु में वांछनीय कण की संरचना या गुण प्राप्त करने के लिए विभिन्न समयावधि और विभिन्न दर पर ठंडा होने के लिए रखा जाता है। 

वर्णन:

आवरण दृढीकरण केंद्र या कोर नरम और तन्य से निकलते समय निम्न-कार्बन वाले इस्पात के बाहरी सतह को कठोर करने के लिए प्रयोग की जाने वाले एक विधि है। 

आवरण दृढीकरण में कुछ कार्बनमय पदार्थ में धातु को इसके क्रांतिक तापमान तक गर्म करना शामिल होता है।

सामान्यतौर पर प्रयोग की जाने वाली विधियां निम्नलिखित हैं:

1. पैक विधि 
2. साइनाइडीकरण
3. नाइट्राइडीकरण
4. प्रेरण दृढीकरण 
5. ज्वाला दृढीकरण 

कार्बुरीकरण:

• कार्बुरीकरण सबसे व्यापक रूप से प्रयोग की जाने वाले पृष्ठीय दृढीकरण प्रक्रिया है।
• प्रक्रिया में उच्च कार्बन इस्पात सतह का निर्माण करने के लिए कार्बन का निम्न कार्बन इस्पात में फैलाव शामिल है।
• कार्बुरीकरण प्रक्रिया को आवरण दृढीकरण या आवरण कार्बुरीकरण प्रक्रिया के रूप में भी संदर्भित किया जाता है।
• यह एक ऊष्मा उपचार प्रक्रिया है जो उस सतह को उत्पादित करता है जो कोर की कठोरता और दृढ़ता को बनाये रखते समय घर्षण के लिए प्रतिरोधी होता है।
• उच्च कार्बन इस्पात में उच्चतम दृढ़ता और कठोरता होते हैं।
• निम्न कार्बन इस्पातों में उच्चतम कठोरता होती है।
• निम्न कार्बन इस्पात की सतह पर केवल कार्बन को बढ़ाने पर कठोर सतह और दृढ़ कोर प्रदान कर सकता है।

साइनाइडीकरण:

• सतह दृढ़ीकरण की इस प्रक्रिया में कार्बन और नाइट्रोजन दोनों को इस्पात (लौह पदार्थ, सामान्यतौर पर निम्न कार्बन श्रेणी) के पृष्ठीय परत में मिलाया जाता है। 
• प्रक्रिया साइनाइड यौगिक के अपघटन पर आधारित होता है जो आसानी से सियान समूह (CN) को मुक्त करता है। साइनाइडीकरण में द्रव्य या ठोस माध्यम में इस्पात को गर्म करना शामिल होता है।
• इस्पात को पानी या तेल शमन द्वारा 950°C पर बनाये रखते हुए पिघले हुए साइनाइड प्रक्षालन में गर्म किया जाता है।
• नमक प्रक्षालन संघटन नमक के तापमान, प्राप्त की जाने वाले आवरण की मोटाई, ताप उपचारित किये जाने वाले इस्पात के प्रकार और संचालन की अवधि के अनुसार भिन्न हो सकता है। 
• प्रक्रिया में आवरण की मोटाई 0.075 – 1.5 mm तक प्राप्त हो सकती है।

नाइट्राइडीकरण:

• यह उन्नत तापमान पर अंतरालीय नाइट्रोजन के साथ इस्पात की सतह को समृद्ध करने के आवरण दृढीकरण प्रक्रिया का एक प्रकार है। इस्पात के साथ नाइट्रोजन की अभिक्रिया नाइट्राइड के निर्माण का कारण बनती है जो बहुत कठोर होता है।
• नाइट्राइडीकरण तापमान: 500°C – 600°C 
• धारण समय: 20 - 100 घंटा 
• अनुप्रयोग: गियर, ईंधन अंतः क्षेपण पंप भाग, वाल्व, पंप वेधन उपकरण, इत्यादि। 

ज्वाला दृढीकरण:

• सतह को ऑक्सी-एसिटिलीन फुँकनी से गर्म किया जाता है, फिर जल छिड़काव या अन्य शमन माध्यम के साथ शमित किया जाता है।
• यह पृष्ठीय अभिस्थापन, क्लांत और घर्षण के लिए प्रतिरोध को बढ़ने में प्रयोग किया जाने वाला सतह/आवरण दृढीकरण का एक प्रकार है।
• वास्तव में वस्तु का कोई विरूपण नहीं होता है क्योंकि वस्तु के केवल छोटे अनुभागों को गर्म किया जाता है। 
• वस्तु की सतह साफ़ रहती है क्योंकि तापन दर बहुत उच्च 2400°C - 3300°C होता है। 
• प्रक्रिया प्रेरण तापन की तुलना में बड़े कार्य के लिए अधिक दक्ष और किफायती होती है।
• उदाहरण: गियर और स्प्रोकेट, खराद सतह, मशीन उपकरण निर्देशक मार्ग, क्रैंकशाफ़्ट, पिस्टन छड़, इत्यादि।

प्रेरण दृढीकरण:

• इस प्रक्रिया को वस्तु के सतह की कठोरता, घर्षण प्रतिरोध और स्थिरता सीमा को बढ़ाने के लिए नियोजित किया जाता है।
• सतह को ऑस्टेनाइट सीमा में गर्म किया जाता है और फिर मार्टेन्जाइट का निर्माण करने के लिए तत्काल शमित किया जाता है जहाँ कोर की संरचना अपरिवर्तित रहती है।
• वस्तु में क्रोमियम, Ni, और Mo के रूप में 0.4-0.5 % कार्बन या मिश्रधातु तत्व शामिल होने चाहिए।
• वस्तु को तांबे के प्रेरण कुण्डलों में रखा जाता है और इसे उच्च-आवृत्ति वाली AC धारा द्वारा गर्म किया जाता है। यह सतह/आवरण दृढीकरण का एक प्रकार है। 
• नुकसान: प्रत्येक वस्तु को इसके धारण के लिए अलग-अलग स्थिरता की आवश्यकता होती है। 
• अधिकांश उद्योग में कैमशाफ़्ट, गियर, स्प्रोकेट, क्रैंकशाफ्ट, पिस्टन छड़, खराद सतह, आदि की दृढीकरण सतहों के लिए उपयोग किया जाता है।

∴ कार्बुरीकरण, साइनाइडीकरण, नाइट्राइडीकरण ऐसी विधियां हैं जिसके परिणामस्वरूप इस्पात घटक के संघटन में परिवर्तन होता है। 

तापानुशीतन में इस्पात को एक उपयुक्त तापमान तक गर्म किया जाता है, उस तापमान पर कुछ देर रखकर इसे धीरे - धीरे ठंडा किया जाता है। ठंडा करने की विभिन्न विधियाँ हैं। तापानुशीतन का मुख्य उद्देश्य पदार्थ की कठोरता को कम करना है। इसके अतिरिक्त यह प्रक्रिया निम्नलिखित कार्यों के लिए भी प्रयुक्त की जाती है -

• पदार्थ के अन्तः प्रतिबल को मुक्त करने लिए
• पदार्थ पर अतिरिक्त कार्य करने के हेतु से नमनीयता को पुनः प्राप्त करने के लिए
• पदार्थ की यांत्रिकीय योग्यता को बढ़ाने के लिए
• मृदुता को बढ़ाने के लिए

भ्रामक बिंदु:

सामान्यीकरण प्रक्रिया में शीतलन दर अधिक तेज़ होती है। इस्पात को बहुत धीमे दर पर भट्ठी में ठंडा करने के बदले हवा में ठंडा किया जाता है। इसके परिणामस्वरूप उत्कृष्ट पर्लाइट, उच्च सामर्थ्य व कठोरता प्राप्त होते हैं पर पूर्ण तापानुशीतक उपचरण कि तुलना में नमनीयता निम्न हो जाती है।

विकृति कठोरण के प्रभावों को कम करने व नमनीयता को बढ़ने के लिए अतप्त कृत हिस्सों का अक्सर तापानुशीतन किया जाता है।

Important Points

स्पष्टीकरण:

क्रैंकशाफ़्ट का ताप-उपचार: एक क्रैंकशाफ़्ट फोर्ज किए हुए और ताप-उपचारित इस्पात मिश्रधातु का बना होता है। यह मशीनीकृत और अपघर्षित होता है तथा संयोजन छड़ और मुख्य बेयरिंग के लिए उपयुक्त जर्नल प्रदान करता है। निम्न विधियों का प्रयोग क्रैंकशाफ़्ट जर्नल को दृढ़ करने के लिए किया जाता है।

• नाइट्राइडीकरण
• कार्बनव्यापन
• क्रोम लेपन

उपरोक्त प्रक्रिया में क्रैंकशाफ़्ट जर्नल की स्थिति दृढ़ की जाती है। यह प्रक्रियाएँ कठोरता की बहुत निम्न गहराई प्रदान करती है। कुछ निर्माता पुनःघर्षण के बाद क्रैंकशाफ़्ट जर्नल के दृढ़ीकरण की सलाह देते हैं।

प्रेरण दृढ़ीकरण: प्रेरण दृढ़ीकरण में उपयुक्त आकार के कुंडल के माध्यम से एक उच्च-आवृत्ति प्रत्यावर्ती धारा को उसके विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के भीतर उचित रूप से स्थित घटक सतह के तेजी से ताप को प्रेरित करने के लिए शामिल करता है। दृढ़ीकरण  की गहराई प्रेरण हीटिंग उपकरण, अनुप्रयोग के समय, और सामग्री की दृढ़ीकरण के पैरामीटर द्वारा नियंत्रित होती है।

प्रेरण दृढ़ीकरण के लाभ:

• प्रेरण दृढ़ीकरण घटक को एक कठोर, घिसाव के लिए प्रतिरोधी सतह प्रदान करता है, जबकि उपयुक्त रूप से गहरे मामलों में अवशिष्ट सतह संपीड़ित प्रतिबल के विकास के माध्यम से इसकी क्लांति सामर्थ्य में सुधार होता है।
• केवल सतह को गर्म और शमन किया जाता है, इसलिए ताप उपचार विरूपण को कम किया जा सकता है।
• तेज़ स्थानीयकृत शीतलन दर दृढ़ीकरण के माध्यम से उच्च सतह कठोरता मूल्यों की अनुमति देती है।
• थर्मो-रासायनिक उपचारों की तुलना में गहरा दृढ़ीकरण प्राप्त किया जा सकता है। प्रक्रिया मापदंडों के आधार पर, दृढ़ीकरण गहराई 0.5-10 मिमी की सीमा में हो सकती है।
• थर्मोकेमिकल केस दृढ़ीकरण में आवश्यक स्टॉपिंग-ऑफ प्रक्रियाओं की आवश्यकता के बिना, अन्य क्षेत्रों को नरम छोड़ते हुए महत्वपूर्ण बिंदुओं पर घटकों को मजबूत करने के लिए स्थानीयकृत सख्त का उपयोग किया जा सकता है।
• प्रेरण दृढ़ीकरण असाधारण रूप से बड़े घटकों के उपचार के लिए विकल्प प्रदान करता है, जहां पारंपरिक भट्टी को गर्म करना और ठंडा करना अव्यावहारिक होगा और जहां केवल स्थानीयकृत सतह दृढ़ीकरण होना आवश्यक है।

व्याख्या:

सामान्यीकरण का प्रयोग मशीन की क्षमता, तन्य सामर्थ्य को बढ़ाने और रोलिंग, फोर्जन, खिंचाव, टंकण, वंकन इत्यादि जैसे अतप्त कर्मण के कारण होने वाले प्रतिबलों को हटाने के लिए इस्पात कास्टिंग और फोर्जन की संरचना को परिष्कृत करने के लिए किया जाता है।

सामान्यीकरण सबसे त्वरित प्रक्रिया है और सामान्यतौर पर बड़े कास्टिंग, फोर्जन और निम्न व मध्यम कार्बन इस्पातों पर की जाती है। शीतलन की सामान्य दर घटक के आकार और आकृति पर निर्भर करती है।

विभिन्न प्रकार के ताप उपचार प्रक्रियाएं हैं:

तापानुशीतन

• नमूना ऊपरी क्रांतिक तापमान से परे गरम किया जाता है और इसे कुछ समय के लिए वहां रखा जाता है और फिर भट्टी में धीरे-धीरे ठंडा किया जाता है।
• इसका उपयोग फेज पुनर्रचना के कारण ग्रेन के आकार को परिष्कृत करने और एकरूपता उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।
• तापानुशीत के बाद संरचना बड़े आकार के ग्रेनवाली पर्लाइट बनी।
• हम मशीनिंग से पहले कास्ट और फोर्ज स्टील्स के गुणों में सुधार करने में सक्षम होंगे।

गोलाभन

• नमूना निचले क्रांतिक तापमान से थोड़ा ऊपर गरम किया जाता है और कुछ समय के लिए इस तापमान पर रखा जाता है और फिर धीरे से भट्टी में ठंडा किया जाता है।
• यह कार्बाइड्स (सीमेंटाइट) के गोल और गोलाकार रूप का उत्पादन करता है।
• यह मुख्य रूप से कम कार्बन स्टील्स के लिए इसकी ताकत में सुधार करने के लिए उपयोग किया जाता है।
• उच्च कार्बन स्टील्स को काटने के संचालन के दौरान मशीनीकरण में सुधार करने के लिए भी स्फेरोडाइज़ किया जा सकता है।
• इस प्रक्रिया का उपयोग करके अपघर्षक प्रतिरोध में भी सुधार होता है और सामग्री पर आसानी से अतप्त कार्य किया जा सकता है।

सामान्यीकरण

• नमूना ऊपरी क्रांतिक तापमान से परे गरम किया जाता है और शांत हवा में ठंडा किया जाता है।
• संरचना अब ठीक समअक्षीय पर्लाइट बन जाएगी।
• इसका उपयोग उनके गुणों में उल्लेखनीय परिवर्तन के बिना अतप्त और तप्त कार्य की सामग्री की नमनीयता का पुनःस्थापन करने के लिए किया जाता है।

टेम्परिंग

• नमूना कम क्रांतिक तापमान से नीचे तापमान पर फिर से गरम किया जाता है, इसके बाद किसी भी वांछित दर को ठंडा किया जाता है।
• इस प्रक्रिया में मार्टेंसाइट का उत्पादन किया जाता है जिसमें लौह कार्बाइड फेराइट के आव्यूह में मौजूद होगा।

केस कठोरीकरण

• स्टील की सतह को कठोर बनाया जाएगा और कोर नरम और सख्त रहेगा।
• संरचना भी घर्षण प्रतिरोधी हो जाती है।

इस्पात मूल रूप से लौह और कार्बन की एक मिश्र धातु है जिसमें कार्बन सामग्री 1.7% से कम हो सकती है और कार्बन लौह कार्बाइड के रूप में कठोरता और सामर्थ्य प्रदान करने के लिए मौजूद होता है।

इस्पात की दो मुख्य श्रेणियाँ निम्न है (a) साधारण कार्बन इस्पात और (b) मिश्रधातु इस्पात।

वह इस्पात जिसमें प्रमुख मिश्रधातु कार्बन है, उन्हें साधारण कार्बन इस्पात कहा जाता है, जबकि इस्पात मिश्रधातु में अन्य तत्वों का पर्याप्त संकेन्द्रण होता है। इस्पात के गुणों में सुधार करने के लिए क्रोमियम, निकेल, मोलिब्डेनम, तांबा, एल्यूमीनियम, सल्फर आदि जैसे मिश्रधातु पदार्थों को मिलाया जाता है।

मिश्रधातु इस्पात में निम्न मौजूद होते हैं:

मैंगनीज (0.5-13%), मोलिब्डेनम (0.2-5.0%), निकेल (2-20%), सिलिकॉन (0.2-2.0%), सल्फर (0.08-0.15%), वैनेडियम (< 1%), फॉस्फोरस (<0.5%)

स्पष्टीकरण:

तापानुशीतन:

• तापानुशीतन एक ऊष्मा उपचार प्रक्रिया है जिसमें सामग्री को एक विशिष्ट तापमान तक गर्म किया जाता है और फिर उसे, आमतौर पर एक भट्टी में, धीरे-धीरे ठंडा किया जाता है।
• इसका उपयोग मुख्यतः प्रतिबल से राहत, यांत्रिक गुणों में सुधार और मशीनीकरण को बढ़ाने के लिए किया जाता है।
• यह प्रक्रिया सामग्री की लचीलापन और मजबूती को बढ़ाती है, जिससे यह कम भंगुर और अधिक कार्य योग्य हो जाती है।
• सामग्री को नरम करके, तापानुशीतन मशीनिंग को आसान बनाता है, जो व्यापक मशीनिंग वाली विनिर्माण प्रक्रियाओं में विशेष रूप से फायदेमंद है।

अन्य विकल्पों के साथ तुलना:

• सामान्यीकरण: इस प्रक्रिया का उपयोग अनाज की संरचना को परिष्कृत करने और यांत्रिक गुणों में एकरूपता में सुधार करने के लिए किया जाता है, लेकिन इसका मुख्य उद्देश्य तनाव को दूर करना या मशीनीकरण में सुधार करना नहीं है।
• कठोरीकरण: यह सामग्री की कठोरता और सामर्थ्य को बढ़ाता है लेकिन अक्सर इसे अधिक भंगुर बना देता है, जिससे मशीनीकरण कम हो सकता है।
• टेम्परिंग: यह प्रक्रिया कठोरता के बाद भंगुरता को कम करने और मजबूती को बढ़ाने के लिए की जाती है, लेकिन यह मुख्य रूप से प्रतिबल को दूर करने या मशीनीकरण को बढ़ाने पर ध्यान केंद्रित नहीं करती है।

वर्णन:

ज्वाला दृढ़ीकरण:

• सतह को ऑक्सी-एसिटिलीन फुकनी से गर्म किया जाता है, फिर जल छिड़काव या अन्य शमन माध्यम से शमित किया जाता है। 
• यह सतह अभिस्थापन, क्लांत और घर्षण के लिए प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए प्रयोग किया जाने वाला सतह/आवरण दृढ़ीकरण का एक प्रकार है। 
• यहाँ वास्तव में वस्तु का कोई विरूपण नहीं होता है क्योंकि वस्तु के केवल एक छोटे भाग को गर्म किया जाता है। 
• कार्य सतह साफ़ रहती है क्योंकि तापन दर बहुत उच्च 2400°C - 3300°C होती है। 
• प्रक्रिया प्रेरण तापन की तुलना में बड़े कार्य के लिए अधिक दक्ष और किफायती होता है।
  • उदाहरण: गियर और स्प्रोकेट, खराद सतह, मशीन उपकरण गाइडवे, क्रैंकशाफ़्ट, पिस्टन छड़, इत्यादि। 

प्रेरण दृढ़ीकरण:

• प्रक्रिया को वस्तु की सतह के कठोरता, घर्षण-प्रतिरोध और स्थायित्व सीमा को बढ़ाने के लिए नियोजित किया जाता है। 
• सतह को ऑस्टेनाइट सीमा तक गर्म किया जाता है और फिर मार्टेन्जाइट का निर्माण करने के लिए तत्काल शमित किया जाता है जहाँ कोर की संरचना अपरिवर्तित रहती है। 
• वस्तु में क्रोमियम, Ni, और Mo के रूप में 0.4-0.5 % कार्बन या मिश्रधातु तत्व शामिल होने चाहिए।
• वस्तु को तांबे के प्रेरण कुण्डलों में रखा जाता है और उच्च-आवृत्ति वाली AC धारा से गर्म किया जाता है।
• यह सतह/आवरण दृढ़ीकरण का एक प्रकार है।
• नुकसान: प्रत्येक वस्तु को इसके धारण के लिए अलग-अलग जुड़नार की आवश्यकता होती है। 
• अधिकांश कैमशाफ़्ट, गियर, स्प्रोकेट, क्रैंकशाफ़्ट, पिस्टन छड़, खराद सतह, इत्यादि के सतहों के दृढ़ीकरण के लिए उद्योगों में प्रयोग किये जाते हैं। 

मार्टेंपरन:

• वस्तुओं को सवर्प्रथम 300 °C - 400 °C के तापमान पर पानी में शमित किया जाता है और फिर तीव्रता से तेल या वायु जैसे निम्न गहन माध्यम में स्थानांतरित किया जाता है जहाँ उन्हें पूर्ण रूप से ठंडा होने तक रखा जाता है। 
• व्यापक रूप से टैप, डिस्क, मिलिंग कटर, इत्यादि जैसे कार्बन-इस्पात उपकरण के लिए प्रयोग की जाने वाली विधि। 

निर्वात दृढ़ीकरण:

• पदार्थ को अक्रिय गैस के माध्यम या निर्वात माध्यम में संवहन द्वारा ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में गर्म किया जाता है। 
• निर्वात माध्यम बेहतर दृढ़ीकरण गुण प्रदान करता है और ऑक्सीकरण, विकार्बुरण इत्यादि जैसे पृष्ठीय प्रतिक्रियाओं की घटना को रोकता है। 
• इस्पात और अति-मिश्रधातुओं के उपकरण के दृढ़ीकरण के लिए प्रयुक्त।