केस हार्डनिंग क्या है?

घर्षण झेलने और इंडेंटेशन का विरोध करने की क्षमता कुछ प्रकार की धातुओं के दो बहुत महत्वपूर्ण गुण हैं। किसी प्रकार की धातु का चयन करते समय, ध्यान में रखने वाला एक महत्वपूर्ण कारक इसकी कठोरता है, जो उन गुणों का माप है। आदर्श कठोरता निर्धारित करने के लिए किसी धातु की सबसे बाहरी सतह यकीनन सबसे महत्वपूर्ण हिस्सा है। यह इस तथ्य के कारण है कि यह वह सतह है जिस पर सबसे अधिक सीधा प्रहार और घर्षण होता है। कुछ धातुएँ अपनी सतह की कठोरता को बदलने के लिए केस हार्डनिंग नामक प्रक्रिया से गुजरती हैं ताकि यह गारंटी दी जा सके कि धातु सब्सट्रेट की कठोरता उपयुक्त है।

केस हार्डनिंग क्या है?

केस हार्डनिंग एक ताप उपचार प्रक्रिया है जो नरम कोर को बनाए रखते हुए धातु सब्सट्रेट की सतह को सख्त करती है। यह नरम और कठोर धातु के सर्वोत्तम गुणों को एक भाग में संयोजित करने की अनुमति देता है।

किसी कठोर पदार्थ की तुलना में, नरम पदार्थ प्रभाव के दबाव को कहीं बेहतर ढंग से झेल सकता है। इसके अतिरिक्त, यह अधिक मजबूत, अधिक लचीला और सख्त है, लेकिन इसका पहनने का प्रतिरोध अपर्याप्त है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि सामग्री घर्षण या घर्षण से खराब न हो जाए, अच्छा पहनने का प्रतिरोध आवश्यक है। हम केवल बाहरी हिस्से को सख्त करके अन्य गुणों से समझौता किए बिना सामग्री के घिसाव को काफी हद तक कम कर सकते हैं।
एक पतली, कठोर सतह विभिन्न तरीकों से प्राप्त की जा सकती है, जिसमें सतह पर अतिरिक्त घटकों को जोड़ना या क्रिस्टल संरचना को बदलना शामिल है। लेकिन विधि की परवाह किए बिना, केस को सख्त करने के लिए उच्च तापमान की लगभग हमेशा आवश्यकता होती है।

केस सख्त क्यों?
किसी संपूर्ण धातु वस्तु को कठोर करने के प्रयास के बजाय किसी सामग्री को कठोर बनाने के कई कारण हैं। एक कारण दक्षता है. किसी धातु की संपूर्ण अनुप्रस्थ काट की तुलना में उसकी सबसे बाहरी सतह को गर्म करने के लिए कम ऊर्जा और कम समय की आवश्यकता होती है। इन दक्षताओं के परिणामस्वरूप बड़े पैमाने पर विनिर्माण कार्यों में भारी लागत बचत हो सकती है। केस हार्डनिंग का व्यापक रूप से उपयोग किए जाने का एक अन्य कारण प्रदर्शन है। कठोर बाहरी आवरण और अधिक लचीले आंतरिक भाग वाली धातु का होना लाभप्रद हो सकता है। इसका एक उदाहरण तब होगा जब किसी धातु को घर्षण का विरोध करने की आवश्यकता होती है, लेकिन फिर भी उसे पूर्ण भंगुर फ्रैक्चर के परिणामस्वरूप प्रभाव को अवशोषित करने में सक्षम होने की आवश्यकता होती है।

Tकेस हार्डनिंग विधियों के प्रकार

केस हार्डनिंग सिद्धांत बहुत सीधा है। हम चाहते हैं कि सतह एक कठोर संरचना बनाये जिसे मार्टेंसाइट के नाम से जाना जाता है। लेकिन यह संरचना तभी बनती है जब स्टील के घटकों को उच्च तापमान पर बुझाया जाता है और बशर्ते कि स्टील मिश्र धातु में कार्बन की मात्रा काफी अधिक हो।

यदि कार्बन सामग्री पर्याप्त है, तो हमें केवल भाग को गर्म करने और बुझाने की आवश्यकता है। लेकिन यदि कार्बन की मात्रा कम है या हमें अत्यधिक कठोरता की आवश्यकता है, तो सामग्री की सतह पर कार्बन और नाइट्रोजन जैसे तत्वों को जोड़ने की आवश्यकता होती है। आइए अब उपर्युक्त सिद्धांतों के आधार पर केस हार्डनिंग प्राप्त करने के लिए उपयोग की जाने वाली विभिन्न प्रक्रियाओं को देखें।

तापन और शमन

परंपरागत रूप से, विभिन्न प्रकार की धातुओं को सख्त करने के लिए हीटिंग और शमन का उपयोग किया जाता रहा है। धातु को सख्त करने की एक विधि स्टील घटक पर सीधी ऑक्सी-गैस लौ लगाना है। आगमनात्मक हीटिंग का उपयोग कभी-कभी होता है। दोनों स्थितियों में स्टील के हिस्से की सतह का तापमान तेजी से बढ़ता है। परिणामस्वरूप, ऑस्टेनाइट क्रिस्टल संरचना पर्लाइट क्रिस्टल संरचना को प्रतिस्थापित कर देती है।

एक बार निर्धारित तापमान पर पहुंचने के बाद, हिस्से को अक्सर पानी में डुबो कर तेजी से ठंडा किया जाता है। यह क्रिस्टल संरचना को एक बार फिर से बदल देता है, इस बार ऑस्टेनाइट से मार्टेंसाइट में, जो एक विशेष रूप से कठोर संरचना है।

चूँकि क्रिस्टल संरचना में परिवर्तन केवल सतह पर होता है, भाग केवल सतह पर ही कठोर होता है। लेकिन इस विधि से भाग को लाभ पहुंचाने के लिए, मूल सामग्री में पर्याप्त कार्बन होना चाहिए। कम कार्बन सामग्री के मामले में (<0.3%) in the metal part, this method will not yield favourable results.

कार्बराइजिंग

यदि कार्बन का स्तर 0.3% से नीचे है, तो हमें भाग को गर्म करने + शमन करने से पहले उसमें अधिक कार्बन मिलाना चाहिए। कार्बराइजिंग प्रक्रिया के माध्यम से एक भाग डालना ऐसा करने का एक तरीका है।

कार्बराइजिंग में स्टील घटक को एक पूर्व निर्धारित अवधि के लिए गर्म करना शामिल है जबकि एक बाहरी कार्बन स्रोत मौजूद है। कार्बोनेसियस पदार्थ से कार्बन उच्च तापमान पर धातु में फैल जाता है। अधिक गर्मी और लंबे समय तक गर्म करने के कारण कार्बन धातु की सतह में अधिक गहराई से अवशोषित हो जाता है।

एक बार जब कार्बराइजिंग से स्टील की सतह परत में कार्बन की मात्रा बढ़ जाती है, तो हम कठोरता को बढ़ाने के लिए इसे फ्लेम हार्डनिंग या इंडक्शन हार्डनिंग के माध्यम से डालते हैं।

nitriding

स्टील मिश्र धातु के लिए जिसमें एल्यूमीनियम, क्रोमियम और मोलिब्डेनम जैसे तत्व होते हैं, हम केस को सख्त करने के लिए नाइट्राइडिंग का उपयोग कर सकते हैं।

नाइट्राइड बनाने के लिए भाग को नाइट्रोजन गैस और पृथक अमोनिया की उपस्थिति में गर्म किया जाता है। नाइट्राइड सामग्री की कठोरता को भी बढ़ाते हैं।

चूँकि वस्तु को 620 डिग्री (1150 डिग्री फ़ारेनहाइट) तक गर्म किया जाता है, नाइट्राइडिंग आमतौर पर कम तापमान पर होती है। इस तापमान पर इसे जितना अधिक समय तक बनाए रखा जाएगा, प्रसार और परिणामी कठोरता उतनी ही अधिक गहरी होगी।

किस प्रकार की धातुओं को केस हार्ड किया जा सकता है?

जिन धातुओं को केस हार्ड किया जा सकता है, वे आम तौर पर लौह सामग्री तक ही सीमित होती हैं, हालांकि कुछ टाइटेनियम या एल्यूमीनियम मिश्र धातुओं की नाइट्राइडिंग जैसे विशेष मामले भी होते हैं। आमतौर पर कठोर होने वाली लौह धातुएँ हैं:

कम कार्बन इस्पात

उच्च कार्बन इस्पात

कच्चा लोहा

उच्च शक्ति कम मिश्र धातु इस्पात

औजारों का स्टील

स्टेनलेस स्टील

कुछ सामान्य घटक जो केस हार्डेंड होते हैं उनमें शामिल हैं:

गियर्स

फास्टनर

कैमशाफ्ट

छड़

पिंस