स्टील का ऑस्टेनटाइजेशन

ऑस्टेनाइटाइजेशन का सिद्धांत

• चरण परिवर्तन सिद्धांत: जब स्टील को गर्म किया जाता है, तो आंतरिक संरचनाएं जैसे फेराइट और पर्लाइट धीरे-धीरे लोहे के क्रिस्टल जाली में कार्बन परमाणुओं के पुनर्वितरण के माध्यम से ऑस्टेनाइट में बदल जाएंगी।
• तापमान का प्रभाव: ऑस्टेनाइटाइजेशन तापमान आमतौर पर ac₁ (निचला क्रांतिक बिंदु) और ac₃ (ऊपरी क्रांतिक बिंदु) के बीच होता है। हालाँकि, क्रांतिक बिंदु तापमान स्टील की संरचना के साथ बदलता रहता है। उदाहरण के लिए, कार्बन सामग्री, मिश्र धातु तत्वों के प्रकार और सामग्री सभी क्रांतिक बिंदु को प्रभावित करते हैं।

ऑस्टेनाइटाइजेशन प्रक्रिया (यूटेक्टॉइड स्टील को एक उदाहरण के रूप में लेना)

• ऑस्टेनाइट नाभिक का निर्माण: ऑस्टेनाइट नाभिक आमतौर पर फेराइट और सीमेंटाइट के बीच चरण इंटरफेस पर प्राथमिकता से बनते हैं, क्योंकि चरण इंटरफेस पर कार्बन परमाणु सांद्रता असमान होती है, और ऊर्जा अधिक होती है और परमाणु व्यवस्था अनियमित होती है, जो आसानी से एकाग्रता में उतार-चढ़ाव, ऊर्जा में उतार-चढ़ाव और नाभिकीयकरण के लिए आवश्यक संरचना में उतार-चढ़ाव की स्थितियों को पूरा करती है। इसके अतिरिक्त, पर्लाइट डोमेन और फेराइट मोज़ेक ब्लॉकों की सीमाएँ भी नाभिकीयकरण स्थल हो सकती हैं।
• ऑस्टेनाइट नाभिक का विकास: ऑस्टेनाइट चरण क्षेत्र में गर्म करने के बाद, उच्च तापमान पर कार्बन परमाणुओं की प्रसार दर बढ़ जाती है, और लोहे के परमाणु और मिश्र धातु परमाणु भी पूरी तरह से फैल सकते हैं। ऑस्टेनाइट नाभिक कार्बन परमाणुओं के प्रसार के माध्यम से फेराइट और सीमेंटाइट की ओर बढ़ना जारी रखते हैं।
• अवशिष्ट सीमेंटाइट का विघटन: क्योंकि फेराइट की संरचना और संरचना ऑस्टेनाइट के करीब है, ऑस्टेनाइट नाभिक के विकास के दौरान फेराइट पहले गायब हो जाता है, जबकि अवशिष्ट सीमेंटाइट होल्डिंग समय के विस्तार के साथ तब तक घुलना जारी रहता है जब तक कि यह सब गायब नहीं हो जाता।
• ऑस्टेनाइट संरचना का समरूपता: सभी सीमेंटाइट के घुलने के बाद, ऑस्टेनाइट में कार्बन सांद्रता समान नहीं होती है, और मूल सीमेंटाइट क्षेत्र में कार्बन सामग्री अधिक होती है। इस समय, समान संरचना के साथ ऑस्टेनाइट प्राप्त करने के लिए कार्बन परमाणुओं को पूरी तरह से फैलने देने के लिए लंबे समय तक होल्डिंग या निरंतर हीटिंग से गुजरना आवश्यक है।

हाइपोयूटेक्टॉइड स्टील और हाइपरेयूटेक्टॉइड स्टील का ऑस्टेनाइटाइजेशन

• हाइपोयूटेक्टॉइड स्टील: ऊपर बताए गए यूटेक्टॉइड स्टील के ऑस्टेनाइट निर्माण की बुनियादी प्रक्रिया के अलावा, जब ac₁ तापमान से ऊपर गर्म किया जाता है, तो प्रोयूटेक्टॉइड फेराइट को धीरे-धीरे घुलना पड़ता है जब तक कि इसे ac₃ तापमान से ऊपर गर्म नहीं किया जाता है ताकि पूरी तरह से ऑस्टेनाइट में परिवर्तित हो सके।
• हाइपरेयूटेक्टॉइड स्टील: जब ac₁ तापमान से ऊपर गर्म किया जाता है, तो प्रोयूटेक्टॉइड सीमेंटाइट (द्वितीयक सीमेंटाइट) को धीरे-धीरे घुलना पड़ता है, और केवल Accm (हाइपरेयूटेक्टॉइड स्टील का ऊपरी क्रांतिक बिंदु) से ऊपर गर्म होने पर ही सभी सीमेंटाइट घुल सकती है और एक एकल ऑस्टेनाइट संरचना प्राप्त की जा सकती है।

ऑस्टेनाइटाइजेशन को प्रभावित करने वाले कारक

• तापमान और समय को गर्म करना: जितना अधिक हीटिंग तापमान, परमाणु प्रसार दर उतनी ही तेज़, ऑस्टेनाइटाइजेशन गति उतनी ही तेज़, और निर्माण के लिए आवश्यक समय उतना ही कम; एक निश्चित तापमान पर, होल्डिंग समय जितना लंबा होगा, ऑस्टेनाइट संरचना उतनी ही समान होगी, लेकिन बहुत लंबा होल्डिंग समय अनाज के विकास का कारण बनेगा।
• हीटिंग दर: हीटिंग दर जितनी तेज़ होगी, उद्भवन अवधि उतनी ही कम होगी, ऑस्टेनाइट जिस तापमान पर बदलना शुरू होता है और बदलना समाप्त होता है, वह उतना ही अधिक होगा, और परिवर्तन के लिए आवश्यक समय उतना ही कम होगा। तेजी से हीटिंग के दौरान, ऑस्टेनाइट की नाभिकीयकरण दर में वृद्धि विकास दर से अधिक होती है, और महीन ऑस्टेनाइट अनाज प्राप्त किए जा सकते हैं।
• मिश्र धातु तत्व: कोबाल्ट और निकल जैसे तत्व ऑस्टेनाइटाइजेशन प्रक्रिया को तेज करेंगे; क्रोमियम, मोलिब्डेनम और वैनेडियम जैसे तत्व ऑस्टेनाइटाइजेशन प्रक्रिया को धीमा कर देते हैं; सिलिकॉन, एल्यूमीनियम और मैंगनीज जैसे तत्वों का मूल रूप से ऑस्टेनाइटाइजेशन प्रक्रिया पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। चूंकि मिश्र धातु तत्वों की प्रसार दर कार्बन की तुलना में बहुत धीमी होती है, इसलिए मिश्र धातु इस्पात का ताप उपचार हीटिंग तापमान आमतौर पर अधिक होता है और होल्डिंग समय लंबा होता है।
• मूल संरचना: जब मूल संरचना में सीमेंटाइट लैमेलर होता है, तो ऑस्टेनाइट निर्माण दर दानेदार सीमेंटाइट की तुलना में तेज़ होती है; सीमेंटाइट की इंटरलैमेलर दूरी जितनी कम होगी, चरण इंटरफेस उतने ही अधिक होंगे, नाभिकीयकरण दर उतनी ही अधिक होगी, और परिवर्तन दर उतनी ही तेज़ होगी; गोलाकार एनीलिंग अवस्था में दानेदार पर्लाइट में कुछ चरण इंटरफेस होते हैं, इसलिए ऑस्टेनाइटाइजेशन दर सबसे धीमी होती है।

ऑस्टेनाइटाइजेशन का व्यावहारिक अनुप्रयोग

• गर्मी उपचार: ऑस्टेनाइटाइजेशन स्टील हीट ट्रीटमेंट में एक महत्वपूर्ण कदम है। विभिन्न बाद की शीतलन विधियाँ (जैसे शमन, सामान्यीकरण, एनीलिंग, टेम्परिंग, आदि) ऑस्टेनाइट को विभिन्न संरचनाओं में बदल देंगी, ताकि आवश्यक यांत्रिक गुण प्राप्त किए जा सकें। उदाहरण के लिए, ऑस्टेनाइटाइजेशन के बाद स्टील को शमन करने से मार्टेंसाइट संरचना प्राप्त हो सकती है और स्टील की कठोरता और ताकत में सुधार हो सकता है; सामान्यीकरण उपचार अनाज को परिष्कृत कर सकता है और स्टील की मशीनिंग क्षमता में सुधार कर सकता है, आदि।
• दबाव प्रसंस्करण: स्टील के पिंड, स्टील के बिलेट और स्टील उत्पादों को आमतौर पर ऑस्टेनाइटाइजेशन के लिए 1100 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म किया जाता है। इस समय, ऑस्टेनाइट में अच्छी प्लास्टिसिटी और कम उपज शक्ति होती है, जो विभिन्न आकृतियों के भागों या तैयार उत्पादों को बनाने के लिए फोर्जिंग और रोलिंग जैसे प्लास्टिक प्रसंस्करण के लिए सुविधाजनक है।