स्टील की कठोरता और कठोरता
- कठोरता
कठोरता एक स्टील ग्रेड के आंतरिक गुण को संदर्भित करती है जो निर्दिष्ट परिस्थितियों में बुझाने के दौरान कठोर परत (मार्टेंसाइट परत) की गहराई प्राप्त करती है।
क्या एक स्टील के हिस्से को पूरी तरह से कठोर किया जा सकता है, यह बुझाने के दौरान स्टील की महत्वपूर्ण शीतलन दर (vk) से संबंधित है।
माप संकेतक: एक निश्चित परिस्थितियों में एक मानक परीक्षण टुकड़े को बुझाए जाने पर प्राप्त प्रभावी कठोर परत की गहराई से व्यक्त किया जाता है।
कठोर परत की गहराई: एक स्टील के हिस्से की सतह से उस स्थान तक की दूरी को संदर्भित करता है जहां मार्टेंसिटिक संरचना आंतरिक रूप से 50% है। कठोर परत की गहराई जितनी अधिक होगी, कठोरता उतनी ही अधिक होगी; जब कठोर परत की गहराई कोर तक पहुँच जाती है, तो वर्कपीस पूरी तरह से कठोर हो जाता है।
2. स्टील के यांत्रिक गुणों पर कठोरता का प्रभाव
कठोरता का स्टील के यांत्रिक गुणों पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। यदि एक वर्कपीस पूरी तरह से कठोर है, तो इसकी सतह के गुण समान और सुसंगत होते हैं, जिससे स्टील के यांत्रिक गुणों की पूरी क्षमता का उपयोग किया जा सकता है। यदि पूरी तरह से कठोर नहीं है, तो सतह के गुणों में अंतर होगा; विशेष रूप से उच्च तापमान पर टेम्पर्ड होने के बाद, कोर की क्रूरता सतह परत की तुलना में कम होगी।
एक ही ऑस्टेनाइटिंग स्थितियों के तहत, एक ही प्रकार के स्टील की कठोरता समान होती है।
कठोर परत की गहराई के लिए: पानी बुझाना > तेल बुझाना; छोटे वर्कपीस > बड़े वर्कपीस।
3. कठोरता को प्रभावित करने वाले कारक
कठोरता स्टील का एक आंतरिक गुण है, जो स्टील की बाहरी स्थितियों (जैसे आकार, आकार, सतह क्षेत्र और शीतलन माध्यम) से स्वतंत्र है, लेकिन इसकी महत्वपूर्ण शीतलन दर से निकटता से संबंधित है। महत्वपूर्ण शीतलन दर जितनी कम होगी, स्टील की कठोरता उतनी ही अधिक होगी।
वे सभी कारक जो महत्वपूर्ण शीतलन दर (या C-वक्र की स्थिति) को प्रभावित करते हैं - जैसे रासायनिक संरचना, बुझाने का तापमान और होल्डिंग समय - कठोरता को प्रभावित करेंगे।
1）रासायनिक संरचना
- कार्बन सामग्री: हाइपोयूटेक्टॉइड स्टील, यूटेक्टॉइड स्टील और हाइपरयूटेक्टॉइड स्टील के बीच, यूटेक्टॉइड स्टील में सबसे कम महत्वपूर्ण शीतलन दर और कार्बन स्टील्स में सबसे अधिक कठोरता होती है। हाइपोयूटेक्टॉइड स्टील की कठोरता कार्बन सामग्री में वृद्धि के साथ बढ़ती है। सामान्य बुझाने वाले ताप तापमान सीमा के भीतर, हाइपरयूटेक्टॉइड स्टील की कठोरता कार्बन सामग्री बढ़ने पर घट जाती है।
- मिश्रण तत्व: कोबाल्ट को छोड़कर सभी मिश्रण तत्व C-वक्र को दाईं ओर स्थानांतरित करते हैं, महत्वपूर्ण शीतलन दर को कम करते हैं, और कठोरता में सुधार करते हैं।
2）बुझाने का तापमान और होल्डिंग समय
तापमान बढ़ाने और होल्डिंग समय बढ़ाने से स्टील की कठोरता में उचित रूप से सुधार हो सकता है। हालाँकि, इस विधि से अनाज मोटा हो जाएगा, इसलिए इसे आमतौर पर अपनाया नहीं जाता है।
4. कठोरता का निर्धारण: एंड क्वेंच टेस्ट (जोमिनी एंड क्वेंच टेस्ट)
5. कठोरता के अनुप्रयोग
1）कठोर परत की गहराई का अनुमान
भाग डिजाइन के दौरान, भाग की प्रभावी कठोर परत की गहराई का अनुमान लगाने के लिए ज्ञात कठोरता वक्र का उपयोग किया जा सकता है।
2）कठोर परत की गहराई के आधार पर सामग्री चयन
प्रभावी कठोर परत की गहराई का वर्कपीस के यांत्रिक गुणों पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।
जब वर्कपीस पूरी तरह से कठोर हो जाता है, तो टेम्पर्ड होने के बाद पूरे क्रॉस-सेक्शन के साथ एक समान रूप से वितरित संरचना प्राप्त की जा सकती है, और इसके यांत्रिक गुण भी सुसंगत होते हैं।
जब पूरी तरह से कठोर नहीं होता है, तो वर्कपीस के कोर के यांत्रिक गुण सतह कठोर परत की तुलना में कम होते हैं।
जब वर्कपीस का तनाव क्रॉस-सेक्शन के साथ समान रूप से वितरित होता है और क्रॉस-सेक्शन पर यांत्रिक गुण सुसंगत होते हैं, तो उच्च कठोरता वाले स्टील का चयन किया जाना चाहिए।
झुकने या मरोड़ भार (जैसे शाफ्ट) के अधीन भागों के लिए, सतह का तनाव सबसे अधिक होता है जबकि कोर का तनाव बहुत कम होता है, इसलिए खराब कठोरता वाले स्टील का चयन किया जाना चाहिए।
एक ही ऑस्टेनाइटिंग स्थितियों के तहत, एक ही प्रकार के स्टील की कठोरता समान होती है।
*बुझाने के बाद कठोरता (अधिकतम कठोरता के लिए कठोरता)
सामान्य बुझाने की स्थितियों के तहत, यह मार्टेंसिटिक संरचना प्राप्त करके प्राप्त की जा सकने वाली अधिकतम कठोरता को संदर्भित करता है। इसका मुख्य प्रभावित करने वाला कारक मार्टेंसाइट में कार्बन सामग्री पर निर्भर करता है, और मिश्रण तत्वों से इसका कोई लेना-देना नहीं है। कार्बन सामग्री जितनी अधिक होगी, बुझाने के बाद कठोरता उतनी ही अधिक होगी।
उदाहरण के लिए, कम-कार्बन मिश्र धातु स्टील में काफी अच्छी कठोरता होती है लेकिन बुझाने के बाद कम कठोरता होती है। एक अन्य उदाहरण उच्च-कार्बन टूल स्टील है, जिसमें खराब कठोरता होती है लेकिन बुझाने के बाद उच्च कठोरता होती है।
आमतौर पर, मध्यम-कार्बन मिश्र धातु स्टील 40Cr और कार्बन स्टील 45 का तुलना के लिए उपयोग किया जाता है। पूर्व में मिश्रण तत्व क्रोमियम होता है, इसलिए इसकी कठोरता बाद वाले की तुलना में अधिक होती है; हालाँकि, इसकी कार्बन सामग्री बाद वाले की तुलना में कम होती है, जिसके परिणामस्वरूप बुझाने के बाद थोड़ी कम कठोरता होती है।
नोट: उच्च कठोरता वाले स्टील में जरूरी नहीं कि बुझाने के बाद उच्च कठोरता हो, और इसके विपरीत।
