ऊष्मा उपचार एक ऐसी प्रक्रिया है जो वांछित गुणों को प्राप्त करने के लिए गर्म करने, रखने और ठंडा करने के माध्यम से धात्विक पदार्थों की आंतरिक संरचना को बदल देती है। इस प्रक्रिया के दौरान, असमान तापमान परिवर्तन, संरचनात्मक परिवर्तनों और सामग्री के भीतर बाधाओं के कारण, ऊष्मा उपचार तनाव उत्पन्न होता है, जो सामग्री के प्रदर्शन, आयामी स्थिरता और बाद की प्रसंस्करण को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है।
ऊष्मा उपचार तनाव से तात्पर्य असमान तापीय विस्तार/संकुचन, संरचनात्मक परिवर्तनों के दौरान असंगठित आयतन परिवर्तन, और बाहरी बाधाओं (जैसे, सांचे, फिक्स्चर) या आंतरिक बाधाओं (जैसे, विभिन्न क्षेत्रों में गुणों के अंतर) के कारण सामग्री के भीतर उत्पन्न होने वाले आंतरिक तनाव से है।
इसका सार परमाणुओं या कणों के बीच आपसी बल है जब परमाणु व्यवस्था या स्थूल आयतन परिवर्तन बाधित होते हैं, जो लोचदार या प्लास्टिक विरूपण की ओर प्रवृत्ति के रूप में प्रकट होता है।
ऊष्मा उपचार तनाव की उत्पत्ति मुख्य रूप से दो मुख्य प्रक्रियाओं से संबंधित है:
जब सामग्रियों को गर्म या ठंडा किया जाता है, तो वर्कपीस के विभिन्न हिस्सों (जैसे, सतह बनाम कोर, पतली बनाम मोटी दीवारें) में असमान तापमान परिवर्तन आयतन विस्तार या संकुचन की अलग-अलग डिग्री की ओर ले जाते हैं:
- हीटिंग चरण: सतह पहले गर्म होती है और फैलती है, जबकि कोर कूलर रहता है और धीमी गति से फैलता है। सतह कोर से बाधित होती है, जिससे संपीड़न तनाव उत्पन्न होता है, और कोर सतह से खिंचाव करता है, जिससे तनन तनाव होता है।
- शीतलन चरण: सतह पहले ठंडी होती है और सिकुड़ती है, जबकि कोर गर्म रहता है और धीमी गति से सिकुड़ता है। सतह कोर से बाधित होती है, जिससे तनन तनाव उत्पन्न होता है, और कोर सतह से संकुचित होता है, जिससे संपीड़न तनाव होता है।
तेज़ शीतलन दरें (जैसे, शमन) बड़े तापमान प्रवणताएँ बनाती हैं, जिससे तापीय तनाव बढ़ता है।
ठोस-अवस्था चरण परिवर्तनों (जैसे, ऑस्टेनाइट से मार्टेंसाइट या पर्लाइट) के दौरान, विभिन्न संरचनाओं में अलग-अलग विशिष्ट आयतन होते हैं (उदाहरण के लिए, मार्टेंसाइट का विशिष्ट आयतन ऑस्टेनाइट से बड़ा होता है)। वर्कपीस में एसिंक्रोनस चरण परिवर्तन संरचनात्मक तनाव उत्पन्न करते हैं:
- उदाहरण के लिए, शमन के दौरान, सतह पहले ऑस्टेनाइट→मार्टेंसाइट परिवर्तन (आयतन विस्तार) से गुजरती है, जबकि कोर ऑस्टेनाइट रहता है। सतह का विस्तार कोर से बाधित होता है, जिससे संपीड़न तनाव उत्पन्न होता है। जब कोर बाद में चरण परिवर्तन के दौरान फैलता है, तो सतह—पहले से ही परिवर्तित और संभवतः कठोर—कोर को बाधित करती है, जिससे कोर में तन्य तनाव और सतह में अतिरिक्त तन्य तनाव होता है।
परिवर्तन दर और सीमा में बड़े अंतर (उदाहरण के लिए, शमन के दौरान सतह पर केंद्रित मार्टेंसाइट निर्माण) संरचनात्मक तनाव को बढ़ाते हैं।
- बाहरी बाधाएँ: क्लैंप द्वारा निर्धारण या सांचों के साथ संपर्क मुक्त विस्तार/संकुचन को प्रतिबंधित करता है, जिससे तनाव बढ़ जाता है।
- आंतरिक बाधाएँ: जटिल वर्कपीस संरचनाएँ (जैसे, खांचे, नुकीले कोने) या असमान सामग्री संरचना क्षेत्रों के बीच गुणों के अंतर का कारण बनती हैं, जिससे तनाव सांद्रता बढ़ जाती है।
उत्पत्ति चरण और अस्तित्व की स्थिति के आधार पर, ऊष्मा उपचार तनाव को तीन प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है:
तनाव गतिशील रूप से मौजूद हीटिंग, होल्डिंग या कूलिंग के दौरान, तापमान या चरण परिवर्तन के साथ बदलता रहता है। उदाहरणों में शामिल हैं:
- हीटिंग के दौरान तापमान प्रवणता से तापीय तनाव;
- शीतलन चरण परिवर्तनों के दौरान आयतन परिवर्तनों से तात्कालिक संरचनात्मक तनाव।
यदि क्षणिक तनाव उस तापमान पर सामग्री की उपज शक्ति से अधिक हो जाता है, तो प्लास्टिक विरूपण होता है; फ्रैक्चर शक्ति से अधिक होने पर तत्काल दरारें आती हैं (उदाहरण के लिए, शमन दरारें)।
तनाव वर्कपीस में शेष कमरे के तापमान पर ठंडा होने के बाद, क्षणिक तनाव की आंशिक रिहाई (उदाहरण के लिए, प्लास्टिक विरूपण) के बाद अवशिष्ट तनाव। इसका वितरण ऊष्मा उपचार प्रक्रियाओं पर निर्भर करता है:
- शमन किए गए वर्कपीस में आमतौर पर सतह में अवशिष्ट संपीड़न तनाव होता है (कोर द्वारा बाधित मार्टेंसाइट विस्तार के कारण) और कोर में संभावित अवशिष्ट तन्य तनाव;
- एनीलिंग या टेम्परिंग अवशिष्ट तनाव को कम करता है, लेकिन अनुचित प्रक्रियाएं नए तनाव संचय का कारण बन सकती हैं।
- तापीय तनाव: असमान तापीय विस्तार/संकुचन से तनाव, संरचनात्मक परिवर्तन से असंबंधित (उदाहरण के लिए, शुद्ध धातुओं या गैर-परिवर्तनकारी मिश्र धातुओं में)।
- संरचनात्मक तनाव: चरण परिवर्तनों के दौरान आयतन परिवर्तनों से तनाव, तापमान प्रवणता से असंबंधित (उदाहरण के लिए, आदर्श समान तापमान के तहत चरण परिवर्तन तनाव)।
व्यवहार में, तापीय और संरचनात्मक तनाव अक्सर एक साथ मौजूद होते हैं, सामूहिक रूप से ऊष्मा उपचार तनाव का निर्माण करते हैं।
ऊष्मा उपचार तनाव (विशेष रूप से अवशिष्ट तनाव) का सामग्री के प्रदर्शन, प्रसंस्करण और अनुप्रयोग पर कई प्रभाव पड़ता है, जिसमें विनियमित होने पर प्रतिकूल और लाभकारी दोनों प्रभाव होते हैं।
- सामग्री की उपज शक्ति से अधिक अवशिष्ट तनाव प्लास्टिक विरूपण का कारण बनता है (उदाहरण के लिए, झुकना, ताना-बाना, आयामी विचलन);
- अत्यधिक अवशिष्ट तनाव (विशेष रूप से सतह तन्य तनाव) सीधे दरारें का कारण बन सकता है (उदाहरण के लिए, यदि शमन के बाद टेम्परिंग में देरी होती है तो "विलंबित दरारें")।
उदाहरण: उच्च-कार्बन स्टील शमन के बाद अनाज की सीमाओं के साथ दरारें डाल सकता है यदि सतह तन्य तनाव के कारण टेम्पर नहीं किया जाता है।
- अवशिष्ट तनाव बाद के प्रसंस्करण या उपयोग के दौरान धीरे-धीरे जारी होता है (उदाहरण के लिए, कटाई, वेल्डिंग, तापमान परिवर्तन), जिससे द्वितीयक विरूपण होता है और सटीक भागों (उदाहरण के लिए, बीयरिंग, सांचे) को प्रभावित करता है।
उदाहरण: सटीक गियर में बिना राहत वाला अवशिष्ट तनाव तनाव रिलीज के कारण लंबे समय तक उपयोग के बाद दांतों के प्रोफाइल में विचलन का कारण बन सकता है।
- अवशिष्ट तन्य तनाव थकान शक्ति को कम करता है (चक्रीय लोडिंग के तहत तनाव सांद्रता बिंदुओं पर आसानी से दरारें शुरू हो जाती हैं);
- अत्यधिक आंतरिक तनाव भंगुरता को बढ़ा सकता है और प्रभाव क्रूरता को कम कर सकता है।
- असममित अवशिष्ट तनाव वितरण कटाई के दौरान असंगत विरूपण का कारण बनता है (उदाहरण के लिए, मशीनिंग के बाद पतली दीवारों वाले भागों का ताना-बाना);
- तनाव सांद्रता क्षेत्र पीसने या पॉलिशिंग के दौरान पीसने की दरारें विकसित कर सकते हैं।
सभी अवशिष्ट तनाव प्रतिकूल नहीं होते हैं; उचित प्रक्रियाएं प्रदर्शन में सुधार के लिए इसका उपयोग कर सकती हैं:
- सतह अवशिष्ट संपीड़न तनाव थकान शक्ति को बढ़ाता है (उदाहरण के लिए, सतह संपीड़न तनाव वाले कार्बोराइज्ड और शमन किए गए गियर का सेवा जीवन लंबा होता है);
- प्रीस्ट्रेसिंग (उदाहरण के लिए, शमन और टेम्परिंग के बाद स्प्रिंग्स में उचित संपीड़न तनाव बनाए रखना) विरूपण प्रतिरोध में सुधार करता है।
प्रतिकूल प्रभावों को कम करने के लिए, प्रक्रिया अनुकूलन के माध्यम स
आपका संदेश 20-3,000 अक्षरों के बीच होना चाहिए!