ट्यूबलर फर्नेस में हीट ट्रीटमेंट स्टील का तनाव और प्रभाव

हीट ट्रीटमेंट अवशिष्ट बल उस तनाव को संदर्भित करता है जो वर्कपीस के हीट ट्रीटमेंट के बाद रहता है, जिसका वर्कपीस के आकार, आकार और प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। जब यह सामग्री की उपज शक्ति से अधिक हो जाता है, तो यह वर्कपीस के विरूपण का कारण बनता है, और जब यह सामग्री की ताकत सीमा से अधिक हो जाता है, तो यह वर्कपीस के टूटने का कारण बन सकता है। यह एक हानिकारक पहलू है जिसे कम किया जाना चाहिए और समाप्त किया जाना चाहिए। हालांकि, कुछ शर्तों के तहत, इसे उचित बनाने के लिए तनाव वितरण को नियंत्रित करना यांत्रिक गुणों और भाग के सेवा जीवन में सुधार कर सकता है, नुकसान को लाभ में बदल सकता है। गर्मी उपचार प्रक्रिया के दौरान स्टील में तनाव के वितरण और भिन्नता कानून का विश्लेषण करना, उत्पाद की गुणवत्ता में सुधार के लिए इसका यथोचित वितरण करना गहरा व्यावहारिक महत्व है। उदाहरण के लिए, सतह परत पर अवशिष्ट संपीड़ित तनाव के उचित वितरण और भागों के सेवा जीवन पर इसके प्रभाव के मुद्दे ने व्यापक ध्यान आकर्षित किया है।
तेजी से शीतलन दर, कार्बन सामग्री और मिश्र धातु संरचना जितनी अधिक होती है, और शीतलन प्रक्रिया के दौरान थर्मल तनाव के तहत असमान प्लास्टिक विरूपण अधिक होता है, जिसके परिणामस्वरूप अधिक अवशिष्ट तनाव होता है। दूसरी ओर, स्टील के ताप उपचार के दौरान संरचनात्मक परिवर्तन के कारण, जब ऑस्टेनाइट मार्टेंसाइट में परिवर्तित हो जाता है, विशिष्ट मात्रा में वृद्धि वर्कपीस वॉल्यूम के विस्तार के साथ होगी, और वर्कपीस का प्रत्येक भाग चरण से गुजरेगा क्रमिक रूप से परिवर्तन, जिसके परिणामस्वरूप असंगत मात्रा में वृद्धि और संरचनात्मक तनाव उत्पन्न होता है। संगठनात्मक तनाव में परिवर्तन का अंतिम परिणाम सतह पर तन्यता तनाव और कोर पर संकुचित तनाव है, जो थर्मल तनाव के बिल्कुल विपरीत है। संरचनात्मक तनाव का परिमाण शीतलन दर और मार्टेंसाइट परिवर्तन क्षेत्र में वर्कपीस के आकार, सामग्री की रासायनिक संरचना और अन्य कारकों से संबंधित है।
वर्कपीस की हीटिंग और कूलिंग प्रक्रिया के दौरान, सतह और कोर के बीच शीतलन गति और समय में असंगति के कारण, एक तापमान अंतर बनता है, जो असमान आयतन विस्तार और संकुचन की ओर जाता है और तनाव उत्पन्न करता है। थर्मल तनाव की कार्रवाई के तहत, सतह का तापमान कोर से कम होने लगता है, और कोर से संकुचन भी अधिक होता है, जिससे कोर को खींचा जाता है। जब शीतलन पूरा हो जाता है, तो सतह को संकुचित किया जाता है और कोर के अंतिम शीतलन आयतन संकुचन की अक्षमता के कारण स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ने में असमर्थता के कारण कोर को खींच लिया जाता है। थर्मल तनाव की कार्रवाई के तहत, वर्कपीस की सतह अंततः संकुचित होती है जबकि कोर खींची जाती है। यह घटना शीतलन दर, सामग्री संरचना और गर्मी उपचार प्रक्रिया जैसे कारकों से प्रभावित होती है।
अभ्यास ने साबित कर दिया है कि गर्मी उपचार प्रक्रिया के दौरान किसी भी वर्कपीस में थर्मल तनाव और संरचनात्मक तनाव होगा, जब तक कि चरण परिवर्तन होता है। हालाँकि, संगठनात्मक परिवर्तन से पहले ही थर्मल तनाव उत्पन्न हो जाता है, और संगठनात्मक परिवर्तन प्रक्रिया के दौरान संगठनात्मक तनाव उत्पन्न होता है। शीतलन प्रक्रिया के दौरान, थर्मल तनाव और संगठनात्मक तनाव का संयुक्त प्रभाव वर्कपीस में मौजूद वास्तविक तनाव है। इन दो तनावों का संयुक्त प्रभाव बहुत जटिल है और कई कारकों से प्रभावित होता है, जैसे संरचना, आकार, गर्मी उपचार प्रक्रिया आदि। इसके विकास की प्रक्रिया के संदर्भ में, केवल दो प्रकार होते हैं, अर्थात् थर्मल तनाव और ऊतक तनाव। जब क्रिया की दिशा विपरीत होती है, तो दोनों रद्द हो जाते हैं, और जब क्रिया की दिशा समान होती है, तो दोनों एक दूसरे के साथ ओवरलैप हो जाते हैं। चाहे वह आपसी रद्दीकरण हो या सुपरपोजिशन, दो तनावों में एक प्रमुख कारक होना चाहिए, और जब थर्मल तनाव हावी हो जाता है, तो परिणाम यह होता है कि वर्कपीस का केंद्र खींच लिया जाता है और सतह संकुचित हो जाती है। जब संगठनात्मक तनाव हावी होता है, तो इसका परिणाम यह होता है कि वर्कपीस के केंद्र में संकुचित सतह तनाव में होती है।
शमन दरारों पर ताप उपचार तनाव का प्रभाव उन कारकों में मौजूद होता है जो बुझने वाले हिस्से (धातुकर्म दोष सहित) के विभिन्न हिस्सों में तनाव एकाग्रता का कारण बन सकते हैं, जो शमन दरारों की पीढ़ी पर प्रभाव डालते हैं। हालांकि, यह केवल तन्य तनाव क्षेत्र में प्रकट होता है (विशेष रूप से अधिकतम तन्यता तनाव पर), अगर संपीड़ित तनाव क्षेत्र में कोई प्रचार प्रभाव नहीं होता है।
इस तरह के स्टील का विश्वसनीय सिद्धांत जो शमन दरारों से बचने के लिए सामान्य परिस्थितियों में बुझती हुई उच्च कठोरता वाले स्टील भागों में केवल अनुदैर्ध्य दरारें बना सकता है, जितना संभव हो सके अनुभाग के अंदर और बाहर मार्टेंसाइट परिवर्तन की गैर समकालिकता को कम करने का प्रयास करना है। अनुदैर्ध्य दरारों के गठन को रोकने के लिए मार्टेंसाइट परिवर्तन क्षेत्र में केवल धीमी गति से ठंडा करना पर्याप्त नहीं है। आम तौर पर, चाप दरारें केवल गैर-कठोर भागों में ही हो सकती हैं। हालाँकि समग्र रूप से तेजी से ठंडा होना आवश्यक गठन की स्थिति है, इसके गठन का असली कारण तेजी से ठंडा होना नहीं है (मार्टेंसाइट परिवर्तन क्षेत्र सहित) लेकिन बुझते हुए हिस्से की स्थानीय स्थिति (ज्यामितीय संरचना द्वारा निर्धारित)। सख्त होने के अभाव में उच्च तापमान महत्वपूर्ण तापमान क्षेत्र में शीतलन दर काफी धीमी हो जाती है। और अनुप्रस्थ और अनुदैर्ध्य विभाजन जो बड़े गैर-कठोर भागों में होते हैं, अवशिष्ट तन्यता तनाव के कारण होते हैं, मुख्य रूप से थर्मल तनाव से बना होता है, जो बुझते हुए भाग के केंद्र पर कार्य करता है। बुझते हुए भाग के अंतिम कठोर खंड के केंद्र में, दरारें पहले बनती हैं और अंदर से बाहर फैलती हैं।
इस तरह की दरारों से बचने के लिए, पानी के तेल की दोहरी तरल शमन प्रक्रिया का अक्सर उपयोग किया जाता है। इस प्रक्रिया में, उच्च तापमान खंड में तेजी से ठंडा करने का उपयोग केवल यह सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है कि बाहरी धातु को मार्टेंसाइट संरचना मिलती है। आंतरिक तनाव के दृष्टिकोण से, तेजी से ठंडा करना हानिकारक और बेकार है। दूसरे, ठंडा करने के बाद के चरण में धीमी गति से ठंडा करने का उद्देश्य मार्टेंसाइट परिवर्तन की विस्तार दर और संरचना के तनाव मूल्य को कम करना नहीं है, बल्कि खंड के तापमान अंतर और केंद्र में धातु के संकोचन दर को कम करना है। खंड का, ताकि तनाव मूल्य को कम किया जा सके और अंततः शमन दरारों को रोका जा सके।
शमन शीतलन दर एक महत्वपूर्ण कारक है जो शमन गुणवत्ता को प्रभावित कर सकता है और अवशिष्ट तनाव को निर्धारित कर सकता है, साथ ही एक कारक जो शमन दरारों पर एक महत्वपूर्ण या निर्णायक प्रभाव डाल सकता है। शमन के उद्देश्य को प्राप्त करने के लिए, आमतौर पर उच्च तापमान खंड में भागों की शीतलन दर को तेज करना और मार्टेंसाइट संरचना प्राप्त करने के लिए स्टील की महत्वपूर्ण शमन शीतलन दर से अधिक करना आवश्यक होता है। अवशिष्ट तनाव के संदर्भ में, ट्यूबलर इलेक्ट्रिक भट्टी थर्मल तनाव मूल्य को बढ़ा सकती है जो संरचनात्मक तनाव के प्रभाव का प्रतिकार करती है, जिससे वर्कपीस की सतह पर तन्यता तनाव कम होता है और अनुदैर्ध्य दरारों को दबाने का लक्ष्य प्राप्त होता है। उच्च तापमान शीतलन दर के त्वरण के साथ प्रभाव बढ़ेगा। इसके अलावा, कठोरता के मामले में, वर्कपीस का क्रॉस-सेक्शनल आकार जितना बड़ा होगा, हालांकि वास्तविक शीतलन दर धीमी है, क्रैकिंग का जोखिम जितना अधिक होगा। यह सब इस तथ्य के कारण है कि इस प्रकार के स्टील का थर्मल तनाव आकार में वृद्धि के साथ वास्तविक शीतलन दर को धीमा कर देता है, थर्मल तनाव कम हो जाता है और आकार में वृद्धि के साथ संरचनात्मक तनाव बढ़ जाता है। बॉक्स प्रकार की इलेक्ट्रिक भट्टी अंत में एक तन्यता तनाव बनाती है जो मुख्य रूप से संरचनात्मक तनाव से बना होता है, जो वर्कपीस की सतह पर कार्य करता है। और यह पारंपरिक अवधारणा से बिल्कुल अलग है कि कूलिंग जितनी धीमी होगी, तनाव उतना ही कम होगा।
वर्कपीस पर अवशिष्ट कंप्रेसिव स्ट्रेस का प्रभाव व्यापक रूप से सतह को मजबूत बनाने के माध्यम से वर्कपीस की थकान शक्ति में सुधार करने के लिए एक विधि के रूप में उपयोग किया जाता है। एक ओर, यह वर्कपीस की सतह की ताकत और कठोरता को प्रभावी ढंग से बढ़ा सकता है, वर्कपीस के पहनने के प्रतिरोध में सुधार कर सकता है, और दूसरी ओर, कार्बराइजेशन प्रभावी रूप से वर्कपीस के तनाव वितरण में सुधार कर सकता है, बड़े अवशिष्ट संपीड़ित तनाव को प्राप्त कर सकता है। वर्कपीस की सतह परत, और वर्कपीस की थकान शक्ति में सुधार। यदि कार्बराइजेशन के बाद इज़ोटेर्मल क्वेंचिंग किया जाता है, तो यह सतह परत पर अवशिष्ट संपीड़न तनाव को बढ़ाएगा और थकान शक्ति में और सुधार करेगा। किसी ने आइसोथर्मल क्वेंचिंग के बाद 35SiMn2MoV स्टील के अवशिष्ट तनाव और कार्बराइजेशन के बाद कम तापमान वाले तड़के का परीक्षण किया है। परिणाम तालिका 1.35 में दिखाए गए हैं: आइसोथर्मल शमन के बाद SiMn2MoV स्टील के अवशिष्ट तनाव मान और कार्बराइजेशन के बाद कम तापमान के तड़के
अवशिष्ट तनाव मूल्य (किग्रा / मिमी 2)
कार्बराइजेशन के बाद 880-900 डिग्री सॉल्ट बाथ में गर्म करना, 40 मिनट के लिए 260 डिग्री पर आइसोथर्मल
-65
कार्बराइजेशन के बाद, 880-900 डिग्री सॉल्ट बाथ में गर्म करें और बुझाएं, 90 मिनट के लिए 260 डिग्री पर आइसोथर्मल
-18
कार्बराइजेशन के बाद, सॉल्ट बाथ में 880-900 डिग्री सेल्सियस पर गर्म करें, 40 मिनट के लिए 260 डिग्री सेल्सियस पर इज़ोटेर्मल, और 90 मिनट के लिए 260 डिग्री सेल्सियस पर टेम्पर करें
-38
तालिका 1 में परीक्षण के परिणामों को देखते हुए, यह देखा जा सकता है कि इज़ोटेर्माल शमन में सामान्य शमन और कम तापमान तड़के प्रक्रिया की तुलना में उच्च सतह अवशिष्ट संपीड़ित तनाव होता है। आइसोथर्मल शमन के बाद कम तापमान के तड़के के बाद भी, सतह पर अवशिष्ट संपीड़ित तनाव शमन के बाद कम तापमान के तड़के की तुलना में अधिक होता है। इसलिए, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि कार्बराइजेशन के बाद इज़ोटेर्मल क्वेंचिंग द्वारा प्राप्त सतह अवशिष्ट संपीड़न तनाव परंपरागत कार्बराइजिंग क्वेंचिंग और कम तापमान तापमान से प्राप्त होने से अधिक है। थकान प्रतिरोध पर सतह परत अवशिष्ट संपीड़ित तनाव के लाभकारी प्रभाव के दृष्टिकोण से, कार्बराइज़्ड भागों की थकान शक्ति में सुधार करने के लिए आइसोथर्मल शमन प्रक्रिया को कार्बराइज़ करना एक प्रभावी तरीका है।
दो मुख्य कारण हैं कि कार्बराइजिंग और क्वेंचिंग प्रक्रिया सतह अवशिष्ट संपीड़न तनाव प्राप्त कर सकती है और कार्बराइजिंग और इज़ोटेर्मल क्वेंचिंग अधिक सतह अवशिष्ट संपीड़न तनाव प्राप्त कर सकती है। एक कारण यह है कि सतह परत में उच्च कार्बन मार्टेंसाइट की विशिष्ट मात्रा केंद्र में कम कार्बन मार्टेंसाइट की तुलना में बड़ी होती है। शमन के बाद, सतह का आयतन फैलता है और बहुत फैलता है, जबकि केंद्र में कम कार्बन मार्टेंसाइट का आयतन विस्तार छोटा होता है, जो सतह परत के मुक्त विस्तार को प्रतिबंधित करता है और दबाव में सतह परत की तनाव स्थिति और तनाव के तहत केंद्र का कारण बनता है। . एक और अधिक महत्वपूर्ण कारण यह है कि उच्च कार्बन वाले ऑस्टेनाइट से मार्टेंसाइट में प्रारंभिक रूपांतरण तापमान (Ms) केंद्र में कम कार्बन सामग्री वाले अंडरकूल्ड ऑस्टेनाइट की तुलना में मार्टेंसाइट में कम होता है। जब इज़ोटेर्मल क्वेंचिंग को कार्बराइजिंग के बाद किया जाता है, जब इज़ोटेर्माल तापमान कार्बराइज्ड परत के मार्टेंसाइट स्टार्ट ट्रांसफ़ॉर्मेशन तापमान (Ms) से ऊपर होता है, तो केंद्र में मार्टेंसाइट स्टार्ट ट्रांसफ़ॉर्मेशन तापमान (Ms) बिंदु के नीचे एक उपयुक्त तापमान पर आइसोथर्मल शमन गारंटी दे सकता है निरंतर शीतलन शमन से अधिक इस परिवर्तन की अनुक्रमिक विशेषताएँ (अर्थात, यह सुनिश्चित करें कि सतह परत में मार्टेंसाइट परिवर्तन केवल इज़ोटेर्मल शमन के बाद शीतलन प्रक्रिया में होता है)। बेशक, कार्बराइजेशन के बाद आइसोथर्मल तापमान और आइसोथर्मल शमन का समय सतह परत में अवशिष्ट तनाव के परिमाण पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है। किसी ने 40 मिनट के लिए 260 डिग्री और 320 डिग्री पर कार्बराइजेशन के बाद 35SiMn2MoV स्टील के नमूनों के सतह अवशिष्ट तनाव का परीक्षण किया है, और परिणाम तालिका 2 में दिखाए गए हैं। तालिका 2 से, यह देखा जा सकता है कि 260 डिग्री पर सतह अवशिष्ट तनाव अधिक है 320 डिग्री पर दोगुने से अधिक। विभिन्न इज़ोटेर्मल तापमान पर 35SiMn2MoV स्टील का सतही अवशिष्ट तनाव।
शमन प्रक्रिया में, केंद्र में मार्टेंसाइट परिवर्तन अक्सर केंद्र में मात्रा के विस्तार का कारण बनता है और मजबूत होता है, लेकिन सतह अभी तक इसके संबंधित मार्टेंसाइट प्रारंभिक परिवर्तन बिंदु (Ms) तक ठंडा नहीं हुई है, इसलिए यह अभी भी अंदर है सुपरकोल्ड ऑस्टेनाइट राज्य, अच्छी प्लास्टिसिटी के साथ, और केंद्र में मार्टेंसाइट परिवर्तन के वॉल्यूम विस्तार को दबाने में गंभीर भूमिका नहीं निभाएगा। शमन शीतलन तापमान में लगातार कमी के साथ, सतह का तापमान (Ms) बिंदु से नीचे चला जाता है, और सतह परत में मार्टेंसाइट परिवर्तन होता है, जिससे सतह की मात्रा का विस्तार होता है। हालांकि, केंद्र को पहले ही मार्टेंसाइट में बदल दिया गया है और मजबूत किया गया है, इसलिए केंद्र सतह परत के आयतन विस्तार को दबाने में एक बड़ी भूमिका निभाएगा, जिससे सतह परत को अवशिष्ट संपीड़ित तनाव प्राप्त होगा।

उपरोक्त सामग्री सुपर्ब हीटर कंपनी, सुपर हीटर द्वारा आयोजित की जाती है। मुख्य रूप से व्यावसायिक उत्पादन: औद्योगिक ताप तत्व, तापमान मापने वाले तत्व, उत्पादन उपकरण, सहायक उपकरण, और कच्चे माल जैसे ट्यूबलर हीटर, ट्यूबलर हीटर, बेल्ट हीटर, सिरेमिक हीटर, सिलिकॉन रबर हीटर, थर्मोकपल आदि।

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