टेम्परिंग (धातुकर्म): Difference between revisions

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अलग-अलग स्वभाव वाला स्टील। उत्पादित विभिन्न रंग उस तापमान को दर्शाते हैं जिस पर स्टील को गर्म किया गया था। हल्का तिनका इंगित करता है 204 °C (399 °F) और हल्का नीला इंगित करता है 337 °C (639 °F).^[1]^[2]

टेम्परिंग या मृदुकरण ऊष्मा उपचार की एक प्रक्रिया है, जिसका उपयोग लौह -आधारित मिश्र धातुओं की कठोरता में वृद्धि करने के लिए किया जाता है। अतिरिक्त कठोरता को कम करने के लिए सामान्यतः दृढ़ीकरण के पश्चात् टेम्परिंग या मृदुकरण किया जाता है तथा एक निश्चित अवधि के लिए क्रांतिक बिंदु से नीचे कुछ तापमान पर धातु को तापन प्रदान करके किया जाता है, फिर स्थिर वायु में इसे ठंडा करने की अनुमति दी जाती है। सटीक तापमान निष्काषित कठोरता की मात्रा निर्धारित करता है और मिश्रधातु की विशिष्ट संरचना और परिसज्जित उत्पाद में वांछित गुणों दोनों पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, अत्यंत कठोर उपकरणों को प्रायः न्यूनतम तापमान पर मृदुकरण किया जाता है, जबकि स्प्रिंग अधिक तापमान पर मृदुकरण किया जाता है।

परिचय

मार्टेंसाइट का फोटोमाइक्रोग्राफ, स्टील के बुझने पर बनने वाली एक बहुत ही कठोर सूक्ष्म संरचना। टेम्परिंग मार्टेंसाइट को टेम्पर्ड मार्टेंसाइट के विभिन्न रूपों में परिवर्तित करके कठोरता को कम करता है।

टेम्परिंग एक ताप उपचार तकनीक है जिसे इस्पात या कच्चा लोहा जैसे लौह मिश्र धातुओं पर लागू किया जाता है, ताकि मिश्र धातु की कठोरता को कम करके अधिक कठोरता प्राप्त की जा सके। कठोरता में कमी आमतौर पर लचीलेपन में वृद्धि के साथ होती है, जिससे धातु की भंगुरता कम हो जाती है। तड़का आमतौर पर शमन के बाद किया जाता है, जो धातु को उसकी सबसे कठोर अवस्था में डालने के लिए तेजी से ठंडा किया जाता है। टेम्परिंग को बुझी हुई वर्कपीस को उसके निचले क्रांतिक तापमान से नीचे के तापमान पर नियंत्रित हीटिंग द्वारा पूरा किया जाता है। इसे निम्न परिवर्तन तापमान या निम्न गिरफ्तारी (ए) भी कहा जाता है₁) तापमान: वह तापमान जिस पर मिश्रधातु का क्रिस्टलीय चरण (पदार्थ), जिसे लौह और सीमेन्टाईट का एलोट्रोप कहा जाता है, एक एकल-चरण ठोस घोल बनाने के लिए संयोजित होने लगता है जिसे ऑस्टेनाईट austenite कहा जाता है। इस तापमान से ऊपर गर्म करने से बचा जाता है, ताकि मार्टेंसाईट नामक बहुत कठोर, बुझी हुई सूक्ष्म संरचना को नष्ट न किया जा सके।^[3]

भौतिक गुणों के वांछित संतुलन को प्राप्त करने के लिए तड़के की प्रक्रिया के दौरान समय और तापमान का सटीक नियंत्रण महत्वपूर्ण है। कम तापमान वाला तापमान केवल आंतरिक तनाव को कम कर सकता है, अधिकांश कठोरता को बनाए रखते हुए भंगुरता को कम कर सकता है। उच्च तड़के वाले तापमान कठोरता में अधिक कमी लाते हैं, जिससे लोच (भौतिकी) और प्लास्टिसिटी (भौतिकी) में वृद्धि के लिए कुछ उपज शक्ति और तन्य शक्ति का त्याग करना पड़ता है। हालाँकि, कुछ कम मिश्र धातु वाले स्टील्स में, जिनमें क्रोमियम और मोलिब्डेनम जैसे अन्य तत्व होते हैं, कम तापमान पर तड़का लगाने से कठोरता में वृद्धि हो सकती है, जबकि उच्च तापमान पर कठोरता कम हो जाएगी। इन मिश्र धातु तत्वों की उच्च सांद्रता वाले कई स्टील्स अवक्षेपण कठोरता की तरह व्यवहार करते हैं, जो शमन और तड़के में पाए जाने वाली स्थितियों के तहत विपरीत प्रभाव पैदा करते हैं, और उन्हें मैरेजिंग स्टील्स के रूप में जाना जाता है।^[3]

कार्बन स्टील्स में, टेम्परिंग मार्टेंसाइट में करबैड के आकार और वितरण को बदल देता है, जिससे टेम्पर्ड मार्टेंसाइट नामक एक सूक्ष्म संरचना बनती है। लचीलापन, मशीनेबिलिटी और प्रभाव शक्ति को बढ़ाने के लिए एनीलिंग (धातुकर्म)#सामान्यीकरण स्टील्स और कच्चा लोहा पर भी टेम्परिंग किया जाता है।^[3]स्टील को आमतौर पर समान रूप से गर्म किया जाता है, जिसे टेम्परिंग के माध्यम से बुलाया जाता है, जिससे लगभग एक समान कठोरता उत्पन्न होती है, लेकिन कभी-कभी इसे असमान रूप से गर्म किया जाता है, जिसे डिफरेंशियल टेम्परिंग कहा जाता है, जिससे कठोरता में भिन्नता उत्पन्न होती है।^[4]

इतिहास

टेम्परिंग एक प्राचीन ताप-उपचार तकनीक है। टेम्पर्ड मार्टेंसाइट का सबसे पुराना ज्ञात उदाहरण एक पिक कुल्हाड़ी है जो गलील में पाई गई थी, जो लगभग 1200 से 1100 ईसा पूर्व की थी।^[5] इस प्रक्रिया का उपयोग पूरे प्राचीन विश्व में, एशिया से लेकर यूरोप और अफ्रीका तक किया जाता था। प्राचीन काल में मूत्र, रक्त या पारा या सीसा जैसी धातुओं से शमन के लिए कई अलग-अलग तरीकों और शीतलन स्नानों का प्रयास किया गया है, लेकिन सदियों से तड़के की प्रक्रिया अपेक्षाकृत अपरिवर्तित बनी हुई है। तड़के को अक्सर शमन के साथ भ्रमित किया जाता था और, अक्सर, इस शब्द का उपयोग दोनों तकनीकों का वर्णन करने के लिए किया जाता था। 1889 में, सर विलियम चांडलर रॉबर्ट्स-ऑस्टेन ने लिखा, यहां तक कि प्रतिष्ठित अधिकारियों के लेखन में, गुस्सा, तड़का और सख्त शब्दों के बीच अभी भी इतना भ्रम है, कि इन पुरानी परिभाषाओं को ध्यान से ध्यान में रखना अच्छा है। मैं टेम्परिंग शब्द का प्रयोग नरमी के समान अर्थ में करूँगा।^[6]

शब्दावली

धातुकर्म में, किसी को ऐसे कई शब्द मिल सकते हैं जिनका क्षेत्र के भीतर बहुत विशिष्ट अर्थ होता है, लेकिन बाहर से देखने पर वे अस्पष्ट लग सकते हैं। कठोरता, प्रभाव प्रतिरोध, क्रूरता और ताकत जैसे शब्द कई अलग-अलग अर्थ ले सकते हैं, जिससे कभी-कभी विशिष्ट अर्थ को समझना मुश्किल हो जाता है। सामने आए कुछ शब्द और उनकी विशिष्ट परिभाषाएँ हैं:

सामग्री की ताकत - स्थायी विरूपण (यांत्रिकी) और टूटने का प्रतिरोध। धातु विज्ञान में ताकत, अभी भी एक अस्पष्ट शब्द है, इसलिए इसे आमतौर पर उपज ताकत (वह ताकत जिसके आगे विरूपण स्थायी हो जाता है), तन्य ताकत (अंतिम फाड़ने की ताकत), कतरनी ताकत (अनुप्रस्थ, या काटने वाली ताकतों का प्रतिरोध), और में विभाजित किया जाता है। संपीड़न शक्ति (भार के तहत लोचदार शॉर्टिंग का प्रतिरोध)।
कठोरता - भंग के प्रति प्रतिरोध, जैसा कि चार्पी परीक्षण द्वारा मापा जाता है। ताकत कम होने पर कठोरता अक्सर बढ़ जाती है, क्योंकि जो सामग्री झुकती है उसके टूटने की संभावना कम होती है।
कठोरता - खरोंच, घर्षण, या इंडेंटेशन के प्रति सतह का प्रतिरोध। पारंपरिक धातु मिश्र धातुओं में, इंडेंटेशन कठोरता और तन्य शक्ति के बीच एक रैखिक संबंध होता है, जो बाद की माप को आसान बनाता है।^[7]
भंगुरता - भंगुरता किसी सामग्री के लचीले या प्लास्टिक रूप से झुकने या विकृत होने से पहले टूटने की प्रवृत्ति का वर्णन करती है। कठोरता कम होने से भंगुरता बढ़ती है, लेकिन यह आंतरिक तनाव से भी काफी प्रभावित होती है।
प्लास्टिसिटी (भौतिकी) - इस तरह से ढालने, मोड़ने या विकृत करने की क्षमता जो अनायास अपने मूल आकार में वापस नहीं आती है। यह पदार्थ की लचीलापन या लचीलापन के समानुपाती होता है।
लोच (भौतिकी) - इसे लचीलापन भी कहा जाता है, यह विकृत करने, मोड़ने, संपीड़ित करने या खींचने और बाहरी तनाव हटा दिए जाने पर मूल आकार में लौटने की क्षमता है। लोच सामग्री के यंग मापांक से विपरीत रूप से संबंधित है।
प्रभाव प्रतिरोध - आमतौर पर उच्च शक्ति क्रूरता का पर्याय है, यह न्यूनतम विरूपण के साथ शॉक-लोडिंग का विरोध करने की क्षमता है।
पहनने का प्रतिरोध - आमतौर पर कठोरता का पर्यायवाची, यह क्षरण, अपक्षय, स्पैलिंग या दुखद का प्रतिरोध है।
संरचनात्मक अखंडता - अधिकतम सेवा जीवन प्रदान करने के लिए, फ्रैक्चर का विरोध करते हुए, थकान (सामग्री) का विरोध करते हुए, और न्यूनतम मात्रा में लचीलेपन या विक्षेपण (इंजीनियरिंग) का उत्पादन करते हुए अधिकतम रेटेड भार का सामना करने की क्षमता।

कार्बन स्टील

बहुत कम धातुएँ ऊष्मा उपचार पर उसी तरह या उसी सीमा तक प्रतिक्रिया करती हैं, जिस तरह कार्बन स्टील करता है, और कार्बन-स्टील का ऊष्मा-उपचार व्यवहार मिश्रधातु तत्वों के आधार पर मौलिक रूप से भिन्न हो सकता है। स्टील को एनीलिंग (धातुकर्म) के माध्यम से बहुत निंदनीय अवस्था में नरम किया जा सकता है, या इसे शमन द्वारा कांच के समान कठोर और भंगुर अवस्था में कठोर किया जा सकता है। हालाँकि, अपनी कठोर अवस्था में, स्टील आमतौर पर बहुत अधिक भंगुर होता है, जिसमें अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी होने के लिए फ्रैक्चर कठोरता का अभाव होता है। टेम्परिंग एक ऐसी विधि है जिसका उपयोग कठोरता को कम करने के लिए किया जाता है, जिससे बुझी हुई स्टील की लचीलापन बढ़ जाती है, जिससे धातु को कुछ स्प्रिंगनेस और लचीलापन प्रदान किया जाता है। यह धातु को टूटने से पहले मुड़ने की अनुमति देता है। स्टील को कितना तड़का लगाया गया है, इसके आधार पर, यह लोचदार विरूपण को मोड़ सकता है (लोड हटा दिए जाने के बाद स्टील अपने मूल आकार में लौट आता है), या यह प्लास्टिक विरूपण को मोड़ सकता है (स्टील अपने मूल आकार में वापस नहीं आता है, जिसके परिणामस्वरूप) स्थायी विकृति), फ्रैक्चरिंग से पहले। टेम्परिंग का उपयोग धातु के यांत्रिक गुणों, जैसे कतरनी शक्ति, उपज शक्ति, कठोरता, लचीलापन और तन्य शक्ति को सटीक रूप से संतुलित करने के लिए किया जाता है, ताकि किसी भी संख्या में गुणों के संयोजन को प्राप्त किया जा सके, जिससे स्टील विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी हो जाता है। हथौड़ों और रिंच जैसे उपकरणों को घर्षण, प्रभाव प्रतिरोध और विरूपण के प्रतिरोध के लिए अच्छे प्रतिरोध की आवश्यकता होती है। स्प्रिंग्स को अधिक पहनने के प्रतिरोध की आवश्यकता नहीं होती है, लेकिन उन्हें बिना टूटे लोचदार रूप से विकृत होना चाहिए। ऑटोमोटिव हिस्से थोड़े कम मजबूत होते हैं, लेकिन टूटने से पहले उन्हें प्लास्टिक रूप से विकृत होने की आवश्यकता होती है।

दुर्लभ मामलों को छोड़कर जहां अधिकतम कठोरता या पहनने के प्रतिरोध की आवश्यकता होती है, जैसे फ़ाइल (उपकरण) के लिए उपयोग किया जाने वाला अनटेम्पर्ड स्टील, बुझने वाला स्टील लगभग हमेशा कुछ हद तक टेम्पर्ड होता है। हालाँकि, स्टील को कभी-कभी एनीलिंग (धातुकर्म) # सामान्यीकरण नामक प्रक्रिया के माध्यम से एनील्ड किया जाता है, जिससे स्टील केवल आंशिक रूप से नरम हो जाता है। सामान्यीकृत स्टील्स को और अधिक नरम करने के लिए कभी-कभी टेम्परिंग का उपयोग किया जाता है, जिससे आसान धातु कार्य के लिए लचीलापन और मशीनीकरण बढ़ जाता है। वेल्ड के आसपास गर्मी से प्रभावित क्षेत्र में उत्पन्न कुछ तनाव और अतिरिक्त कठोरता से राहत पाने के लिए, वेल्डिंग स्टील पर टेम्परिंग का भी उपयोग किया जा सकता है।^[3]

बुझा हुआ स्टील

टेम्परिंग अक्सर स्टील पर किया जाता है जिसे इसके ऊपरी क्रिटिकल (ए) से ऊपर गर्म किया गया हो₃) गर्म स्टील को पानी, तेल या मजबूर हवा में डुबोने जैसे तरीकों का उपयोग करके, शमन नामक प्रक्रिया में तापमान और फिर तुरंत ठंडा किया जाता है। बुझी हुई स्टील को, उसकी सबसे कठिन संभव स्थिति में या उसके बहुत करीब रखा जाता है, फिर कठोरता को वांछित अनुप्रयोग के लिए अधिक उपयुक्त बिंदु तक कम करने के लिए तड़का लगाया जाता है। बुझी हुई स्टील की कठोरता शीतलन गति और मिश्र धातु की संरचना दोनों पर निर्भर करती है। उच्च कार्बन सामग्री वाला स्टील कम कार्बन सामग्री वाले स्टील की तुलना में बहुत कठिन स्थिति में पहुंच जाएगा। इसी तरह, उच्च-कार्बन स्टील को एक निश्चित तापमान पर तड़का लगाने से ऐसे स्टील का उत्पादन होगा जो उसी तापमान पर तड़का लगाने वाले निम्न-कार्बन स्टील की तुलना में काफी कठिन होता है। तड़के के तापमान पर बिताए गए समय का भी प्रभाव पड़ता है। थोड़े ऊंचे तापमान पर कम समय के लिए तड़का लगाना वही प्रभाव पैदा कर सकता है जो लंबे समय के लिए कम तापमान पर तड़का लगाने से होता है। कार्बन सामग्री, आकार और स्टील के वांछित अनुप्रयोग के आधार पर टेम्परिंग का समय अलग-अलग होता है, लेकिन आम तौर पर कुछ मिनटों से लेकर कुछ घंटों तक होता है।

बीच में, बहुत कम तापमान पर बुझी हुई स्टील को तड़का लगाना 66 and 148 °C (151 and 298 °F), आमतौर पर कुछ आंतरिक तनावों में थोड़ी राहत और भंगुरता में कमी के अलावा कोई खास प्रभाव नहीं होगा। उच्च तापमान पर तड़का लगाना, से 148 to 205 °C (298 to 401 °F), कठोरता में थोड़ी कमी लाएगा, लेकिन मुख्य रूप से आंतरिक तनाव से राहत देगा। कम मिश्रधातु सामग्री वाले कुछ स्टील्स में, टेम्परिंग की सीमा होती है 260 and 340 °C (500 and 644 °F) लचीलेपन में कमी और भंगुरता में वृद्धि का कारण बनता है, और इसे टेम्पर्ड मार्टेंसाइट एम्ब्रिटलमेंट (टीएमई) रेंज के रूप में जाना जाता है। लोहारगिरी के मामले को छोड़कर, आमतौर पर इस सीमा से बचा जाता है। कठोरता से अधिक मजबूती की आवश्यकता वाले स्टील, जैसे उपकरण, को आमतौर पर ऊपर टेम्पर्ड नहीं किया जाता है 205 °C (401 °F). इसके बजाय, कठोरता में भिन्नता आमतौर पर केवल तड़के के समय में बदलाव से उत्पन्न होती है। जब ताकत की कीमत पर बढ़ी हुई कठोरता वांछित होती है, तो उच्च तापमान का तापमान होता है 370 to 540 °C (698 to 1,004 °F), उपयोग किया जाता है। बीच में, और भी अधिक तापमान पर तड़का लगाना 540 and 600 °C (1,004 and 1,112 °F), उत्कृष्ट कठोरता उत्पन्न करेगा, लेकिन ताकत और कठोरता में गंभीर कमी आएगी। पर 600 °C (1,112 °F), स्टील को भंगुरता के एक और चरण का अनुभव हो सकता है, जिसे टेंपरेचर एम्ब्रिटलमेंट (टीई) कहा जाता है, जो तब होता है जब स्टील को बहुत लंबे समय तक टेम्परेचर एम्ब्रिटलमेंट की तापमान सीमा के भीतर रखा जाता है। इस तापमान से ऊपर गर्म करने पर, स्टील को आमतौर पर किसी भी समय तक रखा नहीं जाएगा, और गुस्से से बचने के लिए जल्दी से ठंडा कर दिया जाएगा।^[3]

सामान्यीकृत स्टील

जिस स्टील को उसके ऊपरी क्रांतिक तापमान से ऊपर गर्म किया जाता है और फिर खड़ी हवा में ठंडा किया जाता है, उसे सामान्यीकृत स्टील कहा जाता है। सामान्यीकृत स्टील में मोती जैसा, मार्टेंसाइट और कभी-कभी बैनाइट अनाज होते हैं, जो माइक्रोस्ट्रक्चर के भीतर एक साथ मिश्रित होते हैं। यह ऐसे स्टील का उत्पादन करता है जो पूर्ण-एनील्ड स्टील की तुलना में बहुत मजबूत होता है, और टेम्पर्ड क्वेंच्ड स्टील की तुलना में बहुत अधिक कठोर होता है। हालाँकि, ताकत में कमी के समय कभी-कभी अतिरिक्त कठोरता की आवश्यकता होती है। टेम्परिंग स्टील की कठोरता को सावधानीपूर्वक कम करने का एक तरीका प्रदान करता है, जिससे कठोरता अधिक वांछनीय बिंदु तक बढ़ जाती है। होने वाली विकृति की मात्रा को कम करने के लिए, कास्ट स्टील को अक्सर एनील्ड करने के बजाय सामान्यीकृत किया जाता है। तड़का लगाने से कठोरता और कम हो सकती है, जिससे एनील्ड स्टील की तरह लचीलापन एक हद तक बढ़ जाता है।^[8] टेम्परिंग का उपयोग अक्सर कार्बन स्टील्स पर किया जाता है, जिससे लगभग समान परिणाम प्राप्त होते हैं। प्रक्रिया, जिसे सामान्यीकरण और तापमान कहा जाता है, अक्सर स्टील्स जैसे 1045 कार्बन स्टील, या 0.35 से 0.55% कार्बन वाले अधिकांश अन्य स्टील्स पर उपयोग की जाती है। कठोरता बढ़ाने और आंतरिक तनाव से राहत पाने के लिए इन स्टील्स को आमतौर पर सामान्य होने के बाद तड़का लगाया जाता है। यह धातु को उसके इच्छित उपयोग के लिए अधिक उपयुक्त और मशीनिंग में आसान बना सकता है।^[9]

वेल्डेड स्टील

स्टील जिसे चाप वेल्डिंग, गैस वेल्डिंग, या फोर्ज वेल्डिंग के अलावा किसी अन्य तरीके से वेल्ड किया गया है, वेल्डिंग प्रक्रिया से गर्मी से स्थानीय क्षेत्र में प्रभावित होता है। यह स्थानीयकृत क्षेत्र, जिसे ताप-प्रभावित क्षेत्र (एचएजेड) कहा जाता है, में ऐसे स्टील होते हैं जिनकी कठोरता में काफी भिन्नता होती है, सामान्यीकृत स्टील से स्टील तक लगभग इस ताप-प्रभावित क्षेत्र के किनारे के पास बुझने वाले स्टील जितना कठोर होता है। असमान हीटिंग, जमना और शीतलन से थर्मल विस्तार वेल्ड के भीतर और आसपास धातु में आंतरिक तनाव पैदा करता है। टेम्परिंग का उपयोग कभी-कभी एनीलिंग (सामग्री विज्ञान) के स्थान पर किया जाता है (यहां तक कि पूरी वस्तु को ए के ठीक नीचे गर्म करना और ठंडा करना)₁ तापमान) आंतरिक तनाव को कम करने और वेल्ड के आसपास की भंगुरता को कम करने के लिए। स्थानीयकृत टेम्परिंग का उपयोग अक्सर वेल्ड पर किया जाता है जब निर्माण बहुत बड़ा, जटिल होता है, या अन्यथा पूरी वस्तु को समान रूप से गर्म करने के लिए बहुत असुविधाजनक होता है। इस प्रयोजन के लिए तापमान सामान्यतः आसपास होता है 205 °C (401 °F) और 343 °C (649 °F).^[10]

बुझाना और आत्म-गुस्सा

500 एमपीए ताकत का आधुनिक बार को मजबूत करना महंगे सूक्ष्म मिश्रित इस्पात से या क्वेंच और सेल्फ-टेम्पर (क्यूएसटी) प्रक्रिया द्वारा बनाया जा सकता है। बार के अंतिम रोलिंग पास से बाहर निकलने के बाद, जहां बार का अंतिम आकार लगाया जाता है, बार पर पानी का छिड़काव किया जाता है जो बार की बाहरी सतह को बुझाता है। बार की गति और पानी की मात्रा को सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया जाता है ताकि बार के कोर को बुझाया न जा सके। गर्म कोर फिर पहले से ही बुझ चुके बाहरी हिस्से को सख्त कर देता है, जिससे उच्च शक्ति वाली लेकिन कुछ हद तक लचीलापन वाली पट्टी भी निकल जाती है।

लोहारिंग

टेम्परिंग मूल रूप से लोहारों (लोहे को गढ़ने वाले) द्वारा उपयोग और विकसित की गई एक प्रक्रिया थी। यह प्रक्रिया संभवतः ईसा पूर्व बारहवीं या ग्यारहवीं शताब्दी में अनातोलिया (आधुनिक तुर्की) के हित्तियों द्वारा विकसित की गई थी। धातु विज्ञान के ज्ञान के बिना, टेम्परिंग मूल रूप से परीक्षण-और-त्रुटि विधि के माध्यम से तैयार की गई थी।

चूँकि आधुनिक समय तक तापमान को सटीक रूप से मापने के कुछ तरीके मौजूद थे, इसलिए तापमान का आकलन आमतौर पर धातु के तड़के वाले रंगों को देखकर किया जाता था। टेम्परिंग में अक्सर लकड़ी का कोयला या कोयला फोर्ज के ऊपर या आग से गर्म करना शामिल होता है, इसलिए काम को सही समय के लिए बिल्कुल सही तापमान पर रखना आमतौर पर संभव नहीं होता है। तड़का आमतौर पर धातु को धीरे-धीरे, समान रूप से गर्म करके, जैसा कि रंग से आंका जाता है, और फिर तुरंत ठंडा किया जाता है, या तो खुली हवा में या पानी में डुबो कर किया जाता है। इससे ठीक वैसा ही प्रभाव उत्पन्न हुआ जैसा उचित समय के लिए उचित तापमान पर गर्म करने से होता है, और थोड़े समय के भीतर तड़का लगाकर भंगुर होने से बचाया जाता है। हालाँकि, हालांकि टेम्परिंग-कलर गाइड मौजूद हैं, टेम्परिंग की इस विधि को आमतौर पर सही करने के लिए अच्छी मात्रा में अभ्यास की आवश्यकता होती है, क्योंकि अंतिम परिणाम कई कारकों पर निर्भर करता है, जिसमें स्टील की संरचना, जिस गति से इसे गर्म किया गया था, उसका प्रकार शामिल है। ताप स्रोत (ऑक्सीकरण या carburizing ), शीतलन दर, सतह पर तेल फिल्म या अशुद्धियाँ, और कई अन्य परिस्थितियाँ जो हर लोहार या यहां तक कि नौकरी से नौकरी तक भिन्न होती हैं। स्टील की मोटाई भी एक भूमिका निभाती है। मोटी वस्तुओं के साथ, केवल सतह को सही तापमान तक गर्म करना आसान हो जाता है, इससे पहले कि गर्मी अंदर प्रवेश कर सके। हालाँकि, बहुत मोटी वस्तुएँ शमन के दौरान पूरी तरह से कठोर नहीं हो पाती हैं।^[11]

तड़के वाले रंग

थ्रू-टेम्पर्ड स्टील फ़्लैटबार के टुकड़े। बाईं ओर पहला, सामान्यीकृत स्टील है। दूसरा बुझता हुआ, अनियंत्रित मार्टेंसाइट है। बचे हुए टुकड़ों को एक घंटे के लिए ओवन में उनके अनुरूप तापमान पर तड़का लगाया गया है। इस तरह के टेम्परिंग मानकों का उपयोग कभी-कभी लोहारों द्वारा तुलना के लिए किया जाता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि काम उचित रंग का है।

यदि स्टील को ताज़ा पीसा गया है, रेत से भरा गया है, या पॉलिश किया गया है, तो गर्म होने पर इसकी सतह पर ऑक्साइड की परत बन जाएगी। जैसे-जैसे स्टील का तापमान बढ़ेगा, लौह ऑक्साइड की मोटाई भी बढ़ेगी। हालाँकि आयरन ऑक्साइड सामान्य रूप से पारदर्शी नहीं होता है, लेकिन ऐसी पतली परतें प्रकाश को परत की ऊपरी और निचली दोनों सतहों से परावर्तित होने देती हैं। यह पतली-फिल्म हस्तक्षेप नामक एक घटना का कारण बनता है, जो सतह पर रंग उत्पन्न करता है। जैसे-जैसे तापमान के साथ इस परत की मोटाई बढ़ती है, इसके कारण रंग बहुत हल्के पीले से बदलकर भूरा, बैंगनी और फिर नीला हो जाता है। ये रंग बहुत सटीक तापमान पर दिखाई देते हैं और लोहार को तापमान मापने के लिए एक बहुत सटीक गेज प्रदान करते हैं। विभिन्न रंग, उनके संगत तापमान और उनके कुछ उपयोग हैं:

हल्का-पीला- 176 °C (349 °F) - कब्र खोदने वाले, उस्तरे, खुरचने वाले
प्रकाश-भूसा- 205 °C (401 °F) - रॉक ड्रिल, रीमर, धातु काटने वाली आरी
डार्क-स्ट्रॉ - 226 °C (439 °F) - स्क्रिबर्स, प्लानर ब्लेड
भूरा - 260 °C (500 °F) - नल, डाई, ड्रिल बिट, हथौड़े, ठंडी छेनी
बैंगनी - 282 °C (540 °F)- शल्य चिकित्सा उपकरण, घूंसे, पत्थर पर नक्काशी के उपकरण
गहरा नीला - 310 °C (590 °F)-पेचकस, रिंच
हल्का नीला रंग - 337 °C (639 °F)- स्प्रिंग्स, लकड़ी काटने वाली आरी
धूसर नीला - 371 °C (700 °F) और उच्चतर - संरचनात्मक स्टील

भूरे-नीले रंग से परे, आयरन ऑक्साइड अपनी पारदर्शिता खो देता है, और तापमान को अब इस तरह से नहीं आंका जा सकता है। समय बीतने के साथ-साथ परत की मोटाई भी बढ़ती जाएगी, जो अति ताप करने और तत्काल शीतलन का उपयोग करने का एक और कारण है। एक टेम्परिंग ओवन में स्टील, पर रखा गया 205 °C (401 °F) लंबे समय तक, भूरा, बैंगनी, या नीला होना शुरू हो जाएगा, भले ही तापमान हल्का-भूसा रंग पैदा करने के लिए आवश्यक तापमान से अधिक न हो। गर्मी स्रोतों का ऑक्सीकरण या कार्बराइजिंग भी अंतिम परिणाम को प्रभावित कर सकता है। जंग के विपरीत आयरन ऑक्साइड परत, पैसिवेशन (रसायन विज्ञान) के माध्यम से स्टील को जंग से भी बचाती है।^[12]

विभेदक टेम्परिंग

एक अलग तरह की तलवार. केंद्र को स्प्रिंग जैसी कठोरता में ढाला जाता है जबकि किनारों को हथौड़े की तुलना में थोड़ा सख्त किया जाता है।

अंतर सख्त होना स्टील के विभिन्न हिस्सों को अलग-अलग मात्रा में टेम्परेचर प्रदान करने की एक विधि है। इस विधि का उपयोग अक्सर ब्लेड बनाने, चाकू और तलवार बनाने के लिए किया जाता है, ताकि ब्लेड की रीढ़ या केंद्र को नरम करते हुए बहुत कठोर धार प्रदान की जा सके। इसने बहुत सख्त, तेज, प्रभाव-प्रतिरोधी धार बनाए रखते हुए कठोरता को बढ़ाया, जिससे टूटने को रोकने में मदद मिली। यह तकनीक अक्सर यूरोप में पाई जाती थी, एशिया में अधिक प्रचलित विभेदक सख्त तकनीकों के विपरीत, जैसे कि जापानी तलवारबाजी में।

डिफरेंशियल टेम्परिंग में ब्लेड के केवल एक हिस्से, आमतौर पर रीढ़, या दोधारी ब्लेड के केंद्र पर गर्मी लागू करना शामिल है। एकल-धार वाले ब्लेड के लिए, गर्मी, अक्सर लौ या लाल-गर्म पट्टी के रूप में, केवल ब्लेड की रीढ़ पर लागू होती है। फिर ब्लेड को ध्यान से देखा जाता है क्योंकि तड़के वाले रंग बनते हैं और धीरे-धीरे किनारे की ओर रेंगते हैं। हल्के भूसे का रंग किनारे तक पहुंचने से पहले गर्मी को हटा दिया जाता है। गर्मी हटने के बाद भी रंग थोड़े समय के लिए किनारे की ओर बढ़ते रहेंगे, इसलिए लोहार आम तौर पर गर्मी को थोड़ा पहले हटा देता है, ताकि हल्का पीला रंग किनारे तक पहुंच जाए और आगे न बढ़े। एक समान विधि का उपयोग दोधारी ब्लेड के लिए किया जाता है, लेकिन ताप स्रोत को ब्लेड के केंद्र पर लागू किया जाता है, जिससे रंग प्रत्येक किनारे की ओर फैल जाते हैं।^[13]

बाधित शमन

बाधित शमन विधियों को अक्सर तड़के के रूप में जाना जाता है, हालाँकि प्रक्रियाएँ पारंपरिक तड़के से बहुत अलग हैं। इन विधियों में एक विशिष्ट तापमान तक शमन शामिल है जो मार्टेंसाइट प्रारंभ (एम) से ऊपर है_s) तापमान, और फिर लंबे समय तक उस तापमान पर बने रहना। तापमान और समय की मात्रा के आधार पर, यह या तो शुद्ध बैनाइट को बनने की अनुमति देता है, या जब तक कि अधिकांश आंतरिक तनाव शांत नहीं हो जाते, तब तक मार्टेंसाइट का निर्माण रुक जाता है। इन विधियों को ऑस्टेम्परिंग और मार्टेम्परिंग के नाम से जाना जाता है।^[14]

ऑस्टेम्परिंग

समय-तापमान परिवर्तन (टीटीटी) आरेख। लाल रेखा ऑस्टेम्परिंग के लिए शीतलन वक्र को दर्शाती है।

ऑस्टेम्परिंग एक ऐसी तकनीक है जिसका उपयोग शुद्ध बैनाइट बनाने के लिए किया जाता है, जो पर्लाइट और मार्टेंसाइट के बीच पाई जाने वाली एक संक्रमणकालीन सूक्ष्म संरचना है। सामान्यीकरण में, ऊपरी और निचले दोनों बैनाइट आमतौर पर पर्लाइट के साथ मिश्रित पाए जाते हैं। पर्लाइट या मार्टेंसाइट के निर्माण से बचने के लिए, स्टील को पिघली हुई धातुओं या नमक के स्नान में बुझाया जाता है। यह स्टील को उस बिंदु से आगे तेजी से ठंडा करता है जहां पर्लाइट बन सकता है और बैनाइट-गठन सीमा में आ जाता है। तब स्टील को बैनाइट बनाने वाले तापमान पर रखा जाता है, उस बिंदु से परे जहां तापमान एक संतुलन तक पहुंच जाता है, जब तक कि बैनाइट पूरी तरह से नहीं बन जाता। फिर स्टील को स्नान से हटा दिया जाता है और पर्लाइट या मार्टेंसाइट के गठन के बिना, हवा में ठंडा होने दिया जाता है।

धारण तापमान के आधार पर, ऑस्टेम्परिंग ऊपरी या निचले बैनाइट का उत्पादन कर सकता है। अपर बैनाइट एक लेमिनेट संरचना है जो आमतौर पर ऊपर के तापमान पर बनती है 350 °C (662 °F) और यह बहुत अधिक कठिन सूक्ष्म संरचना है। लोअर बैनाइट एक सुई जैसी संरचना है, जो 350°C से कम तापमान पर निर्मित होती है, और अधिक मजबूत लेकिन अधिक भंगुर होती है।^[15] किसी भी मामले में, ऑस्टेम्परिंग किसी दी गई कठोरता के लिए अधिक ताकत और कठोरता पैदा करता है, जो ज्यादातर ठंडा करने की गति के बजाय संरचना द्वारा निर्धारित होता है, और आंतरिक तनाव को कम करता है जिससे टूटना हो सकता है। यह बेहतर प्रभाव प्रतिरोध वाले स्टील का उत्पादन करता है। आधुनिक घूंसे और छेनी अक्सर कठोर होते हैं। चूँकि ऑस्टेम्परिंग से मार्टेंसाइट का उत्पादन नहीं होता है, इसलिए स्टील को और अधिक टेम्परिंग की आवश्यकता नहीं होती है।^[14]

मारटेम्परिंग

मार्टेम्परिंग ऑस्टेम्परिंग के समान है, जिसमें स्टील को मोती बनाने वाली सीमा से पहले जल्दी से ठंडा करने के लिए पिघली हुई धातु या नमक के स्नान में बुझाया जाता है। हालाँकि, मार्टेंपरिंग में, लक्ष्य बैनाइट के बजाय मार्टेंसाइट बनाना है। स्टील को ऑस्टेम्परिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले तापमान से बहुत कम तापमान पर बुझाया जाता है; मार्टेंसाइट प्रारंभ तापमान के ठीक ऊपर। तब तक धातु को इस तापमान पर रखा जाता है जब तक कि स्टील का तापमान संतुलन तक नहीं पहुंच जाता। किसी भी बैनाइट के बनने से पहले स्टील को बाथटब से हटा दिया जाता है, और फिर इसे हवा में ठंडा होने दिया जाता है, जिससे यह मार्टेंसाइट में बदल जाता है। शीतलन में रुकावट से मार्टेंसाइट बनने से पहले अधिकांश आंतरिक तनाव कम हो जाते हैं, जिससे स्टील की भंगुरता कम हो जाती है। हालाँकि, मार्टेम्पर्ड स्टील को आमतौर पर कठोरता और क्रूरता को समायोजित करने के लिए और अधिक तड़के से गुजरना होगा, उन दुर्लभ मामलों को छोड़कर जहां अधिकतम कठोरता की आवश्यकता होती है लेकिन साथ में भंगुरता नहीं होती है। आधुनिक फ़ाइल (उपकरण) अक्सर खराब हो जाते हैं।^[14]

भौतिक प्रक्रियाएँ

टेम्परिंग में तीन चरणों वाली प्रक्रिया शामिल होती है जिसमें अस्थिर मार्टेंसाइट फेराइट और अस्थिर कार्बाइड में विघटित हो जाता है, और अंत में स्थिर सीमेंटाइट में बदल जाता है, जिससे टेम्पर्ड मार्टेंसाइट नामक सूक्ष्म संरचना के विभिन्न चरण बनते हैं। मार्टेंसाइट में आमतौर पर लैथ (पट्टियां) या प्लेटें होती हैं, जो कभी-कभी एसिकुलर (सुई जैसी) या लेंटिकुलर (लेंस के आकार की) दिखाई देती हैं। कार्बन सामग्री के आधार पर, इसमें एक निश्चित मात्रा में बरकरार ऑस्टेनाइट भी होता है। संरक्षित ऑस्टेनाइट वे क्रिस्टल होते हैं जो मार्टेंसाइट फिनिश (एम) से नीचे शमन के बाद भी मार्टेंसाइट में परिवर्तित होने में असमर्थ होते हैं_f) तापमान। मिश्र धातु एजेंटों या कार्बन सामग्री में वृद्धि से बरकरार ऑस्टेनाइट में वृद्धि होती है। ऑस्टेनाइट में मार्टेंसाइट या पर्लाइट की तुलना में बहुत अधिक स्टैकिंग-दोष ऊर्जा होती है, जो पहनने के प्रतिरोध को कम करती है और गैलिंग की संभावना को बढ़ाती है, हालांकि कुछ या अधिकांश बरकरार ऑस्टेनाइट को टेम्परिंग से पहले क्रायोजेनिक उपचार द्वारा मार्टेंसाइट में बदला जा सकता है।

मार्टेंसाइट एक प्रसार रहित परिवर्तन के दौरान बनता है, जिसमें परिवर्तन वर्षा के दौरान होने वाले रासायनिक परिवर्तनों के बजाय क्रिस्टल लैटिस में बनाए गए कतरनी तनाव के कारण होता है। कतरनी तनाव क्रिस्टल के बीच कई दोष या अव्यवस्थाएं पैदा करता है, जिससे कार्बन परमाणुओं को स्थानांतरित होने के लिए कम तनावपूर्ण क्षेत्र मिलते हैं। गर्म करने पर, कार्बन परमाणु पहले इन दोषों की ओर पलायन करते हैं और फिर अस्थिर कार्बाइड बनाना शुरू करते हैं। यह इसमें से कुछ को फेराइट में बदलकर कुल मार्टेंसाइट की मात्रा को कम कर देता है। आगे गर्म करने से मार्टेंसाइट और भी कम हो जाता है, जिससे अस्थिर कार्बाइड स्थिर सीमेंटाइट में बदल जाता है।

तड़के का पहला चरण कमरे के तापमान और के बीच होता है 200 °C (392 °F). पहले चरण में, कार्बन ε-कार्बन (Fe.) में अवक्षेपित हो जाता है_2,4सी)। दूसरे चरण में, के बीच घटित होता है 150 °C (302 °F) और 300 °C (572 °F), बचा हुआ ऑस्टेनाइट सीमेंटाइट (पुरातन रूप से ट्रूस्टाइट के रूप में जाना जाता है) के बजाय ε-कार्बन युक्त निचले-बेनाइट के रूप में परिवर्तित हो जाता है।^[16]^[17] तीसरा चरण घटित होता है 200 °C (392 °F) और उच्चा। तीसरे चरण में, ε-कार्बन सीमेंटाइट में अवक्षेपित हो जाता है, और मार्टेंसाइट में कार्बन की मात्रा कम हो जाती है। यदि उच्च तापमान पर तड़का लगाया जाए, तो बीच में 650 °C (1,202 °F) और 700 °C (1,292 °F), या अधिक समय तक, मार्टेंसाइट पूरी तरह से फेराइटिक बन सकता है और सीमेंटाइट मोटा या अधिक गोलाकार हो सकता है। गोलाकार स्टील में, सीमेंटाइट नेटवर्क टूट जाता है और छड़ या गोलाकार आकार के ग्लोब्यूल्स में सिमट जाता है, और स्टील एनील्ड स्टील की तुलना में नरम हो जाता है; लगभग शुद्ध लोहे जितना नरम, जिससे धातु बनाना या मशीनिंग करना बहुत आसान हो जाता है।^[18]

उत्पीड़न

तड़के के दौरान भंगुरता तब होती है, जब एक विशिष्ट तापमान सीमा के माध्यम से, स्टील कठोरता में वृद्धि और लचीलेपन में कमी का अनुभव करता है, जो इस सीमा के दोनों ओर होने वाली कठोरता में सामान्य कमी के विपरीत होता है। पहले प्रकार को टेम्पर्ड मार्टेंसाइट एम्ब्रिटलमेंट (टीएमई) या वन-स्टेप एम्ब्रिटलमेंट कहा जाता है। दूसरे को टेम्पर एंब्रिटलमेंट (टीई) या टू-स्टेप एंब्रिटलमेंट कहा जाता है।

कार्बन स्टील में आमतौर पर वन-स्टेप एब्रिटलमेंट के बीच के तापमान पर होता है 230 °C (446 °F) और 290 °C (554 °F), और ऐतिहासिक रूप से इसे 500 डिग्री [फ़ारेनहाइट] एम्ब्रिटलमेंट के रूप में संदर्भित किया गया था। यह भंगुरता मार्टेंसाइट की इंटरलाथ सीमाओं में सीमेंटाइट से बने विडमैनस्टैट पैटर्न के अवक्षेपण के कारण होती है। फास्फोरस जैसी अशुद्धियाँ, या मैंगनीज जैसे मिश्रधातु एजेंट, भंगुरता को बढ़ा सकते हैं, या उस तापमान को बदल सकते हैं जिस पर यह होता है। इस प्रकार का भंगुरता स्थायी है, और इसे केवल ऊपरी क्रांतिक तापमान से ऊपर गर्म करने और फिर से बुझाने से ही राहत मिल सकती है। हालाँकि, इन सूक्ष्म संरचनाओं को बनाने में आमतौर पर एक घंटे या उससे अधिक की आवश्यकता होती है, इसलिए आमतौर पर तड़के की लोहार विधि में कोई समस्या नहीं होती है।

दो-चरणीय भंगुरता आम तौर पर एक महत्वपूर्ण तापमान सीमा के भीतर धातु की उम्र बढ़ने या उस सीमा के माध्यम से इसे धीरे-धीरे ठंडा करने से होती है, कार्बन स्टील के लिए, यह आम तौर पर बीच में होता है 370 °C (698 °F) और 560 °C (1,040 °F), हालांकि फॉस्फोरस और गंधक जैसी अशुद्धियाँ प्रभाव को नाटकीय रूप से बढ़ा देती हैं। यह आम तौर पर इसलिए होता है क्योंकि अशुद्धियाँ अनाज की सीमाओं तक स्थानांतरित होने में सक्षम होती हैं, जिससे संरचना में कमजोर स्थान बन जाते हैं। तड़के के बाद धातु को तुरंत ठंडा करके अक्सर भंगुरता से बचा जा सकता है। हालाँकि, दो-चरणीय भंगुरता प्रतिवर्ती है। उपरोक्त स्टील को गर्म करके भंगुरता को समाप्त किया जा सकता है 600 °C (1,112 °F) और फिर जल्दी से ठंडा करना।^[19]

मिश्र धातु इस्पात

कई तत्व अक्सर स्टील के साथ मिश्रित होते हैं। अधिकांश तत्वों को स्टील के साथ मिश्रित करने का मुख्य उद्देश्य इसकी कठोरता को बढ़ाना और तापमान के तहत नरमी को कम करना है। उदाहरण के लिए, टूल स्टील्स में कठोरता और मजबूती दोनों बढ़ाने के लिए क्रोमियम या वैनेडियम जैसे तत्व मिलाए जा सकते हैं, जो पाना और पेंचकस जैसी चीजों के लिए आवश्यक है। दूसरी ओर, ड्रिल की बिट ्स और रोटरी फ़ाइलों को उच्च तापमान पर अपनी कठोरता बनाए रखने की आवश्यकता होती है। कोबाल्ट या मोलिब्डेनम मिलाने से स्टील लाल-गर्म तापमान पर भी अपनी कठोरता बनाए रख सकता है, जिससे उच्च गति वाले स्टील बनते हैं। अक्सर, केवल एक या दो जोड़ने के बजाय, वांछित गुण देने के लिए स्टील में कई अलग-अलग तत्वों की थोड़ी मात्रा मिलाई जाती है।

अधिकांश मिश्रधातु तत्वों (विलेयों) में न केवल कठोरता बढ़ाने का लाभ होता है, बल्कि मार्टेंसाइट प्रारंभ तापमान और वह तापमान जिस पर ऑस्टेनाइट फेराइट और सीमेंटाइट में परिवर्तित होता है, दोनों को भी कम करता है। शमन के दौरान, यह धीमी शीतलन दर की अनुमति देता है, जो मोटे क्रॉस-सेक्शन वाली वस्तुओं को सादे कार्बन स्टील की तुलना में अधिक गहराई तक कठोर करने की अनुमति देता है, जिससे ताकत में अधिक एकरूपता पैदा होती है।

मिश्रधातु स्टील्स के लिए टेम्परिंग के तरीके काफी भिन्न हो सकते हैं, जो कि जोड़े गए तत्वों के प्रकार और मात्रा पर निर्भर करता है। सामान्य तौर पर, मैंगनीज, निकल, सिलिकॉन और अल्युमीनियम जैसे तत्व तड़के के दौरान फेराइट में घुले रहेंगे जबकि कार्बन अवक्षेपित होगा। बुझने पर, ये विलेय आम तौर पर समान कार्बन सामग्री वाले सादे कार्बन स्टील की तुलना में कठोरता में वृद्धि पैदा करेंगे। जब कठोर मिश्र धातु-स्टील, जिसमें इन तत्वों की मध्यम मात्रा होती है, को तड़का लगाया जाता है, तो मिश्र धातु आमतौर पर कार्बन स्टील के अनुपात में कुछ हद तक नरम हो जाएगी।

हालाँकि, तड़के के दौरान क्रोमियम, वैनेडियम और मोलिब्डेनम जैसे तत्व कार्बन के साथ अवक्षेपित हो जाते हैं। यदि स्टील में इन तत्वों की सांद्रता काफी कम है, तो कार्बन स्टील को टेम्परिंग करने के लिए आवश्यक तापमान की तुलना में, बहुत अधिक तापमान तक पहुंचने तक स्टील की नरमी को धीमा किया जा सकता है। यह स्टील को उच्च तापमान या उच्च घर्षण अनुप्रयोगों में अपनी कठोरता बनाए रखने की अनुमति देता है। हालाँकि, कठोरता में कमी लाने के लिए, तड़के के दौरान बहुत अधिक तापमान की भी आवश्यकता होती है। यदि स्टील में इन तत्वों की बड़ी मात्रा होती है, तो तड़के से एक विशिष्ट तापमान तक पहुंचने तक कठोरता में वृद्धि हो सकती है, जिस बिंदु पर कठोरता कम होनी शुरू हो जाएगी।^[20]^[21] उदाहरण के लिए, मोलिब्डेनम स्टील्स आम तौर पर अपनी उच्चतम कठोरता तक पहुंच जाएंगे 315 °C (599 °F) जबकि वैनेडियम स्टील्स चारों ओर टेम्पर्ड होने पर पूरी तरह से कठोर हो जाएंगे 371 °C (700 °F). जब बहुत बड़ी मात्रा में विलेय मिलाए जाते हैं, तो मिश्र धातु इस्पात अवक्षेपण-कठोर मिश्र धातुओं की तरह व्यवहार कर सकते हैं, जो तड़के के दौरान बिल्कुल भी नरम नहीं होते हैं।^[22]

कच्चा लोहा

कच्चा लोहा कार्बन सामग्री के आधार पर कई प्रकारों में आता है। हालाँकि, कार्बाइड के रूप के आधार पर, उन्हें आमतौर पर ग्रे और सफेद कच्चा लोहा में विभाजित किया जाता है। ग्रे कास्ट आयरन में, कार्बन मुख्य रूप से ग्रेफाइट के रूप में होता है, लेकिन सफेद कास्ट आयरन में, कार्बन आमतौर पर सीमेंटाइट के रूप में होता है। ग्रे कास्ट आयरन में मुख्य रूप से पर्लाइट नामक सूक्ष्म संरचना होती है, जो ग्रेफाइट और कभी-कभी फेराइट के साथ मिश्रित होती है। ग्रे कास्ट आयरन का उपयोग आमतौर पर कास्ट के रूप में किया जाता है, इसके गुण इसकी संरचना से निर्धारित होते हैं।

सफेद कच्चा लोहा ज्यादातर पर्लाइट के साथ मिश्रित लेडबुराइट नामक सूक्ष्म संरचना से बना होता है। लेडेबुराइट बहुत कठोर होता है, जिससे कच्चा लोहा बहुत भंगुर हो जाता है। यदि सफेद ढलवां लोहे में गलनक्रांतिकता है, तो इसे आमतौर पर निंदनीय या लचीला कच्चा लोहा बनाने के लिए तड़का लगाया जाता है। तड़का लगाने की दो विधियों का उपयोग किया जाता है, जिन्हें सफेद तड़का और काला तड़का कहा जाता है। दोनों टेम्परिंग विधियों का उद्देश्य लेडबुराइट के भीतर सीमेंटाइट को विघटित करना है, जिससे लचीलापन बढ़ जाता है।^[23]

सफेद तड़का

निंदनीय (छिद्रपूर्ण) कच्चा लोहा सफेद तड़के द्वारा निर्मित किया जाता है। सफेद तड़के का उपयोग अतिरिक्त कार्बन को ऑक्सीकरण वाले वातावरण में लंबे समय तक गर्म करके जलाने के लिए किया जाता है। कच्चा लोहा आमतौर पर इतने ऊंचे तापमान पर रखा जाएगा 1,000 °C (1,830 °F) 60 घंटे तक। हीटिंग के बाद प्रति घंटे लगभग 10°C (18°F) की धीमी शीतलन दर होती है। पूरी प्रक्रिया 160 घंटे या उससे अधिक समय तक चल सकती है। इससे सीमेंटाइट लेडबुराइट से विघटित हो जाता है, और फिर कार्बन धातु की सतह से जलकर बाहर निकल जाता है, जिससे कच्चा लोहा की लचीलापन बढ़ जाती है।^[23]

काला तड़का

तन्य (गैर-छिद्रपूर्ण) कच्चा लोहा (अक्सर काला लोहा कहा जाता है) काले तड़के द्वारा निर्मित होता है। सफेद तड़के के विपरीत, काला तड़का एक अक्रिय गैस वातावरण में किया जाता है, ताकि विघटित कार्बन जल न जाए। इसके बजाय, विघटित कार्बन एक प्रकार के ग्रेफाइट में बदल जाता है जिसे टेम्पर ग्रेफाइट या परतदार ग्रेफाइट कहा जाता है, जिससे धातु की लचीलापन बढ़ जाती है। टेम्परिंग आमतौर पर इतने ऊंचे तापमान पर की जाती है 950 °C (1,740 °F) 20 घंटे तक। तड़के के बाद कम महत्वपूर्ण तापमान के माध्यम से धीमी गति से ठंडा किया जाता है, जो 50 से 100 घंटे से अधिक की अवधि तक चल सकता है।^[23]

वर्षा सख्त करने वाली मिश्रधातु

वर्षण-सख्त मिश्रधातुएँ पहली बार 1900 की शुरुआत में उपयोग में आईं। अधिकांश ताप-उपचार योग्य मिश्र धातुएँ वर्षा-कठोर मिश्र धातुओं की श्रेणी में आती हैं, जिनमें एल्यूमीनियम, मैगनीशियम , टाइटेनियम और निकल की मिश्र धातुएँ शामिल हैं। कई उच्च-मिश्र धातु इस्पात भी वर्षा-कठोर मिश्र धातु हैं। ये मिश्रधातुएं बुझने पर सामान्य से अधिक नरम हो जाती हैं और फिर समय के साथ कठोर हो जाती हैं। इस कारण से, वर्षा के सख्त होने को अक्सर उम्र बढ़ना कहा जाता है।

यद्यपि अधिकांश वर्षा-कठोर मिश्रधातुएं कमरे के तापमान पर कठोर हो जाएंगी, कुछ केवल ऊंचे तापमान पर ही कठोर होंगी और अन्य में, ऊंचे तापमान पर उम्र बढ़ने से प्रक्रिया तेज हो सकती है। कमरे के तापमान से अधिक तापमान पर बुढ़ापा कृत्रिम बुढ़ापा कहलाता है। यद्यपि विधि तड़के के समान है, लेकिन तड़के शब्द का उपयोग आमतौर पर कृत्रिम उम्र बढ़ने का वर्णन करने के लिए नहीं किया जाता है, क्योंकि भौतिक प्रक्रियाएं, (यानी: एक अतिसंतृप्ति मिश्र धातु से इंटरमेटालिक्स चरणों की वर्षा) वांछित परिणाम देती हैं, (यानी: नरम होने के बजाय मजबूत करना), और एक निश्चित तापमान पर रखे गए समय की मात्रा कार्बन-स्टील में उपयोग किए जाने वाले टेम्परिंग से बहुत भिन्न होती है।

यह भी देखें

एनीलिंग (धातुकर्म)
आस्टेंपरिंग
वर्षा में वृद्धि
टेम्पर्ड ग्लास

संदर्भ

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अग्रिम पठन

Manufacturing Processes Reference Guide by Robert H. Todd, Dell K. Allen, and Leo Alting pg. 410

बाहरी संबंध

[1] Light, its interaction with art and antiquities By Thomas B. Brill - Plenum Publishing 1980 Page 55

[2] Andrews, Jack (1994). New Edge of the Anvil: a resource book for the blacksmith. pp. 98–99

[autogenerated2007-3] 3.0 ^3.1 ^3.2 ^3.3 ^3.4 Steel metallurgy for the non-metallurgist By John D. Verhoeven - ASM International 2007 Page 99-105

[4] The Medieval Sword in the Modern World By Michael 'Tinker' Pearce - 2007 Page 39

[5] Tool steels By George Adam Roberts, George Krauss, Richard Kennedy, Richard L. Kennedy - ASM International 1998 Page 2

[6] Roberts-Austen By Sir William Chandler Roberts-Austen, Sydney W. Smith - Charles Griffin & Co. 1914 Page 155-156

[7] Pavlina, E. J.; Tyne, C. J. Van (1 December 2008). "स्टील के लिए कठोरता के साथ उपज शक्ति और तन्य शक्ति का सहसंबंध". Journal of Materials Engineering and Performance. 17 (6): 888–893. Bibcode:2008JMEP...17..888P. doi:10.1007/s11665-008-9225-5. S2CID 135890256.

[8] Steel castings handbook By Malcolm Blair, Thomas L. Stevens - Steel Founders' Society of America and ASM International Page 24-9

[9] Practical heat treating By Jon L. Dossett, Howard E. Boyer - ASM International 2006 Page 112

[10] How To Weld By Todd Bridigum - Motorbook 2008 Page 37

[11] Practical Blacksmithing and Metalworking By Percy W. Blandford - TAB Books 1988 Page 3, 74–75

[12] Practical Blacksmithing and Metalworking By Percy W. Blandford - TAB Books 1988 Page 74-75

[13] Knife Talk II: The High Performance Blade By Ed Fowler - Krause Publications 2003 Page 114

[autogenerated1-14] 14.0 ^14.1 ^14.2 Elements of metallurgy and engineering alloys By Flake C. Campbell - ASM International 2008 Page 195-196

[15] Steel Heat Treatment Handbook By George E. Totten -- Marcel Dekker 1997 Page 659

[16] Phase Transformations in Steels, Volume 1: Fundamentals and Diffusion-Controlled Transformations by Elena Pereloma, David V Edmonds -- Woodhead Publishing 2012 Page 20--39

[17] Light Microscopy of Carbon Steels by Leonard Ernest Samuels ASM International 1999 Page 20--25

[18] Principles of Heat Treatment of Steel By Romesh C. Sharma - New Age International (P) Limited 2003 Page 101-110

[19] Elements of metallurgy and engineering alloys By Flake C. Campbell - ASM International 2008 Page 197

[20] "Hardenable Alloy Steels :: Total Materia Article". www.keytometals.com.

[21] Steel Heat Treatment: Metallurgy and Technologies By George E. Totten -- CRC Press 2007 Page 6, 200--203

[22] Steels: Microstructure and Properties: Microstructure and Properties By Harry Bhadeshia, Robert Honeycombe -- Elsevier 2006Page 191--207

[autogenerated2002-23] 23.0 ^23.1 ^23.2 Physical metallurgy for engineers By Miklós Tisza - ASM International 2002 Page 348-350

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 {{Short description|Process of heat treating used to increase the toughness of iron-based alloys}}
-[[File:Tempering colors in steel.jpg|thumb|अलग-अलग स्वभाव वाला स्टील। उत्पादित विभिन्न रंग उस तापमान को दर्शाते हैं जिस पर स्टील को गर्म किया गया था। हल्का तिनका इंगित करता है {{convert|204|C|F}} और हल्का नीला इंगित करता है {{convert|337|C|F}}.<ref>''Light, its interaction with art and antiquities'' By Thomas B. Brill - Plenum Publishing 1980 Page 55</ref><ref>Andrews, Jack (1994). ''New Edge of the Anvil: a resource book for the blacksmith. pp. 98–99''</ref>]]टेम्परिंग ऊष्मा उपचार की एक प्रक्रिया है, जिसका उपयोग लौह-आधारित [[मिश्र धातु]]ओं की [[कठोरता]] को बढ़ाने के लिए किया जाता है। अतिरिक्त कठोरता को कम करने के लिए आमतौर पर हार्डनिंग (धातु विज्ञान) के बाद टेम्परिंग किया जाता है, और एक निश्चित अवधि के लिए महत्वपूर्ण बिंदु (थर्मोडायनामिक्स) के नीचे कुछ तापमान पर धातु को गर्म करके किया जाता है, फिर इसे स्थिर हवा में ठंडा करने की अनुमति दी जाती है। . सटीक तापमान हटाई गई कठोरता की मात्रा निर्धारित करता है, और मिश्र धातु की विशिष्ट संरचना और तैयार उत्पाद में वांछित गुणों दोनों पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, बहुत कठोर उपकरणों को अक्सर कम तापमान पर गर्म किया जाता है, जबकि [[वसंत (उपकरण)]]उपकरण) को बहुत अधिक तापमान पर गर्म किया जाता है।
+[[File:Tempering colors in steel.jpg|thumb|अलग-अलग स्वभाव वाला स्टील। उत्पादित विभिन्न रंग उस तापमान को दर्शाते हैं जिस पर स्टील को गर्म किया गया था। हल्का तिनका इंगित करता है {{convert|204|C|F}} और हल्का नीला इंगित करता है {{convert|337|C|F}}.<ref>''Light, its interaction with art and antiquities'' By Thomas B. Brill - Plenum Publishing 1980 Page 55</ref><ref>Andrews, Jack (1994). ''New Edge of the Anvil: a resource book for the blacksmith. pp. 98–99''</ref>]]टेम्परिंग या मृदुकरण ऊष्मा उपचार की एक प्रक्रिया है, जिसका उपयोग लौह -आधारित [[मिश्र धातु]]ओं की [[कठोरता]] में वृद्धि करने के लिए किया जाता है। अतिरिक्त कठोरता को कम करने के लिए सामान्यतः दृढ़ीकरण के पश्चात् टेम्परिंग या मृदुकरण किया जाता है तथा एक निश्चित अवधि के लिए क्रांतिक बिंदु से नीचे कुछ तापमान पर धातु को तापन प्रदान करके किया जाता है, फिर स्थिर वायु में इसे ठंडा करने की अनुमति दी जाती है। सटीक तापमान निष्काषित कठोरता की मात्रा निर्धारित करता है और मिश्रधातु की विशिष्ट संरचना और परिसज्जित उत्पाद में वांछित गुणों दोनों पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, अत्यंत कठोर उपकरणों को प्रायः न्यूनतम तापमान पर मृदुकरण किया जाता है, जबकि स्प्रिंग अधिक तापमान पर मृदुकरण किया जाता है।
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