तापानुशीतन (पदार्थ विज्ञान): Difference between revisions

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'''धातुकर्म और पदार्थ विज्ञान में''', '''तापानुशीतन''' एक ऊष्मा प्रबंध है जो पदार्थ के भौतिक और कभी-कभी रासायनिक गुणों को, अपनी तन्यता बढ़ाने और इसकी कठोरता को कम करने के लिए बदल देता है, जिससे यह अधिक सुकरणीय हो जाता है। इसमें पदार्थ को उसके पुन: क्रिस्टलीकरण तापमान से ऊपर गर्म किया जाता है, उचित समय के लिए उपयुक्त तापमान बनाए रखना और फिर ठंडा किया जाता है।
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धातुकर्म और सामग्री विज्ञान में, एनीलिंग एक गर्मी उपचार है जो अपनी लचीलापन बढ़ाने और इसकी कठोरता को कम करने के लिए एक सामग्री के भौतिक और कभी -कभी रासायनिक गुणों को बदल देता है, जिससे यह अधिक व्यावहारिक हो जाता है। इसमें अपने पुनरावर्तन तापमान से ऊपर एक सामग्री को गर्म करना शामिल है, उचित मात्रा में समय के लिए एक उपयुक्त तापमान बनाए रखना और फिर ठंडा करना।


एनीलिंग में, परमाणु क्रिस्टल जाली में पलायन करते हैं और अव्यवस्थाओं की संख्या कम हो जाती है, जिससे लचीलापन और कठोरता में बदलाव होता है। जैसा कि सामग्री ठंडी होती है, यह पुनरावृत्ति करता है। कार्बन स्टील सहित कई मिश्र धातुओं के लिए, क्रिस्टल अनाज आकार और चरण संरचना, जो अंततः भौतिक गुणों को निर्धारित करते हैं, हीटिंग दर और शीतलन दर पर निर्भर हैं। एनालिंग प्रक्रिया के बाद हॉट वर्किंग या कोल्ड वर्किंग धातु संरचना को बदल देता है, इसलिए आवश्यक गुणों को प्राप्त करने के लिए आगे गर्मी उपचार का उपयोग किया जा सकता है। रचना और चरण आरेख के ज्ञान के साथ, गर्मी उपचार का उपयोग कठिन और अधिक भंगुर से नरम और अधिक नमनीय से समायोजित करने के लिए किया जा सकता है।
तापानुशीतन में, परमाणु क्रिस्टल जाल में स्थानांतरण करते हैं और अव्यवस्थाओं की संख्या कम हो जाती है, जिससे तन्यता और कठोरता में परिवर्तन होता है। जैसे ही पदार्थ ठंडा होता है, यह पुन: क्रिस्टलीकृत हो जाता है। कार्बन इस्पात सहित कई मिश्र धातुओं के लिए, क्रिस्टल कण आकार और कला संयोजन, जो अंततः पदार्थ के गुणों को निर्धारित करते हैं, तापन दर और शीतलन दर पर निर्भर हैं। तापानुशीतन प्रक्रिया के बाद तप्तकर्मण या अनूष्ण क्रियाविधि धातु संरचना को बदल देती है, इसलिए आवश्यक गुणों को प्राप्त करने के लिए और ऊष्मा प्रबंध का उपयोग किया जा सकता है। संयोजन और कला आरेख से, ऊष्मा प्रबंध का उपयोग कठोर और अधिक भंगुर से मृदु और अधिक तन्य में समायोजित करने के लिए किया जा सकता है।


लौह धातुओं के मामले में, जैसे कि स्टील, एनीलिंग को थोड़ी देर के लिए सामग्री (आमतौर पर चमकने तक) को गर्म करके किया जाता है और फिर धीरे -धीरे इसे अभी भी हवा में कमरे के तापमान को ठंडा होने दिया जाता है। तांबा, चांदी और पीतल को या तो धीरे -धीरे हवा में ठंडा किया जा सकता है, या जल्दी से पानी में शमन करके।<ref>{{cite web |url=http://www.handyharmancanada.com/hbpm/silver/silver.htm |title=Archived copy |access-date=2010-04-19 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20100724201652/http://www.handyharmancanada.com/hbpm/silver/silver.htm |archive-date=2010-07-24 }}</ref> इस फैशन में, धातु को नरम किया जाता है और आगे के काम के लिए तैयार किया जाता है जैसे कि आकार देना, स्टैम्पिंग या गठन।
लौह धातुओं के मामले में, जैसे कि स्टील, पदार्थ (सामान्यतः चमकने तक) को गर्म करके धीरे-धीरे इसे शांत वायु में कमरे के तापमान तक ठंडा करके तापानुशीतन किया जाता है। तांबे, चांदी और पीतल को या तो धीरे-धीरे हवा में ठंडा किया जा सकता है, या जल्दी से पानी में ठंडा किया जा सकता है।<ref>{{cite web |url=http://www.handyharmancanada.com/hbpm/silver/silver.htm |title=Archived copy |access-date=2010-04-19 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20100724201652/http://www.handyharmancanada.com/hbpm/silver/silver.htm |archive-date=2010-07-24 }}</ref> इस तरह, धातु को मृदु बनाया जा सकता है और इसके बाद आकार देने, मुद्रांकन या किसी भी रूप मे तैयार किया जाता है।
 
== ऊष्मागतिकी ==
तापानुशीतन ठोस पदार्थ में परमाणुओं के प्रसार से होता है, जिससे कि पदार्थ अपनी साम्यावस्था की ओर बढ़ती है। प्रसार की दर, बंधनों को तोड़ने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करके बढ़ाई जाती है। परमाणुओं की गति में पुनर्वितरण का प्रभाव होता है तथा धातुओं में और (कुछ हद तक) सिरेमिक में अव्यवस्थाओं के पुनर्वितरण और उन्मूलन का प्रभाव होता है। प्रचलित अव्यवस्थाओं में यह परिवर्तन धातु की वस्तु को आसानी से विकृत करती है, जिससे इसकी तन्यता बढ़ जाती है।<ref>{{Cite journal|last=Wu|first=Hao|date=August 2020|title=An overview of tailoring strain delocalization for strength-ductility synergy|journal=Progress in Materials Science|volume=113|pages=100675|doi=10.1016/j.pmatsci.2020.100675|doi-access=free}}</ref>
 
विकृत धातु में प्रक्रिया शुरू करने वाली गिब्स मुक्त ऊर्जा की मात्रा भी तापानुशीतन प्रक्रिया से कम हो जाती है। उद्योग में, गिब्स मुक्त ऊर्जा की इस कमी को प्रतिबल विमोचन कहा जाता है।{{Citation needed|date=January 2011}}
 
आंतरिक तनावों से अनुतोष ऊष्मागतिक रूप से स्वतः से होने वाली प्रक्रिया है, यह कमरे के तापमान पर मंद प्रक्रिया है। तापानुशीतन के उच्च तापमान पर प्रक्रिया तीव्र होती है।{{Citation needed|date=January 2011}}
 
प्रतिक्रिया, अतप्त कर्मित धातु को उसकी तनाव-मुक्त अवस्था में वापस लाने की सुविधा प्रदान करती है, में कई प्रतिक्रिया मार्ग होते हैं, जिसमें ज्यादातर धातु मे जाली रिक्ति अनुपात को समाप्त किया जाता है। जाली रिक्तियों का निर्माण अरहेनियस समीकरण द्वारा नियंत्रित होता है और जाली रिक्तियों के प्रसार फिक के प्रसार के नियमों द्वारा नियंत्रित किया जाता है।<ref>{{cite book |last=Van Vlack |first=L. H. |title=Elements of Materials Science and Engineering |publisher=Addison-Wesley|year=1985 |page=134}}</ref>
 
इस्पात में, एक विकार्बन तंत्र होता है, जिसे तीन अलग-अलग घटनाओं के रूप में वर्णित किया जा सकता है: इस्पात की सतह पर प्रतिक्रिया, कार्बन परमाणुओं का अंतराकाशी प्रसार और इस्पात में कार्बाइड का विघटन।<ref name="Alvarenga">{{cite journal |last1=Alvarenga |first1=H. D. |last2=Van de Putte |first2=T. |last3=Van Steenberge |first3=N. |last4=Sietsma |first4=J. |last5=Terryn |first5=H. |title=Influence of Carbide Morphology and Microstructure on the Kinetics of Superficial Decarburization of C-Mn Steels |journal=Metall Mater Trans A |date=Apr 2009 |volume=46 |pages=123–133 |doi=10.1007/s11661-014-2600-y |s2cid=136871961 |url=http://rdcu.be/mFXR}}</ref>


== थर्मोडायनामिक्स ==
एनीलिंग एक ठोस सामग्री के भीतर परमाणुओं के प्रसार से होती है, ताकि सामग्री इसके संतुलन की स्थिति की ओर बढ़े।गर्मी बांड को तोड़ने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करके प्रसार की दर को बढ़ाती है।परमाणुओं के आंदोलन में धातुओं में अव्यवस्थाओं को पुनर्वितरित करने और उन्मूलन करने का प्रभाव होता है ((कुछ हद तक) सिरेमिक में।मौजूदा अव्यवस्थाओं के लिए यह परिवर्तन एक धातु वस्तु को अधिक आसानी से विकृत करने की अनुमति देता है, जिससे इसकी लचीलापन बढ़ जाता है।<ref>{{Cite journal|last=Wu|first=Hao|date=August 2020|title=An overview of tailoring strain delocalization for strength-ductility synergy|journal=Progress in Materials Science|volume=113|pages=100675|doi=10.1016/j.pmatsci.2020.100675|doi-access=free}}</ref>
एक विकृत धातु में प्रोसेस-इनिटेटिंग गिब्स मुक्त ऊर्जा की मात्रा भी एनीलिंग प्रक्रिया द्वारा कम हो जाती है।अभ्यास और उद्योग में, गिब्स मुक्त ऊर्जा की इस कमी को तनाव से राहत कहा जाता है।{{Citation needed|date=January 2011}}
आंतरिक तनावों की राहत एक थर्मोडायनामिक रूप से सहज प्रक्रिया है;हालांकि, कमरे के तापमान पर, यह एक बहुत धीमी प्रक्रिया है।उच्च तापमान जिस पर एनीलिंग होता है, इस प्रक्रिया में तेजी लाने के लिए काम करता है।{{Citation needed|date=January 2011}}
ठंड-काम की धातु को अपनी तनाव-मुक्त स्थिति में लौटाने की सुविधा जो प्रतिक्रिया है, उनमें कई प्रतिक्रिया मार्ग हैं, जिनमें ज्यादातर धातु के शरीर के भीतर जाली रिक्ति ग्रेडिएंट्स के उन्मूलन को शामिल करते हैं।जाली रिक्तियों का निर्माण अरहेनियस समीकरण द्वारा शासित होता है, और जाली रिक्तियों के प्रवास/प्रसार को फिक के प्रसार के कानून द्वारा नियंत्रित किया जाता है। फिक के प्रसार के कानून।<ref>{{cite book |last=Van Vlack |first=L. H. |title=Elements of Materials Science and Engineering |publisher=Addison-Wesley|year=1985 |page=134}}</ref>
स्टील में, एक decarburation तंत्र है जिसे तीन अलग -अलग घटनाओं के रूप में वर्णित किया जा सकता है: स्टील की सतह पर प्रतिक्रिया, कार्बन परमाणुओं के अंतरालीय प्रसार और स्टील के भीतर कार्बाइड के विघटन।<ref name=Alvarenga>{{cite journal |last1=Alvarenga |first1=H. D. |last2=Van de Putte |first2=T. |last3=Van Steenberge |first3=N. |last4=Sietsma |first4=J. |last5=Terryn |first5=H. |title=Influence of Carbide Morphology and Microstructure on the Kinetics of Superficial Decarburization of C-Mn Steels |journal=Metall Mater Trans A |date=Apr 2009 |volume=46 |pages=123–133 |doi=10.1007/s11661-014-2600-y |s2cid=136871961 |url=http://rdcu.be/mFXR}}</ref>




=== चरण ===
=== चरण ===
सामग्री के तापमान के रूप में आगे बढ़ने वाली एनीलिंग प्रक्रिया के तीन चरणों में वृद्धि होती है: वसूली, पुनरावृत्ति, और अनाज की वृद्धि।पहला चरण वसूली है, और यह मुख्य रूप से रैखिक दोषों को हटाने के माध्यम से धातु को नरम करने के परिणामस्वरूप होता है, जिसे नापसंद कहा जाता है और आंतरिक तनाव वे कारण होते हैं।रिकवरी सभी एनीलिंग प्रक्रियाओं के निचले तापमान चरण में और नए तनाव-मुक्त अनाज की उपस्थिति से पहले होती है।अनाज का आकार और आकार नहीं बदलता है।<ref name=Verhoeven>Verhoeven, J.D. ''Fundamentals of Physical Metallurgy'', Wiley, New York, 1975, p. 326</ref> दूसरा चरण पुनर्संरचना है, जहां नए तनाव मुक्त अनाज न्यूक्लिएट और आंतरिक तनावों द्वारा विकृत लोगों को बदलने के लिए बढ़ते हैं।<ref name=Verhoeven />यदि annealing को एक बार पुनरावृत्ति पूरा होने के बाद जारी रखने की अनुमति दी जाती है, तो अनाज की वृद्धि (तीसरा चरण) होता है।अनाज की वृद्धि में, माइक्रोस्ट्रक्चर मोटे होने लगता है और धातु को अपनी मूल ताकत का एक बड़ा हिस्सा खो सकता है।हालांकि इसे सख्त होने के साथ फिर से हासिल किया जा सकता है।{{Citation needed|date=January 2011}}
तापानुशीतन प्रक्रिया के तीन चरण जो पदार्थ के तापमान में वृद्धि के रूप में आगे बढ़ते हैं, कुछ इस प्रकार है, पुनर्प्राप्ति, पुन: क्रिस्टलीकरण और कण की वृद्धि। पहला चरण पुनर्प्राप्ति है, और इसके परिणामस्वरूप मुख्य रूप से रैखिक दोषों को हटाकर धातु को नरम किया जाता है जिसे अव्यवस्था कहा जाता है इनके कारण आंतरिक तनाव उत्पन्न होता हैं। सभी तापानुशीतन प्रक्रियाओं के निचले तापमान चरण में और नए तनाव मुक्त कण की उपस्थिति से पहले पुनर्प्राप्ति होती है। कण का माप और आकार नहीं बदलता है।<ref name=Verhoeven>Verhoeven, J.D. ''Fundamentals of Physical Metallurgy'', Wiley, New York, 1975, p. 326</ref> दूसरा चरण पुन: क्रिस्टलीकरण है, जहां नए तनाव मुक्त कण केंद्रीकृत होते हैं और आंतरिक तनावों द्वारा विकृत कण बदलने के लिए विकसित होते हैं।<ref name=Verhoeven /> यदि पुन: क्रिस्टलीकरण पूरा होने के बाद तापानुशीतन को जारी रखने की अनुमति दी जाती है, तो कण की वृद्धि (तीसरा चरण) होती है। कण की वृद्धि में, सूक्ष्म संरचना बड़ी होने लगती है और इससे धातु अपनी मूल शक्ति का एक बड़ा भाग खो सकती है। हालांकि इसे सख्त करके पुनः प्राप्त किया जा सकता है।{{Citation needed|date=January 2011}}




== नियंत्रित वायुमंडल ==
== नियंत्रित वायुमंडल ==
एनीलिंग के उच्च तापमान के परिणामस्वरूप धातु की सतह का ऑक्सीकरण हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप स्केल होता है।यदि पैमाने से बचा जाना चाहिए, तो एनीलिंग को एक विशेष वातावरण में किया जाता है, जैसे कि एंडोथर्मिक गैस (कार्बन मोनोऑक्साइड, हाइड्रोजन गैस और नाइट्रोजन गैस का मिश्रण) के साथ।एनीलिंग भी गैस बनाने, हाइड्रोजन और नाइट्रोजन के मिश्रण में किया जाता है।
तापानुशीतन के उच्च तापमान के परिणामस्वरूप धातु की सतह का ऑक्सीकरण हो सकता है, जिसका परिणाम परत बनना (स्केल) हो सकता है। यदि परत बनना (स्केल) से बचने के लिए, तापानुशीतन एक विशेष वातावरण में किया जाता है, जैसे कि आन्तरोष्मी गैस (कार्बन मोनोऑक्साइड, हाइड्रोजन गैस और नाइट्रोजन गैस का मिश्रण) के साथ। तापानुशीतन, हाइड्रोजन और नाइट्रोजन के मिश्रण गैस भी बनाने में किया जाता है।


म्यू-मेटल (एस्पे कोर) के चुंबकीय गुणों को एक हाइड्रोजन वातावरण में मिश्र धातु की घोषणा करके पेश किया जाता है।
हाइड्रोजन वातावरण में मिश्र धातु को तपानुशीतित करके म्यू-धातु (एस्पी कोर) के चुंबकीय गुणों को प्रस्तावित किया जाता है।


== सेटअप और उपकरण ==
== विन्यास एवं उपकरण ==
आमतौर पर, बड़े ओवन का उपयोग एनीलिंग प्रक्रिया के लिए किया जाता है। ओवन के अंदर वर्कपीस को परिसंचारी गर्म हवा के लिए अधिकतम जोखिम प्राप्त करने के लिए वर्कपीस को रखने के लिए पर्याप्त है। उच्च मात्रा की प्रक्रिया के लिए, गैस निकाल दी गई कन्वेयर भट्टियों का अक्सर उपयोग किया जाता है। बड़े वर्कपीस या उच्च मात्रा वाले भागों के लिए, कार-तल भट्टियों का उपयोग किया जाता है ताकि श्रमिक आसानी से भागों को अंदर और बाहर ले जा सकें। एक बार जब एनीलिंग प्रक्रिया सफलतापूर्वक पूरी हो जाती है, तो वर्कपीस को कभी -कभी ओवन में छोड़ दिया जाता है, इसलिए भागों को नियंत्रणीय तरीके से ठंडा कर दिया जाता है। जबकि कुछ वर्कपीस को एक नियंत्रित फैशन में ठंडा करने के लिए ओवन में छोड़ दिया जाता है, अन्य सामग्रियों और मिश्र धातुओं को ओवन से हटा दिया जाता है। एक बार ओवन से हटा दिए जाने के बाद, वर्कपीस को अक्सर एक प्रक्रिया में जल्दी से ठंडा किया जाता है जिसे बुझाने के सख्त के रूप में जाना जाता है। बुझाने के सख्त सामग्री के विशिष्ट तरीकों में मीडिया जैसे हवा, पानी, तेल या नमक शामिल हैं। नमक का उपयोग आमतौर पर ब्राइन (नमक पानी) के रूप में शमन के लिए एक माध्यम के रूप में किया जाता है। ब्राइन पानी की तुलना में तेजी से शीतलन दर प्रदान करता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि जब किसी वस्तु को पानी में बुझाया जाता है, तो सतह के क्षेत्र को कम करने वाली वस्तु की सतह पर पानी भाप के बुलबुले बन जाते हैं। नमकीन में नमक वस्तु की सतह पर भाप के बुलबुले के गठन को कम करता है, जिसका अर्थ है कि पानी के संपर्क में वस्तु का एक बड़ा सतह क्षेत्र है, जो तेजी से शीतलन दर प्रदान करता है।{{citation needed|date=May 2013}} बुझाना सख्त आम तौर पर कुछ लौह मिश्र धातुओं पर लागू होता है, लेकिन तांबे के मिश्र धातुओं पर नहीं।{{citation needed|date=August 2015}}
सामान्यतः बड़े अवन का उपयोग तापानुशीतन प्रक्रिया के लिए किया जाता है। अवन के अंदर का भाग अत्यधिक बड़ा होता है ताकि वस्तु (जिस पर कार्य किया जाना है) को ऐसी स्थिति में रखा जा सके कि वह अधिकतम परिसंचारी गर्म हवा प्राप्त कर सके। उच्च मात्रा की तापानुशीतन प्रक्रिया के लिए, प्रायः गैस वाहक भट्टियों का उपयोग किया जाता है। बड़ी वस्तु (जिस पर कार्य किया जाना है) या उच्च मात्रा वाले भागों के लिए, कार-तल भट्टियों का उपयोग किया जाता है ताकि श्रमिक आसानी से भागों को अंदर और बाहर ले जा सकें। एक बार तापानुशीतन प्रक्रिया सफलतापूर्वक पूरी हो जाती है, तो वस्तु (जिस पर कार्य किया जाना है) को कभी -कभी अवन में छोड़ दिया जाता है, ताकि भागों को नियंत्रित तरीके से ठंडा किया जा सके। जबकि कुछ वस्तुओ (जिस पर कार्य किया जाना है) को नियंत्रित कार्य प्रणाली में ठंडा करने के लिए अवन में छोड़ दिया जाता है, अन्य पदार्थो और मिश्र धातुओं को अवन से हटा दिया जाता है। एक बार अवन से हटा दिए जाने के बाद, वस्तु (जिस पर कार्य किया जाना है) को शमन कठोरण प्रक्रिया में जल्दी से ठंडा किया जाता है। शमन कठोरण पदार्थ के विशिष्ट तरीकों में माध्यम जैसे हवा, पानी, तेल या नमक शामिल हैं। नमक का उपयोग सामान्यतः खारे पानी (नमक पानी) के रूप में शमन के लिए एक माध्यम के रूप में किया जाता है। खारा पानी, सामान्य पानी की तुलना में तेजी से शीतलन दर प्रदान करता है। इसका कारण यह है कि जब किसी वस्तु का पानी में शामन किया जाता है तो वस्तु की सतह पर भाप के बुलबुले बनते हैं जो पृष्ठ क्षेत्रफल को कम करते हैं । खारे पानी में नमक वस्तु की सतह पर भाप के बुलबुले के गठन को कम करता है, जिसका अर्थ है कि पानी के संपर्क में वस्तु का बड़ा पृष्ठ क्षेत्रफल है, जो तेजी से शीतलन दर प्रदान करता है।{{citation needed|date=May 2013}} शमन कठोरण सामान्यतः कुछ लौह मिश्र धातुओं पर किया जाता है, लेकिन तांबे के मिश्र धातुओं पर नहीं।{{citation needed|date=August 2015}}




== सेमीकंडक्टर्स की डिफ्यूजन एनीलिंग ==
== अर्धचालकों का विसरण तापानुशीतन ==
सेमीकंडक्टर उद्योग में, सिलिकॉन वेफर्स को आयन आरोपण जैसे चरणों से परमाणु स्तर के विकार की मरम्मत के लिए एनाल किया जाता है।प्रक्रिया के चरण में, डोपेंट परमाणु, आमतौर पर बोरॉन, फॉस्फोरस या आर्सेनिक, क्रिस्टल जाली में मिश्रित स्थिति में चले जाते हैं, जो इन डोपेंट परमाणुओं को अर्धचालक सामग्री में डोपेंट के रूप में ठीक से काम करने की अनुमति देता है।
अर्धचालक उद्योग में, आयन आरोपण जैसे चरणों से परमाणु स्तर की अव्यवस्था के सुधार के लिए सिलिकॉन की पतली परतों का तापानुशीतन किया जाता है। प्रक्रिया चरण में, अपमिश्रित परमाणु, सामान्यतः बोरॉन, फॉस्फोरस या आर्सेनिक, क्रिस्टल जाल में प्रतिस्थापन स्थिति में चले जाते हैं, जो इन अपमिश्रित परमाणुओं को अर्धचालक पदार्थ में अपमिश्रण के रूप में अच्छी तरह कार्य करता है।  


== विशिष्ट चक्र ==
== विशिष्ट चक्र ==


=== सामान्यीकरण ===
=== सामान्यीकरण ===
{{Steels}}
सामान्यीकरण एक तापानुशीतन प्रक्रिया है जो पदार्थ को ठीक ठाक संरचना प्रदान करने के लिए लौह मिश्र धातु पैर की जाती है तथा इस्पात मे अधिक तन्यता को रोकता है। इसमें इस्पात को 20-50 °C (डिग्री सेल्सियस) क्रांतिक तापमान से उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है तथा कुछ समय के लिए उसे उस तापमान पर भिगो कर वायु द्वारा ठंडा किया जाता है। इस्पात को उसके क्रांतिक तापमान से कुछ उच्च तापमान पर गर्म करने से ऑस्टेनिटिक कण (पिछले फेरिटिक कण से अत्यधिक छोटा) बनता है अपने ऊपरी आलोचनात्मक बिंदु के ठीक ऊपर स्टील को गर्म करने से ऑस्टेनिटिक अनाज (पिछले फेरिटिक अनाज की तुलना में बहुत छोटा) बनता है, जो ठंडा होने के दौरान, एक और परिष्कृत कण के आकार के साथ नए फेरिटिक कण बनाते हैं। यह प्रक्रिया अतयधिक उग्र तथा तन्य पदार्थ का उत्पादन करती है, और स्तंभाकार कण और द्रुमिका पृथक्करण को समाप्त करती है जो कभी -कभी ढलाई के दौरान होती है। सामान्यीकरण घटक के मशीनीकरण में सुधार करता है और उष्मीय प्रबंध प्रक्रियाओं के अधीन होने पर आयामी स्थिरता प्रदान करता है।
सामान्यीकरण एक एनीलिंग प्रक्रिया है जो सामग्री को एक समान रूप से ठीक-ठाक संरचना देने और स्टील में अतिरिक्त नरम होने से बचने के लिए फेरस मिश्र धातुओं पर लागू होती है।इसमें स्टील को 20-50 & nbsp तक गर्म करना शामिल है; ° C अपने ऊपरी महत्वपूर्ण बिंदु से ऊपर, इसे उस तापमान पर एक छोटी अवधि के लिए भिगोने और फिर इसे हवा में ठंडा करने की अनुमति देता है।अपने ऊपरी आलोचनात्मक बिंदु के ठीक ऊपर स्टील को गर्म करने से ऑस्टेनिटिक अनाज (पिछले फेरिटिक अनाज की तुलना में बहुत छोटा) बनता है, जो ठंडा होने के दौरान, एक और परिष्कृत अनाज के आकार के साथ नए फेरिटिक अनाज बनाते हैं।यह प्रक्रिया एक कठिन, अधिक नमनीय सामग्री का उत्पादन करती है, और स्तंभ के अनाज और डेंड्राइटिक अलगाव को समाप्त करती है जो कभी -कभी कास्टिंग के दौरान होती है।सामान्यीकरण एक घटक की मशीनीकरण में सुधार करता है और आगे गर्मी उपचार प्रक्रियाओं के अधीन होने पर आयामी स्थिरता प्रदान करता है।


=== प्रक्रिया annealing ===
=== तापानुशीतन प्रक्रिया ===
प्रोसेस एनीलिंग, जिसे इंटरमीडिएट एनीलिंग, सबक्रिटिकल एनीलिंग, या इन-प्रोसेस एनीलिंग भी कहा जाता है, एक हीट ट्रीटमेंट चक्र है जो किसी उत्पाद को ठंड से काम करने के लिए कुछ लचीलापन को पुनर्स्थापित करता है, इसलिए इसे बिना तोड़े ठंड-काम किया जा सकता है।
तापानुशीतन प्रक्रिया, जिसे मध्यवर्ती तापानुशीतन, उपक्रांतिक तापानुशीतन, या तापानुशीतन प्रक्रम भी कहा जाता है, एक उष्मीय प्रबन्ध चक्र है जो अतप्त कर्मित उत्पाद के लिए कुछ तन्यता को पुनर्स्थापित करता है, अतः इसके टूटे बिना इस अतप्त कर्मित किया जा सकता है।


260 & nbsp; ° C (500 & nbsp; ° F) से 760 & nbsp; ° C (1400 & nbsp; ° F) तक की प्रक्रिया के लिए तापमान सीमा, प्रश्न में मिश्र धातु के आधार पर।यह प्रक्रिया मुख्य रूप से कम कार्बन स्टील के लिए अनुकूल है।सामग्री को स्टील के कम महत्वपूर्ण तापमान के ठीक नीचे तापमान तक गर्म किया जाता है।कोल्ड-वर्केड स्टील आम तौर पर बढ़ी हुई कठोरता और कम होने वाली लचीलापन के पास जाता है, जिससे काम करना मुश्किल हो जाता है।प्रोसेस एनीलिंग इन विशेषताओं को बेहतर बनाने के लिए जाता है।यह मुख्य रूप से वायर-ड्रोन स्टील, सेंट्रीफ्यूगली कास्ट डक्टाइल आयरन पाइप आदि जैसे कोल्ड-रोल्ड स्टील पर किया जाता है।
तपानुशीतन प्रक्रिया के लिए तापमान सीमा 260°C (डिग्री सेल्सियस) (500°F (डिग्री फारेनहाइट)) से 760°C (डिग्री सेल्सियस) (1400°F (डिग्री फारेनहाइट)) तक है जो उपयुक्त मिश्र धातु पर निर्भर करता है। यह प्रक्रिया मुख्य रूप से कम कार्बन इस्पात के लिए अनुकूल है। पदार्थ को इस्पात के क्रांतिक तापमान के कुछ कम तापमान पर गर्म किया जाता है। अतप्त कर्मित इस्पात सामान्यतः वर्धित कठोरता और कम तन्यता होती है, जिससे कार्य करना कठिन हो जाता है। तपानुशीतन प्रक्रिया इन विशेषताओं में सुधार करने के लिए जाता है। यह मुख्य रूप से शीतल ताप-दाबित इस्पात जैसे इस्पात के बनाए गए तार, के केन्द्र से हटते हुए तन्य लौह पाइप आदि पर किया जाता है।  


=== पूर्ण एनीलिंग ===
=== पूर्ण तापानुशीतन ===
[[Image:Full annealing temp range.PNG|thumb|300px|पूर्ण एनीलिंग तापमान रेंज]]
[[Image:Full annealing temp range.PNG|thumb|300px|पूर्ण एनीलिंग तापमान रेंज]]
एक पूर्ण एनीलिंग आमतौर पर दूसरे सबसे अधिक नमनीय स्थिति में परिणाम होता है एक धातु धातु मिश्र धातु के लिए ग्रहण कर सकता है। इसका उद्देश्य एक समान और स्थिर माइक्रोस्ट्रक्चर की उत्पत्ति करना है जो सबसे अधिक निकटता से धातु के चरण आरेख संतुलन माइक्रोस्ट्रक्चर से मिलता जुलता है, इस प्रकार धातु को उच्च प्लास्टिसिटी और क्रूरता के साथ कठोरता, उपज शक्ति और अंतिम शक्ति के अपेक्षाकृत निम्न स्तर प्राप्त करने की अनुमति देता है। उदाहरण के लिए एक स्टील पर एक पूर्ण एनील प्रदर्शन करने के लिए, स्टील को ऑस्टेनिटिक तापमान से थोड़ा ऊपर गर्म किया जाता है और पर्याप्त समय के लिए आयोजित किया जाता है ताकि सामग्री को पूरी तरह से ऑस्टेनाइट या ऑस्टेनाइट-सीमेंटेट अनाज संरचना बनाने की अनुमति मिल सके। सामग्री को तब बहुत धीरे -धीरे ठंडा करने की अनुमति दी जाती है ताकि संतुलन माइक्रोस्ट्रक्चर प्राप्त हो। ज्यादातर मामलों में इसका मतलब है कि सामग्री को भट्ठी को ठंडा करने की अनुमति दी जाती है (भट्ठी को बंद कर दिया जाता है और स्टील को अंदर ठंडा होने दिया जाता है) लेकिन कुछ मामलों में यह हवा ठंडी होती है। स्टील की शीतलन दर को पर्याप्त रूप से धीमा होना चाहिए ताकि ऑस्टेनाइट को बैनाइट या मार्टेंसाइट में बदलने नहीं दिया जा सके, बल्कि यह पूरी तरह से पर्लिट और फेराइट या सीमेंटाइट में बदल जाता है। इसका मतलब यह है कि स्टील्स जो बहुत कठोर हैं (यानी मामूली कम शीतलन दरों के तहत मार्टेंसाइट बनाते हैं) को भट्ठी को ठंडा करना पड़ता है। प्रक्रिया का विवरण धातु के प्रकार और सटीक मिश्र धातु पर निर्भर करता है। किसी भी मामले में परिणाम एक अधिक नमनीय सामग्री है लेकिन एक कम उपज शक्ति और एक कम तन्यता ताकत है। इस प्रक्रिया को स्टील उद्योग में लैमेलर पर्लिट के लिए एलपी एनीलिंग भी कहा जाता है, एक प्रक्रिया एनील के विपरीत, जो एक माइक्रोस्ट्रक्चर को निर्दिष्ट नहीं करता है और केवल सामग्री को नरम करने का लक्ष्य है। अक्सर मशीनीकृत की जाने वाली सामग्री को एनील किया जाता है, और फिर अंतिम वांछित गुणों को प्राप्त करने के लिए आगे गर्मी उपचार के अधीन होता है।
पूर्ण तापानुशीतन सामान्यतः दूसरे सबसे अधिक तन्य अवस्था में परिणाम देता है। इसका उद्देश्य एक समान और स्थिर सूक्ष्म संरचना की उत्पत्ति करना है जो धातु के कला आरेख संतुलन सूक्ष्म संरचना के सबसे निकट मिलता-जुलता है, इस प्रकार धातु को उच्च सुनम्यता और उग्रता के साथ अपेक्षाकृत निम्न स्तर की कठोरता, परम शक्ति और अंतिम शक्ति प्राप्त करता है। उदाहरण के लिए इस्पात पर पूर्ण तापानुशीतन करने के लिए, इस्पात को ऑस्टेनिटिक तापमान से थोड़ा ऊपर गर्म किया जाता है और पदार्थ को पूरी तरह से ऑस्टेनाइट या ऑस्टेनाइट-सीमेंटेट कण संरचना बनाने तक पर्याप्त समय के लिए संघटित किया जाता है। फिर पदार्थ को बहुत धीरे-धीरे ठंडा होने दिया जाता है ताकि संतुलन सूक्ष्म संरचना प्राप्त हो सके। अधिकतर स्थितियों मे इसका अर्थ है कि पदार्थ को भट्टी (भट्ठी को बंद करके) मे ठंडा किया जाता है लेकिन कुछ स्थितियों में यह ठंडी वायु के द्वारा ठंडा किया जाता है। इस्पात की शीतलन दर को पर्याप्त रूप से धीमा होना चाहिए ताकि ऑस्टेनाइट को बैनाइट या मार्टेंसाइट में परिवर्तित न हो, बल्कि यह पूरी तरह से पर्लिट और फेराइट या सीमेंटाइट में परिवर्तित हो जाये। इसका अर्थ है कि इस्पात जो बहुत कठोर हैं (अर्थात मध्यम रूप से कम शीतलन दर से मार्टेंसाइट बनाते हैं) को भट्ठी मे ठंडा करना पड़ता है। प्रक्रिया का विवरण धातु के प्रकार और निश्चित मिश्र धातु पर निर्भर करता है। किसी भी स्थिति में परिणाम एक अधिक तन्य पदार्थ है लेकिन कम उपज शक्ति और एक कम तन्यता शक्ति के साथ। इस प्रक्रिया को इस्पात उद्योग में लैमेलर पर्लिट के लिए एलपी (LP) तापानुशीतन भी कहा जाता है, तापानुशीतन प्रक्रिया के विपरीत, जो एक सूक्ष्म संरचना को निर्दिष्ट नहीं करता है और पदार्थ को केवल तन्यता प्रदान करता है। प्रायः मशीनीकृत किए जाने वाले पदार्थ का तापानुशीतन किया जाता है, और फिर अंतिम वांछित गुणों को प्राप्त करने के लिए और उष्मीय प्रबंध के अधीन किया जाता है।


=== लघु चक्र anneal ===
=== लघु चक्र तापानुशीतन ===


लघु चक्र एनीलिंग का उपयोग सामान्य फेराइट को निंदनीय फेराइट में बदलने के लिए किया जाता है।इसमें हीटिंग, कूलिंग और फिर 4 से 8 घंटे तक फिर से गर्म करना शामिल है।
लघु चक्र तापानुशीतन का उपयोग सामान्य फेराइट को आघात वर्धनीय फेराइट में बदलने के लिए किया जाता है। इसमें 4 से 8 घंटे तक गर्म, ठंडा तथा पुनः गर्म किया जाता है।


== प्रतिरोधक हीटिंग ==
== प्रतिरोध तापन ==
प्रतिरोधक हीटिंग का उपयोग कुशलता से तांबे के तार को कुशलता से किया जा सकता है;हीटिंग सिस्टम एक नियंत्रित विद्युत शॉर्ट सर्किट को नियुक्त करता है।यह फायदेमंद हो सकता है क्योंकि इसके लिए तापमान-विनियमित भट्ठी की आवश्यकता नहीं होती है जैसे कि अन्य तरीकों की तरह।
तांबे के तार को कुशलतापूर्वक हटाने के लिए प्रतिरोध तापन का उपयोग किया जा सकता है। उष्मीय प्रणाली एक नियंत्रित विद्युत लघु परिपथ को नियुक्त करती है। यह लाभदायक हो सकता है क्योंकि इसमें तापानुशीतन के अन्य विधियों की तरह तापमान नियंत्रित भट्टी की आवश्यकता नहीं होती है।


इस प्रक्रिया में दो प्रवाहकीय पुली (चरण पुली) शामिल हैं, जो कि इसके खींचे जाने के बाद तार पार हो जाता है।दो पुली के पास एक विद्युत क्षमता होती है, जिससे तार शॉर्ट सर्किट बनाने का कारण बनता है।जूल प्रभाव तार का तापमान लगभग 400 & nbsp; ° C तक बढ़ जाता है।यह तापमान पुली की घूर्णी गति, परिवेश के तापमान और लागू वोल्टेज से प्रभावित होता है।जहां टी तार का तापमान है, k एक स्थिर है, v लागू किया गया वोल्टेज है, r प्रति मिनट pulleys के घुमाव की संख्या है, और T<sub>''a''</sub> परिवेश का तापमान है,
इस प्रक्रिया में दो चालकीय घिरनिया (सोपान घिरनी) होते हैं, जिससे तार एक ओर से दूसरी ओर खींचा जाता है। दोनों घिरनियों के बीच विद्युत विभव होता है, जिसके कारण तार में लघु परिपथ होता है। जूल प्रभाव के कारण तार का तापमान लगभग 400 °C (डिग्री सेल्सियस) तक बढ़ जाता है। यह तापमान घिरनियों की घूर्णन गति, परिवेश के तापमान और लगाए गए वोल्टेज से प्रभावित होता है। जहां t तार का तापमान, k एक नियतांक, v लगाया गया वोल्टेज, r प्रति मिनट घिरनियों के घूर्णन की संख्या, तथा T<sub>''a''</sub> परिवेश का तापमान है।


:<math>t = \frac{1}{r} KV^2 + t_a</math>
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निरंतर k पुली के व्यास और तांबे की प्रतिरोधकता पर निर्भर करता है।
नियतांक k घिरनियों के व्यास और तांबे की प्रतिरोधकता पर निर्भर करता है।


विशुद्ध रूप से तांबे के तार के तापमान के संदर्भ में, चरखी प्रणाली के माध्यम से तार की गति में वृद्धि प्रतिरोध में कमी के समान प्रभाव है।
पूर्ण रूप से तांबे के तार के तापमान के संदर्भ में, घिरनी प्रणाली के माध्यम से तार की गति में वृद्धि प्रतिरोध में कमी के समान प्रभाव डालती है।


== यह भी देखें ==
== यह भी देखें ==
* एनीलिंग (ग्लास)
* तापानुशीतन (ग्लास)
* शॉर्ट सर्किट द्वारा एनीलिंग
* लघु परिपथ द्वारा तापानुशीतन
* हॉलोमन -जफ पैरामीटर
* हॉलोमन-जफ पैरामीटर
* कम हाइड्रोजन एनीलिंग
* अवकृष्ट हाइड्रोजन तापानुशीतन
* तैयार किए हुयी धातु पे पानी चढाने की कला
* कृत्रिम तापानुशीतन
* टेम्परिंग (धातुकर्म)
* टेम्परिंग (धातुकर्म)


==संदर्भ==
==संदर्भ==
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==अग्रिम पठन==
<!-- These two entries are for the "resistive heating" section -->
* Thesis of Degree, ''Cable Manufacture and Tests of General Use and Energy''. Jorge Luis Pedraz (1994), UNI, Files, Peru.
* "Dynamic annealing of the Copper wire by using a Controlled Short circuit." Jorge Luis Pedraz (1999), Peru: Lima, CONIMERA 1999, INTERCON 99,


==बाहरी संबंध==
==बाहरी संबंध==
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* [http://www.tinmantech.com/html/aluminum_alloys_continued.php Annealing] – Aluminum and Aircraft Metal Alloys
* [http://www.tinmantech.com/html/aluminum_alloys_continued.php Annealing] – Aluminum and Aircraft Metal Alloys


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Latest revision as of 17:28, 5 August 2022

धातुकर्म और पदार्थ विज्ञान में, तापानुशीतन एक ऊष्मा प्रबंध है जो पदार्थ के भौतिक और कभी-कभी रासायनिक गुणों को, अपनी तन्यता बढ़ाने और इसकी कठोरता को कम करने के लिए बदल देता है, जिससे यह अधिक सुकरणीय हो जाता है। इसमें पदार्थ को उसके पुन: क्रिस्टलीकरण तापमान से ऊपर गर्म किया जाता है, उचित समय के लिए उपयुक्त तापमान बनाए रखना और फिर ठंडा किया जाता है।

तापानुशीतन में, परमाणु क्रिस्टल जाल में स्थानांतरण करते हैं और अव्यवस्थाओं की संख्या कम हो जाती है, जिससे तन्यता और कठोरता में परिवर्तन होता है। जैसे ही पदार्थ ठंडा होता है, यह पुन: क्रिस्टलीकृत हो जाता है। कार्बन इस्पात सहित कई मिश्र धातुओं के लिए, क्रिस्टल कण आकार और कला संयोजन, जो अंततः पदार्थ के गुणों को निर्धारित करते हैं, तापन दर और शीतलन दर पर निर्भर हैं। तापानुशीतन प्रक्रिया के बाद तप्तकर्मण या अनूष्ण क्रियाविधि धातु संरचना को बदल देती है, इसलिए आवश्यक गुणों को प्राप्त करने के लिए और ऊष्मा प्रबंध का उपयोग किया जा सकता है। संयोजन और कला आरेख से, ऊष्मा प्रबंध का उपयोग कठोर और अधिक भंगुर से मृदु और अधिक तन्य में समायोजित करने के लिए किया जा सकता है।

लौह धातुओं के मामले में, जैसे कि स्टील, पदार्थ (सामान्यतः चमकने तक) को गर्म करके धीरे-धीरे इसे शांत वायु में कमरे के तापमान तक ठंडा करके तापानुशीतन किया जाता है। तांबे, चांदी और पीतल को या तो धीरे-धीरे हवा में ठंडा किया जा सकता है, या जल्दी से पानी में ठंडा किया जा सकता है।[1] इस तरह, धातु को मृदु बनाया जा सकता है और इसके बाद आकार देने, मुद्रांकन या किसी भी रूप मे तैयार किया जाता है।

ऊष्मागतिकी

तापानुशीतन ठोस पदार्थ में परमाणुओं के प्रसार से होता है, जिससे कि पदार्थ अपनी साम्यावस्था की ओर बढ़ती है। प्रसार की दर, बंधनों को तोड़ने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करके बढ़ाई जाती है। परमाणुओं की गति में पुनर्वितरण का प्रभाव होता है तथा धातुओं में और (कुछ हद तक) सिरेमिक में अव्यवस्थाओं के पुनर्वितरण और उन्मूलन का प्रभाव होता है। प्रचलित अव्यवस्थाओं में यह परिवर्तन धातु की वस्तु को आसानी से विकृत करती है, जिससे इसकी तन्यता बढ़ जाती है।[2]

विकृत धातु में प्रक्रिया शुरू करने वाली गिब्स मुक्त ऊर्जा की मात्रा भी तापानुशीतन प्रक्रिया से कम हो जाती है। उद्योग में, गिब्स मुक्त ऊर्जा की इस कमी को प्रतिबल विमोचन कहा जाता है।[citation needed]

आंतरिक तनावों से अनुतोष ऊष्मागतिक रूप से स्वतः से होने वाली प्रक्रिया है, यह कमरे के तापमान पर मंद प्रक्रिया है। तापानुशीतन के उच्च तापमान पर प्रक्रिया तीव्र होती है।[citation needed]

प्रतिक्रिया, अतप्त कर्मित धातु को उसकी तनाव-मुक्त अवस्था में वापस लाने की सुविधा प्रदान करती है, में कई प्रतिक्रिया मार्ग होते हैं, जिसमें ज्यादातर धातु मे जाली रिक्ति अनुपात को समाप्त किया जाता है। जाली रिक्तियों का निर्माण अरहेनियस समीकरण द्वारा नियंत्रित होता है और जाली रिक्तियों के प्रसार फिक के प्रसार के नियमों द्वारा नियंत्रित किया जाता है।[3]

इस्पात में, एक विकार्बन तंत्र होता है, जिसे तीन अलग-अलग घटनाओं के रूप में वर्णित किया जा सकता है: इस्पात की सतह पर प्रतिक्रिया, कार्बन परमाणुओं का अंतराकाशी प्रसार और इस्पात में कार्बाइड का विघटन।[4]


चरण

तापानुशीतन प्रक्रिया के तीन चरण जो पदार्थ के तापमान में वृद्धि के रूप में आगे बढ़ते हैं, कुछ इस प्रकार है, पुनर्प्राप्ति, पुन: क्रिस्टलीकरण और कण की वृद्धि। पहला चरण पुनर्प्राप्ति है, और इसके परिणामस्वरूप मुख्य रूप से रैखिक दोषों को हटाकर धातु को नरम किया जाता है जिसे अव्यवस्था कहा जाता है इनके कारण आंतरिक तनाव उत्पन्न होता हैं। सभी तापानुशीतन प्रक्रियाओं के निचले तापमान चरण में और नए तनाव मुक्त कण की उपस्थिति से पहले पुनर्प्राप्ति होती है। कण का माप और आकार नहीं बदलता है।[5] दूसरा चरण पुन: क्रिस्टलीकरण है, जहां नए तनाव मुक्त कण केंद्रीकृत होते हैं और आंतरिक तनावों द्वारा विकृत कण बदलने के लिए विकसित होते हैं।[5] यदि पुन: क्रिस्टलीकरण पूरा होने के बाद तापानुशीतन को जारी रखने की अनुमति दी जाती है, तो कण की वृद्धि (तीसरा चरण) होती है। कण की वृद्धि में, सूक्ष्म संरचना बड़ी होने लगती है और इससे धातु अपनी मूल शक्ति का एक बड़ा भाग खो सकती है। हालांकि इसे सख्त करके पुनः प्राप्त किया जा सकता है।[citation needed]


नियंत्रित वायुमंडल

तापानुशीतन के उच्च तापमान के परिणामस्वरूप धातु की सतह का ऑक्सीकरण हो सकता है, जिसका परिणाम परत बनना (स्केल) हो सकता है। यदि परत बनना (स्केल) से बचने के लिए, तापानुशीतन एक विशेष वातावरण में किया जाता है, जैसे कि आन्तरोष्मी गैस (कार्बन मोनोऑक्साइड, हाइड्रोजन गैस और नाइट्रोजन गैस का मिश्रण) के साथ। तापानुशीतन, हाइड्रोजन और नाइट्रोजन के मिश्रण गैस भी बनाने में किया जाता है।

हाइड्रोजन वातावरण में मिश्र धातु को तपानुशीतित करके म्यू-धातु (एस्पी कोर) के चुंबकीय गुणों को प्रस्तावित किया जाता है।

विन्यास एवं उपकरण

सामान्यतः बड़े अवन का उपयोग तापानुशीतन प्रक्रिया के लिए किया जाता है। अवन के अंदर का भाग अत्यधिक बड़ा होता है ताकि वस्तु (जिस पर कार्य किया जाना है) को ऐसी स्थिति में रखा जा सके कि वह अधिकतम परिसंचारी गर्म हवा प्राप्त कर सके। उच्च मात्रा की तापानुशीतन प्रक्रिया के लिए, प्रायः गैस वाहक भट्टियों का उपयोग किया जाता है। बड़ी वस्तु (जिस पर कार्य किया जाना है) या उच्च मात्रा वाले भागों के लिए, कार-तल भट्टियों का उपयोग किया जाता है ताकि श्रमिक आसानी से भागों को अंदर और बाहर ले जा सकें। एक बार तापानुशीतन प्रक्रिया सफलतापूर्वक पूरी हो जाती है, तो वस्तु (जिस पर कार्य किया जाना है) को कभी -कभी अवन में छोड़ दिया जाता है, ताकि भागों को नियंत्रित तरीके से ठंडा किया जा सके। जबकि कुछ वस्तुओ (जिस पर कार्य किया जाना है) को नियंत्रित कार्य प्रणाली में ठंडा करने के लिए अवन में छोड़ दिया जाता है, अन्य पदार्थो और मिश्र धातुओं को अवन से हटा दिया जाता है। एक बार अवन से हटा दिए जाने के बाद, वस्तु (जिस पर कार्य किया जाना है) को शमन कठोरण प्रक्रिया में जल्दी से ठंडा किया जाता है। शमन कठोरण पदार्थ के विशिष्ट तरीकों में माध्यम जैसे हवा, पानी, तेल या नमक शामिल हैं। नमक का उपयोग सामान्यतः खारे पानी (नमक पानी) के रूप में शमन के लिए एक माध्यम के रूप में किया जाता है। खारा पानी, सामान्य पानी की तुलना में तेजी से शीतलन दर प्रदान करता है। इसका कारण यह है कि जब किसी वस्तु का पानी में शामन किया जाता है तो वस्तु की सतह पर भाप के बुलबुले बनते हैं जो पृष्ठ क्षेत्रफल को कम करते हैं । खारे पानी में नमक वस्तु की सतह पर भाप के बुलबुले के गठन को कम करता है, जिसका अर्थ है कि पानी के संपर्क में वस्तु का बड़ा पृष्ठ क्षेत्रफल है, जो तेजी से शीतलन दर प्रदान करता है।[citation needed] शमन कठोरण सामान्यतः कुछ लौह मिश्र धातुओं पर किया जाता है, लेकिन तांबे के मिश्र धातुओं पर नहीं।[citation needed]


अर्धचालकों का विसरण तापानुशीतन

अर्धचालक उद्योग में, आयन आरोपण जैसे चरणों से परमाणु स्तर की अव्यवस्था के सुधार के लिए सिलिकॉन की पतली परतों का तापानुशीतन किया जाता है। प्रक्रिया चरण में, अपमिश्रित परमाणु, सामान्यतः बोरॉन, फॉस्फोरस या आर्सेनिक, क्रिस्टल जाल में प्रतिस्थापन स्थिति में चले जाते हैं, जो इन अपमिश्रित परमाणुओं को अर्धचालक पदार्थ में अपमिश्रण के रूप में अच्छी तरह कार्य करता है।

विशिष्ट चक्र

सामान्यीकरण

सामान्यीकरण एक तापानुशीतन प्रक्रिया है जो पदार्थ को ठीक ठाक संरचना प्रदान करने के लिए लौह मिश्र धातु पैर की जाती है तथा इस्पात मे अधिक तन्यता को रोकता है। इसमें इस्पात को 20-50 °C (डिग्री सेल्सियस) क्रांतिक तापमान से उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है तथा कुछ समय के लिए उसे उस तापमान पर भिगो कर वायु द्वारा ठंडा किया जाता है। इस्पात को उसके क्रांतिक तापमान से कुछ उच्च तापमान पर गर्म करने से ऑस्टेनिटिक कण (पिछले फेरिटिक कण से अत्यधिक छोटा) बनता है अपने ऊपरी आलोचनात्मक बिंदु के ठीक ऊपर स्टील को गर्म करने से ऑस्टेनिटिक अनाज (पिछले फेरिटिक अनाज की तुलना में बहुत छोटा) बनता है, जो ठंडा होने के दौरान, एक और परिष्कृत कण के आकार के साथ नए फेरिटिक कण बनाते हैं। यह प्रक्रिया अतयधिक उग्र तथा तन्य पदार्थ का उत्पादन करती है, और स्तंभाकार कण और द्रुमिका पृथक्करण को समाप्त करती है जो कभी -कभी ढलाई के दौरान होती है। सामान्यीकरण घटक के मशीनीकरण में सुधार करता है और उष्मीय प्रबंध प्रक्रियाओं के अधीन होने पर आयामी स्थिरता प्रदान करता है।

तापानुशीतन प्रक्रिया

तापानुशीतन प्रक्रिया, जिसे मध्यवर्ती तापानुशीतन, उपक्रांतिक तापानुशीतन, या तापानुशीतन प्रक्रम भी कहा जाता है, एक उष्मीय प्रबन्ध चक्र है जो अतप्त कर्मित उत्पाद के लिए कुछ तन्यता को पुनर्स्थापित करता है, अतः इसके टूटे बिना इस अतप्त कर्मित किया जा सकता है।

तपानुशीतन प्रक्रिया के लिए तापमान सीमा 260°C (डिग्री सेल्सियस) (500°F (डिग्री फारेनहाइट)) से 760°C (डिग्री सेल्सियस) (1400°F (डिग्री फारेनहाइट)) तक है जो उपयुक्त मिश्र धातु पर निर्भर करता है। यह प्रक्रिया मुख्य रूप से कम कार्बन इस्पात के लिए अनुकूल है। पदार्थ को इस्पात के क्रांतिक तापमान के कुछ कम तापमान पर गर्म किया जाता है। अतप्त कर्मित इस्पात सामान्यतः वर्धित कठोरता और कम तन्यता होती है, जिससे कार्य करना कठिन हो जाता है। तपानुशीतन प्रक्रिया इन विशेषताओं में सुधार करने के लिए जाता है। यह मुख्य रूप से शीतल ताप-दाबित इस्पात जैसे इस्पात के बनाए गए तार, के केन्द्र से हटते हुए तन्य लौह पाइप आदि पर किया जाता है।

पूर्ण तापानुशीतन

पूर्ण एनीलिंग तापमान रेंज

पूर्ण तापानुशीतन सामान्यतः दूसरे सबसे अधिक तन्य अवस्था में परिणाम देता है। इसका उद्देश्य एक समान और स्थिर सूक्ष्म संरचना की उत्पत्ति करना है जो धातु के कला आरेख संतुलन सूक्ष्म संरचना के सबसे निकट मिलता-जुलता है, इस प्रकार धातु को उच्च सुनम्यता और उग्रता के साथ अपेक्षाकृत निम्न स्तर की कठोरता, परम शक्ति और अंतिम शक्ति प्राप्त करता है। उदाहरण के लिए इस्पात पर पूर्ण तापानुशीतन करने के लिए, इस्पात को ऑस्टेनिटिक तापमान से थोड़ा ऊपर गर्म किया जाता है और पदार्थ को पूरी तरह से ऑस्टेनाइट या ऑस्टेनाइट-सीमेंटेट कण संरचना बनाने तक पर्याप्त समय के लिए संघटित किया जाता है। फिर पदार्थ को बहुत धीरे-धीरे ठंडा होने दिया जाता है ताकि संतुलन सूक्ष्म संरचना प्राप्त हो सके। अधिकतर स्थितियों मे इसका अर्थ है कि पदार्थ को भट्टी (भट्ठी को बंद करके) मे ठंडा किया जाता है लेकिन कुछ स्थितियों में यह ठंडी वायु के द्वारा ठंडा किया जाता है। इस्पात की शीतलन दर को पर्याप्त रूप से धीमा होना चाहिए ताकि ऑस्टेनाइट को बैनाइट या मार्टेंसाइट में परिवर्तित न हो, बल्कि यह पूरी तरह से पर्लिट और फेराइट या सीमेंटाइट में परिवर्तित हो जाये। इसका अर्थ है कि इस्पात जो बहुत कठोर हैं (अर्थात मध्यम रूप से कम शीतलन दर से मार्टेंसाइट बनाते हैं) को भट्ठी मे ठंडा करना पड़ता है। प्रक्रिया का विवरण धातु के प्रकार और निश्चित मिश्र धातु पर निर्भर करता है। किसी भी स्थिति में परिणाम एक अधिक तन्य पदार्थ है लेकिन कम उपज शक्ति और एक कम तन्यता शक्ति के साथ। इस प्रक्रिया को इस्पात उद्योग में लैमेलर पर्लिट के लिए एलपी (LP) तापानुशीतन भी कहा जाता है, तापानुशीतन प्रक्रिया के विपरीत, जो एक सूक्ष्म संरचना को निर्दिष्ट नहीं करता है और पदार्थ को केवल तन्यता प्रदान करता है। प्रायः मशीनीकृत किए जाने वाले पदार्थ का तापानुशीतन किया जाता है, और फिर अंतिम वांछित गुणों को प्राप्त करने के लिए और उष्मीय प्रबंध के अधीन किया जाता है।

लघु चक्र तापानुशीतन

लघु चक्र तापानुशीतन का उपयोग सामान्य फेराइट को आघात वर्धनीय फेराइट में बदलने के लिए किया जाता है। इसमें 4 से 8 घंटे तक गर्म, ठंडा तथा पुनः गर्म किया जाता है।

प्रतिरोध तापन

तांबे के तार को कुशलतापूर्वक हटाने के लिए प्रतिरोध तापन का उपयोग किया जा सकता है। उष्मीय प्रणाली एक नियंत्रित विद्युत लघु परिपथ को नियुक्त करती है। यह लाभदायक हो सकता है क्योंकि इसमें तापानुशीतन के अन्य विधियों की तरह तापमान नियंत्रित भट्टी की आवश्यकता नहीं होती है।

इस प्रक्रिया में दो चालकीय घिरनिया (सोपान घिरनी) होते हैं, जिससे तार एक ओर से दूसरी ओर खींचा जाता है। दोनों घिरनियों के बीच विद्युत विभव होता है, जिसके कारण तार में लघु परिपथ होता है। जूल प्रभाव के कारण तार का तापमान लगभग 400 °C (डिग्री सेल्सियस) तक बढ़ जाता है। यह तापमान घिरनियों की घूर्णन गति, परिवेश के तापमान और लगाए गए वोल्टेज से प्रभावित होता है। जहां t तार का तापमान, k एक नियतांक, v लगाया गया वोल्टेज, r प्रति मिनट घिरनियों के घूर्णन की संख्या, तथा Ta परिवेश का तापमान है।

नियतांक k घिरनियों के व्यास और तांबे की प्रतिरोधकता पर निर्भर करता है।

पूर्ण रूप से तांबे के तार के तापमान के संदर्भ में, घिरनी प्रणाली के माध्यम से तार की गति में वृद्धि प्रतिरोध में कमी के समान प्रभाव डालती है।

यह भी देखें

  • तापानुशीतन (ग्लास)
  • लघु परिपथ द्वारा तापानुशीतन
  • हॉलोमन-जफ पैरामीटर
  • अवकृष्ट हाइड्रोजन तापानुशीतन
  • कृत्रिम तापानुशीतन
  • टेम्परिंग (धातुकर्म)

संदर्भ

  1. "Archived copy". Archived from the original on 2010-07-24. Retrieved 2010-04-19.{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
  2. Wu, Hao (August 2020). "An overview of tailoring strain delocalization for strength-ductility synergy". Progress in Materials Science. 113: 100675. doi:10.1016/j.pmatsci.2020.100675.
  3. Van Vlack, L. H. (1985). Elements of Materials Science and Engineering. Addison-Wesley. p. 134.
  4. Alvarenga, H. D.; Van de Putte, T.; Van Steenberge, N.; Sietsma, J.; Terryn, H. (Apr 2009). "Influence of Carbide Morphology and Microstructure on the Kinetics of Superficial Decarburization of C-Mn Steels". Metall Mater Trans A. 46: 123–133. doi:10.1007/s11661-014-2600-y. S2CID 136871961.
  5. 5.0 5.1 Verhoeven, J.D. Fundamentals of Physical Metallurgy, Wiley, New York, 1975, p. 326

बाहरी संबंध

  • Annealing – efunda – engineering fundamentals
  • Annealing – Aluminum and Aircraft Metal Alloys