व्यापक और विस्तृत! स्टील शमन का संपूर्ण ज्ञान!

शमन की परिभाषा और उद्देश्य
स्टील को क्रांतिक बिंदु Ac3 (हाइपोयूटेक्टॉइड स्टील) या Ac1 (हाइपरयूटेक्टॉइड स्टील) से ऊपर के तापमान तक गर्म किया जाता है, इसे पूरी तरह या आंशिक रूप से ऑस्टेनाइटीकृत करने के लिए कुछ समय तक रखा जाता है, और फिर क्रांतिक शमन गति से भी तेज़ गति से ठंडा किया जाता है। वह ऊष्मा उपचार प्रक्रिया जो अतिशीतित ऑस्टेनाइट को मार्टेंसाइट या निम्न बैनाइट में परिवर्तित करती है, शमन कहलाती है।

शमन का उद्देश्य अतिशीतित ऑस्टेनाइट को मार्टेंसाइट या बैनाइट में परिवर्तित करके मार्टेंसाइट या निम्न बैनाइट संरचना प्राप्त करना है, जिसे फिर विभिन्न तापमानों पर टेम्परिंग के साथ मिलाकर स्टील की मजबूती, कठोरता और प्रतिरोध में उल्लेखनीय सुधार किया जाता है। विभिन्न यांत्रिक पुर्जों और औजारों की विभिन्न उपयोग आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, पहनने योग्यता, थकान शक्ति और कठोरता आदि में सुधार किया जाता है। शमन का उपयोग कुछ विशेष स्टील्स, जैसे फेरोमैग्नेटिज़्म और संक्षारण प्रतिरोध, के विशिष्ट भौतिक और रासायनिक गुणों को पूरा करने के लिए भी किया जा सकता है।

जब स्टील के हिस्सों को भौतिक अवस्था में परिवर्तन के साथ शमन माध्यम में ठंडा किया जाता है, तो शीतलन प्रक्रिया को आम तौर पर निम्नलिखित तीन चरणों में विभाजित किया जाता है: वाष्प फिल्म चरण, उबलते चरण और संवहन चरण।

स्टील की कठोरता
कठोरता और कठोरता दो प्रदर्शन संकेतक हैं जो स्टील की शमन क्षमता को दर्शाते हैं। ये सामग्री के चयन और उपयोग के लिए भी महत्वपूर्ण आधार हैं।

1. कठोरता और कठोरता की अवधारणाएँ

कठोरता, आदर्श परिस्थितियों में शमन और कठोरीकरण के बाद स्टील की उच्चतम कठोरता प्राप्त करने की क्षमता है। स्टील की कठोरता निर्धारित करने वाला मुख्य कारक स्टील में कार्बन की मात्रा है। अधिक सटीक रूप से, यह शमन और तापन के दौरान ऑस्टेनाइट में घुली कार्बन की मात्रा है। कार्बन की मात्रा जितनी अधिक होगी, स्टील की कठोरता उतनी ही अधिक होगी। स्टील में मिश्रधातु तत्वों का कठोरता पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है, लेकिन स्टील की कठोरता पर उनका महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।

कठोरता उन विशेषताओं को संदर्भित करती है जो निर्दिष्ट परिस्थितियों में इस्पात की कठोरता की गहराई और कठोरता वितरण को निर्धारित करती हैं। अर्थात्, इस्पात के शमन के दौरान कठोर परत की गहराई प्राप्त करने की क्षमता। यह इस्पात का एक अंतर्निहित गुण है। कठोरता वास्तव में उस सहजता को दर्शाती है जिससे इस्पात के शमन के दौरान ऑस्टेनाइट मार्टेंसाइट में परिवर्तित हो जाता है। यह मुख्य रूप से इस्पात के अतिशीतित ऑस्टेनाइट की स्थिरता, या इस्पात की क्रांतिक शमन शीतलन दर से संबंधित है।

यह भी ध्यान दिया जाना चाहिए कि विशिष्ट शमन स्थितियों के तहत स्टील की कठोरता को स्टील भागों की प्रभावी कठोरता गहराई से अलग किया जाना चाहिए। स्टील की कठोरता स्टील का एक अंतर्निहित गुण है। यह केवल अपने आंतरिक कारकों पर निर्भर करता है और बाहरी कारकों से इसका कोई लेना-देना नहीं है। स्टील की प्रभावी कठोरता गहराई न केवल स्टील की कठोरता पर निर्भर करती है, बल्कि उपयोग की जाने वाली सामग्री पर भी निर्भर करती है। यह शीतलन माध्यम और वर्कपीस के आकार जैसे बाहरी कारकों से संबंधित है। उदाहरण के लिए, समान ऑस्टेनाइटाइजिंग स्थितियों के तहत, समान स्टील की कठोरता समान होती है, लेकिन जल शमन की प्रभावी कठोरता गहराई तेल शमन की तुलना में बड़ी होती है, और छोटे हिस्से तेल शमन की तुलना में छोटे होते हैं। बड़े हिस्सों की प्रभावी कठोरता गहराई बड़ी होती है। यह नहीं कहा जा सकता है कि जल शमन में तेल शमन की तुलना में अधिक कठोरता होती है यह देखा जा सकता है कि स्टील की कठोरता का मूल्यांकन करने के लिए, वर्कपीस के आकार, आकार, शीतलन माध्यम आदि जैसे बाहरी कारकों के प्रभाव को समाप्त किया जाना चाहिए।

इसके अलावा, चूंकि कठोरता और कठोरता दो अलग-अलग अवधारणाएं हैं, इसलिए शमन के बाद उच्च कठोरता वाले स्टील में आवश्यक रूप से उच्च कठोरता नहीं होती है; और कम कठोरता वाले स्टील में भी उच्च कठोरता हो सकती है।

2. कठोरता को प्रभावित करने वाले कारक

इस्पात की कठोरता ऑस्टेनाइट की स्थिरता पर निर्भर करती है। कोई भी कारक जो अतिशीतित ऑस्टेनाइट की स्थिरता में सुधार कर सकता है, C वक्र को दाईं ओर स्थानांतरित कर सकता है, और इस प्रकार क्रांतिक शीतलन दर को कम कर सकता है, उच्च इस्पात की कठोरता में सुधार कर सकता है। ऑस्टेनाइट की स्थिरता मुख्य रूप से इसकी रासायनिक संरचना, कण आकार और संरचना की एकरूपता पर निर्भर करती है, जो इस्पात की रासायनिक संरचना और तापन स्थितियों से संबंधित हैं।

3. कठोरता की माप विधि

इस्पात की कठोरता मापने के लिए कई विधियां हैं, जिनमें सबसे अधिक प्रयोग की जाने वाली विधियां हैं - क्रांतिक व्यास माप विधि और अंत्य कठोरता परीक्षण विधि।

(1)क्रांतिक व्यास माप विधि

एक निश्चित माध्यम में स्टील के शमन के बाद, जब कोर में पूर्ण मार्टेंसाइट या 50% मार्टेंसाइट संरचना प्राप्त हो जाती है, तो अधिकतम व्यास को क्रांतिक व्यास कहा जाता है, जिसे Dc द्वारा दर्शाया जाता है। क्रांतिक व्यास मापन विधि विभिन्न व्यासों वाली गोल छड़ों की एक श्रृंखला बनाना है, और शमन के बाद, प्रत्येक नमूना खंड पर व्यास के साथ वितरित कठोरता U वक्र को मापना है, और केंद्र में अर्ध-मार्टेंसाइट संरचना वाली छड़ का पता लगाना है। गोल छड़ का व्यास क्रांतिक व्यास है। क्रांतिक व्यास जितना बड़ा होगा, स्टील की कठोरता उतनी ही अधिक होगी।

(2) अंत शमन परीक्षण विधि

अंत-शमन परीक्षण विधि एक मानक आकार के अंत-शमन नमूने (Ф25 मिमी × 100 मिमी) का उपयोग करती है। ऑस्टेनाइटीकरण के बाद, नमूने के एक सिरे पर विशेष उपकरणों से पानी छिड़ककर उसे ठंडा किया जाता है। ठंडा होने के बाद, कठोरता को अक्ष दिशा के साथ मापा जाता है - जल-शीतित सिरे से। दूरी संबंध वक्र के लिए परीक्षण विधि। अंत-सख्तीकरण परीक्षण विधि इस्पात की कठोरता निर्धारित करने की विधियों में से एक है। इसके लाभ सरल संचालन और व्यापक अनुप्रयोग सीमा हैं।

4. शमन तनाव, विरूपण और दरार

(1) शमन के दौरान वर्कपीस का आंतरिक तनाव

जब वर्कपीस को शमन माध्यम में तेजी से ठंडा किया जाता है, क्योंकि वर्कपीस का एक निश्चित आकार होता है और तापीय चालकता गुणांक भी एक निश्चित मूल्य होता है, शीतलन प्रक्रिया के दौरान वर्कपीस के आंतरिक भाग के साथ एक निश्चित तापमान ढाल होगा। सतह का तापमान कम होता है, कोर का तापमान अधिक होता है, और सतह और कोर का तापमान अधिक होता है। एक तापमान अंतर है। वर्कपीस की शीतलन प्रक्रिया के दौरान, दो भौतिक घटनाएं भी होती हैं: एक थर्मल विस्तार है, जैसे ही तापमान गिरता है, वर्कपीस की रेखा की लंबाई कम हो जाएगी; दूसरा तापमान मार्टेंसाइट परिवर्तन बिंदु पर गिरने पर ऑस्टेनाइट से मार्टेंसाइट में परिवर्तन होता है। , जो विशिष्ट मात्रा में वृद्धि करेगा। शीतलन प्रक्रिया के दौरान तापमान अंतर के कारण, वर्कपीस के क्रॉस सेक्शन के साथ विभिन्न भागों में थर्मल विस्तार की मात्रा अलग-अलग होगी रूपांतरण के दौरान, आयतन फैलता है, और उच्च तापमान वाले भाग अभी भी बिंदु से ऊँचे रहते हैं और अभी भी ऑस्टेनाइट अवस्था में रहते हैं। ये विभिन्न भाग विशिष्ट आयतन परिवर्तनों में अंतर के कारण आंतरिक तनाव भी उत्पन्न करेंगे। इसलिए, शमन और शीतलन प्रक्रिया के दौरान दो प्रकार के आंतरिक तनाव उत्पन्न हो सकते हैं: एक तापीय तनाव; दूसरा ऊतक तनाव।

आंतरिक प्रतिबल की अस्तित्व-समय विशेषताओं के अनुसार, इसे तात्कालिक प्रतिबल और अवशिष्ट प्रतिबल में भी विभाजित किया जा सकता है। शीतलन प्रक्रिया के दौरान किसी निश्चित समय पर वर्कपीस द्वारा उत्पन्न आंतरिक प्रतिबल को तात्कालिक प्रतिबल कहते हैं; वर्कपीस के ठंडा होने के बाद, वर्कपीस के अंदर शेष प्रतिबल को अवशिष्ट प्रतिबल कहते हैं।

तापीय तनाव से तात्पर्य कार्यवस्तु के गर्म (या ठंडा) होने पर उसके विभिन्न भागों में तापमान के अंतर के कारण असंगत तापीय विस्तार (या शीत संकुचन) से उत्पन्न तनाव से है।

अब एक ठोस बेलन को उसके शीतलन के दौरान आंतरिक प्रतिबल के निर्माण और परिवर्तन के नियमों को दर्शाने के लिए उदाहरण के रूप में लें। यहाँ केवल अक्षीय प्रतिबल की चर्चा की गई है। शीतलन की शुरुआत में, क्योंकि सतह जल्दी ठंडी हो जाती है, तापमान कम होता है, और बहुत सिकुड़ता है, जबकि कोर ठंडा होता है, तापमान अधिक होता है, और सिकुड़न कम होती है। परिणामस्वरूप, सतह और अंदर परस्पर संयमित होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप सतह पर तन्य प्रतिबल उत्पन्न होता है, जबकि कोर दबाव में होता है। तनाव। जैसे-जैसे शीतलन आगे बढ़ता है, अंदर और बाहर के तापमान का अंतर बढ़ता जाता है, और आंतरिक प्रतिबल भी तदनुसार बढ़ता जाता है। जब प्रतिबल इस तापमान पर पराभव सामर्थ्य से अधिक हो जाता है, तो प्लास्टिक विरूपण होता है। चूँकि हृदय की मोटाई सतह की तुलना में अधिक होती है, इसलिए हृदय हमेशा पहले अक्षीय रूप से सिकुड़ता है इस समय, कोर अभी भी सिकुड़ रहा है, इसलिए सतह पर तन्य प्रतिबल और कोर पर संपीडन प्रतिबल धीरे-धीरे कम होते जाएँगे जब तक कि वे गायब न हो जाएँ। हालाँकि, जैसे-जैसे शीतलन जारी रहता है, सतह की आर्द्रता कम होती जाती है, और संकोचन की मात्रा कम होती जाती है, या सिकुड़न बंद भी हो जाती है। चूँकि कोर में तापमान अभी भी अधिक है, यह सिकुड़ता रहेगा, और अंततः वर्कपीस की सतह पर संपीडन प्रतिबल बनेगा, जबकि कोर पर तन्य प्रतिबल होगा। हालाँकि, चूँकि तापमान कम है, प्लास्टिक विरूपण होना आसान नहीं है, इसलिए शीतलन के बढ़ने के साथ यह प्रतिबल बढ़ता जाएगा। यह बढ़ता ही रहेगा और अंततः वर्कपीस के अंदर अवशिष्ट प्रतिबल के रूप में बना रहेगा।

यह देखा जा सकता है कि शीतलन प्रक्रिया के दौरान थर्मल तनाव शुरू में सतह परत को फैलाने और कोर को संपीड़ित करने का कारण बनता है, और शेष अवशिष्ट तनाव सतह परत को संपीड़ित करने और कोर को फैलाने का कारण बनता है।

संक्षेप में, शमन शीतलन के दौरान उत्पन्न तापीय प्रतिबल शीतलन प्रक्रिया के दौरान अनुप्रस्थ काट के तापमान अंतर के कारण होता है। शीतलन दर जितनी अधिक होगी और अनुप्रस्थ काट के तापमान अंतर जितना अधिक होगा, उत्पन्न तापीय प्रतिबल उतना ही अधिक होगा। समान शीतलन माध्यम की स्थितियों में, वर्कपीस का ताप तापमान जितना अधिक होगा, आकार उतना ही बड़ा होगा, स्टील की तापीय चालकता उतनी ही कम होगी, वर्कपीस के भीतर तापमान अंतर उतना ही अधिक होगा, और तापीय प्रतिबल भी उतना ही अधिक होगा। यदि वर्कपीस को उच्च तापमान पर असमान रूप से ठंडा किया जाता है, तो यह विकृत और विरूपित हो जाएगा। यदि वर्कपीस की शीतलन प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न तात्कालिक तन्य प्रतिबल सामग्री की तन्य शक्ति से अधिक है, तो शमन दरारें उत्पन्न होंगी।

चरण परिवर्तन तनाव, ऊष्मा उपचार प्रक्रिया के दौरान वर्कपीस के विभिन्न भागों में चरण परिवर्तन के विभिन्न समय के कारण उत्पन्न तनाव को संदर्भित करता है, जिसे ऊतक तनाव के रूप में भी जाना जाता है।

शमन और तेजी से ठंडा करने के दौरान, जब सतह परत को Ms बिंदु तक ठंडा किया जाता है, तो मार्टेंसिटिक परिवर्तन होता है और आयतन विस्तार का कारण बनता है। हालांकि, कोर के अवरोध के कारण जो अभी तक परिवर्तन से नहीं गुजरा है, सतह परत संपीड़ित तनाव उत्पन्न करती है, जबकि कोर में तन्य तनाव होता है। जब तनाव काफी बड़ा होता है, तो यह विरूपण का कारण होगा। जब कोर को Ms बिंदु तक ठंडा किया जाता है, तो यह मार्टेंसिटिक परिवर्तन से भी गुजरेगा और आयतन में विस्तार करेगा। हालांकि, कम प्लास्टिसिटी और उच्च शक्ति के साथ रूपांतरित सतह परत की बाधाओं के कारण, इसका अंतिम अवशिष्ट तनाव सतह तनाव के रूप में होगा, और कोर दबाव में होगा। यह देखा जा सकता है कि चरण परिवर्तन तनाव का परिवर्तन और अंतिम स्थिति थर्मल तनाव के बिल्कुल विपरीत है।

चरण परिवर्तन तनाव के आकार को प्रभावित करने वाले कई कारक हैं। मार्टेंसाइट परिवर्तन तापमान सीमा में स्टील की शीतलन दर जितनी तेज़ होती है, स्टील के टुकड़े का आकार उतना ही बड़ा होता है, स्टील की ऊष्मीय चालकता उतनी ही खराब होती है, मार्टेंसाइट की विशिष्ट मात्रा जितनी अधिक होती है, चरण परिवर्तन तनाव उतना ही अधिक होता है। यह उतना ही बड़ा हो जाता है। इसके अलावा, चरण परिवर्तन तनाव स्टील की संरचना और स्टील की कठोरता से भी संबंधित है। उदाहरण के लिए, उच्च कार्बन उच्च मिश्र धातु स्टील अपनी उच्च कार्बन सामग्री के कारण मार्टेंसाइट की विशिष्ट मात्रा को बढ़ाता है, जिससे स्टील के चरण परिवर्तन तनाव में वृद्धि होनी चाहिए। हालांकि, जैसे-जैसे कार्बन सामग्री बढ़ती है, एमएस बिंदु कम होता जाता है, और शमन के बाद बड़ी मात्रा में बनाए रखा ऑस्टेनाइट होता है

(2) शमन के दौरान वर्कपीस का विरूपण

शमन के दौरान, वर्कपीस में दो मुख्य प्रकार के विरूपण होते हैं: एक वर्कपीस के ज्यामितीय आकार में परिवर्तन होता है, जो आकार और आकृति में परिवर्तन के रूप में प्रकट होता है, जिसे अक्सर वारपिंग विरूपण कहा जाता है, जो शमन तनाव के कारण होता है; दूसरा वॉल्यूम विरूपण है। , जो वर्कपीस की मात्रा के आनुपातिक विस्तार या संकुचन के रूप में प्रकट होता है, जो चरण परिवर्तन के दौरान विशिष्ट मात्रा में परिवर्तन के कारण होता है।

वार्पिंग विरूपण में आकृति विरूपण और मरोड़ विरूपण भी शामिल हैं। मरोड़ विरूपण मुख्यतः गर्म करने के दौरान भट्ठी में वर्कपीस के अनुचित स्थान, या शमन से पहले विरूपण सुधार के बाद आकृति उपचार के अभाव, या वर्कपीस के ठंडा होने पर वर्कपीस के विभिन्न भागों के असमान शीतलन के कारण होता है। इस विरूपण का विश्लेषण और विशिष्ट स्थितियों के लिए समाधान किया जा सकता है। निम्नलिखित मुख्य रूप से आयतन विरूपण और आकृति विरूपण पर चर्चा करता है।

1) शमन विरूपण के कारण और इसके बदलते नियम

संरचनात्मक परिवर्तन के कारण आयतन विरूपण: शमन से पहले वर्कपीस की संरचनात्मक अवस्था आम तौर पर पर्लाइट, यानी फेराइट और सीमेंटाइट की मिश्रित संरचना होती है, और शमन के बाद यह एक मार्टेंसिटिक संरचना होती है। इन ऊतकों के अलग-अलग विशिष्ट आयतन शमन से पहले और बाद में आयतन में परिवर्तन का कारण बनेंगे, जिसके परिणामस्वरूप विरूपण होगा। हालाँकि, यह विरूपण केवल वर्कपीस को आनुपातिक रूप से फैलाने और सिकोड़ने का कारण बनता है, इसलिए यह वर्कपीस के आकार को नहीं बदलता है।

इसके अलावा, ऊष्मा उपचार के बाद संरचना में जितना अधिक मार्टेंसाइट होगा, या मार्टेंसाइट में कार्बन की मात्रा जितनी अधिक होगी, उसका आयतन विस्तार उतना ही अधिक होगा, और अवशिष्ट ऑस्टेनाइट की मात्रा जितनी अधिक होगी, आयतन विस्तार उतना ही कम होगा। इसलिए, ऊष्मा उपचार के दौरान मार्टेंसाइट और अवशिष्ट मार्टेंसाइट की सापेक्षिक मात्रा को नियंत्रित करके आयतन परिवर्तन को नियंत्रित किया जा सकता है। यदि उचित रूप से नियंत्रित किया जाए, तो आयतन न तो फैलेगा और न ही सिकुड़ेगा।

तापीय तनाव के कारण आकार विरूपण तापीय तनाव के कारण विरूपण उच्च तापमान वाले क्षेत्रों में होता है जहां स्टील भागों की उपज शक्ति कम होती है, प्लास्टिसिटी अधिक होती है, सतह जल्दी ठंडी हो जाती है, और वर्कपीस के अंदर और बाहर के बीच तापमान का अंतर सबसे बड़ा होता है। इस समय, तात्कालिक तापीय तनाव सतह तन्यता तनाव और कोर संपीड़न तनाव है। क्योंकि इस समय कोर का तापमान अधिक होता है, उपज शक्ति सतह की तुलना में बहुत कम होती है, इसलिए यह बहु-दिशात्मक संपीड़ित तनाव की कार्रवाई के तहत विरूपण के रूप में प्रकट होता है, अर्थात, घन दिशा में गोलाकार होता है। विविधता। परिणाम यह है कि बड़ा सिकुड़ता है, जबकि छोटा फैलता है। उदाहरण के लिए, एक लंबा सिलेंडर लंबाई की दिशा में छोटा होता है और व्यास की दिशा में फैलता है।

ऊतक प्रतिबल के कारण आकृति विरूपण ऊतक प्रतिबल के अधिकतम होने के आरंभिक क्षण में भी होता है। इस समय, अनुप्रस्थ काट तापमान अंतर बड़ा होता है, कोर का तापमान अधिक होता है, यह अभी भी ऑस्टेनाइट अवस्था में होता है, प्लास्टिसिटी अच्छी होती है, और उपज शक्ति कम होती है। तात्कालिक ऊतक प्रतिबल सतही संपीडन प्रतिबल और कोर तन्य प्रतिबल होता है। इसलिए, बहु-दिशात्मक तन्य प्रतिबल की क्रिया के तहत कोर के विस्तार के रूप में विरूपण प्रकट होता है। परिणाम यह होता है कि ऊतक प्रतिबल की क्रिया के तहत, वर्कपीस का बड़ा भाग विस्तार करता है, जबकि छोटा भाग छोटा होता है। उदाहरण के लिए, एक लंबे बेलन में ऊतक प्रतिबल के कारण होने वाला विरूपण लंबाई में विस्तार और व्यास में कमी है।

तालिका 5.3 विभिन्न विशिष्ट इस्पात भागों के शमन विरूपण नियमों को दर्शाती है।

2) शमन विरूपण को प्रभावित करने वाले कारक

शमन विरूपण को प्रभावित करने वाले कारक मुख्य रूप से स्टील की रासायनिक संरचना, मूल संरचना, भागों की ज्यामिति और गर्मी उपचार प्रक्रिया हैं।

3) दरारें बुझाना

भागों में दरारें मुख्यतः शमन और शीतलन के अंतिम चरण में होती हैं, अर्थात, मार्टेंसिटिक परिवर्तन के मूल रूप से पूर्ण होने के बाद या पूर्ण शीतलन के बाद, भंगुर विफलता होती है क्योंकि भागों में तन्य प्रतिबल स्टील की फ्रैक्चर शक्ति से अधिक हो जाता है। दरारें आमतौर पर अधिकतम तन्य विरूपण की दिशा के लंबवत होती हैं, इसलिए भागों में दरारों के विभिन्न रूप मुख्य रूप से प्रतिबल वितरण अवस्था पर निर्भर करते हैं।

शमन दरारों के सामान्य प्रकार: अनुदैर्ध्य (अक्षीय) दरारें मुख्य रूप से तब उत्पन्न होती हैं जब स्पर्शरेखीय तन्यता प्रतिबल सामग्री की विखंडन शक्ति से अधिक हो जाता है; अनुप्रस्थ दरारें तब बनती हैं जब भाग की आंतरिक सतह पर निर्मित बड़ा अक्षीय तन्यता प्रतिबल सामग्री की विखंडन शक्ति से अधिक हो जाता है। दरारें; नेटवर्क दरारें सतह पर द्वि-आयामी तन्यता प्रतिबल की क्रिया के तहत बनती हैं; छीलने वाली दरारें बहुत पतली कठोर परत में होती हैं, जो तब हो सकती हैं जब प्रतिबल में तेजी से परिवर्तन होता है और अत्यधिक तन्यता प्रतिबल रेडियल दिशा में कार्य करता है। दरार का एक प्रकार।

अनुदैर्ध्य दरारों को अक्षीय दरारें भी कहा जाता है। दरारें भाग की सतह के पास अधिकतम तन्य प्रतिबल पर उत्पन्न होती हैं और केंद्र की ओर एक निश्चित गहराई तक जाती हैं। दरारों की दिशा सामान्यतः अक्ष के समानांतर होती है, लेकिन भाग में प्रतिबल सांद्रण होने या आंतरिक संरचनात्मक दोषों के कारण दिशा बदल भी सकती है।

वर्कपीस के पूरी तरह से शमन हो जाने के बाद, अनुदैर्ध्य दरारें पड़ने की संभावना अधिक होती है। यह शमन किए गए वर्कपीस की सतह पर बड़े स्पर्शरेखीय तन्य प्रतिबल से संबंधित है। जैसे-जैसे स्टील में कार्बन की मात्रा बढ़ती है, अनुदैर्ध्य दरारें बनने की प्रवृत्ति बढ़ती जाती है। निम्न कार्बन स्टील में मार्टेंसाइट का विशिष्ट आयतन कम होता है और तापीय प्रतिबल प्रबल होता है। सतह पर अवशिष्ट संपीडन प्रतिबल अधिक होता है, इसलिए इसे शमन करना आसान नहीं होता। जैसे-जैसे कार्बन की मात्रा बढ़ती है, सतह पर संपीडन प्रतिबल घटता जाता है और संरचनात्मक प्रतिबल बढ़ता जाता है। साथ ही, शिखर तन्य प्रतिबल सतह परत की ओर बढ़ता है। इसलिए, उच्च कार्बन स्टील को ज़्यादा गरम करने पर अनुदैर्ध्य शमन दरारें पड़ने का खतरा होता है।

भागों का आकार अवशिष्ट प्रतिबल के आकार और वितरण को सीधे प्रभावित करता है, और इसकी शमन दरार प्रवृत्ति भी भिन्न होती है। खतरनाक अनुप्रस्थ काट आकार सीमा के भीतर शमन द्वारा अनुदैर्ध्य दरारें भी आसानी से बन जाती हैं। इसके अलावा, इस्पात के कच्चे माल के अवरोधन से अक्सर अनुदैर्ध्य दरारें उत्पन्न होती हैं। चूँकि अधिकांश इस्पात भाग रोलिंग द्वारा बनाए जाते हैं, इस्पात में गैर-स्वर्ण समावेशन, कार्बाइड आदि विरूपण दिशा में वितरित होते हैं, जिससे इस्पात अनिसोट्रोपिक हो जाता है। उदाहरण के लिए, यदि औजार इस्पात में एक बैंड जैसी संरचना है, तो शमन के बाद इसकी अनुप्रस्थ विभंजन शक्ति अनुदैर्ध्य विभंजन शक्ति से 30% से 50% कम होती है। यदि इस्पात में गैर-स्वर्ण समावेशन जैसे कारक प्रतिबल संकेन्द्रण का कारण बनते हैं, तो भले ही स्पर्शरेखीय प्रतिबल अक्षीय प्रतिबल से अधिक हो, कम प्रतिबल की स्थिति में अनुदैर्ध्य दरारें बनना आसान होता है। इस कारण से, इस्पात में गैर-धात्विक समावेशन और शर्करा के स्तर का सख्त नियंत्रण शमन दरारों को रोकने में एक महत्वपूर्ण कारक है।

अनुप्रस्थ दरारों और चाप दरारों की आंतरिक प्रतिबल वितरण विशेषताएँ इस प्रकार हैं: सतह संपीडन प्रतिबल के अधीन होती है। सतह से एक निश्चित दूरी तक बाहर निकलने के बाद, संपीडन प्रतिबल एक बड़े तन्य प्रतिबल में बदल जाता है। दरार तन्य प्रतिबल के क्षेत्र में होती है, और फिर जब आंतरिक प्रतिबल पुनर्वितरित होता है, तो यह भाग की सतह पर तभी फैलता है जब स्टील की भंगुरता और बढ़ जाती है।

अनुप्रस्थ दरारें अक्सर बड़े शाफ्ट भागों, जैसे रोलर्स, टर्बाइन रोटर या अन्य शाफ्ट भागों में होती हैं। इन दरारों की विशेषता यह है कि ये अक्ष दिशा के लंबवत होती हैं और अंदर से बाहर की ओर टूटती हैं। ये दरारें अक्सर कठोर होने से पहले बनती हैं और तापीय प्रतिबल के कारण होती हैं। बड़े फोर्जिंग में अक्सर छिद्र, समावेशन, फोर्जिंग दरारें और सफेद धब्बे जैसे धातु संबंधी दोष होते हैं। ये दोष अक्षीय तन्य प्रतिबल के प्रभाव में फ्रैक्चर और टूटने का प्रारंभिक बिंदु बनते हैं। चाप दरारें तापीय प्रतिबल के कारण होती हैं और आमतौर पर उन भागों पर चाप के आकार में वितरित होती हैं जहाँ भाग का आकार बदलता है। ये दरारें मुख्य रूप से वर्कपीस के अंदर या तीखे किनारों, खांचों और छिद्रों के पास होती हैं, और चाप के आकार में वितरित होती हैं। जब 80 से 100 मिमी या उससे अधिक व्यास या मोटाई वाले उच्च-कार्बन स्टील भागों का शमन नहीं किया जाता है, तो सतह पर संपीडन प्रतिबल और केंद्र पर तन्य प्रतिबल दिखाई देगा। प्रतिबल, अधिकतम तन्य प्रतिबल कठोर परत से अ-कठोर परत में संक्रमण क्षेत्र में होता है, और चाप दरारें इन्हीं क्षेत्रों में होती हैं। इसके अलावा, तीखे किनारों और कोनों पर शीतलन दर तेज़ होती है और सभी कठोर हो जाते हैं। कोमल भागों, यानी बिना कठोर किए गए क्षेत्र में संक्रमण करते समय, यहाँ अधिकतम तन्यता प्रतिबल क्षेत्र दिखाई देता है, इसलिए चाप दरारें पड़ने की संभावना अधिक होती है। वर्कपीस के पिन होल, खांचे या केंद्र छिद्र के पास शीतलन दर धीमी होती है, संबंधित कठोर परत पतली होती है, और कठोर संक्रमण क्षेत्र के पास तन्यता प्रतिबल आसानी से चाप दरारें पैदा कर सकता है।

जालीदार दरारें, जिन्हें सतही दरारें भी कहा जाता है, सतही दरारें होती हैं। दरार की गहराई उथली होती है, आमतौर पर लगभग 0.01 ~ 1.5 मिमी। इस प्रकार की दरार की मुख्य विशेषता यह है कि दरार की मनमानी दिशा का भाग के आकार से कोई लेना-देना नहीं होता। कई दरारें एक-दूसरे से जुड़कर एक नेटवर्क बनाती हैं और व्यापक रूप से वितरित होती हैं। जब दरार की गहराई अधिक होती है, जैसे कि 1 मिमी से अधिक, तो नेटवर्क विशेषताएँ गायब हो जाती हैं और यादृच्छिक रूप से उन्मुख या अनुदैर्ध्य रूप से वितरित दरारें बन जाती हैं। नेटवर्क दरारें सतह पर द्वि-आयामी तन्यता प्रतिबल की स्थिति से संबंधित होती हैं।

उच्च कार्बन या कार्ब्युराइज्ड स्टील के पुर्जों की सतह पर डीकार्ब्युराइज्ड परत होने के कारण शमन के दौरान नेटवर्क दरारें बनने की संभावना अधिक होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि सतह परत में मार्टेंसाइट की आंतरिक परत की तुलना में कम कार्बन सामग्री और छोटा विशिष्ट आयतन होता है। शमन के दौरान, कार्बाइड की सतह परत तन्यता प्रतिबल के अधीन होती है। जिन पुर्जों की डीफॉस्फोराइजेशन परत यांत्रिक प्रसंस्करण के दौरान पूरी तरह से नहीं हटाई गई है, वे भी उच्च-आवृत्ति या ज्वाला सतह शमन के दौरान नेटवर्क दरारें बना सकते हैं। ऐसी दरारों से बचने के लिए, पुर्जों की सतह की गुणवत्ता को कड़ाई से नियंत्रित किया जाना चाहिए, और ऊष्मा उपचार के दौरान ऑक्सीकरण वेल्डिंग को रोका जाना चाहिए। इसके अलावा, फोर्जिंग डाई का एक निश्चित अवधि तक उपयोग करने के बाद, गुहा में पट्टियों या नेटवर्क में दिखाई देने वाली तापीय थकान दरारें और शमन किए गए पुर्जों की पीसने की प्रक्रिया में दरारें, सभी इसी प्रकार की होती हैं।

छीलने वाली दरारें सतह परत के एक बहुत ही संकीर्ण क्षेत्र में होती हैं। संपीड़न प्रतिबल अक्षीय और स्पर्शरेखीय दिशाओं में कार्य करता है, और तन्य प्रतिबल रेडियल दिशा में होता है। दरारें भाग की सतह के समानांतर होती हैं। सतह शमन और कार्बराइजिंग भागों के ठंडा होने के बाद कठोर परत का छीलना ऐसी दरारों से संबंधित है। इसकी घटना कठोर परत में असमान संरचना से संबंधित है। उदाहरण के लिए, मिश्र धातु कार्बराइज्ड स्टील को एक निश्चित गति से ठंडा करने के बाद, कार्बराइज्ड परत में संरचना होती है: अत्यंत महीन पर्लाइट + कार्बाइड की बाहरी परत, और उप-परत मार्टेंसाइट + अवशिष्ट ऑस्टेनाइट होती है, आंतरिक परत महीन पर्लाइट या अत्यंत महीन पर्लाइट संरचना होती है। चूंकि उप-परत मार्टेंसाइट का गठन विशिष्ट आयतन सबसे बड़ा है, आयतन विस्तार का परिणाम यह है कि संपीड़ित तनाव अक्षीय और स्पर्शरेखा दिशाओं में सतह परत पर कार्य करता है, और तन्य तनाव रेडियल दिशा में होता है, और एक तनाव उत्परिवर्तन अंदर की ओर होता है, एक संपीड़ित तनाव स्थिति में संक्रमण, और छीलने वाली दरारें बेहद पतले क्षेत्रों में होती हैं जहां तनाव तेजी से संक्रमण करता है। आम तौर पर, दरारें सतह के समानांतर अंदर दुबक जाती हैं, और गंभीर मामलों में सतह छीलने का कारण बन सकती हैं। यदि कार्बराइज्ड भागों की शीतलन दर में तेजी लाई जाती है या कम की जाती है, तो कार्बराइज्ड परत में एक समान मार्टेंसाइट संरचना या अल्ट्रा-फाइन पर्लाइट संरचना प्राप्त की जा सकती है

सूक्ष्म दरारें ऊपर बताई गई चार दरारों से इस मायने में अलग हैं कि ये सूक्ष्म तनाव के कारण होती हैं। उच्च-कार्बन टूल स्टील या कार्बराइज्ड वर्कपीस के शमन, अति ताप और पीसने के बाद दिखाई देने वाली अंतर-दानेदार दरारें, साथ ही शमन किए गए भागों की समय पर टेम्परिंग न करने के कारण होने वाली दरारें, ये सभी स्टील में सूक्ष्म दरारों की मौजूदगी और उसके बाद के विस्तार से संबंधित हैं।

सूक्ष्म दरारों की सूक्ष्मदर्शी से जाँच की जानी चाहिए। ये आमतौर पर मूल ऑस्टेनाइट कणों की सीमाओं पर या मार्टेंसाइट शीट के जंक्शन पर होती हैं। कुछ दरारें मार्टेंसाइट शीट को भेद देती हैं। शोध से पता चलता है कि परतदार जुड़वाँ मार्टेंसाइट में सूक्ष्म दरारें अधिक आम हैं। इसका कारण यह है कि परतदार मार्टेंसाइट तेज़ गति से बढ़ने पर एक-दूसरे से टकराते हैं और उच्च प्रतिबल उत्पन्न करते हैं। हालाँकि, जुड़वाँ मार्टेंसाइट स्वयं भंगुर होता है और प्लास्टिक विरूपण द्वारा प्रतिबल को शिथिल नहीं कर सकता, जिससे आसानी से सूक्ष्म दरारें पड़ जाती हैं। ऑस्टेनाइट कण मोटे होते हैं और सूक्ष्म दरारों के प्रति संवेदनशीलता बढ़ जाती है। स्टील में सूक्ष्म दरारों की उपस्थिति, शमन किए गए भागों की शक्ति और प्लास्टिसिटी को महत्वपूर्ण रूप से कम कर देती है, जिससे भागों को शीघ्र क्षति (फ्रैक्चर) हो सकती है।

उच्च-कार्बन स्टील भागों में सूक्ष्म दरारों से बचने के लिए, कम शमन ताप तापमान, उत्तम मार्टेंसाइट संरचना प्राप्त करना और मार्टेंसाइट में कार्बन की मात्रा कम करने जैसे उपाय अपनाए जा सकते हैं। इसके अलावा, शमन के बाद समय पर टेम्परिंग आंतरिक तनाव को कम करने का एक प्रभावी तरीका है। परीक्षणों से यह सिद्ध हुआ है कि 200°C से ऊपर पर्याप्त टेम्परिंग के बाद, दरारों पर अवक्षेपित कार्बाइड दरारों को "वेल्डिंग" करने का प्रभाव डालते हैं, जिससे सूक्ष्म दरारों का खतरा काफी कम हो सकता है।

ऊपर दरार वितरण पैटर्न के आधार पर दरारों के कारणों और रोकथाम के तरीकों की चर्चा है। वास्तविक उत्पादन में, स्टील की गुणवत्ता, भाग के आकार और गर्म और ठंडे प्रसंस्करण तकनीक जैसे कारकों के कारण दरारों का वितरण भिन्न होता है। कभी-कभी दरारें पहले से ही ताप उपचार से मौजूद होती हैं और शमन प्रक्रिया के दौरान और फैल जाती हैं; कभी-कभी एक ही भाग में एक ही समय में कई प्रकार की दरारें दिखाई दे सकती हैं। इस मामले में, दरार की रूपात्मक विशेषताओं के आधार पर, फ्रैक्चर सतह का मैक्रोस्कोपिक विश्लेषण, मेटलोग्राफिक परीक्षा, और आवश्यकतानुसार, रासायनिक विश्लेषण और अन्य तरीकों का उपयोग सामग्री की गुणवत्ता, संगठनात्मक संरचना से लेकर ताप उपचार तनाव के कारणों तक एक व्यापक विश्लेषण करने के लिए किया जाना चाहिए। दरार का पता लगाने के लिए मुख्य कारण और फिर प्रभावी निवारक उपाय निर्धारित करें।

दरारों का फ्रैक्चर विश्लेषण दरारों के कारणों का विश्लेषण करने की एक महत्वपूर्ण विधि है। किसी भी फ्रैक्चर में दरारों का एक प्रारंभिक बिंदु होता है। शमन दरारें आमतौर पर रेडियल दरारों के अभिसरण बिंदु से शुरू होती हैं।

यदि दरार का मूल भाग की सतह पर मौजूद है, तो इसका अर्थ है कि दरार सतह पर अत्यधिक तन्यता प्रतिबल के कारण है। यदि सतह पर समावेशन जैसे कोई संरचनात्मक दोष नहीं हैं, लेकिन गंभीर चाकू के निशान, ऑक्साइड स्केल, स्टील भागों के नुकीले कोने, या संरचनात्मक उत्परिवर्तन भागों जैसे प्रतिबल संकेन्द्रण कारक हैं, तो दरारें हो सकती हैं।

यदि दरार का मूल भाग के अंदर है, तो यह भौतिक दोष या अत्यधिक आंतरिक अवशिष्ट तन्यता प्रतिबल से संबंधित है। सामान्य शमन की फ्रैक्चर सतह धूसर और महीन चीनी मिट्टी की होती है। यदि फ्रैक्चर सतह गहरे धूसर और खुरदरी है, तो यह अधिक गर्मी के कारण होता है या मूल ऊतक मोटा होता है।

सामान्यतया, शमन दरार के काँच वाले भाग पर कोई ऑक्सीकरण रंग नहीं होना चाहिए, और दरार के आसपास कोई डीकार्बराइजेशन नहीं होना चाहिए। यदि दरार के आसपास डीकार्बराइजेशन है या दरार वाले भाग पर ऑक्सीकृत रंग है, तो यह इंगित करता है कि शमन से पहले ही भाग में दरारें थीं, और मूल दरारें ताप उपचार तनाव के प्रभाव में विस्तारित होंगी। यदि भाग की दरारों के पास पृथक कार्बाइड और समावेशन दिखाई देते हैं, तो इसका मतलब है कि दरारें कच्चे माल में कार्बाइड के गंभीर पृथक्करण या समावेशन की उपस्थिति से संबंधित हैं। यदि दरारें केवल भाग के तीखे कोनों या आकार परिवर्तन वाले भागों पर दिखाई देती हैं, लेकिन उपरोक्त घटना नहीं होती है, तो इसका मतलब है कि दरार भाग के अनुचित संरचनात्मक डिज़ाइन या दरारों को रोकने के अनुचित उपायों, या अत्यधिक ताप उपचार तनाव के कारण होती है।

इसके अलावा, रासायनिक ताप उपचार और सतह शमन भागों में दरारें ज़्यादातर कठोर परत के पास दिखाई देती हैं। कठोर परत की संरचना में सुधार और ताप उपचार तनाव को कम करना सतही दरारों से बचने के महत्वपूर्ण तरीके हैं।