व्यापक आणि तपशीलवार! स्टील क्वेंचिंगचे संपूर्ण ज्ञान!

शमन करण्याची व्याख्या आणि उद्देश
स्टीलला गंभीर बिंदू Ac3 (हायपोयुटेक्टॉइड स्टील) किंवा Ac1 (हायपरयुटेक्टॉइड स्टील) पेक्षा जास्त तापमानाला गरम केले जाते, ते पूर्णपणे किंवा अंशतः ऑस्टेनिटाइज्ड करण्यासाठी काही काळासाठी ठेवले जाते आणि नंतर क्रिटिकल क्वेंचिंग स्पीडपेक्षा जास्त वेगाने थंड केले जाते. सुपरकूल्ड ऑस्टेनाइटचे मार्टेन्साइट किंवा लोअर बेनाइटमध्ये रूपांतर करणारी उष्णता उपचार प्रक्रिया क्वेंचिंग म्हणतात.

शमन करण्याचा उद्देश म्हणजे सुपरकूल्ड ऑस्टेनाइटचे मार्टेन्साइट किंवा बेनाइटमध्ये रूपांतर करून मार्टेन्साइट किंवा लोअर बेनाइट स्ट्रक्चर मिळवणे, जे नंतर वेगवेगळ्या तापमानांवर टेम्परिंगसह एकत्रित केले जाते जेणेकरून स्टीलची ताकद, कडकपणा आणि प्रतिकार मोठ्या प्रमाणात सुधारेल. विविध यांत्रिक भाग आणि साधनांच्या वेगवेगळ्या वापराच्या आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी परिधानक्षमता, थकवा शक्ती आणि कडकपणा इ. फेरोमॅग्नेटिझम आणि गंज प्रतिकार यासारख्या विशिष्ट विशेष स्टील्सच्या विशेष भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्मांची पूर्तता करण्यासाठी देखील शमनचा वापर केला जाऊ शकतो.

जेव्हा स्टीलचे भाग भौतिक स्थितीत बदल करून शमन माध्यमात थंड केले जातात, तेव्हा थंड होण्याची प्रक्रिया साधारणपणे खालील तीन टप्प्यात विभागली जाते: वाष्प फिल्म अवस्था, उकळण्याची अवस्था आणि संवहन अवस्था.

स्टीलची कडकपणा
स्टीलची क्वॅन्चिंग करण्याची क्षमता दर्शविणारे दोन कार्यप्रदर्शन निर्देशक म्हणजे कडकपणा आणि कडकपणा. ते सामग्री निवड आणि वापरासाठी देखील महत्त्वाचे आधार आहेत.

१. कडकपणा आणि कडकपणाच्या संकल्पना

कडकपणा म्हणजे स्टीलची क्षमता जी आदर्श परिस्थितीत शमन आणि कडक झाल्यावर मिळू शकणारी सर्वोच्च कडकपणा प्राप्त करण्याची क्षमता आहे. स्टीलची कडकपणा निश्चित करणारा मुख्य घटक म्हणजे स्टीलमधील कार्बनचे प्रमाण. अधिक अचूकपणे सांगायचे तर, शमन आणि गरम करताना ऑस्टेनाइटमध्ये विरघळणारे कार्बनचे प्रमाण असते. कार्बनचे प्रमाण जितके जास्त असेल तितके स्टीलची कडकपणा जास्त असते. . स्टीलमधील मिश्रधातू घटकांचा कडकपणावर फारसा परिणाम होत नाही, परंतु त्यांचा स्टीलच्या कडकपणावर लक्षणीय परिणाम होतो.

कठोरता म्हणजे विशिष्ट परिस्थितीत स्टीलची कडक होण्याची खोली आणि कडकपणाचे वितरण निश्चित करणारी वैशिष्ट्ये. म्हणजेच, स्टील शमवल्यावर कडक झालेल्या थराची खोली मिळविण्याची क्षमता. हा स्टीलचा एक अंतर्निहित गुणधर्म आहे. कठोरता प्रत्यक्षात स्टील शमवल्यावर ऑस्टेनाइट मार्टेनाइटमध्ये किती सहजतेने रूपांतरित होते हे प्रतिबिंबित करते. हे प्रामुख्याने स्टीलच्या सुपरकूल्ड ऑस्टेनाइटच्या स्थिरतेशी किंवा स्टीलच्या गंभीर शमन शीतकरण दराशी संबंधित आहे.

हे देखील लक्षात घेतले पाहिजे की स्टीलची कडकपणा विशिष्ट शमन परिस्थितीत स्टीलच्या भागांच्या प्रभावी कडकपणाच्या खोलीपेक्षा वेगळी असणे आवश्यक आहे. स्टीलची कडकपणा ही स्टीलचाच एक अंतर्निहित गुणधर्म आहे. ते केवळ त्याच्या स्वतःच्या अंतर्गत घटकांवर अवलंबून असते आणि बाह्य घटकांशी त्याचा काहीही संबंध नाही. स्टीलची प्रभावी कडकपणाची खोली केवळ स्टीलच्या कडकपणावर अवलंबून नाही तर वापरलेल्या सामग्रीवर देखील अवलंबून असते. ते थंड माध्यम आणि वर्कपीस आकार यासारख्या बाह्य घटकांशी संबंधित आहे. उदाहरणार्थ, समान ऑस्टेनायझिंग परिस्थितीत, त्याच स्टीलची कडकपणा समान असते, परंतु पाण्यातील कडकपणाची प्रभावी कडकपणाची खोली तेल शमनपेक्षा जास्त असते आणि लहान भाग तेल शमनपेक्षा लहान असतात. मोठ्या भागांची प्रभावी कडकपणाची खोली मोठी असते. असे म्हणता येणार नाही की पाण्यातील कडकपणामध्ये तेल शमनपेक्षा जास्त कडकपणा असतो. असे म्हणता येणार नाही की लहान भागांमध्ये मोठ्या भागांपेक्षा जास्त कडकपणा असतो. हे पाहिले जाऊ शकते की स्टीलच्या कडकपणाचे मूल्यांकन करण्यासाठी, वर्कपीस आकार, आकार, थंड माध्यम इत्यादी बाह्य घटकांचा प्रभाव काढून टाकणे आवश्यक आहे.

याव्यतिरिक्त, कडकपणा आणि कडकपणा या दोन भिन्न संकल्पना असल्याने, शमन केल्यानंतर उच्च कडकपणा असलेल्या स्टीलमध्ये उच्च कडकपणा असणे आवश्यक नाही; आणि कमी कडकपणा असलेल्या स्टीलमध्ये देखील उच्च कडकपणा असू शकतो.

२. कडकपणा प्रभावित करणारे घटक

स्टीलची कडकपणा ऑस्टेनाइटच्या स्थिरतेवर अवलंबून असते. सुपरकूल्ड ऑस्टेनाइटची स्थिरता सुधारू शकणारा, C वक्र उजवीकडे हलवू शकणारा आणि त्यामुळे गंभीर शीतकरण दर कमी करणारा कोणताही घटक उच्च स्टीलची कडकपणा सुधारू शकतो. ऑस्टेनाइटची स्थिरता प्रामुख्याने त्याच्या रासायनिक रचना, धान्य आकार आणि रचना एकरूपतेवर अवलंबून असते, जी स्टीलच्या रासायनिक रचना आणि गरम परिस्थितीशी संबंधित आहेत.

३. कडकपणा मोजण्याची पद्धत

स्टीलची कडकपणा मोजण्यासाठी अनेक पद्धती आहेत, सर्वात सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या पद्धती म्हणजे क्रिटिकल व्यास मापन पद्धत आणि एंड-कठोरता चाचणी पद्धत.

(१) गंभीर व्यास मापन पद्धत

एका विशिष्ट माध्यमात स्टील शमन केल्यानंतर, जेव्हा कोरला सर्व मार्टेन्साइट किंवा 50% मार्टेन्साइट रचना मिळते तेव्हा जास्तीत जास्त व्यासाला क्रिटिकल व्यास म्हणतात, जे Dc द्वारे दर्शविले जाते. क्रिटिकल व्यास मापन पद्धत म्हणजे वेगवेगळ्या व्यासांसह गोल रॉड्सची मालिका बनवणे आणि शमन केल्यानंतर, प्रत्येक नमुना विभागावरील व्यासासह वितरित केलेला कडकपणा U वक्र मोजणे आणि मध्यभागी अर्ध-मार्टेनाइट रचना असलेला रॉड शोधा. गोल रॉडचा व्यास हा क्रिटिकल व्यास आहे. क्रिटिकल व्यास जितका मोठा असेल तितका स्टीलचा कडकपणा जास्त असेल.

(२) एंड क्वेंचिंग चाचणी पद्धत

एंड-क्विंचिंग चाचणी पद्धतीमध्ये मानक आकाराचा एंड-क्विंच्ड नमुना (Ф25mm×100mm) वापरला जातो. ऑस्टेनिटायझेशननंतर, नमुन्याच्या एका टोकावर ते थंड करण्यासाठी विशेष उपकरणांवर पाणी फवारले जाते. थंड झाल्यानंतर, वॉटर-कूल केलेल्या टोकापासून - अक्षाच्या दिशेने कडकपणा मोजला जातो. अंतर संबंध वक्रसाठी चाचणी पद्धत. एंड-क्विंचिंग चाचणी पद्धत ही स्टीलची कडकपणा निश्चित करण्यासाठी एक पद्धत आहे. त्याचे फायदे म्हणजे साधे ऑपरेशन आणि विस्तृत अनुप्रयोग श्रेणी.

४. ताण, विकृती आणि क्रॅकिंग शमन करणे

(१) शमन करताना वर्कपीसचा अंतर्गत ताण

जेव्हा वर्कपीस क्वेंचिंग माध्यमात वेगाने थंड होते, कारण वर्कपीसचा आकार विशिष्ट असतो आणि थर्मल चालकता गुणांक देखील एक विशिष्ट मूल्य असतो, तेव्हा थंड होण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान वर्कपीसच्या आतील भागात एक विशिष्ट तापमान ग्रेडियंट उद्भवेल. पृष्ठभागाचे तापमान कमी असते, गाभ्याचे तापमान जास्त असते आणि पृष्ठभाग आणि गाभ्याचे तापमान जास्त असते. तापमानात फरक असतो. वर्कपीसच्या थंड होण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान, दोन भौतिक घटना देखील घडतात: एक म्हणजे थर्मल विस्तार, तापमान कमी होताच, वर्कपीसची रेषेची लांबी कमी होते; दुसरे म्हणजे तापमान मार्टेन्साइट ट्रान्सफॉर्मेशन पॉइंटपर्यंत खाली आल्यावर ऑस्टेनाइटचे मार्टेन्साइटमध्ये रूपांतर. , ज्यामुळे विशिष्ट आकारमान वाढेल. कूलिंग प्रक्रियेदरम्यान तापमानातील फरकामुळे, वर्कपीसच्या क्रॉस सेक्शनसह वेगवेगळ्या भागांमध्ये थर्मल विस्ताराचे प्रमाण वेगळे असेल आणि वर्कपीसच्या वेगवेगळ्या भागांमध्ये अंतर्गत ताण निर्माण होईल. वर्कपीसमध्ये तापमानातील फरकांमुळे, असे काही भाग देखील असू शकतात जिथे तापमान मार्टेन्साइटच्या बिंदूपेक्षा वेगाने कमी होते. रूपांतरण, आकारमानाचा विस्तार होतो आणि उच्च तापमान असलेले भाग अजूनही बिंदूपेक्षा जास्त असतात आणि अजूनही ऑस्टेनाइट अवस्थेत असतात. विशिष्ट आकारमानातील बदलांमधील फरकांमुळे हे वेगवेगळे भाग अंतर्गत ताण देखील निर्माण करतील. म्हणून, शमन आणि थंड प्रक्रियेदरम्यान दोन प्रकारचे अंतर्गत ताण निर्माण होऊ शकतात: एक म्हणजे थर्मल ताण; दुसरा म्हणजे ऊतींचा ताण.

अंतर्गत ताणाच्या अस्तित्वाच्या वेळेच्या वैशिष्ट्यांनुसार, ते तात्काळ ताण आणि अवशिष्ट ताण मध्ये देखील विभागले जाऊ शकते. थंड होण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान एका विशिष्ट क्षणी वर्कपीसद्वारे निर्माण होणाऱ्या अंतर्गत ताणाला तात्काळ ताण म्हणतात; वर्कपीस थंड झाल्यानंतर, वर्कपीसमध्ये उरलेल्या ताणाला अवशिष्ट ताण म्हणतात.

औष्णिक ताण म्हणजे वर्कपीस गरम (किंवा थंड) केल्यावर त्याच्या वेगवेगळ्या भागांमध्ये तापमानातील फरकांमुळे विसंगत थर्मल विस्तारामुळे (किंवा थंड आकुंचन) होणारा ताण.

आता एका घन सिलेंडरचे उदाहरण घ्या जेणेकरून त्याच्या थंड होण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान अंतर्गत ताणाची निर्मिती आणि बदल नियम स्पष्ट होतील. येथे फक्त अक्षीय ताणाची चर्चा केली आहे. थंड होण्याच्या सुरुवातीला, पृष्ठभाग लवकर थंड झाल्यामुळे, तापमान कमी असते आणि खूप आकुंचन पावते, तर गाभा थंड असताना, तापमान जास्त असते आणि आकुंचन कमी असते. परिणामी, पृष्ठभाग आणि आतील भाग परस्पर नियंत्रित असतात, ज्यामुळे पृष्ठभागावर तन्य ताण निर्माण होतो, तर गाभा दाबाखाली असतो. ताण. थंड होत असताना, आतील आणि बाहेरील तापमानातील फरक वाढतो आणि त्यानुसार अंतर्गत ताण देखील वाढतो. जेव्हा या तापमानात ताण उत्पन्न शक्तीपेक्षा जास्त वाढतो तेव्हा प्लास्टिक विकृतीकरण होते. हृदयाची जाडी पृष्ठभागापेक्षा जास्त असल्याने, हृदय नेहमीच प्रथम अक्षीयपणे आकुंचन पावते. प्लास्टिक विकृतीकरणाच्या परिणामी, अंतर्गत ताण वाढत नाही. विशिष्ट कालावधीपर्यंत थंड झाल्यानंतर, पृष्ठभागाच्या तापमानात होणारी घट हळूहळू कमी होईल आणि त्याचे आकुंचन देखील हळूहळू कमी होईल. यावेळी, गाभा अजूनही आकुंचन पावत आहे, त्यामुळे पृष्ठभागावरील तन्य ताण आणि गाभावरील संकुचित ताण हळूहळू कमी होत जाईल जोपर्यंत ते अदृश्य होत नाहीत. तथापि, थंड होत राहिल्याने, पृष्ठभागावरील आर्द्रता कमी कमी होत जाते आणि आकुंचन होण्याचे प्रमाण कमी कमी होत जाते किंवा अगदी आकुंचन होणे थांबते. गाभामधील तापमान अजूनही जास्त असल्याने, ते आकुंचन पावत राहील आणि शेवटी वर्कपीसच्या पृष्ठभागावर संकुचित ताण तयार होईल, तर गाभामध्ये तन्य ताण असेल. तथापि, तापमान कमी असल्याने, प्लास्टिकचे विकृतीकरण होणे सोपे नाही, म्हणून थंड होताना हा ताण वाढेल. तो वाढतच राहतो आणि शेवटी अवशिष्ट ताण म्हणून वर्कपीसच्या आत राहतो.

हे दिसून येते की थंड होण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान थर्मल स्ट्रेसमुळे सुरुवातीला पृष्ठभागाचा थर ताणला जातो आणि गाभा संकुचित केला जातो आणि उर्वरित ताण म्हणजे पृष्ठभागाचा थर संकुचित केला जातो आणि गाभा ताणला जातो.

थोडक्यात, शीतकरण प्रक्रियेदरम्यान निर्माण होणारा थर्मल ताण हा शीतकरण प्रक्रियेदरम्यान क्रॉस-सेक्शनल तापमानातील फरकामुळे होतो. शीतकरण दर जितका जास्त असेल आणि क्रॉस-सेक्शनल तापमानातील फरक जितका जास्त असेल तितका जास्त थर्मल ताण निर्माण होतो. त्याच शीतकरण माध्यमाच्या परिस्थितीत, वर्कपीसचे गरम तापमान जितके जास्त असेल तितके मोठे आकार, स्टीलची थर्मल चालकता जितकी कमी असेल तितका वर्कपीसमधील तापमानातील फरक जास्त असेल आणि थर्मल ताण तितका जास्त असेल. जर वर्कपीस उच्च तापमानावर असमानपणे थंड केले तर ते विकृत आणि विकृत होईल. जर वर्कपीसच्या शीतकरण प्रक्रियेदरम्यान निर्माण होणारा तात्काळ तन्य ताण सामग्रीच्या तन्य शक्तीपेक्षा जास्त असेल, तर शीतकरण क्रॅक होतील.

फेज ट्रान्सफॉर्मेशन स्ट्रेस म्हणजे उष्णता उपचार प्रक्रियेदरम्यान वर्कपीसच्या विविध भागांमध्ये फेज ट्रान्सफॉर्मेशनच्या वेगवेगळ्या वेळेमुळे निर्माण होणारा ताण, ज्याला टिश्यू स्ट्रेस असेही म्हणतात.

शमन आणि जलद थंडीकरणादरम्यान, जेव्हा पृष्ठभागाचा थर Ms बिंदूपर्यंत थंड केला जातो, तेव्हा मार्टेन्सिटिक रूपांतरण होते आणि आकारमानाचा विस्तार होतो. तथापि, अद्याप रूपांतर न झालेल्या कोरच्या अडथळ्यामुळे, पृष्ठभागाचा थर संकुचित ताण निर्माण करतो, तर कोरमध्ये तन्य ताण असतो. जेव्हा ताण पुरेसा मोठा असतो, तेव्हा तो विकृतीकरणास कारणीभूत ठरतो. जेव्हा कोर Ms बिंदूपर्यंत थंड केला जातो, तेव्हा तो मार्टेन्सिटिक रूपांतरणातून देखील जातो आणि आकारमानात विस्तारतो. तथापि, कमी प्लॅस्टिसिटी आणि उच्च शक्ती असलेल्या रूपांतरित पृष्ठभागाच्या थराच्या मर्यादांमुळे, त्याचा अंतिम अवशिष्ट ताण पृष्ठभागाच्या ताणाच्या स्वरूपात असेल आणि कोर दाबाखाली असेल. हे पाहिले जाऊ शकते की फेज ट्रान्सफॉर्मेशन स्ट्रेसचा बदल आणि अंतिम स्थिती थर्मल स्ट्रेसच्या अगदी विरुद्ध आहे. शिवाय, फेज चेंज स्ट्रेस कमी प्लॅस्टिसिटीसह कमी तापमानात होत असल्याने, यावेळी विकृतीकरण कठीण आहे, म्हणून फेज चेंज स्ट्रेसमुळे वर्कपीस क्रॅक होण्याची शक्यता जास्त असते.

फेज ट्रान्सफॉर्मेशन स्ट्रेसच्या आकारावर परिणाम करणारे अनेक घटक आहेत. मार्टेन्साइट ट्रान्सफॉर्मेशन तापमान श्रेणीमध्ये स्टीलचा थंड होण्याचा दर जितका वेगवान असेल तितका स्टीलच्या तुकड्याचा आकार मोठा असेल तितका स्टीलची थर्मल चालकता कमी असेल, मार्टेन्साइटचे विशिष्ट आकारमान जितके मोठे असेल तितके फेज ट्रान्सफॉर्मेशन स्ट्रेस जास्त असेल. ते जितके मोठे होईल तितके मोठे होईल. याव्यतिरिक्त, फेज ट्रान्सफॉर्मेशन स्ट्रेस स्टीलच्या रचनेशी आणि स्टीलच्या कडकपणाशी देखील संबंधित आहे. उदाहरणार्थ, उच्च कार्बन उच्च मिश्र धातु स्टील त्याच्या उच्च कार्बन सामग्रीमुळे मार्टेन्साइटचे विशिष्ट आकारमान वाढवते, ज्यामुळे स्टीलचा फेज ट्रान्सफॉर्मेशन स्ट्रेस वाढला पाहिजे. तथापि, कार्बन सामग्री वाढत असताना, एमएस पॉइंट कमी होतो आणि शमन केल्यानंतर मोठ्या प्रमाणात ऑस्टेनाइट टिकून राहतो. त्याचा व्हॉल्यूम विस्तार कमी होतो आणि अवशिष्ट ताण कमी असतो.

(२) शमन करताना वर्कपीसचे विकृत रूप

शमन करताना, वर्कपीसमध्ये दोन मुख्य प्रकारचे विकृतीकरण होते: एक म्हणजे वर्कपीसच्या भौमितिक आकारात बदल, जो आकार आणि आकारात बदल म्हणून प्रकट होतो, ज्याला बहुतेकदा वार्पिंग विकृतीकरण म्हणतात, जे शमन ताणामुळे होते; दुसरे म्हणजे व्हॉल्यूम विकृतीकरण. , जे वर्कपीसच्या आकारमानाच्या प्रमाणबद्ध विस्तार किंवा आकुंचन म्हणून प्रकट होते, जे टप्प्यातील बदलादरम्यान विशिष्ट आकारमानातील बदलामुळे होते.

वॉर्पिंग डिफॉर्मेशनमध्ये आकार विकृतीकरण आणि वळणे विकृतीकरण देखील समाविष्ट आहे. वळणे विकृतीकरण मुख्यतः गरम करताना भट्टीत वर्कपीसची अयोग्य जागा, किंवा क्वेंचिंग करण्यापूर्वी विकृतीकरण दुरुस्तीनंतर आकार देण्याच्या उपचारांचा अभाव किंवा वर्कपीस थंड झाल्यावर वर्कपीसच्या विविध भागांचे असमान थंडीकरण यामुळे होते. या विकृतीकरणाचे विश्लेषण आणि विशिष्ट परिस्थितींसाठी निराकरण केले जाऊ शकते. खालील मुख्यतः व्हॉल्यूम विकृतीकरण आणि आकार विकृतीकरण यावर चर्चा करते.

१) विकृती शमन करण्याची कारणे आणि त्याचे बदलणारे नियम

स्ट्रक्चरल ट्रान्सफॉर्मेशनमुळे होणारे व्हॉल्यूम डिफॉर्मेशन क्वेंचिंग करण्यापूर्वी वर्कपीसची स्ट्रक्चरल स्टेट सामान्यतः परलाइट असते, म्हणजेच फेराइट आणि सिमेंटाइटची मिश्रित रचना असते आणि क्वेंचिंगनंतर ती मार्टेन्सिटिक स्ट्रक्चर असते. या टिश्यूजच्या वेगवेगळ्या विशिष्ट व्हॉल्यूममुळे क्वेंचिंगपूर्वी आणि नंतर व्हॉल्यूममध्ये बदल होतील, ज्यामुळे विकृती होईल. तथापि, या विकृतीमुळे वर्कपीसचा विस्तार आणि प्रमाणानुसार आकुंचन होते, त्यामुळे ते वर्कपीसचा आकार बदलत नाही.

याव्यतिरिक्त, उष्णता उपचारानंतर संरचनेत जितके जास्त मार्टेन्साइट असेल किंवा मार्टेन्साइटमध्ये कार्बनचे प्रमाण जितके जास्त असेल तितके त्याचे आकारमान विस्तार जास्त असेल आणि राखून ठेवलेले ऑस्टेनाइटचे प्रमाण जितके जास्त असेल तितके कमी आकारमान विस्तार. म्हणून, उष्णता उपचारादरम्यान मार्टेन्साइट आणि अवशिष्ट मार्टेन्साइटच्या सापेक्ष सामग्रीवर नियंत्रण ठेवून आकारमान बदल नियंत्रित केला जाऊ शकतो. योग्यरित्या नियंत्रित केल्यास, आकारमान विस्तारणार नाही किंवा आकुंचन पावणार नाही.

थर्मल स्ट्रेसमुळे होणारे आकार विकृतीकरण थर्मल स्ट्रेसमुळे होणारे विकृतीकरण उच्च तापमानाच्या भागात होते जिथे स्टीलच्या भागांची उत्पादन शक्ती कमी असते, प्लास्टिसिटी जास्त असते, पृष्ठभाग लवकर थंड होतो आणि वर्कपीसच्या आतील आणि बाहेरील तापमानातील फरक सर्वात जास्त असतो. यावेळी, तात्काळ थर्मल स्ट्रेस म्हणजे पृष्ठभागावरील तन्य ताण आणि कोर कॉम्प्रेसिव्ह स्ट्रेस. यावेळी कोर तापमान जास्त असल्याने, उत्पन्न शक्ती पृष्ठभागापेक्षा खूपच कमी असते, म्हणून ते बहु-दिशात्मक कॉम्प्रेसिव्ह स्ट्रेसच्या क्रियेखाली विकृत रूपात प्रकट होते, म्हणजेच, घन दिशेने गोलाकार असतो. विविधता. परिणामी मोठा सिलेंडर आकुंचन पावतो, तर लहान सिलेंडर विस्तारतो. उदाहरणार्थ, एक लांब सिलेंडर लांबीच्या दिशेने लहान होतो आणि व्यासाच्या दिशेने विस्तारतो.

ऊतींच्या ताणामुळे होणारे आकार विकृतीकरण ऊतींच्या ताणामुळे होणारे विकृतीकरण देखील सुरुवातीच्या क्षणी होते जेव्हा ऊतींचा ताण जास्तीत जास्त असतो. यावेळी, क्रॉस-सेक्शन तापमान फरक मोठा असतो, गाभ्याचे तापमान जास्त असते, ते अजूनही ऑस्टेनाइट अवस्थेत असते, प्लास्टिसिटी चांगली असते आणि उत्पन्नाची ताकद कमी असते. तात्काळ ऊतींचा ताण म्हणजे पृष्ठभागावरील संकुचित ताण आणि गाभ्याचे तन्य ताण. म्हणून, बहु-दिशात्मक तन्य ताणाच्या कृती अंतर्गत गाभ्याचे वाढणे म्हणून विकृतीकरण प्रकट होते. परिणामी, ऊतींच्या ताणाच्या कृती अंतर्गत, वर्कपीसची मोठी बाजू लांबते, तर लहान बाजू लहान होते. उदाहरणार्थ, लांब सिलेंडरमध्ये ऊतींच्या ताणामुळे होणारे विकृतीकरण म्हणजे लांबी वाढवणे आणि व्यास कमी करणे.

तक्ता ५.३ मध्ये विविध ठराविक स्टील भागांचे शमन विकृतीकरण नियम दाखवले आहेत.

२) शमन विकृतीवर परिणाम करणारे घटक

शमन विकृतीवर परिणाम करणारे घटक म्हणजे प्रामुख्याने स्टीलची रासायनिक रचना, मूळ रचना, भागांची भूमिती आणि उष्णता उपचार प्रक्रिया.

३) भेगा शमवणे

भागांमध्ये क्रॅक प्रामुख्याने क्वेंचिंग आणि कूलिंगच्या शेवटच्या टप्प्यात होतात, म्हणजेच, मार्टेन्सिटिक ट्रान्सफॉर्मेशन मूलतः पूर्ण झाल्यानंतर किंवा पूर्ण कूलिंगनंतर, भागांमधील तन्य ताण स्टीलच्या फ्रॅक्चर ताकदीपेक्षा जास्त असल्याने ठिसूळ बिघाड होतो. क्रॅक सहसा जास्तीत जास्त तन्य विकृतीच्या दिशेने लंब असतात, म्हणून भागांमध्ये वेगवेगळ्या प्रकारच्या क्रॅक प्रामुख्याने ताण वितरण स्थितीवर अवलंबून असतात.

सामान्य प्रकारचे क्वेंचिंग क्रॅक: अनुदैर्ध्य (अक्षीय) क्रॅक प्रामुख्याने तेव्हा निर्माण होतात जेव्हा स्पर्शिक तन्य ताण सामग्रीच्या ब्रेकिंग स्ट्रेंथपेक्षा जास्त असतो; जेव्हा भागाच्या आतील पृष्ठभागावर तयार होणारा मोठा अक्षीय तन्य ताण सामग्रीच्या ब्रेकिंग स्ट्रेंथपेक्षा जास्त असतो तेव्हा ट्रान्सव्हर्स क्रॅक तयार होतात. क्रॅक; पृष्ठभागावरील द्विमितीय तन्य ताणाच्या क्रियेखाली नेटवर्क क्रॅक तयार होतात; सोलणे क्रॅक अतिशय पातळ कडक थरात उद्भवतात, जे ताण तीव्रतेने बदलल्यास आणि जास्त तन्य ताण रेडियल दिशेने कार्य करते तेव्हा होऊ शकते. क्रॅकचा प्रकार.

अनुदैर्ध्य भेगांना अक्षीय भेगा देखील म्हणतात. भेगा भागाच्या पृष्ठभागाजवळ जास्तीत जास्त तन्य ताणावर येतात आणि त्यांची खोली केंद्राकडे विशिष्ट असते. भेगांची दिशा सामान्यतः अक्षाला समांतर असते, परंतु जेव्हा भागात ताणाचे प्रमाण असते किंवा अंतर्गत संरचनात्मक दोष असतात तेव्हा दिशा देखील बदलू शकते.

वर्कपीस पूर्णपणे शमवल्यानंतर, अनुदैर्ध्य क्रॅक होण्याची शक्यता असते. हे शमवलेल्या वर्कपीसच्या पृष्ठभागावरील मोठ्या स्पर्शिक तन्य ताणाशी संबंधित आहे. स्टीलमधील कार्बनचे प्रमाण वाढत असताना, अनुदैर्ध्य क्रॅक तयार होण्याची प्रवृत्ती वाढते. कमी कार्बन स्टीलमध्ये मार्टेन्साइटचे एक लहान विशिष्ट आकारमान आणि मजबूत थर्मल ताण असतो. पृष्ठभागावर एक मोठा अवशिष्ट संकुचित ताण असतो, म्हणून तो शमवणे सोपे नसते. कार्बनचे प्रमाण वाढत असताना, पृष्ठभागावरील संकुचित ताण कमी होतो आणि संरचनात्मक ताण वाढतो. त्याच वेळी, पीक तन्य ताण पृष्ठभागाच्या थराकडे सरकतो. म्हणून, जास्त गरम केल्यावर उच्च कार्बन स्टीलला अनुदैर्ध्य शमन क्रॅक होण्याची शक्यता असते.

भागांचा आकार थेट अवशिष्ट ताणाच्या आकारावर आणि वितरणावर परिणाम करतो आणि त्याची शमन क्रॅकिंग प्रवृत्ती देखील भिन्न असते. धोकादायक क्रॉस-सेक्शन आकार श्रेणीमध्ये शमन करून अनुदैर्ध्य क्रॅक देखील सहजपणे तयार होतात. याव्यतिरिक्त, स्टील कच्च्या मालाच्या अडथळ्यामुळे अनेकदा अनुदैर्ध्य क्रॅक होतात. बहुतेक स्टील भाग रोलिंगद्वारे बनवले जात असल्याने, स्टीलमधील नॉन-गोल्ड समावेश, कार्बाइड इत्यादी विरूपण दिशेने वितरित केले जातात, ज्यामुळे स्टील अॅनिसोट्रॉपिक बनते. उदाहरणार्थ, जर टूल स्टीलची बँडसारखी रचना असेल, तर शमन केल्यानंतर त्याची ट्रान्सव्हर्स फ्रॅक्चर स्ट्रेंथ अनुदैर्ध्य फ्रॅक्चर स्ट्रेंथपेक्षा 30% ते 50% कमी असते. जर स्टीलमध्ये नॉन-गोल्ड समावेश असे घटक असतील जे ताण एकाग्रतेस कारणीभूत असतील, जरी स्पर्शिक ताण अक्षीय ताणापेक्षा जास्त असला तरीही, कमी ताण परिस्थितीत अनुदैर्ध्य क्रॅक तयार करणे सोपे असते. या कारणास्तव, शमन क्रॅक रोखण्यासाठी स्टीलमधील नॉन-मेटलिक समावेश आणि साखरेच्या पातळीचे कठोर नियंत्रण एक महत्त्वाचा घटक आहे.

ट्रान्सव्हर्स क्रॅक आणि आर्क क्रॅकची अंतर्गत ताण वितरण वैशिष्ट्ये अशी आहेत: पृष्ठभाग संकुचित ताणाच्या अधीन असतो. पृष्ठभाग एका विशिष्ट अंतरासाठी सोडल्यानंतर, संकुचित ताण मोठ्या तन्य ताणात बदलतो. तन्य ताणाच्या क्षेत्रात क्रॅक होतो आणि नंतर जेव्हा अंतर्गत ताण येतो तेव्हा तो भागाच्या पृष्ठभागावर पसरतो जर त्याचे पुनर्वितरण केले गेले किंवा स्टीलची ठिसूळता आणखी वाढली तरच.

मोठ्या शाफ्ट भागांमध्ये, जसे की रोलर्स, टर्बाइन रोटर्स किंवा इतर शाफ्ट भागांमध्ये ट्रान्सव्हर्स क्रॅक बहुतेकदा आढळतात. क्रॅकची वैशिष्ट्ये अशी आहेत की ते अक्षाच्या दिशेला लंब असतात आणि आतून बाहेरून तुटतात. ते बहुतेकदा कडक होण्यापूर्वी तयार होतात आणि थर्मल स्ट्रेसमुळे होतात. मोठ्या फोर्जिंगमध्ये बहुतेकदा छिद्र, समावेश, फोर्जिंग क्रॅक आणि पांढरे डाग असे धातूचे दोष असतात. हे दोष अक्षीय तन्य ताणाच्या कृती अंतर्गत फ्रॅक्चर आणि तुटण्याचा प्रारंभ बिंदू म्हणून काम करतात. आर्क क्रॅक थर्मल स्ट्रेसमुळे होतात आणि सामान्यतः ज्या भागांचा आकार बदलतो त्या भागांमध्ये आर्क आकारात वितरीत केले जातात. ते प्रामुख्याने वर्कपीसच्या आत किंवा तीक्ष्ण कडा, खोबणी आणि छिद्रांजवळ आढळते आणि आर्क आकारात वितरीत केले जाते. जेव्हा 80 ते 100 मिमी किंवा त्याहून अधिक व्यासाचे किंवा जाडीचे उच्च-कार्बन स्टील भाग शमन केले जात नाहीत, तेव्हा पृष्ठभागावर संकुचित ताण दिसून येईल आणि मध्यभागी टेन्सिल स्ट्रेस दिसून येईल. ताण, जास्तीत जास्त टेन्सिल स्ट्रेस कडक झालेल्या थरापासून नॉन-कठोर थरात संक्रमण क्षेत्रात होतो आणि या भागात आर्क क्रॅक होतात. याव्यतिरिक्त, तीक्ष्ण कडा आणि कोपऱ्यांवर थंड होण्याचा दर जलद असतो आणि सर्व शमन होतात. सौम्य भागांमध्ये, म्हणजेच कठोर नसलेल्या भागात संक्रमण करताना, येथे जास्तीत जास्त तन्य ताण क्षेत्र दिसून येते, त्यामुळे चाप क्रॅक होण्याची शक्यता असते. वर्कपीसच्या पिन होल, ग्रूव्ह किंवा मध्यवर्ती छिद्राजवळील थंड होण्याचा दर मंद असतो, संबंधित कडक थर पातळ असतो आणि कडक झालेल्या संक्रमण क्षेत्राजवळील तन्य ताण सहजपणे चाप क्रॅक होऊ शकतो.

जाळीदार भेगा, ज्यांना पृष्ठभाग भेगा असेही म्हणतात, त्या पृष्ठभागावर भेगा असतात. भेगाची खोली उथळ असते, साधारणपणे ०.०१~१.५ मिमीच्या आसपास. या प्रकारच्या भेगाचे मुख्य वैशिष्ट्य म्हणजे भेगाची अनियंत्रित दिशा भागाच्या आकाराशी काहीही संबंध नाही. अनेक भेगा एकमेकांशी जोडल्या जातात आणि नेटवर्क तयार करतात आणि मोठ्या प्रमाणात वितरित केल्या जातात. जेव्हा भेगाची खोली १ मिमी पेक्षा जास्त असते, तेव्हा नेटवर्कची वैशिष्ट्ये अदृश्य होतात आणि यादृच्छिकपणे किंवा रेखांशाने वितरित केलेल्या भेगा बनतात. नेटवर्क भेगा पृष्ठभागावरील द्विमितीय तन्य ताणाच्या स्थितीशी संबंधित असतात.

पृष्ठभागावर डिकार्ब्युराइज्ड थर असलेले उच्च कार्बन किंवा कार्ब्युराइज्ड स्टीलचे भाग शमन करताना नेटवर्क क्रॅक तयार होण्याची शक्यता असते. याचे कारण असे की पृष्ठभागावरील थरात कार्बनचे प्रमाण कमी असते आणि मार्टेन्साइटच्या आतील थरापेक्षा त्याचे विशिष्ट आकारमान कमी असते. शमन करताना, कार्बाइडच्या पृष्ठभागावरील थराला तन्य ताण येतो. यांत्रिक प्रक्रियेदरम्यान ज्या भागांचे डिफॉस्फोरायझेशन थर पूर्णपणे काढून टाकले गेले नाही ते भाग उच्च-फ्रिक्वेन्सी किंवा ज्वाला पृष्ठभाग शमन करताना देखील नेटवर्क क्रॅक तयार करतात. अशा क्रॅक टाळण्यासाठी, भागांच्या पृष्ठभागाची गुणवत्ता काटेकोरपणे नियंत्रित केली पाहिजे आणि उष्णता उपचारादरम्यान ऑक्सिडेशन वेल्डिंग टाळले पाहिजे. याव्यतिरिक्त, फोर्जिंग डाय विशिष्ट कालावधीसाठी वापरल्यानंतर, पोकळीतील पट्ट्या किंवा नेटवर्कमध्ये दिसणारे थर्मल थकवा क्रॅक आणि शमन केलेल्या भागांच्या ग्राइंडिंग प्रक्रियेत क्रॅक हे सर्व या स्वरूपाचे आहेत.

पृष्ठभागाच्या थराच्या अतिशय अरुंद भागात सोलण्याचे क्रॅक होतात. संकुचित ताण अक्षीय आणि स्पर्शिक दिशानिर्देशांमध्ये कार्य करतो आणि तन्य ताण रेडियल दिशेने होतो. भेगा भागाच्या पृष्ठभागाच्या समांतर असतात. पृष्ठभाग शमन केल्यानंतर आणि कार्ब्युरायझिंग भाग थंड केल्यानंतर कडक झालेल्या थराचे सोलणे अशा क्रॅकमध्ये येते. त्याची घटना कडक झालेल्या थरातील असमान रचनेशी संबंधित आहे. उदाहरणार्थ, मिश्रधातू कार्ब्युरायझ्ड स्टील एका विशिष्ट वेगाने थंड केल्यानंतर, कार्ब्युरायझ्ड थरातील रचना अशी आहे: अत्यंत बारीक परलाइट + कार्बाइडचा बाह्य थर आणि उपथर मार्टेन्साइट + अवशिष्ट ऑस्टेनाइट आहे, आतील थर बारीक परलाइट किंवा अत्यंत बारीक परलाइट रचना आहे. उप-स्तर मार्टेन्साइटची निर्मिती विशिष्ट खंड सर्वात मोठी असल्याने, आकारमान विस्ताराचा परिणाम असा होतो की संकुचित ताण पृष्ठभागावर अक्षीय आणि स्पर्शिक दिशानिर्देशांमध्ये कार्य करतो आणि तन्य ताण रेडियल दिशेने होतो आणि आतील भागात ताण उत्परिवर्तन होते, संकुचित ताण स्थितीत संक्रमण होते आणि सोलण्याचे क्रॅक अत्यंत पातळ भागात होतात जिथे ताण तीव्रतेने संक्रमण होते. साधारणपणे, पृष्ठभागाच्या समांतर आत भेगा पडतात आणि गंभीर प्रकरणांमध्ये पृष्ठभाग सोलण्यास कारणीभूत ठरू शकतात. जर कार्ब्युराइज्ड भागांचा थंड होण्याचा दर वाढवला किंवा कमी केला तर कार्ब्युराइज्ड थरात एकसमान मार्टेन्साइट रचना किंवा अल्ट्रा-फाइन परलाइट रचना मिळू शकते, ज्यामुळे अशा भेगा पडण्यापासून रोखता येते. याव्यतिरिक्त, उच्च-फ्रिक्वेन्सी किंवा ज्वाला पृष्ठभाग शमन करताना, पृष्ठभाग अनेकदा जास्त गरम होतो आणि कडक थराच्या बाजूने संरचनात्मक असंगततेमुळे अशा पृष्ठभागावर भेगा सहजपणे तयार होऊ शकतात.

मायक्रोक्रॅक हे वर उल्लेख केलेल्या चार क्रॅकपेक्षा वेगळे आहेत कारण ते मायक्रोस्ट्रेसमुळे होतात. उच्च-कार्बन टूल स्टील किंवा कार्ब्युराइज्ड वर्कपीस क्वेंचिंग, ओव्हरहाटिंग आणि ग्राइंडिंग केल्यानंतर दिसणारे इंटरग्रॅन्युलर क्रॅक तसेच क्वेंच केलेले भाग वेळेवर टेम्परिंग न केल्यामुळे उद्भवणारे क्रॅक हे सर्व स्टीलमधील मायक्रोक्रॅकच्या अस्तित्वाशी आणि त्यानंतरच्या विस्ताराशी संबंधित आहेत.

सूक्ष्म क्रॅक सूक्ष्मदर्शकाखाली तपासले पाहिजेत. ते सहसा मूळ ऑस्टेनाइट धान्याच्या सीमांवर किंवा मार्टेन्साइट शीटच्या जंक्शनवर होतात. काही क्रॅक मार्टेन्साइट शीटमध्ये प्रवेश करतात. संशोधनातून असे दिसून आले आहे की फ्लॅकी ट्विन केलेल्या मार्टेन्साइटमध्ये मायक्रोक्रॅक अधिक सामान्य आहेत. कारण फ्लॅकी मार्टेन्साइट उच्च वेगाने वाढत असताना एकमेकांशी आदळते आणि उच्च ताण निर्माण करते. तथापि, जुळे मार्टेन्साइट स्वतःच ठिसूळ असते आणि प्लास्टिक विकृती निर्माण करू शकत नाही ज्यामुळे ताण कमी होतो, त्यामुळे सहजपणे मायक्रोक्रॅक होतात. ऑस्टेनाइटचे दाणे खडबडीत असतात आणि मायक्रोक्रॅकची संवेदनशीलता वाढते. स्टीलमध्ये मायक्रोक्रॅकची उपस्थिती क्वंच केलेल्या भागांची ताकद आणि प्लास्टिसिटी लक्षणीयरीत्या कमी करेल, ज्यामुळे भागांचे लवकर नुकसान (फ्रॅक्चर) होईल.

उच्च-कार्बन स्टीलच्या भागांमध्ये सूक्ष्म क्रॅक टाळण्यासाठी, कमी शमन उष्णता तापमान, बारीक मार्टेन्साइट रचना मिळवणे आणि मार्टेन्साइटमधील कार्बनचे प्रमाण कमी करणे यासारखे उपाय अवलंबले जाऊ शकतात. याव्यतिरिक्त, शमन नंतर वेळेवर टेम्परिंग करणे ही अंतर्गत ताण कमी करण्याची एक प्रभावी पद्धत आहे. चाचण्यांनी हे सिद्ध केले आहे की २००°C पेक्षा जास्त तापमानात पुरेसे टेम्परिंग केल्यानंतर, क्रॅकवर अवक्षेपित कार्बाइड्स क्रॅकना "वेल्डिंग" करण्याचा प्रभाव देतात, ज्यामुळे मायक्रोक्रॅकचे धोके लक्षणीयरीत्या कमी होऊ शकतात.

वरील क्रॅक वितरण पद्धतीवर आधारित क्रॅकची कारणे आणि प्रतिबंध पद्धतींची चर्चा आहे. प्रत्यक्ष उत्पादनात, स्टीलची गुणवत्ता, भागाचा आकार आणि गरम आणि थंड प्रक्रिया तंत्रज्ञान यासारख्या घटकांमुळे क्रॅकचे वितरण बदलते. कधीकधी उष्णता उपचारापूर्वीच क्रॅक अस्तित्वात असतात आणि शमन प्रक्रियेदरम्यान आणखी विस्तारतात; कधीकधी एकाच वेळी एकाच भागात अनेक प्रकारचे क्रॅक दिसू शकतात. या प्रकरणात, क्रॅकच्या आकारशास्त्रीय वैशिष्ट्यांवर आधारित, फ्रॅक्चर पृष्ठभागाचे मॅक्रोस्कोपिक विश्लेषण, मेटॅलोग्राफिक तपासणी आणि आवश्यक असल्यास, रासायनिक विश्लेषण आणि इतर पद्धतींचा वापर करून क्रॅक शोधण्यासाठी सामग्रीची गुणवत्ता, संघटनात्मक रचना ते उष्णता उपचार ताणाच्या कारणांपर्यंत व्यापक विश्लेषण केले पाहिजे. मुख्य कारणे आणि नंतर प्रभावी प्रतिबंधात्मक उपाय निश्चित करा.

क्रॅकच्या कारणांचे विश्लेषण करण्यासाठी क्रॅकचे फ्रॅक्चर विश्लेषण ही एक महत्त्वाची पद्धत आहे. कोणत्याही फ्रॅक्चरमध्ये क्रॅकसाठी एक प्रारंभ बिंदू असतो. क्रॅक शमन करणे सामान्यतः रेडियल क्रॅकच्या अभिसरण बिंदूपासून सुरू होते.

जर भेगाचे मूळ भागाच्या पृष्ठभागावर असेल, तर याचा अर्थ असा की पृष्ठभागावर जास्त ताणामुळे भेग निर्माण झाली आहे. जर पृष्ठभागावर समावेशासारखे कोणतेही संरचनात्मक दोष नसतील, परंतु चाकूच्या तीव्र खुणा, ऑक्साईड स्केल, स्टीलच्या भागांचे तीक्ष्ण कोपरे किंवा स्ट्रक्चरल म्युटेशन भाग यासारखे ताण एकाग्रता घटक असतील तर भेगा पडू शकतात.

जर भेगाचे मूळ भागाच्या आत असेल, तर ते भौतिक दोष किंवा जास्त अंतर्गत अवशिष्ट तन्य ताणाशी संबंधित आहे. सामान्य शमन प्रक्रियेचा फ्रॅक्चर पृष्ठभाग राखाडी आणि बारीक पोर्सिलेन असतो. जर फ्रॅक्चर पृष्ठभाग गडद राखाडी आणि खडबडीत असेल, तर ते जास्त गरम झाल्यामुळे किंवा मूळ ऊती जाड असल्यामुळे होते.

साधारणपणे सांगायचे तर, क्वेंचिंग क्रॅकच्या काचेच्या भागावर ऑक्सिडेशन रंग नसावा आणि क्रॅकभोवती डिकार्बरायझेशन नसावे. जर क्रॅकभोवती डिकार्बरायझेशन असेल किंवा क्रॅक विभागात ऑक्सिडाइज्ड रंग असेल, तर ते सूचित करते की क्वेंचिंगपूर्वी त्या भागाला आधीच क्रॅक होते आणि मूळ क्रॅक उष्णता उपचारांच्या ताणाच्या प्रभावाखाली वाढतील. जर भागाच्या क्रॅकजवळ विभक्त कार्बाइड आणि समावेश दिसले, तर याचा अर्थ असा की क्रॅक कच्च्या मालामध्ये कार्बाइडच्या तीव्र पृथक्करणाशी किंवा समावेशांच्या उपस्थितीशी संबंधित आहेत. जर वरील घटनेशिवाय क्रॅक फक्त तीक्ष्ण कोपऱ्यांवर दिसले किंवा भागाच्या आकारात उत्परिवर्तन झाले, तर याचा अर्थ असा की क्रॅक भागाच्या अवास्तव स्ट्रक्चरल डिझाइनमुळे किंवा क्रॅक टाळण्यासाठी अयोग्य उपायांमुळे किंवा जास्त उष्णता उपचारांच्या ताणामुळे झाला आहे.

याव्यतिरिक्त, रासायनिक उष्णता उपचार आणि पृष्ठभाग शमन भागांमध्ये भेगा बहुतेकदा कडक झालेल्या थराजवळ दिसतात. कडक झालेल्या थराची रचना सुधारणे आणि उष्णता उपचारांचा ताण कमी करणे हे पृष्ठभागावर भेगा टाळण्याचे महत्त्वाचे मार्ग आहेत.