কার্বারাইজিং ও কেস হার্ডেনিং: মৌলিক বিষয়

ধারণাটি

কিছু অংশের দুটি পরস্পরবিরোধী ধর্ম প্রয়োজন: একটি পৃষ্ঠ যা ক্ষয় ও সংস্পর্শ ক্লান্তি প্রতিরোধ করে, এবং একটি কোর যা ফাটল ছাড়াই ধাক্কা শোষণ করে। কার্বারাইজিং কম-কার্বন স্টিলের একটি টুকরো থেকেই দুটোই সরবরাহ করে। অংশটিকে একটি কার্বন-সমৃদ্ধ বায়ুমণ্ডলে মোটামুটি 880–950 °C-এ ধরে রাখা হয়; কার্বন পৃষ্ঠে ব্যাপিত হয়, এবং পরবর্তী একটি কোয়েঞ্চ শুধুমাত্র সেই সমৃদ্ধ স্তরটিকে — কেস — শক্ত করে, যখন কম-কার্বন কোর তুলনামূলকভাবে নরম ও দৃঢ় থাকে।

কেসের গভীরতা

কেসের গভীরতা সেই গভীরতা হিসেবে নির্দিষ্ট করা হয় যেখানে কঠিনতা একটি নির্ধারিত স্তরে নেমে আসে — ইউরোপীয় অনুশীলনে সাধারণত 550 HV (CHD, কেস হার্ডেনিং গভীরতা)। দুটি গভীরতা গুরুত্বপূর্ণ:

• কার্যকর কেস গভীরতা (550 HV পর্যন্ত): গিয়ারের জন্য সাধারণত প্রায় 0.3–2.5 mm, সংস্পর্শ পীড়ন ও গিয়ারের মডিউলের সাথে মিলিয়ে।
• মোট কেস গভীরতা: সম্পূর্ণ ব্যাপন অঞ্চল, সবসময় কার্যকর গভীরতার চেয়ে গভীর।

গভীরতর কেসগুলোর জন্য অসামঞ্জস্যপূর্ণভাবে দীর্ঘ চুল্লি সময় প্রয়োজন, কারণ ব্যাপনের গভীরতা সময়ের বর্গমূলের সাথে বাড়ে — গভীরতা দ্বিগুণ করতে মোটামুটি চার গুণ সময় লাগে।

কার্বন সম্ভাবনা

চুল্লির বায়ুমণ্ডল একটি কার্বন সম্ভাবনায় নিয়ন্ত্রিত হয় — তাপমাত্রায় বিশুদ্ধ লোহায় বায়ুমণ্ডল যে পৃষ্ঠ কার্বন স্তর তৈরি করবে। এটি সাধারণত ইউটেক্টয়েড-থেকে-সম্পৃক্তি অঞ্চলের কিছুটা নিচে বা কাছাকাছি চালানো হয়, বুস্ট ধাপে প্রায়শই পৃষ্ঠে প্রায় 0.8–1.0% C-এর কাছাকাছি। খুব বেশি সম্ভাবনা ঝুল, কার্বাইড জাল এবং অতিরিক্ত অবশিষ্ট অস্টেনাইট তৈরি করে; খুব কম একটি অগভীর, নরম কেস দেয়। উৎপাদন চক্রগুলো প্রায়শই একটি বুস্ট–ডিফিউজ প্যাটার্ন ব্যবহার করে: দ্রুত কার্বন ঢোকাতে উচ্চ সম্ভাবনা, তারপর চূড়ান্ত পৃষ্ঠ কার্বন ও গ্রেডিয়েন্ট সেট করতে একটি নিম্ন-সম্ভাবনা ধাপ।

কোয়েঞ্চিংয়ের পর কোর বনাম কেস

কার্বারাইজিংয়ের পর, অংশটিকে কোয়েঞ্চ করা হয় (সরাসরি, বা শস্য পরিশোধনের জন্য পুনরায় উত্তপ্ত করার পর) এবং নিম্ন তাপমাত্রায়, মোটামুটি 150–200 °C-এ টেম্পার করা হয়। উচ্চ-কার্বন কেস কঠিন মার্টেনসাইটে রূপান্তরিত হয়, সাধারণত পৃষ্ঠে প্রায় 58–62 HRC। কোর — এখনও শুধুমাত্র প্রায় 0.15–0.25% কার্বন — শুধুমাত্র তার কঠিনীকরণযোগ্যতা যতটা অনুমতি দেয় ততটাই শক্ত হয়, অনেক নরম থেকে যায় এবং সেই দৃঢ়তা প্রদান করে যার চারপাশে অংশটি নকশা করা হয়েছে।

কার্বারাইজিংয়ের জন্য নকশা করা স্টিল

কেস-হার্ডেনিং স্টিলগুলো নকশা অনুযায়ী কম-কার্বন, কোরের শক্তি ও কঠিনীকরণযোগ্যতার জন্য সংকরযুক্ত:

• 8620 (AISI): সাধারণ-উদ্দেশ্য উত্তর আমেরিকান গিয়ার স্টিল, Ni-Cr-Mo কোর।
• 20CrMnTi (GB): মানক চীনা গিয়ার স্টিল; টাইটানিয়াম দীর্ঘ কার্বারাইজিং চক্রের সময় শস্যকে আটকে রাখে।
• 16MnCr5 (EN 1.7131): ছোট ও মাঝারি গিয়ারের জন্য ইউরোপীয় ওয়ার্কহর্স।
• উচ্চ-দায়িত্বের রূপগুলো নিকেল যোগ করে (যেমন 18CrNiMo7-6) যেখানে বড় প্রস্থচ্ছেদে কোরের শক্তি গুরুত্বপূর্ণ।

একটি কার্বারাইজড অংশ নির্দিষ্ট করা মানে কেসের গভীরতা, পৃষ্ঠের কঠিনতা এবং কোরের কঠিনতা একসাথে নির্দিষ্ট করা — যেকোনো একটি একা একটি অসম্পূর্ণ প্রয়োজনীয়তা।

গ্যাস, প্যাক এবং কম-চাপের রূপ

কঠিন কার্বন যৌগে ঐতিহ্যবাহী প্যাক কার্বারাইজিং এখন মূলত ঐতিহাসিক। আধুনিক উৎপাদন বায়ুমণ্ডল চুল্লিতে গ্যাস কার্বারাইজিং ব্যবহার করে, যেখানে কার্বন সম্ভাবনা ক্রমাগত পরিমাপ ও নিয়ন্ত্রণ করা হয়, বা কম-চাপ (ভ্যাকুয়াম) কার্বারাইজিং, যেখানে একটি ভ্যাকুয়াম চুল্লিতে হাইড্রোকার্বন গ্যাসের স্পন্দন জটিল গিয়ার জ্যামিতিতে কোনো পৃষ্ঠ জারণ ছাড়াই খুব সমরূপ কেস দেয় — সাধারণত এর পরে উচ্চ-চাপ গ্যাস কোয়েঞ্চিং হয়। নকশাকার যে ধাতুবিদ্যা নির্দিষ্ট করেন তা তিনটিতেই একই; যা পরিবর্তিত হয় তা হলো সমরূপতা, পরিচ্ছন্নতা, চক্রের অর্থনীতি এবং বিকৃতি আচরণ যা গিয়ার ফিনিশিংকে শোষণ করতে হয়।