कार्बराइज़िंग और केस हार्डनिंग: मूल बातें

विचार

कुछ पुर्ज़ों को दो विरोधाभासी गुणों की आवश्यकता होती है: एक सतह जो घिसाव और संपर्क थकान का प्रतिरोध करे, और एक कोर जो बिना दरार के झटका अवशोषित करे। कार्बराइज़िंग निम्न-कार्बन इस्पात के एक ही टुकड़े से दोनों देता है। पुर्ज़े को कार्बन-समृद्ध वातावरण में लगभग 880–950 °C पर रखा जाता है; कार्बन सतह में विसरित हो जाता है, और बाद का शमन केवल उस समृद्ध परत — केस — को कठोर करता है, जबकि निम्न-कार्बन कोर तुलनात्मक रूप से नरम और चीमड़ रहता है।

केस गहराई

केस गहराई उस गहराई के रूप में निर्दिष्ट की जाती है जहाँ कठोरता एक परिभाषित स्तर तक गिर जाती है — यूरोपीय व्यवहार में आमतौर पर 550 HV (CHD, केस हार्डनिंग गहराई)। दो गहराइयाँ महत्त्वपूर्ण हैं:

• प्रभावी केस गहराई (550 HV तक): गियरों और शाफ़्टों के लिए आमतौर पर लगभग 0.3–2.5 mm, गियर के संपर्क प्रतिबल और मॉड्यूल के अनुरूप।
• कुल केस गहराई: पूर्ण विसरण क्षेत्र, हमेशा प्रभावी गहराई से अधिक गहरा।

गहरे केसों को असमानुपातिक रूप से अधिक भट्ठी समय चाहिए, क्योंकि विसरण गहराई समय के वर्गमूल के साथ बढ़ती है — गहराई दोगुनी करने में लगभग चार गुना समय लगता है।

कार्बन विभव

भट्ठी वातावरण को एक कार्बन विभव तक नियंत्रित किया जाता है — वह सतह कार्बन स्तर जो वातावरण तापमान पर शुद्ध लोहे में उत्पन्न करेगा। इसे आमतौर पर यूटेक्टॉइड-से-संतृप्ति क्षेत्र से कुछ नीचे या उसके निकट चलाया जाता है, बूस्ट चरण में सतह पर अक्सर लगभग 0.8–1.0% C। बहुत अधिक विभव कालिख, कार्बाइड नेटवर्क और अतिरिक्त अवशिष्ट ऑस्टेनाइट बनाता है; बहुत कम उथला, नरम केस देता है। उत्पादन चक्र अक्सर बूस्ट–विसरण पैटर्न का उपयोग करते हैं: कार्बन को तेज़ी से अंदर भेजने के लिए उच्च विभव, फिर अंतिम सतह कार्बन और प्रवणता निर्धारित करने के लिए निम्न-विभव चरण।

शमन के बाद कोर बनाम केस

कार्बराइज़िंग के बाद, पुर्ज़े को शमित किया जाता है (सीधे, या कण परिष्करण के लिए पुनः गर्म करने के बाद) और निम्न तापमान, लगभग 150–200 °C, पर टेम्पर किया जाता है। उच्च-कार्बन केस कठोर मार्टेंसाइट में बदल जाता है, सतह पर आमतौर पर लगभग 58–62 HRC। कोर — अभी भी केवल लगभग 0.15–0.25% कार्बन — केवल उतना ही कठोर होता है जितना उसकी कठोरनीयता अनुमति देती है, बहुत नरम रहता है और वह चीमड़ता प्रदान करता है जिसके आसपास पुर्ज़ा डिज़ाइन किया गया है।

कार्बराइज़िंग के लिए डिज़ाइन किए गए इस्पात

केस-हार्डनिंग इस्पात डिज़ाइन से निम्न-कार्बन होते हैं, कोर सामर्थ्य और कठोरनीयता के लिए मिश्रित:

• 8620 (AISI): सामान्य-उद्देश्य उत्तरी अमेरिकी गियर इस्पात, Ni-Cr-Mo कोर।
• 20CrMnTi (GB): मानक चीनी गियर इस्पात; टाइटेनियम लंबे कार्बराइज़िंग चक्रों के दौरान कण को स्थिर रखता है।
• 16MnCr5 (EN 1.7131): छोटे और मध्यम गियरों के लिए यूरोपीय कार्य-आधार।
• उच्च-दायित्व प्रकार निकेल जोड़ते हैं (जैसे 18CrNiMo7-6) जहाँ बड़े खंडों में कोर सामर्थ्य महत्वपूर्ण होती है।

कार्बराइज़्ड पुर्ज़ा निर्दिष्ट करने का अर्थ है केस गहराई, सतह कठोरता और कोर कठोरता को एक साथ निर्दिष्ट करना — अकेला कोई भी एक अपूर्ण आवश्यकता है।

गैस, पैक और निम्न-दाब प्रकार

ठोस कार्बन यौगिक में पारंपरिक पैक कार्बराइज़िंग अब काफी हद तक ऐतिहासिक है। आधुनिक उत्पादन वातावरण भट्ठियों में गैस कार्बराइज़िंग का उपयोग करता है, जहाँ कार्बन विभव लगातार मापा और नियंत्रित किया जाता है, या निम्न-दाब (वैक्यूम) कार्बराइज़िंग, जहाँ वैक्यूम भट्ठी में हाइड्रोकार्बन गैस स्पंद जटिल गियर ज्यामितियों पर बिना सतह ऑक्सीकरण के बहुत एकसमान केस देते हैं — आमतौर पर इसके बाद उच्च-दाब गैस शमन होता है। डिज़ाइनर जो धातुकर्म निर्दिष्ट करता है वह तीनों में समान है; जो बदलता है वह है एकसमानता, स्वच्छता, चक्र अर्थशास्त्र और विरूपण व्यवहार जिसे गियर परिष्करण को अवशोषित करना होता है।