अवशिष्ट ऑस्टेनाइट और क्रायोजेनिक उपचार: उप-शून्य कब लाभ देता है

अवशिष्ट ऑस्टेनाइट क्या है

शमन ऑस्टेनाइट को मार्टेंसाइट-प्रारंभ (Ms) और मार्टेंसाइट-समाप्ति (Mf) तापमानों के बीच मार्टेंसाइट में बदल देता है। सादे निम्न-कार्बन इस्पातों में Mf कमरे के तापमान से ऊपर बैठता है और रूपांतरण पूरा हो जाता है। उच्च-कार्बन और अत्यधिक मिश्रित इस्पातों में — औज़ार इस्पात, कार्बराइज़िंग ग्रेड, बेयरिंग इस्पात — कार्बन और मिश्रधातु सामग्री Ms और Mf को दबा देती है, और ऑस्टेनाइट का एक अंश बस कभी नहीं बदलता: अवशिष्ट ऑस्टेनाइट, कठोर संरचना में मिली एक नरम प्रावस्था।

मात्राएँ ग्रेड और ऑस्टेनाइटाइज़िंग व्यवहार के साथ व्यापक रूप से बदलती हैं; कुछ प्रतिशत से लगभग 20–30% तक के आँकड़े अपने तापमान परास के शीर्ष से कठोर किए गए उच्च-मिश्रधातु औज़ार इस्पातों में रिपोर्ट किए जाते हैं।

यह क्यों महत्त्वपूर्ण है

• कठोरता और घिसाव: अवशिष्ट ऑस्टेनाइट मार्टेंसाइट से नरम होता है, इसलिए अतिरिक्त मात्रा कठोरता और संपर्क-थकान प्रदर्शन की कीमत चुकाती है (बेयरिंग इस्पात इसी कारण कड़ाई से निर्दिष्ट किए जाते हैं)।
• आयामी स्थिरता: अवशिष्ट ऑस्टेनाइट मितस्थायी होता है। यह बाद में बदल सकता है — प्रतिबल, ग्राइंडिंग ऊष्मा या तापमान परिवर्तन के तहत — और रूपांतरण पुर्ज़े को फैलाता है। मापक, परिशुद्ध डाई और बेयरिंग घटक जो सेवा में सहनशीलता से बाहर भटक जाते हैं, क्लासिक लक्षण हैं।
• यह सब बुरा नहीं है: एक छोटी, नियंत्रित मात्रा चीमड़ता और बेलन-संपर्क व्यवहार को लाभ पहुँचा सकती है, और अकेली टेम्परिंग इसका अधिकांश बदल देती है (नीचे देखें)।

उपचार, क्रम में

1. टेम्परिंग। उचित रूप से चुना गया टेम्पर (और औज़ार इस्पातों के लिए दूसरा टेम्पर) अवशिष्ट ऑस्टेनाइट को विघटित करता है और परिणामी ताज़ा मार्टेंसाइट को टेम्पर करता है। कई औज़ारों के लिए यह पर्याप्त है और किसी शीत उपचार की आवश्यकता नहीं है।
2. उप-शून्य उपचार — ताज़ा शमित पुर्ज़े को लगभग −70 से −85 °C तक ठंडा करना (शुष्क-बर्फ़ या यांत्रिक प्रशीतन परास) और संक्षेप में रखना, रूपांतरण को Mf के निकट ले जाना। बेयरिंग और कार्बराइज़्ड घटकों के लिए व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
3. गहन क्रायोजेनिक उपचार — द्रव-नाइट्रोजन तापमानों तक ठंडा करना, लगभग −196 °C, धीमे नियंत्रित शीतलन और तापन के साथ, आमतौर पर कई घंटों तक रखा जाता है और हमेशा टेम्परिंग के बाद किया जाता है। ऑस्टेनाइट रूपांतरण पूरा करने के अलावा, गहन क्रायो के बारे में दावा किया जाता है कि यह औज़ार इस्पातों में बहुत महीन कार्बाइड अवक्षेपण को बढ़ावा देता है; आयामी-स्थिरता लाभ अच्छी तरह स्थापित है, जबकि घिसाव-जीवन लाभ का आकार ग्रेड और अध्ययन के अनुसार बदलता है।

सफलता तय करने वाले क्रम नियम

• शमन के तुरंत बाद उपचार करें — विलंबित पुर्ज़े ऑस्टेनाइट को स्थिर कर सकते हैं, और प्रतिबलित पुर्ज़े शमित-रूप में छोड़े जाने पर दरार पड़ सकते हैं।
• धीरे-धीरे ठंडा और गर्म करें; पतले खंड और जटिल डाई दोनों दिशाओं में तापीय झटके के प्रति दरार-संवेदनशील होती हैं।
• बाद में हमेशा टेम्पर करें। ठंड में बना ताज़ा मार्टेंसाइट अटेम्पर्ड और भंगुर होता है; एक क्रायो चक्र जो बिना टेम्पर के कमरे के तापमान पर समाप्त होता है, उसने पुर्ज़े को बदतर बना दिया है।

यह कब लाभ देता है

उप-शून्य या क्रायो उपचार अपनी लागत इन पर वसूल करता है: परिशुद्ध मापक और मास्टर, उच्च-स्तरीय काटने और बनाने वाले औज़ार, कड़ी अवशिष्ट-ऑस्टेनाइट सीमाओं वाले बेयरिंग घटक, और डाई जिनकी सहनशीलताएँ सेवा में वृद्धि अवशोषित नहीं कर सकतीं। मध्यम-कार्बन इस्पातों में सामान्य मशीनरी पुर्ज़ों के लिए — जो शुरू से ही थोड़ा ऑस्टेनाइट रखते हैं — यह बिना किसी तंत्र के लागत जोड़ता है जो इसे चुकाए।