धातु के ऊष्मा उपचार की तीन श्रेणियाँ

धातु के ऊष्मा उपचार प्रक्रियाओं को मोटे तौर पर तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: समग्र ऊष्मा उपचार, सतही ऊष्मा उपचार और रासायनिक ऊष्मा उपचार। ताप माध्यम, ताप तापमान और शीतलन विधि के आधार पर, प्रत्येक श्रेणी को कई अलग-अलग ऊष्मा उपचार प्रक्रियाओं में विभाजित किया जा सकता है। विभिन्न ऊष्मा उपचार प्रक्रियाओं का उपयोग करके, एक ही धातु को विभिन्न संरचनाएँ प्राप्त की जा सकती हैं और इस प्रकार उसके गुणधर्म भी भिन्न हो सकते हैं। इस्पात उद्योग में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली धातु है, और इस्पात की सूक्ष्म संरचना भी सबसे जटिल होती है, इसलिए इस्पात के ऊष्मा उपचार की कई प्रकार की प्रक्रियाएँ हैं।

समग्र ऊष्मा उपचार एक धातु ऊष्मा उपचार प्रक्रिया है जिसमें वर्कपीस को पूरी तरह से गर्म किया जाता है और फिर उसके समग्र यांत्रिक गुणों को बदलने के लिए उसे उचित गति से ठंडा किया जाता है। स्टील के समग्र ऊष्मा उपचार में आमतौर पर चार बुनियादी प्रक्रियाएं शामिल होती हैं: एनीलिंग, नॉर्मलाइज़िंग, क्वेंचिंग और टेम्परिंग।

1. एनीलिंग

एनीलिंग प्रक्रिया में वर्कपीस को उपयुक्त तापमान तक गर्म किया जाता है, सामग्री और वर्कपीस के आकार के अनुसार अलग-अलग समय तक गर्म रखा जाता है, और फिर धीरे-धीरे ठंडा किया जाता है। इसका उद्देश्य धातु की आंतरिक संरचना को संतुलन अवस्था तक पहुंचाना या उसके करीब लाना है, या पिछली प्रक्रिया में उत्पन्न आंतरिक तनाव को दूर करना है। इससे प्रक्रिया और सेवा प्रदर्शन बेहतर होता है, या आगे की शमन प्रक्रिया के लिए संरचना तैयार होती है।

2. सामान्यीकरण

सामान्यीकरण या नॉर्मलाइज़ेशन एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें वर्कपीस को उपयुक्त तापमान तक गर्म किया जाता है और फिर उसे हवा में ठंडा किया जाता है। नॉर्मलाइज़ेशन का प्रभाव एनीलिंग के समान होता है, सिवाय इसके कि इससे प्राप्त संरचना अधिक महीन होती है। इसका उपयोग अक्सर सामग्रियों की कटिंग क्षमता को बेहतर बनाने के लिए किया जाता है, और कभी-कभी विशिष्ट आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए भी किया जाता है। यह उच्च गुणवत्ता वाले पुर्जों के लिए अंतिम ऊष्मा उपचार के रूप में उपयुक्त नहीं है।

3. बुझाना

शमन की प्रक्रिया में, वर्कपीस को गर्म करके उस तापमान पर बनाए रखा जाता है, और फिर उसे पानी, तेल या अन्य अकार्बनिक लवण विलयन, कार्बनिक जलीय विलयन जैसे शमन माध्यम में तेजी से ठंडा किया जाता है।

4. संयमन

शमन प्रक्रिया के बाद, इस्पात कठोर तो हो जाता है, लेकिन साथ ही भंगुर भी हो जाता है। इस्पात के पुर्जों की भंगुरता को कम करने के लिए, शमन किए गए इस्पात के पुर्जों को कमरे के तापमान से ऊपर और 650°C से नीचे उचित तापमान पर लंबे समय तक रखा जाता है, और फिर ठंडा किया जाता है। इस प्रक्रिया को टेम्परिंग कहते हैं। एनीलिंग, नॉर्मलाइज़िंग, शमन और टेम्परिंग समग्र ऊष्मा उपचार की चार मुख्य प्रक्रियाएँ हैं। इनमें से शमन और टेम्परिंग आपस में घनिष्ठ रूप से संबंधित हैं और अक्सर एक साथ उपयोग की जाती हैं और अपरिहार्य हैं।

“फोर फायर्स” ने अलग-अलग ताप तापमान और शीतलन विधियों के साथ विभिन्न ऊष्मा उपचार प्रक्रियाओं को विकसित किया है। एक निश्चित मजबूती और कठोरता प्राप्त करने के लिए, शमन और उच्च तापमान तापन की संयुक्त प्रक्रिया को शमन और तापन कहा जाता है। कुछ मिश्र धातुओं को अतिसंतृप्त ठोस विलयन बनाने के लिए शमन करने के बाद, मिश्र धातु की कठोरता, मजबूती या विद्युत चुम्बकीय गुणों को बेहतर बनाने के लिए उन्हें कमरे के तापमान या थोड़े अधिक तापमान पर लंबे समय तक रखा जाता है। इस ऊष्मा उपचार प्रक्रिया को एजिंग ट्रीटमेंट कहा जाता है।

दबाव प्रसंस्करण विरूपण और ऊष्मा उपचार को प्रभावी ढंग से और निकटता से संयोजित करके वर्कपीस की अच्छी मजबूती और कठोरता प्राप्त करने की विधि को विरूपण ऊष्मा उपचार कहा जाता है; नकारात्मक दबाव वाले वातावरण या निर्वात में किए जाने वाले ऊष्मा उपचार को निर्वात ऊष्मा उपचार कहा जाता है, जिससे न केवल वर्कपीस का ऑक्सीकरण या विरंजन नहीं होता है, बल्कि उपचारित वर्कपीस की सतह चिकनी और साफ बनी रहती है, जिससे वर्कपीस का प्रदर्शन बेहतर होता है। इसे प्रवेशक एजेंट द्वारा रासायनिक रूप से भी ऊष्मा उपचारित किया जा सकता है।

वर्तमान में, लेजर और प्लाज्मा प्रौद्योगिकी की बढ़ती परिपक्वता के साथ, इन दोनों तकनीकों का उपयोग साधारण इस्पात के वर्कपीस की सतह पर घिसाव-रोधी, संक्षारण-रोधी या ताप-रोधी कोटिंग की परत चढ़ाने के लिए किया जाता है, जिससे मूल वर्कपीस के सतही गुणों में परिवर्तन होता है। इस नई तकनीक को सतह संशोधन कहा जाता है।