धातु को लाल रंग में कैसे गर्म करें। वर्तमान वेल्डिंग द्वारा धातु का ताप

धातुओं का ताप उपचार उनकी यांत्रिक और भौतिक-रासायनिक विशेषताओं में सुधार करने के मुख्य तरीकों में से एक है: कठोरता, शक्ति और अन्य।

एक प्रकार का गर्मी उपचार सख्त है। यह प्राचीन काल से ही मनुष्य द्वारा कलात्मक तरीके से सफलतापूर्वक उपयोग किया जाता रहा है। मध्य युग में, धातु के घरेलू सामानों की ताकत और कठोरता में सुधार के लिए गर्मी उपचार की इस पद्धति का उपयोग किया गया था: कुल्हाड़ी, दरांती, आरी, चाकू, साथ ही भाले, कृपाण और अन्य के रूप में सैन्य हथियार।

और अब वे इस पद्धति का उपयोग धातु की विशेषताओं में सुधार करने के लिए करते हैं, न केवल औद्योगिक पैमाने पर, बल्कि घर पर भी, मुख्य रूप से धातु के घरेलू सामानों को सख्त करने के लिए।

हार्डनिंग को धातु के एक प्रकार के ताप उपचार के रूप में समझा जाता है, जिसमें इसे उस तापमान पर गर्म करना होता है जिस पर क्रिस्टल जाली की संरचना में परिवर्तन होता है (बहुरूपी परिवर्तन) और पानी या तेल माध्यम में और अधिक त्वरित शीतलन होता है। इस गर्मी उपचार का उद्देश्य धातु की कठोरता को बढ़ाना है।

हार्डनिंग का भी उपयोग किया जाता है, जिस पर धातु का ताप तापमान बहुरूपी परिवर्तन नहीं होने देता है। इस मामले में, इसकी स्थिति निश्चित है, जो कि ताप तापमान पर धातु की विशेषता है। इस अवस्था को अतिसंतृप्त ठोस विलयन कहते हैं।

पॉलीमॉर्फिक ट्रांसफ़ॉर्मेशन हार्डनिंग तकनीक का उपयोग मुख्य रूप से स्टील मिश्र धातु उत्पादों के लिए किया जाता है। गैर-लौह धातुओं को बहुरूपी परिवर्तन प्राप्त किए बिना सख्त किया जाता है।

इस तरह के प्रसंस्करण के बाद, स्टील मिश्र धातु कठिन हो जाते हैं, लेकिन साथ ही वे लचीलापन खो देते हुए, भंगुरता में वृद्धि करते हैं।

पॉलीमॉर्फ हीटिंग के बाद अवांछित भंगुरता को कम करने के लिए, तड़के नामक एक गर्मी उपचार लागू किया जाता है। यह धातु के धीरे-धीरे और ठंडा होने के साथ कम तापमान पर किया जाता है। इस तरह, सख्त प्रक्रिया के बाद धातु का तनाव दूर हो जाता है, और इसकी नाजुकता कम हो जाती है।

पॉलीमॉर्फिक परिवर्तन के बिना शमन करते समय, अत्यधिक भंगुरता के साथ कोई समस्या नहीं होती है, लेकिन मिश्र धातु की कठोरता आवश्यक मूल्य तक नहीं पहुंचती है, इसलिए, बार-बार गर्मी उपचार के दौरान, उम्र बढ़ने कहा जाता है, इसके विपरीत, यह अपघटन के कारण बढ़ जाता है अतिसंतृप्त ठोस विलयन।

स्टील सख्त करने की विशेषताएं

मुख्य रूप से स्टेनलेस स्टील उत्पादों और उनके निर्माण के लिए मिश्र धातुओं को कठोर किया जाता है। उनके पास एक मार्टेंसिटिक संरचना है और बढ़ी हुई कठोरता की विशेषता है, जिससे उत्पादों की नाजुकता होती है।

यदि ऐसे उत्पादों का ताप उपचार तक गर्म करके किया जाता है निश्चित तापमानतेजी से तड़के के बाद, चिपचिपाहट में वृद्धि हासिल की जा सकती है। यह विभिन्न क्षेत्रों में ऐसे उत्पादों के उपयोग की अनुमति देगा।

स्टील सख्त करने के प्रकार

स्टेनलेस उत्पादों के उद्देश्य के आधार पर, पूरी वस्तु या उसके केवल उस हिस्से को सख्त करना संभव है, जो काम कर रहा हो और ताकत की विशेषताओं में वृद्धि हुई हो।

इसलिए, स्टेनलेस उत्पादों के सख्त होने को दो तरीकों में बांटा गया है: वैश्विक और स्थानीय।

शीतलक माध्यम

स्टेनलेस सामग्री के आवश्यक गुणों को प्राप्त करना काफी हद तक उनकी शीतलन विधि की पसंद पर निर्भर करता है।

स्टेनलेस स्टील के विभिन्न ग्रेड अलग-अलग तरीकों से ठंडा होते हैं। यदि लो-अलॉय स्टील्स को पानी या उसके घोल में ठंडा किया जाता है, तो इन उद्देश्यों के लिए स्टेनलेस मिश्र धातुओं के लिए तेल के घोल का उपयोग किया जाता है।

महत्वपूर्ण: ऐसा माध्यम चुनते समय जिसमें धातु गर्म करके ठंडा किया जाता है, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि पानी में शीतलन तेल की तुलना में तेज है! उदाहरण के लिए, 18 डिग्री सेल्सियस पर पानी एक सेकंड में 600 डिग्री सेल्सियस तक मिश्र धातु को ठंडा कर सकता है, लेकिन तेल केवल 150 डिग्री सेल्सियस तक।

धातु की उच्च कठोरता प्राप्त करने के लिए, एक प्रवाह में शीतलन किया जाता है ठंडा पानी. इसके अलावा, शमन प्रभाव को बढ़ाने के लिए, पानी में लगभग 10% सोडियम क्लोराइड मिलाकर ठंडा करने के लिए नमकीन घोल तैयार किया जाता है, या एक अम्लीय माध्यम का उपयोग किया जाता है जिसमें कम से कम 10% एसिड (आमतौर पर सल्फ्यूरिक एसिड) का उपयोग किया जाता है।

शीतलन माध्यम के चुनाव के अलावा, शीतलन का तरीका और गति भी महत्वपूर्ण है। तापमान में कमी की दर कम से कम 150 डिग्री सेल्सियस प्रति सेकंड होनी चाहिए। इस प्रकार, 3 सेकंड में मिश्र धातु का तापमान 300 डिग्री सेल्सियस तक गिर जाना चाहिए। तापमान में और कमी किसी भी दर पर की जा सकती है, क्योंकि कम तापमान पर तेजी से ठंडा होने के परिणामस्वरूप तय की गई संरचना अब नहीं गिरेगी।

महत्वपूर्ण: धातु के बहुत तेजी से ठंडा होने से इसकी अत्यधिक भंगुरता हो जाती है! आत्म-सख्त होने पर इसे ध्यान में रखा जाना चाहिए।

निम्नलिखित शीतलन विधियाँ हैं:

• एक माध्यम का उपयोग करते हुए, जब उत्पाद को तरल में रखा जाता है और पूरी तरह से ठंडा होने तक वहीं रखा जाता है।
• दो तरल माध्यमों में शीतलक: स्टेनलेस स्टील्स के लिए तेल और पानी (या नमक का घोल)। कार्बन स्टील्स से बने उत्पादों को पहले पानी में ठंडा किया जाता है, क्योंकि यह तेजी से ठंडा होने वाला माध्यम है, और फिर तेल में।
• जेट विधि, जब भाग को पानी के जेट से ठंडा किया जाता है। यह बहुत सुविधाजनक है जब आप उत्पाद के एक विशिष्ट क्षेत्र को सख्त करना चाहते हैं।
• तापमान की स्थिति के अनुपालन में चरणबद्ध शीतलन की विधि।

तापमान शासन

स्टेनलेस उत्पादों को सख्त करने के लिए सही तापमान व्यवस्था उनकी गुणवत्ता के लिए एक महत्वपूर्ण शर्त है। उपलब्धि के लिए अच्छा प्रदर्शनउन्हें समान रूप से 750-850 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाता है, और फिर जल्दी से 400-450 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर ठंडा किया जाता है।

महत्वपूर्ण: धातु को पुन: क्रिस्टलीकरण बिंदु से ऊपर गर्म करने से एक मोटे दाने वाली संरचना बन जाती है जो इसके गुणों को खराब कर देती है: अत्यधिक भंगुरता, जिससे दरार पड़ जाती है!

वांछित धातु सख्त तापमान को गर्म करने के बाद तनाव को दूर करने के लिए, उत्पादों के चरण-दर-चरण शीतलन का उपयोग कभी-कभी किया जाता है, धीरे-धीरे हीटिंग के प्रत्येक चरण में तापमान को कम करता है। यह तकनीक आपको आंतरिक तनावों को पूरी तरह से दूर करने और वांछित कठोरता के साथ एक टिकाऊ उत्पाद प्राप्त करने की अनुमति देती है।

घर पर धातु को सख्त कैसे करें

बुनियादी ज्ञान का उपयोग करके, आप घर पर स्टील को सख्त कर सकते हैं। धातु का ताप आमतौर पर आग, इलेक्ट्रिक मफल भट्टियों या गैस का उपयोग करने वाले बर्नर का उपयोग करके किया जाता है।

कुल्हाड़ी को आग पर और भट्टी में तड़काना

यदि आप घरेलू उपकरणों को अतिरिक्त ताकत देना चाहते हैं, उदाहरण के लिए, कुल्हाड़ी को अधिक टिकाऊ बनाने के लिए, तो इसे सख्त करने का सबसे आसान तरीका घर पर किया जा सकता है।

निर्माण के दौरान कुल्हाड़ियों पर मुहर लगाई जाती है, जिससे आप स्टील के ग्रेड को पहचान सकते हैं। हम एक उदाहरण के रूप में U7 टूल स्टील का उपयोग करके सख्त प्रक्रिया पर विचार करेंगे।

प्रौद्योगिकी को निम्नलिखित नियमों के अनुपालन में किया जाना चाहिए:

1. एनीलिंग. प्रसंस्करण से पहले, ब्लेड के तेज किनारे को सुस्त करें और कुल्हाड़ी को एक जलती हुई ईंट ओवन में गर्म करने के लिए रखें। ओवरहीटिंग (अनुमेय हीटिंग 720-780 डिग्री सेल्सियस) को रोकने के लिए गर्मी उपचार प्रक्रिया की सावधानीपूर्वक निगरानी की जानी चाहिए। अधिक उन्नत स्वामी तापमान को गर्मी के रंग से पहचानते हैं।

और शुरुआती एक चुंबक के साथ तापमान का पता लगा सकते हैं। यदि चुंबक अब धातु से नहीं चिपकता है, तो कुल्हाड़ी 768 ° C (लाल-बरगंडी रंग) से अधिक गर्म हो गई है और यह ठंडा होने का समय है।

पोकर के साथ, एक लाल-गर्म कुल्हाड़ी को भट्ठी के दरवाजे पर ले जाएं, गर्मी को गहराई से हटा दें, दरवाजा और वाल्व बंद कर दें, गर्म धातु को भट्ठी में 10 घंटे के लिए छोड़ दें। कुल्हाड़ी को चूल्हे से धीरे-धीरे ठंडा होने दें।

2. स्टील सख्त. कुल्हाड़ी को आग, पोटबेली स्टोव या स्टोव पर गहरे लाल रंग में गर्म करें - तापमान 800-830 ° C (चुंबक ने चुम्बक करना बंद कर दिया है, एक और 2-3 मिनट प्रतीक्षा करें)।

सख्त गर्म पानी (30 डिग्री सेल्सियस) और तेल में किया जाता है। कुल्हाड़ी के ब्लेड को पानी में 3-4 सेंटीमीटर कम करें, इसे तीव्रता से घुमाएं।

3. कुल्हाड़ी ब्लेड रिलीज. तड़के से स्टील की भंगुरता कम हो जाती है और आंतरिक तनाव से राहत मिलती है। सफेदी के रंगों को बेहतर ढंग से अलग करने के लिए धातु को सैंडपेपर से रेत दें।

कुल्हाड़ी को 1 घंटे के लिए ओवन में 270-320 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर रखें। एक्सपोजर के बाद, बाहर निकालें और हवा में ठंडा करें।

वीडियो:घर पर कुल्हाड़ी का ताप उपचार, तीन चरण: एनीलिंग, सख्त, तड़के।

चाकू सख्त

धातुओं को सख्त करने के लिए स्वतंत्र रूप से भट्टियों का उपयोग करने की सलाह दी जाती है। चाकू, कुल्हाड़ी और अन्य के रूप में घरेलू सामानों के लिए, छोटे आकार की मफल भट्टियां सबसे उपयुक्त हैं। उनमें, आग की तुलना में बहुत अधिक सख्त तापमान प्राप्त करना संभव है और धातु के समान ताप को प्राप्त करना आसान है।

ऐसा ओवन स्वतंत्र रूप से बनाया जा सकता है। इंटरनेट पर आप इसके डिजाइन के लिए कई सरल विकल्प पा सकते हैं। ऐसी भट्टियों में, एक धातु उत्पाद को 700-900°C तक गर्म किया जा सकता है।

विचार करें कि मफल इलेक्ट्रिक भट्टी का उपयोग करके घर पर स्टेनलेस स्टील के चाकू को कैसे सख्त किया जाए। ठंडा करने के लिए, पानी या तेल के बजाय, पिघले हुए सीलिंग मोम का उपयोग किया जाता है (आप इसे एक सैन्य इकाई में प्राप्त कर सकते हैं)।

वर्तमान वेल्डिंग द्वारा धातु का ताप। जूल-लेन्ज़ कानून। धातु का विद्युत प्रतिरोध।

सभी धारावाही तत्व गर्म हो जाते हैं विद्युत का झटका, और सक्रिय प्रतिरोध R=R(t) के साथ विद्युत परिपथ के किसी भी भाग में उत्पन्न ऊष्मा की मात्रा, जो कि t और τ का एक वर्तमान I=I(t) पर समय t के आधार पर एक कार्य है, द्वारा निर्धारित किया जाता है जूल-लेन्ज़ कानून:

यह एक सामान्य सूत्र है जो वेल्डिंग करंट द्वारा गर्म किए जाने पर संयुक्त क्षेत्र में विशिष्ट तापमान को नहीं दिखाता या निर्धारित नहीं करता है।

हालाँकि, यह याद रखना चाहिए कि R और I का मान काफी हद तक इस धारा के प्रवाह की अवधि पर निर्भर करता है।

संपर्क मशीनों को संरचनात्मक रूप से इस तरह से निर्मित किया जाता है कि इलेक्ट्रोड के बीच सबसे बड़ी मात्रा में गर्मी निकलती है।

सीम स्पॉट वेल्डिंग में इलेक्ट्रोड-इलेक्ट्रोड वर्गों की सबसे बड़ी संख्या है, प्रतिरोध की कुल मात्रा इलेक्ट्रोड-भाग के प्रतिरोध का योग है + विवरण - विवरण+ विवरण + इलेक्ट्रोड - विवरण

री \u003d 2Red + Rdd + 2Rd

वेल्डिंग के थर्मल चक्र के दौरान कुल प्रतिरोध री के सभी घटक लगातार बदलते रहते हैं।

संपर्क प्रतिरोध - Rdd मूल्य में सबसे बड़ा है, क्योंकि। संपर्क माइक्रोप्रोट्रूशियंस के साथ किया जाता है और शारीरिक संपर्क का क्षेत्र छोटा होता है।

इसके अलावा, ऑक्साइड फिल्म और विभिन्न संदूषक भाग की सतह पर मौजूद होते हैं।

क्योंकि हम मुख्य रूप से स्टील्स और मिश्र धातुओं को महत्वपूर्ण ताकत के साथ वेल्ड करते हैं, फिर सूक्ष्म खुरदरापन का पूर्ण पतन तभी होता है जब उन्हें वेल्डिंग करंट द्वारा लगभग 600 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गर्म किया जाता है।

इलेक्ट्रोड-पार्ट संपर्क में प्रतिरोध Rdd से बहुत कम है, क्योंकि इलेक्ट्रोड के नरम और अधिक उच्च तापीय प्रवाहकीय सामग्री को सक्रिय रूप से भागों की सूक्ष्मता के प्रोट्रूशियंस के बीच पेश किया जाता है।

संपर्कों में बढ़ा प्रतिरोध इस तथ्य के कारण भी है कि संपर्क क्षेत्रों में वर्तमान रेखा का तेज वक्रता है, जो वर्तमान पथ में वृद्धि के कारण उच्च प्रतिरोध निर्धारित करता है।

संपर्क प्रतिरोध Rdd और Red काफी हद तक वेल्डिंग के लिए सतह की सफाई पर निर्भर करता है।

एमीटर-वोल्टमीटर योजना के अनुसार 2 प्लेटों, 3 मिमी मोटी, बहुत दृढ़ता से संकुचित 200N को मापकर, हमने निम्नलिखित मान प्राप्त किए:

एक सर्कल के साथ सतहों को साफ करना और पीसना: 100 µOhm

निष्कर्ष: पीस

व्यवहार में, नक़्क़ाशी का उपयोग किया जाता है (बड़ी सतहों को वेल्डिंग करते समय), धातु ब्रश, सैंडब्लास्टिंग और शॉट ब्लास्टिंग के साथ सतह का उपचार।

संपर्क वेल्डिंग में, वे कोल्ड रोल्ड स्टील का उपयोग करने की कोशिश करते हैं जिसकी सतह पर तेल के अवशेष हो सकते हैं।

यदि सतह पर कोई जंग नहीं है, तो यह सतहों को वेल्ड करने के लिए नीचा दिखाने के लिए पर्याप्त है।

बढ़ते संपीड़न बलों के साथ स्वच्छ लेकिन ऑक्साइड-लेपित भागों का संपर्क प्रतिरोध कम हो जाता है। यह microprotrusions के अधिक से अधिक विरूपण के कारण है।

हम करंट को चालू करते हैं, स्ट्रीमलाइन का उच्चतम घनत्व किशोर सतहों पर केंद्रित होता है। माइक्रोप्रोट्रूशियंस के विरूपण के दौरान गठित संपर्कों के माध्यम से वर्तमान।

समय के प्रारंभिक क्षण में, भाग की सामग्री में वर्तमान घनत्व कम होता है, क्योंकि वर्तमान लाइनों को अपेक्षाकृत समान रूप से वितरित किया जाता है, और पार्ट-टू-पार्ट संपर्क में, केवल प्रवाहकत्त्व क्षेत्रों के माध्यम से प्रवाह होता है, इसलिए, वर्तमान घनत्व भाग के थोक की तुलना में अधिक है और इस क्षेत्र में गर्मी उत्पादन और हीटिंग हैं अधिक महत्वपूर्ण।

संपर्क में आने वाली धातु नमनीय हो जाएगी। यह वेल्डिंग बल के प्रभाव में विकृत हो जाता है, प्रवाहकीय संपर्कों का क्षेत्र बढ़ जाएगा और जब टी = 600 डिग्री सेल्सियस (एक सेकंड के सौवें हिस्से में) तक पहुंच जाता है, तो माइक्रोप्रोट्रूशियंस पूरी तरह से विकृत हो जाते हैं, ऑक्साइड फिल्में आंशिक रूप से नष्ट हो जाती हैं, आंशिक रूप से फैल जाती हैं भाग का द्रव्यमान, और संपर्क प्रतिरोध Rdd की भूमिका हीटिंग प्रक्रिया में सर्वोपरि नहीं रहेगी। ।

हालांकि, इस समय तक आंशिक संपर्क क्षेत्र में तापमान उच्चतम होगा, सामग्री की प्रतिरोधकता उच्चतम होगी, और इस क्षेत्र में वैसे भी गर्मी रिलीज अधिक तीव्र होगी।

इसके प्रवाह की अवधि के लिए पर्याप्त वर्तमान घनत्व के साथ, यह वहाँ है कि धातु का पिघलना शुरू होता है।

भाग-भाग के संपर्क में ठीक पिघलने वाले इज़ोटेर्म की उपस्थिति इस क्षेत्र से सबसे छोटी गर्मी हटाने, भाग के स्वयं के प्रतिरोध से सुगम होगी।

भाग का आंतरिक प्रतिरोध

कंडक्टर का एस-सेक्शन

गुणांक ए धारा के प्रसार को भाग के द्रव्यमान में बढ़ाता है, जबकि वास्तविक प्रसार क्षेत्र में वृद्धि होती है

डीके - प्रसार व्यास

ए \u003d 0.8-0.95, सामग्री की कठोरता पर और काफी हद तक प्रतिरोधकता पर निर्भर करता है।

डीके / δ \u003d 3-5 ए \u003d 0.8 . के अनुपात से

जाहिर है, भाग का प्रतिरोध मोटाई पर निर्भर करता है, इसे गुणांक ए द्वारा ध्यान में रखा जाता है और भाग की सामग्री की विद्युत प्रतिरोधकता पर, यह निर्भर करता है रासायनिक संरचना.

इसके अलावा, प्रतिरोधकता तापमान पर निर्भर करती है।

(टी)=ρ0*(1+αp*T)

वर्तमान के प्रवाह के साथ वेल्डिंग की प्रक्रिया में, t को संपर्क से tmelt और ऊपर तक मापा जाता है

टीमेल्ट = 1530 डिग्री सेल्सियस

जब tm तक पहुँच जाता है, तो प्रतिरोधकता अचानक बढ़ जाती है।

αρ - तापमान गुणांक

αρ=0.004 1/डिग्री सेल्सियस - शुद्ध धातुओं के लिए

αρ=0.001-0.003 1/डिग्री सेल्सियस- मिश्र धातुओं के लिए

बंधाव की बढ़ती डिग्री के साथ αρ का मान घटता है।

तापमान में वृद्धि के साथ, धातु, दोनों संपर्क में और इलेक्ट्रोड के नीचे थोक में, विकृत हो जाती है, संपर्क क्षेत्र बढ़ जाता है, और यदि इलेक्ट्रोड की कामकाजी सतह गोलाकार है, तो संपर्क क्षेत्र 1.5-2 गुना बढ़ सकता है .

वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान प्रतिरोध में परिवर्तन का ग्राफ।

समय के प्रारंभिक क्षण में, तापमान में वृद्धि और विद्युत प्रतिरोधकता में वृद्धि के कारण भाग का प्रतिरोध बढ़ जाता है, फिर धातु प्लास्टिक बन जाती है और इलेक्ट्रोड की सतह में इंडेंटेशन के कारण संपर्क क्षेत्र बढ़ने लगता है। भाग, साथ ही संपर्क क्षेत्र के आकार में वृद्धि भाग-भाग।

वेल्डिंग चालू बंद होने पर कुल प्रतिरोध कम हो जाएगा। हालांकि, कार्बन और कम मिश्र धातु स्टील्स वेल्डिंग के लिए यह सच है।

उच्च तापमान Ni और Cr मिश्र धातुओं की वेल्डिंग के लिए, प्रतिरोध भी बढ़ सकता है।

विद्युत और तापमान क्षेत्र।

जूल-लेन्ज़ कानून क्यू \u003d आईआरटी वर्तमान-वाहक तत्वों में गर्मी उत्पादन दिखाता है, और गर्मी हटाने की प्रक्रिया अभी भी हो रही है।

इलेक्ट्रोड के सक्रिय शीतलन और उनमें गर्मी हटाने में वृद्धि के लिए धन्यवाद, हम कास्ट कोर का एक लेंटिकुलर आकार प्राप्त करते हैं।

लेकिन ऐसा आकार प्राप्त करना हमेशा संभव नहीं होता है, खासकर जब वेल्डिंग भिन्न, विभिन्न मोटाई की सामग्री और पतले हिस्से।

वेल्डिंग क्षेत्र में तापमान क्षेत्र की प्रकृति को जानकर, इसका विश्लेषण करना संभव है:

1) कास्ट कोर के आयाम।
2) HAZ का आकार (संरचना)
3) अवशिष्ट प्रतिबलों का परिमाण, अर्थात्। कनेक्शन गुण।

तापमान क्षेत्र - एक निश्चित समय पर भाग के विभिन्न बिंदुओं पर तापमान का एक सेट।

समान तापमान वाले बिंदु जो एक रेखा से जुड़े होते हैं समतापी कहलाते हैं।

माइक्रोसेक्शन पर शुद्ध कोर का आकार कास्ट कोर की सीमाओं के साथ पिघलने वाले इज़ोटेर्म को इंगित करता है।

अंततः, तापमान और पिघलने वाले इज़ोटेर्म का आकार, अर्थात। कास्ट कोर, मुख्य रूप से भाग के प्रतिरोध को प्रभावित करता है।

संस्थापक - गेलमैन, ने दो भाग 2 + 2 मिमी, पॉलिश किए, नक़्क़ाशीदार किए और एक कास्ट कोर प्राप्त किया; मैंने पुर्जे लिए और एक कास्ट कोर भी मिला।

हालांकि, विषम मोटाई की वेल्डिंग करते समय उत्पन्न होने वाली कठिनाइयाँ वेल्डिंग क्षेत्र में थर्मल क्षेत्रों के वितरण की जांच करना आवश्यक बनाती हैं।

वर्तमान घनत्व आवेशों की गति की दिशा के लंबवत एक छोटे से क्षेत्र से होकर गुजरने वाले आवेशों की संख्या है, जिसे इसकी सतह की लंबाई से विभाजित किया जाता है।

स्टील को सख्त करने की प्रक्रिया आपको उत्पाद की कठोरता को लगभग 3-4 गुना बढ़ाने की अनुमति देती है। कई निर्माता उत्पादन के समय एक समान प्रक्रिया करते हैं, लेकिन कुछ मामलों में इसे दोहराया जाना चाहिए, क्योंकि स्टील या अन्य मिश्र धातु की कठोरता कम होती है। यही कारण है कि कई लोग सोच रहे हैं कि घर पर धातु को कैसे सख्त किया जाए?

क्रियाविधि

सख्त स्टील पर काम करने के लिए, यह ध्यान रखना आवश्यक है कि इस तरह की प्रक्रिया को सही तरीके से कैसे किया जाता है। हार्डनिंग एक लोहे या मिश्र धातु की सतह की कठोरता को बढ़ाने की एक प्रक्रिया है, जिसमें नमूने को उच्च तापमान पर गर्म करना और फिर उसे ठंडा करना शामिल है। इस तथ्य के बावजूद कि पहली नज़र में विचाराधीन प्रक्रिया सरल है, धातुओं के विभिन्न समूह अपनी विशिष्ट संरचना और विशेषताओं में भिन्न होते हैं।

निम्नलिखित मामलों में घर पर गर्मी उपचार उचित है:

1. यदि आवश्यक हो, तो सामग्री को सख्त करें, उदाहरण के लिए काटने के किनारे पर। एक उदाहरण छेनी और छेनी का सख्त होना है।
2. यदि आवश्यक हो, तो वस्तु की प्लास्टिसिटी बढ़ाएं। गर्म फोर्जिंग के मामले में यह अक्सर आवश्यक होता है।

स्टील का पेशेवर सख्त होना एक महंगी प्रक्रिया है। सतह की कठोरता को बढ़ाने के लिए 1 किलो की लागत लगभग 200 रूबल है। सतह की कठोरता को बढ़ाने की सभी विशेषताओं को ध्यान में रखते हुए ही घर पर स्टील के सख्त होने को व्यवस्थित करना संभव है।

प्रक्रिया विशेषताएं

निम्नलिखित बिंदुओं को ध्यान में रखते हुए, स्टील को सख्त करना संभव है:

1. ताप समान होना चाहिए। केवल इस मामले में सामग्री की संरचना सजातीय है।
2. स्टील का ताप काले या नीले धब्बों के बिना होना चाहिए, जो सतह के अत्यधिक गर्म होने का संकेत देता है।
3. नमूने को चरम अवस्था में गर्म नहीं किया जाना चाहिए, क्योंकि संरचना में परिवर्तन अपरिवर्तनीय होंगे।
4. धातु का चमकीला लाल रंग स्टील के गर्म होने की शुद्धता को दर्शाता है।
5. शीतलन भी समान रूप से किया जाना चाहिए, जिसके लिए पानी के स्नान का उपयोग किया जाता है।

प्रक्रिया के उपकरण और विशेषताएं

सतह को गर्म करने के लिए अक्सर विशेष उपकरण का उपयोग किया जाता है। यह इस तथ्य के कारण है कि स्टील को गलनांक तक गर्म करना काफी मुश्किल है। घर पर, निम्नलिखित उपकरण अक्सर उपयोग किए जाते हैं:

1. विद्युत भट्ठी;
2. ब्लोटोरच;
3. थर्मल ओवन;
4. एक बड़ा अलाव जो गर्मी को पुनर्निर्देशित करने के लिए बनाया गया है।

गर्मी का स्रोत चुनते समय, किसी को इस तथ्य को ध्यान में रखना चाहिए कि भाग को पूरी तरह से भट्ठी या आग में रखा जाना चाहिए जिस पर हीटिंग किया जाता है। धातु के प्रकार के अनुसार भी उपकरण का चयन करना सही होगा जिसे संसाधित किया जाएगा। संरचना की ताकत जितनी अधिक होगी, प्लास्टिसिटी प्रदान करने के लिए मिश्र धातु को उतना ही गर्म किया जाएगा।

मामले में जब भाग के केवल हिस्से को सख्त करना आवश्यक होता है, तो जेट सख्त का उपयोग किया जाता है। यह ठंडे पानी के एक जेट को केवल हिस्से के एक निश्चित हिस्से से टकराने के लिए प्रदान करता है।

स्टील को ठंडा करने के लिए अक्सर पानी का एक टब या बैरल, साथ ही एक बाल्टी का उपयोग किया जाता है। इस तथ्य को ध्यान में रखना महत्वपूर्ण है कि कुछ मामलों में धीरे-धीरे शीतलन किया जाता है, दूसरों में तेज और अचानक।

खुली आग पर बढ़ती कठोरता

रोजमर्रा की जिंदगी में, अक्सर खुली आग पर सख्त किया जाता है। यह विधि केवल एक बार की सतह सख्त प्रक्रिया के लिए उपयुक्त है।

सभी कार्यों को कई चरणों में विभाजित किया जा सकता है:

1. पहले आपको आग लगाने की जरूरत है;
2. आग लगाते समय, दो बड़े कंटेनर तैयार किए जाते हैं जो भाग के आकार के अनुरूप होंगे;
3. आग को अधिक गर्मी देने के लिए, आपको बड़ी मात्रा में कोयला उपलब्ध कराने की आवश्यकता है। वे लंबे समय तक बहुत अधिक गर्मी देते हैं;
4. एक कंटेनर में पानी होना चाहिए, दूसरे में - इंजन ऑयल;
5. विशेष उपकरण का उपयोग किया जाना चाहिए जिसके साथ हॉट वर्कपीस आयोजित किया जाएगा। वीडियो पर आप अक्सर लोहार चिमटे पा सकते हैं, जो सबसे प्रभावी होते हैं;
6. तैयारी के बाद आवश्यक उपकरणआपको वस्तु को लौ के बिल्कुल बीच में रखना चाहिए। उसी समय, कोयले की बहुत गहराई में भाग को दफनाना संभव है, जो यह सुनिश्चित करेगा कि धातु पिघलने की स्थिति में गर्म हो;
7. अंगारे जिनमें चमकीला होता है सफेद रंग- दूसरों की तुलना में गर्म। धातु के पिघलने की प्रक्रिया की बारीकी से निगरानी की जानी चाहिए। लौ लाल होनी चाहिए, लेकिन सफेद नहीं। अगर आग सफेद है, तो धातु के गर्म होने की संभावना है। इस मामले में, प्रदर्शन में काफी गिरावट आई है, और सेवा जीवन कम हो गया है;
8. सही रंग, पूरी सतह पर एक समान, धातु के ताप की एकरूपता निर्धारित करता है;
9. अगर कालापन होता है नीले रंग का, तो यह धातु के मजबूत नरम होने का संकेत देता है, अर्थात यह अत्यधिक नमनीय हो जाता है। इसकी अनुमति नहीं दी जानी चाहिए, क्योंकि संरचना का काफी उल्लंघन किया गया है;
10. जब धातु पूरी तरह से गर्म हो जाती है, तो इसे हॉटबेड से हटा दिया जाना चाहिए;
11. उसके बाद, लाल-गर्म धातु को 3 सेकंड की आवृत्ति के साथ तेल के साथ एक कंटेनर में रखा जाना चाहिए;
12. अंतिम चरण को पानी में भाग का विसर्जन कहा जा सकता है। इसी समय, पानी को समय-समय पर हिलाया जाता है। यह इस तथ्य के कारण है कि उत्पाद के चारों ओर पानी जल्दी गर्म हो जाता है।

काम करते समय सावधानी बरतनी चाहिए, क्योंकि गर्म तेल त्वचा को नुकसान पहुंचा सकता है। वीडियो में, आप ध्यान दे सकते हैं कि प्लास्टिसिटी की वांछित डिग्री तक पहुंचने पर सतह किस रंग की होनी चाहिए। लेकिन अलौह धातुओं को सख्त करने के लिए, तापमान को 700 से 900 डिग्री सेल्सियस के बीच रखना अक्सर आवश्यक होता है। अलौह मिश्र धातुओं को खुली आग पर गर्म करना व्यावहारिक रूप से असंभव है, क्योंकि विशेष उपकरणों के बिना ऐसे तापमान तक पहुंचना असंभव है। एक उदाहरण इलेक्ट्रिक भट्टी का उपयोग है, जो सतह को 800 डिग्री सेल्सियस तक गर्म करने में सक्षम है।

यदि आप धातु को सही तरीके से सख्त करना जानते हैं, तो घर पर भी आप धातु उत्पादों की कठोरता को दो से तीन गुना बढ़ा सकते हैं। यह आवश्यक क्यों है इसके कारण बहुत भिन्न हो सकते हैं। इस तरह के एक तकनीकी संचालन की आवश्यकता होती है, विशेष रूप से, यदि धातु को कांच को काटने में सक्षम होने के लिए पर्याप्त कठोर होना चाहिए।

सबसे अधिक बार, काटने के उपकरण को सख्त करना आवश्यक होता है, और गर्मी उपचार न केवल तब किया जाता है जब इसकी कठोरता को बढ़ाने के लिए आवश्यक हो, बल्कि तब भी जब इस विशेषता को कम करने की आवश्यकता हो। जब उपकरण की कठोरता बहुत कम होती है, तो ऑपरेशन के दौरान इसका काटने वाला हिस्सा जाम हो जाएगा, लेकिन यदि यह अधिक है, तो धातु यांत्रिक भार के प्रभाव में उखड़ जाएगी।

कम ही लोग जानते हैं कि न केवल उत्पादन में या घर पर, बल्कि खरीदते समय स्टोर में भी स्टील के उपकरण को कितनी अच्छी तरह सख्त किया जाता है, यह जांचने का एक आसान तरीका है। ऐसी जाँच करने के लिए, आपको एक नियमित फ़ाइल की आवश्यकता होती है। उन्हें खरीदे गए उपकरण के काटने वाले हिस्से के साथ किया जाता है। यदि इसे बुरी तरह से सख्त किया गया है, तो फ़ाइल अपने काम करने वाले हिस्से से चिपकी हुई प्रतीत होगी, और विपरीत स्थिति में, यह आसानी से परीक्षण किए गए टूल से दूर चली जाएगी, जबकि जिस हाथ में फ़ाइल स्थित है, उस पर कोई अनियमितता महसूस नहीं होगी। उत्पाद की सतह।

यदि, फिर भी, यह पता चला कि आपके पास अपने निपटान में एक उपकरण था, जिसकी सख्त गुणवत्ता आपको सूट नहीं करती है, तो आपको इसके बारे में चिंता नहीं करनी चाहिए। यह समस्या काफी आसानी से हल हो जाती है: इसके लिए परिष्कृत उपकरणों और विशेष उपकरणों का उपयोग किए बिना, घर पर भी धातु को सख्त करना संभव है। हालाँकि, आपको पता होना चाहिए कि कम कार्बन वाले स्टील्स को सख्त नहीं किया जा सकता है। साथ ही, कार्बन की कठोरता और घर पर भी बढ़ने में काफी आसान है।

सख्त करने की तकनीकी बारीकियां

तड़के, जो धातुओं के ताप उपचार के प्रकारों में से एक है, दो चरणों में किया जाता है। सबसे पहले, धातु को उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है, और फिर ठंडा किया जाता है। विभिन्न श्रेणियों से संबंधित विभिन्न धातुएं और यहां तक ​​कि स्टील्स एक दूसरे से उनकी संरचना में भिन्न होते हैं, इसलिए उनके गर्मी उपचार मोड मेल नहीं खाते हैं।

धातु के ताप उपचार (सख्त, तड़के, आदि) की आवश्यकता हो सकती है:

• इसकी सख्तता और कठोरता में वृद्धि;
• इसकी प्लास्टिसिटी में सुधार, जो प्लास्टिक विरूपण द्वारा प्रसंस्करण करते समय आवश्यक है।

कई विशिष्ट कंपनियां स्टील को सख्त करती हैं, लेकिन इन सेवाओं की लागत काफी अधिक होती है और यह उस हिस्से के वजन पर निर्भर करता है जिसे हीट ट्रीट करने की आवश्यकता होती है। इसलिए इसे स्वयं करने की सलाह दी जाती है, खासकर जब से आप इसे घर पर भी कर सकते हैं।

यदि आप अपने दम पर धातु को सख्त करने का निर्णय लेते हैं, तो हीटिंग जैसी प्रक्रिया को ठीक से करना बहुत महत्वपूर्ण है। इस प्रक्रिया के साथ उत्पाद की सतह पर काले या नीले धब्बे दिखाई नहीं देने चाहिए। तथ्य यह है कि हीटिंग सही ढंग से हो रहा है, इसका सबूत धातु के चमकदार लाल रंग से है। इस प्रक्रिया को एक वीडियो द्वारा अच्छी तरह से प्रदर्शित किया गया है जिससे आपको यह अंदाजा लगाने में मदद मिलेगी कि गर्मी से उपचारित धातु को कितना गर्म करना है।

धातु उत्पाद के आवश्यक तापमान को गर्म करने के लिए गर्मी स्रोत के रूप में जिसे कठोर करने की आवश्यकता होती है, आप इसका उपयोग कर सकते हैं:

• बिजली द्वारा संचालित एक विशेष ओवन;
• ब्लोटोरच;
• एक खुली आग जो आप अपने घर के आंगन में या देश में बना सकते हैं।

ऊष्मा स्रोत का चुनाव उस तापमान पर निर्भर करता है जिस पर ऊष्मा का उपचार करने वाली धातु को गर्म किया जाना चाहिए।

शीतलन विधि का चुनाव न केवल सामग्री पर निर्भर करता है, बल्कि इस बात पर भी निर्भर करता है कि क्या परिणाम प्राप्त करने हैं। यदि, उदाहरण के लिए, पूरे उत्पाद को सख्त करना आवश्यक नहीं है, लेकिन केवल इसका अलग खंड है, तो शीतलन भी बिंदुवार किया जाता है, जिसके लिए ठंडे पानी के एक जेट का उपयोग किया जा सकता है।

तकनीकी योजना, जिसके अनुसार धातु कठोर होती है, तात्कालिक, क्रमिक या बहु-चरण शीतलन प्रदान कर सकती है।

एक प्रकार के कूलर का उपयोग करके तेजी से ठंडा करना, कार्बन या मिश्र धातु श्रेणी में सख्त स्टील्स के लिए इष्टतम है। इस तरह के शीतलन को करने के लिए, एक कंटेनर की आवश्यकता होती है, जो एक बाल्टी, एक बैरल या एक साधारण स्नान भी हो सकता है (यह सब संसाधित होने वाली वस्तु के आयामों पर निर्भर करता है)।

इस घटना में कि अन्य श्रेणियां या यदि, सख्त करने के अलावा, तड़के की आवश्यकता होती है, तो दो-चरण शीतलन योजना का उपयोग किया जाता है। इस योजना के साथ, आवश्यक तापमान पर गर्म किए गए उत्पाद को पहले पानी से ठंडा किया जाता है, और फिर खनिज या सिंथेटिक तेल में रखा जाता है, जिसमें और ठंडा किया जाता है। किसी भी परिस्थिति में तेल शीतलक का तुरंत उपयोग नहीं किया जाना चाहिए, क्योंकि तेल प्रज्वलित हो सकता है।

विभिन्न स्टील ग्रेड के लिए सख्त मोड का सही ढंग से चयन करने के लिए, किसी को विशेष तालिकाओं द्वारा निर्देशित किया जाना चाहिए।

खुली आग पर स्टील को सख्त कैसे करें

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, हीटिंग के लिए खुली आग का उपयोग करके घर पर स्टील को सख्त करना संभव है। स्वाभाविक रूप से, ऐसी प्रक्रिया आग से शुरू होनी चाहिए, जिसमें बहुत सारे गर्म कोयले बनने चाहिए। आपको दो कंटेनरों की भी आवश्यकता होगी। उनमें से एक में खनिज या सिंथेटिक तेल डालना चाहिए, और दूसरे में साधारण ठंडा पानी डालना चाहिए।

आग से लाल-गर्म लोहे को निकालने के लिए, आपको लोहार चिमटे की आवश्यकता होगी, जिसे समान उद्देश्य के किसी अन्य उपकरण से बदला जा सकता है। सब कुछ के बाद प्रारंभिक कार्यपूरा हो गया है, और आग में पर्याप्त मात्रा में गर्म कोयले बन गए हैं, आप उन वस्तुओं को रख सकते हैं जिन्हें सख्त करने की आवश्यकता है।

गठित अंगारों के रंग से, उनके ताप के तापमान का अंदाजा लगाया जा सकता है। तो, कोयले अधिक गर्म होते हैं, जिनकी सतह का रंग चमकीला सफेद होता है। आग की लौ के रंग की निगरानी करना भी महत्वपूर्ण है, जो इंगित करता है तापमान व्यवस्थाइसके इंटीरियर में। यह सबसे अच्छा है अगर आग की लौ को सफेद नहीं बल्कि लाल रंग से रंगा जाए। बाद के मामले में, बहुत अधिक संकेत करना उच्च तापमानलौ, न केवल अति ताप करने का जोखिम है, बल्कि उस धातु को भी जलाने का जोखिम है जिसे कठोर करने की आवश्यकता है।

गर्म धातु के रंग की भी सावधानीपूर्वक निगरानी की जानी चाहिए। विशेष रूप से, मशीनीकृत उपकरण के काटने वाले किनारों पर काले धब्बे दिखाई नहीं देने चाहिए। धातु का नीला रंग इंगित करता है कि यह बहुत नरम हो गया है और बहुत अधिक नमनीय हो गया है। इसे ऐसी स्थिति में नहीं लाया जा सकता है।

उत्पाद को आवश्यक डिग्री तक शांत करने के बाद, आप अगले चरण - शीतलन के लिए आगे बढ़ सकते हैं। सबसे पहले, इसे तेल के साथ एक कंटेनर में उतारा जाता है, और यह अक्सर (3 सेकंड की आवृत्ति के साथ) और जितनी जल्दी हो सके किया जाता है। धीरे-धीरे, इन गोताखोरों के बीच का अंतराल बढ़ता जाता है। जैसे ही लाल-गर्म स्टील अपने रंग की चमक खो देता है, आप इसे पानी में ठंडा करना शुरू कर सकते हैं।

धातु को पानी से ठंडा करते समय, जिसकी सतह पर गर्म तेल की बूंदें रहती हैं, सावधानी बरतनी चाहिए, क्योंकि वे भड़क सकती हैं। प्रत्येक गोता लगाने के बाद, पानी को हर समय ठंडा रखने के लिए उसे हिलाना चाहिए। इस तरह के ऑपरेशन को करने के नियमों का बेहतर विचार प्राप्त करने के लिए, एक प्रशिक्षण वीडियो मदद करेगा।

कठोर अभ्यासों को ठंडा करने में कुछ सूक्ष्मताएँ होती हैं। इसलिए, उन्हें शीतलक के साथ एक कंटेनर में समतल नहीं किया जा सकता है। अगर आप इसे इस तरह से करते हैं, तो नीचे के भागएक ड्रिल या कोई अन्य धातु की वस्तु जिसमें लम्बी आकृति होती है, पहले ठंडी हो जाएगी, जिससे उसका संपीड़न हो जाएगा। यही कारण है कि इस तरह के उत्पादों को व्यापक अंत की ओर से शीतलक में विसर्जित करना आवश्यक है।

स्टील के विशेष ग्रेड के गर्मी उपचार और अलौह धातुओं के गलाने के लिए, खुली आग की संभावनाएं पर्याप्त नहीं होंगी, क्योंकि यह धातु को 700-9000 के तापमान तक गर्म करने में सक्षम नहीं होगी। ऐसे उद्देश्यों के लिए, विशेष भट्टियों का उपयोग करना आवश्यक है, जो मफल या इलेक्ट्रिक हो सकते हैं। यदि घर पर इलेक्ट्रिक भट्टी बनाना काफी कठिन और महंगा है, तो मफल-टाइप हीटिंग उपकरण के साथ यह काफी संभव है।

धातु को सख्त करने के लिए स्व-निर्मित कक्ष

एक मफल भट्टी, जिसे घर पर खुद बनाना काफी संभव है, आपको विभिन्न ग्रेड के स्टील को सख्त करने की अनुमति देता है। इस हीटिंग डिवाइस के निर्माण के लिए आवश्यक मुख्य घटक आग रोक मिट्टी है। ऐसी मिट्टी की परत, जो भट्ठी के अंदर को ढकेगी, 1 सेमी से अधिक नहीं होनी चाहिए।

सख्त धातु के लिए एक कक्ष की योजना: 1 - नाइक्रोम तार; 2 - कक्ष का भीतरी भाग; 3 - कक्ष का बाहरी भाग; 4 - सर्पिल लीड के साथ पीछे की दीवार

भविष्य की भट्ठी को आवश्यक विन्यास और वांछित आयाम देने के लिए, पैराफिन के साथ लगाए गए कार्डबोर्ड से एक मोल्ड बनाना सबसे अच्छा है, जिस पर आग रोक मिट्टी लगाई जाएगी। एक मोटी सजातीय द्रव्यमान में पानी के साथ मिश्रित मिट्टी को कार्डबोर्ड फॉर्म के गलत पक्ष पर लगाया जाता है, जिससे यह पूरी तरह से सूखने के बाद पीछे रह जाएगा। इस तरह के उपकरण में गर्म किए गए धातु उत्पादों को एक विशेष दरवाजे के माध्यम से इसमें रखा जाता है, जो आग रोक मिट्टी से भी बना होता है।

खुली हवा में सूखने के बाद चैम्बर और डिवाइस के दरवाजे को अतिरिक्त रूप से 100 ° के तापमान पर सुखाया जाता है। उसके बाद, उन्हें एक भट्टी में निकाल दिया जाता है, जिसके कक्ष में तापमान धीरे-धीरे 900 ° तक लाया जाता है। जब वे फायरिंग के बाद ठंडा हो जाते हैं, तो उन्हें लॉकस्मिथ टूल्स और सैंडपेपर का उपयोग करके एक-दूसरे से सावधानी से जोड़ा जाना चाहिए।

पूरी तरह से बने कक्ष की सतह पर एक नाइक्रोम तार घाव होता है, जिसका व्यास 0.75 मिमी होना चाहिए। ऐसी वाइंडिंग की पहली और आखिरी परत को एक साथ घुमाया जाना चाहिए। कक्ष के चारों ओर तार को घुमाते समय, इसके घुमावों के बीच एक निश्चित दूरी छोड़ी जानी चाहिए, जिसे शॉर्ट सर्किट की संभावना को बाहर करने के लिए आग रोक मिट्टी से भी भरा जाना चाहिए। नाइक्रोम तार सूखने के मोड़ के बीच इन्सुलेशन प्रदान करने के लिए लागू मिट्टी की परत के बाद, मिट्टी की एक और परत कक्ष की सतह पर लागू होती है, जिसकी मोटाई लगभग 12 सेमी होनी चाहिए।

तैयार कक्ष, पूरी तरह से सूखने के बाद, धातु के मामले में रखा जाता है, और उनके बीच के अंतराल को एस्बेस्टस चिप्स से भर दिया जाता है। आंतरिक कक्ष तक पहुंच प्रदान करने के लिए, अंदर से समाप्त दरवाजे भट्ठी के धातु के शरीर पर लटकाए जाते हैं। सेरेमिक टाइल्स. संरचनात्मक तत्वों के बीच सभी मौजूदा अंतराल को आग रोक मिट्टी और एस्बेस्टस चिप्स से सील कर दिया गया है।

कैमरे के नाइक्रोम वाइंडिंग के सिरे, जिससे विद्युत शक्ति की आपूर्ति करना आवश्यक है, इसके पीछे की ओर से आउटपुट हैं। धातु फ्रेम. मफल भट्टी के अंदर होने वाली प्रक्रियाओं को नियंत्रित करने के लिए, साथ ही थर्मोकपल का उपयोग करके इसमें तापमान को मापने के लिए, इसके सामने के हिस्से में दो छेद किए जाने चाहिए, जिनका व्यास क्रमशः 1 और 2 सेमी होना चाहिए। . फ्रेम के सामने से, ऐसे उद्घाटन विशेष स्टील के पर्दे के साथ बंद हो जाएंगे। एक घर-निर्मित डिज़ाइन, जिसका निर्माण ऊपर वर्णित है, आपको घर पर ताला बनाने वाले और काटने के उपकरण, मुद्रांकन उपकरण के काम करने वाले तत्वों आदि को सख्त करने की अनुमति देता है।

धातुओं और मिश्र धातुओं का ताप या तो प्लास्टिक विरूपण (यानी फोर्जिंग या रोलिंग से पहले) के प्रतिरोध को कम करने के लिए किया जाता है, या उच्च तापमान (गर्मी उपचार) के प्रभाव में होने वाली क्रिस्टल संरचना को बदलने के लिए किया जाता है। इनमें से प्रत्येक मामले में, हीटिंग प्रक्रिया की स्थितियों का अंतिम उत्पाद की गुणवत्ता पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है।

हल किए जाने वाले कार्य हीटिंग प्रक्रिया की मुख्य विशेषताओं को पूर्व निर्धारित करते हैं: तापमान, एकरूपता और अवधि।

हीटिंग तापमान को आमतौर पर धातु की सतह का अंतिम तापमान कहा जाता है, जिस पर, प्रौद्योगिकी की आवश्यकताओं के अनुसार, इसे भट्ठी से जारी किया जा सकता है। हीटिंग तापमान का मूल्य मिश्र धातु की रासायनिक संरचना (ग्रेड) और हीटिंग के उद्देश्य पर निर्भर करता है।

जब दबाव उपचार से पहले गरम किया जाता है, तो भट्ठी से बिलेट आउटपुट का तापमान पर्याप्त रूप से अधिक होना चाहिए, क्योंकि इससे प्लास्टिक विरूपण के प्रतिरोध को कम करने में मदद मिलती है और प्रसंस्करण के लिए बिजली की खपत में कमी आती है, रोलिंग और फोर्जिंग उपकरण की उत्पादकता में वृद्धि होती है। , और इसकी सेवा जीवन में वृद्धि।

हालांकि, हीटिंग तापमान की एक ऊपरी सीमा होती है, क्योंकि यह अनाज के विकास, अति ताप और अतिबर्निंग और धातु ऑक्सीकरण के त्वरण से सीमित होता है। अधिकांश मिश्र धातुओं को गर्म करने के दौरान, उनके चरण आरेख पर ठोस रेखा के नीचे 30-100 डिग्री सेल्सियस के बिंदु पर पहुंचने पर, अलगाव और गैर-धातु समावेशन के कारण, अनाज की सीमाओं पर एक तरल चरण दिखाई देता है; इससे अनाज के बीच यांत्रिक बंधन कमजोर हो जाता है, उनकी सीमाओं पर तीव्र ऑक्सीकरण होता है; ऐसी धातु अपनी ताकत खो देती है और दबाव उपचार के दौरान गिर जाती है। यह घटना, जिसे ओवरबर्निंग कहा जाता है, अधिकतम ताप तापमान को सीमित करता है। जली हुई धातु की मरम्मत किसी भी बाद के ताप उपचार द्वारा नहीं की जा सकती है और यह केवल रीमेल्टिंग के लिए उपयुक्त है।

धातु के अधिक गरम होने से अनाज का अत्यधिक विकास होता है, जिसके परिणामस्वरूप गिरावट होती है यांत्रिक विशेषताएं. इसलिए, रोलिंग को सुपरहीट तापमान से कम तापमान पर पूरा किया जाना चाहिए। गर्म धातु को एनीलिंग या सामान्य करके ठीक किया जा सकता है।

दबाव उपचार के अंत में स्वीकार्य तापमान के आधार पर निचली ताप तापमान सीमा निर्धारित की जाती है, जिसमें वर्कपीस से सभी गर्मी के नुकसान को ध्यान में रखा जाता है वातावरणऔर प्लास्टिक विरूपण के कारण इसमें गर्मी मुक्त होती है। इसलिए, प्रत्येक मिश्र धातु के लिए और प्रत्येक प्रकार के गठन के लिए एक निश्चित तापमान सीमा होती है, जिसके ऊपर और नीचे वर्कपीस को गर्म नहीं किया जाना चाहिए। यह जानकारी संबंधित संदर्भ पुस्तकों में दी गई है।

इस तरह के जटिल मिश्र धातुओं के लिए हीटिंग तापमान का मुद्दा विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, उदाहरण के लिए, उच्च-मिश्र धातु स्टील्स, जो दबाव उपचार के दौरान, प्लास्टिक विरूपण के लिए एक उच्च प्रतिरोध है, और साथ ही, अति ताप और जलने के लिए प्रवण हैं। ये कारक कार्बन स्टील्स की तुलना में उच्च-मिश्र धातु वाले स्टील्स के लिए हीटिंग तापमान की एक संकीर्ण सीमा का कारण बनते हैं।

तालिका में। 21-1, एक उदाहरण के रूप में, कुछ स्टील्स के लिए डेटा दबाव उपचार से पहले और बर्नआउट तापमान पर उनके हीटिंग के अधिकतम स्वीकार्य तापमान पर दिया जाता है।

गर्मी उपचार के दौरान, हीटिंग तापमान केवल तकनीकी आवश्यकताओं पर निर्भर करता है, अर्थात, मिश्र धातु की संरचना और संरचना के कारण, गर्मी उपचार के प्रकार और इसके मोड पर।

ताप एकरूपताभट्ठी से जारी होने पर वर्कपीस की सतह और केंद्र (चूंकि यह आमतौर पर सबसे बड़ा अंतर है) के बीच तापमान अंतर से निर्धारित होता है:

T con \u003d T con pov - T concent। यह सूचक भी बहुत महत्वपूर्ण है, क्योंकि दबाव उपचार से पहले गर्म होने पर वर्कपीस के क्रॉस सेक्शन में बहुत बड़ा तापमान अंतर असमान विरूपण का कारण बन सकता है, और जब गर्मी उपचार के लिए गरम किया जाता है, तो यह पूरे मोटाई में आवश्यक परिवर्तनों की अपूर्णता का कारण बन सकता है। धातु, यानी दोनों ही मामलों में - शादी के अंत उत्पाद। उसी समय, धातु खंड पर तापमान को समतल करने की प्रक्रिया के लिए उच्च सतह के तापमान के लिए लंबे समय तक संपर्क की आवश्यकता होती है।

हालांकि, दबाव उपचार से पहले धातु के हीटिंग की पूर्ण एकरूपता की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि इसे भट्ठी से मिल या प्रेस और रोलिंग (फोर्जिंग) तक ले जाने की प्रक्रिया में, तापमान अनिवार्य रूप से सिल्लियों के क्रॉस-सेक्शन पर बराबर होता है और उनकी सतह से पर्यावरण में गर्मी हस्तांतरण और धातु के अंदर तापीय चालकता के कारण बिलेट। इसके आधार पर, क्रॉस सेक्शन पर स्वीकार्य तापमान अंतर आमतौर पर निम्नलिखित सीमाओं के भीतर दबाव उपचार से पहले हीटिंग के दौरान व्यावहारिक डेटा के अनुसार लिया जाता है: उच्च मिश्र धातु स्टील्स के लिए टी कोन= 100δ; अन्य सभी स्टील ग्रेड के लिए टी कोन= 200δ पर<0,1 м и ∆टी कोन= 300δ पर > 0.2 मीटर। यहाँ धातु की गर्म मोटाई है।

सभी मामलों में, रोलिंग या फोर्जिंग से पहले इसके हीटिंग के अंत में बिलेट की मोटाई में तापमान अंतर 50 डिग्री सेल्सियस से अधिक नहीं होना चाहिए, और जब गर्मी उपचार के लिए गर्म किया जाता है, तो उत्पाद की मोटाई की परवाह किए बिना 20 डिग्री सेल्सियस। बड़े सिल्लियों को गर्म करते समय, उन्हें भट्टी से . पर निकालने की अनुमति दी जाती है टी कोन <100 °С.

धातु तापन प्रौद्योगिकी का एक अन्य महत्वपूर्ण कार्य यह सुनिश्चित करना है कि भट्टी से उतारने के समय तक रिक्त स्थान या उत्पादों की पूरी सतह पर एक समान तापमान वितरण सुनिश्चित किया जाए। इस आवश्यकता की व्यावहारिक आवश्यकता स्पष्ट है, क्योंकि धातु की सतह पर हीटिंग की एक महत्वपूर्ण गैर-एकरूपता के साथ (यहां तक ​​​​कि जब मोटाई में आवश्यक तापमान अंतर तक पहुंच जाता है), इस तरह के दोष जैसे कि तैयार लुढ़का उत्पाद या विभिन्न यांत्रिक की असमान प्रोफ़ाइल गर्मी उपचार के अधीन उत्पाद के गुण अपरिहार्य हैं।

गर्म धातु की सतह पर तापमान की एकरूपता सुनिश्चित करना एक निश्चित प्रकार के वर्कपीस या उत्पादों को गर्म करने के लिए भट्ठी के सही विकल्प और उसमें गर्मी पैदा करने वाले उपकरणों के उपयुक्त स्थान के माध्यम से प्राप्त किया जाता है, जो काम करने की जगह में आवश्यक तापमान क्षेत्र बनाते हैं। भट्ठी, वर्कपीस की आपसी व्यवस्था, आदि।

ताप समयअंतिम तापमान के लिए भी सबसे महत्वपूर्ण संकेतक है, क्योंकि भट्ठी की उत्पादकता और उसके आयाम इस पर निर्भर करते हैं। उसी समय, किसी दिए गए तापमान को गर्म करने की अवधि, ताप दर को निर्धारित करती है, अर्थात, प्रति इकाई समय में गर्म शरीर के किसी बिंदु पर तापमान में परिवर्तन। आमतौर पर, प्रक्रिया के दौरान हीटिंग दर में परिवर्तन होता है, और इसलिए एक निश्चित समय पर हीटिंग दर और माना समय अंतराल पर औसत हीटिंग दर के बीच अंतर किया जाता है।

जितनी तेजी से तापन किया जाता है (अर्थात, उतनी ही अधिक ताप दर), जाहिर तौर पर भट्टी की उत्पादकता उतनी ही अधिक होती है, अन्य सभी चीजें समान होती हैं। हालांकि, कई मामलों में, हीटिंग दर को मनमाने ढंग से बड़े होने के लिए नहीं चुना जा सकता है, भले ही बाहरी गर्मी हस्तांतरण की शर्तें इसे पूरा करने की अनुमति दें। यह भट्टियों में धातु के ताप के साथ आने वाली प्रक्रियाओं की शर्तों द्वारा लगाए गए कुछ प्रतिबंधों के कारण है और नीचे विचार किया गया है।

धातु को गर्म करने के दौरान होने वाली प्रक्रियाएं।जब धातु को गर्म किया जाता है, तो इसकी थैलीपी बदल जाती है, और चूंकि ज्यादातर मामलों में गर्मी सिल्लियों और बिलेट की सतह पर आपूर्ति की जाती है, इसलिए उनका बाहरी तापमान आंतरिक परतों के तापमान से अधिक होता है। ठोस के अलग-अलग हिस्सों के अलग-अलग मात्रा में थर्मल विस्तार के परिणामस्वरूप, तनाव उत्पन्न होते हैं, जिन्हें थर्मल कहा जाता है।

घटना का एक अन्य समूह हीटिंग के दौरान धातु की सतह पर रासायनिक प्रक्रियाओं से जुड़ा है। धातु की सतह, जो उच्च तापमान पर होती है, पर्यावरण (यानी, दहन उत्पादों या वायु के साथ) के साथ संपर्क करती है, जिसके परिणामस्वरूप उस पर ऑक्साइड की एक परत बन जाती है। यदि मिश्र धातु का कोई तत्व गैस चरण के निर्माण के साथ धातु के आसपास के वातावरण के साथ परस्पर क्रिया करता है, तो सतह इन तत्वों से समाप्त हो जाती है। उदाहरण के लिए, भट्टियों में गर्म होने पर स्टील कार्बन का ऑक्सीकरण सतह के डीकार्बराइजेशन का कारण बनता है।

थर्मल तनाव

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, सिल्लियों और ब्लैंक्स के खंड में, जब उन्हें गर्म किया जाता है, तो तापमान का असमान वितरण होता है और, परिणामस्वरूप, शरीर के विभिन्न हिस्से अपने आकार को अलग-अलग डिग्री में बदलते हैं। चूंकि एक ठोस में उसके सभी अलग-अलग हिस्सों के बीच बंधन होते हैं, वे उस तापमान के अनुसार स्वतंत्र रूप से विकृत नहीं हो सकते हैं जिस पर उन्हें गर्म किया जाता है। नतीजतन, तापमान अंतर के कारण थर्मल तनाव उत्पन्न होता है। बाहरी, अधिक गर्म परतों का विस्तार होता है और इसलिए वे संकुचित अवस्था में होते हैं। भीतरी, ठंडी परतें तन्यता बलों के अधीन होती हैं। यदि ये तनाव गर्म धातु की लोचदार सीमा से अधिक नहीं होते हैं, तो क्रॉस सेक्शन पर तापमान के बराबर होने के साथ, थर्मल तनाव गायब हो जाते हैं।

सभी धातुओं और मिश्र धातुओं में एक निश्चित तापमान तक लोचदार गुण होते हैं (उदाहरण के लिए, अधिकांश स्टील ग्रेड 450-500 डिग्री सेल्सियस तक)। इस निश्चित तापमान से ऊपर, धातुएं प्लास्टिक की अवस्था में चली जाती हैं और उनमें उत्पन्न होने वाले थर्मल स्ट्रेस प्लास्टिक विरूपण का कारण बनते हैं और गायब हो जाते हैं। इसलिए, स्टील के हीटिंग और कूलिंग के दौरान थर्मल स्ट्रेस को कमरे के तापमान से लेकर किसी दिए गए धातु या मिश्र धातु के संक्रमण बिंदु तक एक लोचदार अवस्था से प्लास्टिक के तापमान में ही ध्यान में रखा जाना चाहिए। ऐसे तनावों को लुप्त या अस्थायी कहा जाता है।

अस्थायी के अलावा, अवशिष्ट थर्मल तनाव हैं जो हीटिंग के दौरान विनाश के जोखिम को बढ़ाते हैं। ये तनाव तब उत्पन्न होते हैं जब पिंड या बिलेट को पहले हीटिंग और कूलिंग के अधीन किया गया हो। ठंडा होने पर, धातु की बाहरी परतें (ठंडा) प्लास्टिक से संक्रमण तापमान से पहले लोचदार अवस्था में पहुंच जाती हैं। आगे शीतलन के साथ, आंतरिक परतें तन्यता बलों के अधीन होती हैं, जो ठंडी धातु की कम प्लास्टिसिटी के कारण गायब नहीं होती हैं। यदि इस पिंड या बिलेट को फिर से गर्म किया जाता है, तो उनमें उत्पन्न होने वाले अस्थायी तनाव अवशिष्टों पर उसी चिन्ह के साथ लगाए जाएंगे, जिससे दरारें और टूटने का खतरा बढ़ जाएगा।

अस्थायी और अवशिष्ट तापीय तनावों के अलावा, मिश्र धातुओं को गर्म करने और ठंडा करने के दौरान, मात्रा में संरचनात्मक परिवर्तनों के कारण भी तनाव उत्पन्न होता है। लेकिन चूंकि ये घटनाएँ आमतौर पर लोचदार अवस्था से प्लास्टिक अवस्था में संक्रमण की सीमा से अधिक तापमान पर होती हैं, धातु की प्लास्टिक अवस्था के कारण संरचनात्मक तनाव समाप्त हो जाता है।

तनाव और तनाव के बीच संबंध हुक के नियम को स्थापित करता है

σ= ( टी सीएफ-टी)

जहां β रैखिक विस्तार का गुणांक है; टी सीएफ- औसत शरीर का तापमान; टी- शरीर के किसी दिए गए हिस्से में तापमान; इ- लोच का मापांक (स्टील के कई ग्रेड के लिए, मान इ(18÷22) से घटता है। 10 4 एमपीए (14/17) तक। 10 4 एमपीए कमरे के तापमान से 500 डिग्री सेल्सियस तक तापमान में वृद्धि के साथ; तनाव है; वी - पॉइसन का अनुपात (स्टील वी ≈ 0.3 के लिए)।

महान व्यावहारिक रुचि शरीर खंड में अधिकतम स्वीकार्य तापमान अंतर ढूंढ रही है टी जोड़ें = टी सुर - टी मूल्य। इस मामले में सबसे खतरनाक तन्यता तनाव हैं, इसलिए स्वीकार्य तापमान अंतर की गणना करते समय उन्हें ध्यान में रखा जाना चाहिए। एक ताकत विशेषता के रूप में, किसी को मिश्र धातु की तन्य शक्ति का मूल्य में लेना चाहिए।

फिर, गर्मी चालन समस्याओं के समाधान का उपयोग करके (अध्याय 16 देखें) और उन पर अभिव्यक्ति (21-1) लगाकर, दूसरी तरह के नियमित शासन के मामले में, विशेष रूप से, प्राप्त कर सकते हैं:

समान रूप से और सममित रूप से गर्म अंतहीन प्लेट के लिए

∆टीजोड़ें \u003d 1.5 (1 - वी) में / ();

एक समान और सममित रूप से गर्म अनंत सिलेंडर के लिए

∆टीजोड़ें \u003d 2 (1 - वी) में / ()।

सूत्रों (21-2) और (21-3) द्वारा पाया गया स्वीकार्य तापमान अंतर शरीर के आकार और इसकी थर्मोफिजिकल विशेषताओं पर निर्भर नहीं करता है। शरीर के आयामों का ∆ . के मूल्य पर अप्रत्यक्ष प्रभाव पड़ता है टीअतिरिक्त, चूंकि बड़े निकायों में अवशिष्ट तनाव अधिक होते हैं।

हीटिंग के दौरान सतह का ऑक्सीकरण और डीकार्बराइजेशन।भट्टियों में गर्म करने के दौरान सिल्लियों और ब्लैंक्स का ऑक्सीकरण एक अत्यंत अवांछनीय घटना है, क्योंकि इससे धातु की अपरिवर्तनीय हानि होती है। इससे बहुत बड़ी आर्थिक क्षति होती है, जो विशेष रूप से स्पष्ट हो जाती है यदि हम ऑक्सीकरण के दौरान अन्य प्रसंस्करण लागतों के साथ धातु के नुकसान की लागत की तुलना करते हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, जब स्टील के सिल्लियों को हीटिंग कुओं में गर्म किया जाता है, तो पैमाने के साथ खोई हुई धातु की लागत आमतौर पर इस धातु को गर्म करने के लिए खपत ईंधन की लागत और इसे रोल करने के लिए खपत बिजली की लागत से अधिक होती है। जब बिलेट को सेक्शन रोलिंग शॉप की भट्टियों में गर्म किया जाता है, तो पैमाने के साथ नुकसान कुछ कम होता है, लेकिन वे अभी भी काफी बड़े होते हैं और ईंधन की लागत के अनुरूप होते हैं। चूंकि, पिंड से तैयार उत्पाद के रास्ते में, धातु को आमतौर पर विभिन्न भट्टियों में कई बार गर्म किया जाता है, ऑक्सीकरण के कारण होने वाले नुकसान बहुत महत्वपूर्ण हैं। इसके अलावा, धातु की तुलना में ऑक्साइड की उच्च कठोरता उपकरण पहनने में वृद्धि करती है और फोर्जिंग और रोलिंग में स्क्रैप दर को बढ़ाती है।

धातु की तुलना में सतह पर बनने वाली ऑक्साइड परत की कम तापीय चालकता भट्टियों में हीटिंग की अवधि को बढ़ाती है, जिससे उनकी उत्पादकता में कमी आती है, अन्य सभी चीजें समान होती हैं, और टुकड़े टुकड़े करने वाले ऑक्साइड भट्ठी के चूल्हे पर स्लैग बिल्ड-अप बनाते हैं। , इसे संचालित करना मुश्किल बना देता है और आग रोक सामग्री की बढ़ती खपत का कारण बनता है।

पैमाने की उपस्थिति से धातु की सतह के तापमान को सही ढंग से मापना असंभव हो जाता है, जो प्रौद्योगिकीविदों द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो भट्ठी के थर्मल शासन के नियंत्रण को जटिल बनाता है।

किसी भी मिश्र धातु तत्व की भट्टी में गैसीय माध्यम के साथ उपर्युक्त अंतःक्रिया स्टील के लिए व्यावहारिक महत्व की है। इसमें कार्बन सामग्री में कमी से कठोरता और तन्य शक्ति में कमी आती है। उत्पाद के वांछित यांत्रिक गुणों को प्राप्त करने के लिए, डीकार्बराइज्ड परत (2 मिमी तक) को हटाना आवश्यक है, जो समग्र रूप से प्रसंस्करण की जटिलता को बढ़ाता है। विशेष रूप से अस्वीकार्य उन उत्पादों का डीकार्बराइजेशन है जो बाद में सतही गर्मी उपचार के अधीन हैं।

भट्टियों में हीटिंग के दौरान मिश्र धातु के ऑक्सीकरण की प्रक्रियाओं और इसकी व्यक्तिगत अशुद्धियों को संयुक्त रूप से माना जाना चाहिए, क्योंकि वे एक दूसरे से निकटता से संबंधित हैं। उदाहरण के लिए, प्रायोगिक आंकड़ों के अनुसार, जब स्टील को 1100 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गर्म किया जाता है और पारंपरिक भट्टी के वातावरण में अधिक होता है, तो ऑक्सीकरण सतह के डीकार्बराइजेशन की तुलना में तेजी से आगे बढ़ता है, और परिणामी पैमाना एक सुरक्षात्मक परत की भूमिका निभाता है जो डीकार्बराइजेशन को रोकता है। कम तापमान पर, कई स्टील्स का ऑक्सीकरण (एक स्पष्ट ऑक्सीकरण वातावरण में भी) डीकार्बराइजेशन की तुलना में धीमा होता है। इसलिए, 700-1000 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गर्म किए गए स्टील में एक डीकार्बराइज्ड सतह हो सकती है। यह विशेष रूप से खतरनाक है, क्योंकि गर्मी उपचार के लिए 700-1000 डिग्री सेल्सियस की तापमान सीमा विशिष्ट है।

धातु ऑक्सीकरण।मिश्र धातुओं का ऑक्सीकरण उनके आधार और मिश्र धातु तत्वों के साथ ऑक्सीकरण गैसों की बातचीत की एक प्रक्रिया है। यह प्रक्रिया न केवल रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर से निर्धारित होती है, बल्कि एक ऑक्साइड फिल्म के निर्माण से भी निर्धारित होती है, जो जैसे-जैसे बढ़ती है, धातु की सतह को ऑक्सीकरण गैसों के प्रभाव से बचाती है। इसलिए, ऑक्साइड परत की वृद्धि दर न केवल स्टील ऑक्सीकरण की रासायनिक प्रक्रिया के पाठ्यक्रम पर निर्भर करती है, बल्कि धातु आयनों (धातु और ऑक्साइड की आंतरिक परतों से बाहरी परतों तक) और ऑक्सीजन की गति पर भी निर्भर करती है। परमाणु (सतह से आंतरिक परतों तक), यानी, प्रवाह की शर्तों पर द्विपक्षीय प्रसार की भौतिक प्रक्रिया।

वी। आई। अरखारोव द्वारा विस्तार से अध्ययन किए गए लोहे के आक्साइड के गठन के लिए प्रसार तंत्र, ऑक्सीकरण वातावरण में स्टील को गर्म करने पर बनने वाली स्केल परत की तीन-परत संरचना को निर्धारित करता है। भीतरी परत (धातु से सटे) में सबसे अधिक लौह तत्व होता है और इसमें मुख्य रूप से FeO (wustite) होता है: Fe B V 2 0 2 C| FeCX Wustite का गलनांक 1317 °C होता है। मध्य परत - मैग्नेटाइट Fe 3 0 4 , जिसका गलनांक 1565 ° C होता है, वुस्टाइट के बाद के ऑक्सीकरण के दौरान बनता है: 3FeO C 1 / 2 0 2 ift Fe s 0 4 । इस परत में कम लोहा होता है और आंतरिक परत की तुलना में ऑक्सीजन से समृद्ध होता है, हालांकि सबसे अधिक ऑक्सीजन युक्त हेमेटाइट Fe 2 0 8 (गलनांक 1538 ° C) के समान नहीं: 2Fe 3 0 4 -f V 2 0 2 - टीएस 3Fe2Os। प्रत्येक परत की संरचना क्रॉस सेक्शन पर स्थिर नहीं होती है, लेकिन ऑक्सीजन से भरपूर अधिक (सतह के करीब) या कम (धातु के करीब) ऑक्साइड की अशुद्धियों के कारण धीरे-धीरे बदल जाती है।

भट्टियों में हीटिंग के दौरान ऑक्सीकरण गैस न केवल मुक्त ऑक्सीजन है, बल्कि बाध्य ऑक्सीजन भी है, जो ईंधन के पूर्ण दहन के उत्पादों का हिस्सा है: CO 2 H 2 0 और S0 2। इन गैसों, साथ ही ओ 2, को कम करने के विपरीत ऑक्सीकरण कहा जाता है: सीओ, एच 2 और सीएच 4, जो ईंधन के अधूरे दहन के परिणामस्वरूप बनते हैं। अधिकांश ईंधन स्टोव में वातावरण थोड़ी मात्रा में मुक्त ऑक्सीजन के साथ एन 2, सीओ 2, एच 2 0 और एस0 2 का मिश्रण है। भट्ठी में बड़ी मात्रा में कम करने वाली गैसों की उपस्थिति अपूर्ण दहन को इंगित करती है और ईंधन के उपयोग के दृष्टिकोण से अस्वीकार्य है। इसलिए, पारंपरिक ईंधन भट्टियों के वातावरण में हमेशा एक ऑक्सीकरण चरित्र होता है।

धातु के संबंध में इन सभी गैसों की ऑक्सीकरण और कम करने की क्षमता भट्ठी के वातावरण में उनकी एकाग्रता और धातु की सतह के तापमान पर निर्भर करती है। ओ 2 सबसे मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट है, इसके बाद एच 2 ओ, और सीओ 2 में सबसे कमजोर ऑक्सीकरण प्रभाव होता है। भट्ठी के वातावरण में तटस्थ गैस के अनुपात में वृद्धि से ऑक्सीकरण की दर कम हो जाती है, जो काफी हद तक भट्ठी के वातावरण में एच 2 ओ और एसओ 2 की सामग्री पर निर्भर करती है। फर्नेस गैसों में SO 2 की बहुत कम मात्रा की उपस्थिति से ऑक्सीकरण दर में तेजी से वृद्धि होती है, क्योंकि मिश्र धातु की सतह पर ऑक्साइड और सल्फाइड के कम पिघलने वाले यौगिक बनते हैं। एच 2 एस के लिए, यह यौगिक एक कम करने वाले वातावरण में मौजूद हो सकता है और धातु पर इसके प्रभाव (एसओ 2 के साथ) सतह परत में सल्फर सामग्री में वृद्धि की ओर जाता है। इस मामले में, धातु की गुणवत्ता बहुत खराब हो जाती है, और मिश्र धातु स्टील्स पर सल्फर का विशेष रूप से हानिकारक प्रभाव पड़ता है, क्योंकि वे इसे साधारण कार्बन स्टील्स की तुलना में अधिक हद तक अवशोषित करते हैं, और निकल सल्फर के साथ एक फ्यूसिबल ईयूटेक्टिक बनाता है।

धातु की सतह पर बनने वाली ऑक्साइड परत की मोटाई न केवल उस वातावरण पर निर्भर करती है जिसमें धातु गर्म होती है, बल्कि कई अन्य कारकों पर भी निर्भर करती है, जिसमें मुख्य रूप से तापमान और हीटिंग की अवधि शामिल होती है। धातु की सतह का तापमान जितना अधिक होगा, उसके ऑक्सीकरण की दर उतनी ही अधिक होगी। हालांकि, यह पाया गया है कि एक निश्चित तापमान तक पहुंचने के बाद ऑक्साइड परत की वृद्धि दर तेजी से बढ़ती है। इस प्रकार, 600 डिग्री सेल्सियस तक के तापमान पर स्टील का ऑक्सीकरण अपेक्षाकृत कम दर पर होता है, और 800-900 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर, ऑक्साइड परत की वृद्धि दर तेजी से बढ़ जाती है। यदि हम एक इकाई के रूप में 900 डिग्री सेल्सियस पर ऑक्सीकरण दर लेते हैं, तो 950 डिग्री सेल्सियस पर यह 1.25, 1000 डिग्री सेल्सियस - 2 और 1300 - 7 पर होगा।

भट्ठी में धातु के निवास समय का बनने वाले ऑक्साइड की मात्रा पर बहुत प्रभाव पड़ता है। किसी दिए गए तापमान पर हीटिंग की अवधि में वृद्धि से ऑक्साइड परत में वृद्धि होती है, हालांकि गठित फिल्म के मोटा होने के कारण समय के साथ ऑक्सीकरण दर कम हो जाती है और, परिणामस्वरूप, लोहे के आयनों के प्रसार प्रवाह घनत्व में कमी और इसके माध्यम से ऑक्सीजन परमाणु। यह स्थापित किया गया है कि यदि ऑक्सीकरण परत की मोटाई हीटिंग के समय δ 1 है t1फिर हीटिंग के समय t2एक ही तापमान तक, ऑक्सीकृत परत की मोटाई बराबर होगी:

δ2 = δ1/( t1/t2) 1/2 .

किसी दिए गए तापमान पर धातु को गर्म करने की अवधि को कम किया जा सकता है, विशेष रूप से, भट्ठी के कार्य कक्ष में तापमान में वृद्धि के परिणामस्वरूप, जो अधिक तीव्र बाहरी गर्मी हस्तांतरण की ओर जाता है और इस प्रकार, कमी में योगदान देता है ऑक्सीकृत परत की मोटाई में।

यह स्थापित किया गया है कि भट्ठी के वातावरण से गर्म धातु की सतह पर ऑक्सीजन प्रसार की तीव्रता को प्रभावित करने वाले कारक ऑक्साइड परत के विकास को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित नहीं करते हैं। यह इस तथ्य के कारण है कि सबसे कठिन सतह में प्रसार प्रक्रियाएं धीरे-धीरे आगे बढ़ती हैं और वे निर्धारित करने वाली होती हैं। इसलिए, सतह के ऑक्सीकरण पर गैस की गति के वेग का व्यावहारिक रूप से कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। हालांकि, समग्र रूप से दहन उत्पादों के आंदोलन की तस्वीर पर ध्यान देने योग्य प्रभाव हो सकता है, क्योंकि भट्ठी में असमान गैस तापमान क्षेत्र के कारण धातु की स्थानीय अति ताप (जो बर्नर के झुकाव के अत्यधिक बड़े कोण के कारण हो सकती है) , भट्ठी की ऊंचाई और लंबाई के साथ उनका गलत स्थान, आदि), अनिवार्य रूप से धातु के स्थानीय तीव्र ऑक्सीकरण की ओर ले जाता है।

भट्टियों के अंदर गर्म वर्कपीस की आवाजाही की स्थिति और गर्म मिश्र धातु की संरचना का भी इसके ऑक्सीकरण की दर पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। इस प्रकार, जब धातु को भट्टी में ले जाया जाता है, तो यांत्रिक छूटना और परिणामी ऑक्साइड परत का पृथक्करण हो सकता है, जो असुरक्षित क्षेत्रों के अधिक तेजी से बाद के ऑक्सीकरण में योगदान देता है।

मिश्र धातु में कुछ मिश्र धातु तत्वों की उपस्थिति (उदाहरण के लिए, स्टील सीआर, नी, अल, सी, आदि के लिए) एक पतली और घनी, अच्छी तरह से पालन करने वाली ऑक्साइड फिल्म के निर्माण को सुनिश्चित कर सकती है, जो बाद के ऑक्सीकरण को मज़बूती से रोकती है। ऐसे स्टील्स को गर्मी प्रतिरोधी कहा जाता है और गर्म होने पर ऑक्सीकरण का अच्छी तरह से विरोध करते हैं। इसके अलावा, उच्च कार्बन सामग्री वाले स्टील में कम कार्बन स्टील की तुलना में ऑक्सीकरण का खतरा कम होता है। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि लोहे का स्टील वाला हिस्सा कार्बन-बाउंड अवस्था में होता है, आयरन कार्बाइड Fe 3 C के रूप में। स्टील में निहित कार्बन, ऑक्सीकृत होकर कार्बन मोनोऑक्साइड में बदल जाता है, जो सतह पर फैल जाता है और आयरन के ऑक्सीकरण को रोकता है।

स्टील की सतह परत का डीकार्बराइजेशन. हीटिंग के दौरान स्टील का डीकार्बराइजेशन कार्बन के साथ गैसों की बातचीत के परिणामस्वरूप होता है, जो या तो एक ठोस समाधान के रूप में या आयरन कार्बाइड Fe 8 C के रूप में होता है। विभिन्न गैसों के साथ बातचीत के परिणामस्वरूप डीकार्बराइजेशन प्रतिक्रियाएं आयरन कार्बाइड निम्नानुसार आगे बढ़ सकता है:

फे 3 सी + एच 2 ओ \u003d 3एफई + सीओ + एच 2 ; 2Fe 3 C + O 2 \u003d 6Fe + 2CO;

फे 3 सी + सीओ 2 \u003d 3Fe + 2CO; फे 3 सी + 2एच 2 \u003d 3एफई + सीएच 4।

ठोस विलयन में कार्बन के साथ इन गैसों की अन्योन्यक्रिया के दौरान इसी तरह की प्रतिक्रियाएं होती हैं।

डीकार्बराइजेशन की दर मुख्य रूप से दो-तरफा प्रसार की प्रक्रिया द्वारा निर्धारित की जाती है, जो दोनों मीडिया की सांद्रता में अंतर की कार्रवाई के तहत होती है। एक ओर, डीकार्बराइजिंग गैसें स्टील की सतह परत में फैलती हैं, और दूसरी ओर, परिणामी गैसीय उत्पाद विपरीत दिशा में चलते हैं। इसके अलावा, धातु की आंतरिक परतों से कार्बन सतह की डीकार्बराइज्ड परत में चला जाता है। बढ़ते तापमान के साथ रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर स्थिरांक और प्रसार गुणांक दोनों बढ़ते हैं। इसलिए, बढ़ते ताप तापमान के साथ डीकार्बराइज्ड परत की गहराई बढ़ जाती है। और चूंकि विसरण फ्लक्स का घनत्व विसरित घटकों की सांद्रता में अंतर के समानुपाती होता है, इसलिए कम कार्बन स्टील को गर्म करने की तुलना में उच्च कार्बन स्टील को गर्म करने के मामले में डीकार्बराइज्ड परत की गहराई अधिक होती है। स्टील में निहित मिश्र धातु तत्व भी डीकार्बराइजेशन प्रक्रिया में भूमिका निभाते हैं। इस प्रकार, क्रोमियम और मैंगनीज कार्बन के प्रसार गुणांक को कम करते हैं, जबकि कोबाल्ट, एल्यूमीनियम और टंगस्टन स्टील के डीकार्बराइजेशन को रोकने या बढ़ावा देने के लिए क्रमशः इसे बढ़ाते हैं। डीकार्बराइजेशन पर सिलिकॉन, निकल और वैनेडियम का महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं पड़ता है।

भट्ठी का वातावरण बनाने वाली और डीकार्बराइजेशन का कारण बनने वाली गैसों में एच 2 0, सीओ 2, ओ 2 और एच 2 शामिल हैं। स्टील पर सबसे मजबूत डीकार्बराइजिंग प्रभाव एच 2 0 और सबसे कमजोर एच 2 द्वारा प्रतिष्ठित है। इस मामले में, बढ़ते तापमान के साथ सीओ 2 की डीकार्बराइजिंग क्षमता बढ़ जाती है, और शुष्क एच 2 की डीकार्बराइजिंग क्षमता कम हो जाती है। जल वाष्प की उपस्थिति में हाइड्रोजन का स्टील की सतह परत पर बहुत मजबूत डीकार्बराइजिंग प्रभाव होता है।

ऑक्सीकरण और डीकार्बराइजेशन के खिलाफ स्टील का संरक्षण।इसकी गुणवत्ता पर हीटिंग के दौरान धातु के ऑक्सीकरण और डीकार्बराइजेशन के हानिकारक प्रभाव को इन घटनाओं को रोकने के उपायों को अपनाने की आवश्यकता होती है। सिल्लियां, रिक्त स्थान और भागों की सतह की सबसे पूर्ण सुरक्षा भट्टियों में प्राप्त की जाती है, जहां उस पर ऑक्सीकरण और डीकार्बराइजिंग गैसों के प्रभाव को बाहर रखा जाता है। इन भट्टियों में नमक और धातु स्नान, साथ ही भट्टियां शामिल हैं जहां नियंत्रित वातावरण में हीटिंग किया जाता है। इस प्रकार की भट्टियों में, या तो गर्म धातु को गैसों से अलग किया जाता है, आमतौर पर एक विशेष हर्मेटिक मफल के साथ कवर किया जाता है, या लौ को तथाकथित रेडिएंट पाइप के अंदर रखा जाता है, जिससे गर्मी को इसके संपर्क के बिना गर्म धातु में स्थानांतरित किया जाता है। ऑक्सीकरण और डीकार्बराइजिंग गैसों के साथ। ऐसी भट्टियों का कार्य स्थान विशेष वायुमंडल से भरा होता है, जिसकी संरचना को हीटिंग तकनीक और मिश्र धातु ग्रेड के आधार पर चुना जाता है। विशेष प्रतिष्ठानों में सुरक्षात्मक वातावरण अलग से तैयार किए जाते हैं।

धातु या लौ मफलिंग के बिना, भट्टियों के कार्य स्थान में सीधे कमजोर ऑक्सीकरण वातावरण बनाने की एक विधि भी जानी जाती है। यह ईंधन के अधूरे दहन (0.5-0.55 के वायु खपत गुणांक के साथ) के कारण प्राप्त किया जाता है। इस मामले में, दहन उत्पादों की संरचना में सीओ और एच शामिल हैं, और सीओ 2 और एच 2 ओ के पूर्ण दहन के उत्पादों के साथ। यदि सीओ / सीओ 2 और एच 2 / एच 2 ओ के अनुपात 1.3 से कम नहीं हैं। , तो ऐसे वातावरण में धातु का ताप लगभग बिना सतह ऑक्सीकरण के होता है।

एक खुली लौ (धातुकर्म और मशीन-निर्माण संयंत्रों की भट्टियों के बेड़े के एक बड़े हिस्से का गठन) के साथ ईंधन से चलने वाली भट्टियों में गर्म होने के दौरान धातु की सतह के ऑक्सीकरण में कमी भी इसके रहने की अवधि को कम करके प्राप्त की जा सकती है। उच्च सतह के तापमान पर। यह भट्ठी में धातु को गर्म करने का सबसे तर्कसंगत तरीका चुनकर हासिल किया जाता है।

हीटिंग के तकनीकी उद्देश्य द्वारा निर्धारित शर्तों के आधार पर, एक पिंड, बिलेट या तैयार उत्पाद के तापमान क्षेत्र को निर्धारित करने के लिए भट्टियों में धातु हीटिंग की गणना की जाती है। यह हीटिंग के दौरान होने वाली प्रक्रियाओं के साथ-साथ चयनित हीटिंग मोड के पैटर्न द्वारा लगाए गए प्रतिबंधों को ध्यान में रखता है। किसी दिए गए तापमान के लिए हीटिंग समय निर्धारित करने की समस्या पर अक्सर विचार किया जाता है, बशर्ते कि भट्ठी में रहने के अंत तक आवश्यक एकरूपता सुनिश्चित हो (बड़े निकायों के मामले में उत्तरार्द्ध)। इस मामले में, वे आमतौर पर हीटिंग माध्यम के तापमान में परिवर्तन के कानून द्वारा निर्धारित किए जाते हैं, धातु के थर्मल द्रव्यमान की डिग्री के आधार पर हीटिंग मोड का चयन करते हैं। थर्मल द्रव्यमान की डिग्री निर्धारित करने के लिए और बाद में हीटिंग की गणना के लिए, पिंड या बिलेट की गर्म मोटाई का प्रश्न बहुत महत्वपूर्ण है।