උෂ්ණත්ව සැකෙවිය: මූලික දැනුම සහ යෙදුම් සම්බන්ධයෙන් සම්පූර්ණ සමාලෝචනයක්

උෂ්ණත්ව සැකිල්ල ලෝහ කාර්මාන්තයේ භාවිතා වන මූලික නිෂ්පාදන ක්‍රමයක් වන අතර, මෙය විවිධ ඉංජිනේරු අවශ්‍යතා සපුරාලීම සඳහා ද්‍රව්‍ය කාර්ය සාධනය උපරිමීකරණය කරයි. මෙම ලිපිය උෂ්ණත්ව සැකිල්ලේ මූලික දැනුම සංක්ෂිප්ත කරයි, මූලික ප්‍රමේය, ක්‍රියාකාරකම් පරාමිතීන්, සූක්ෂ්ම ව්‍යුහය-කාර්ය සාධනය අතර සම්බන්ධතා, සාමාන්‍ය යෙදුම්, දොස් පාලනය, ඉදිරිපත් තාක්ෂණයන්, සහ ආරක්ෂිතතාව සහ පරිසර ආරක්ෂණය ආදිය දැක්වේ.

1. මූලික ප්‍රමේය: මූලික සංකල්ප සහ වර්ගීකරණය

උෂ්ණත්ව ශෝධනය යනු ලෝහමය ද්‍රව්‍ය වල අභ්‍යන්තර සූක්ෂ්ම ව්‍යුහය උෂ්ණත්වය දර්ශනය කිරීම, තබා ගැනීම සහ සිසිල් කිරීම මගින් වෙනස් කරමින් දෘඪතාව, ශක්තිය සහ දෘඪතාව වැනි ගුණාංග පරිවර්තනය කිරීම වන්නේ ය.

පාක්ෂික උෂ්ණත්ව ශෝධනය ප්‍රධාන වශයෙන් තුන් වර්ගයකට බෙදා දේ:

සම්පූර්ණ උෂ්ණත්ව ශෝධනය: පූජනය, සාමාන්‍ය කිරීම, සිසිල් කිරීම සහ උෂ්ණත්ව ශෝධනය යන හතරේ මූලික ක්‍රමවේද ඇතුළත් වන අතර මෙම ක්‍රමවේද හරහා වස්තුවේ අභ්‍යන්තර සූක්ෂ්ම ව්‍යුහය වෙනස් කෙරේ.

උපරිතල උෂ්ණත්ව ශෝධනය: ප්‍රධාන සංයුතිය වෙනස් කිරීමකින් තොරව උපරිතල ගුණාංග මත අවධානය කළ හැක (උදාහරණ ලෙස, උපරිතල සිසිල් කිරීම) හෝ උපරිතල රසායනික ව්‍යුහය වෙනස් කිරීම (උදාහරණ ලෙස, කාබුරයිසින්, නයිට්‍රයිඩින් සහ කාබෝනියුට්‍රයිඩින් වැනි රසායනික උෂ්ණත්ව ශෝධනය).

විශේෂ ක්‍රමවේද: උදාහරණ ලෙස, තාප යාන්ත්‍රික ශෝධනය සහ වැකුම් උෂ්ණත්ව ශෝධනය වැනි දේ, ප්‍රධාන ක්‍රියාකාරිත්ව අවශ්‍යතා සඳහා සැලසුම් කර ඇත.

ඇනිලිං (සුළු කිරීම) සහ නොර්මලයිස් (සමාන කිරීම) අතර ප්‍රධාන වෙනස වන්නේ සුළු කිරීම හිරි සිසිල් කිරීම (උෂ්ණකාමාගාරයකින් හෝ දැවිය වූ පිඟනින් සිසිල් කිරීම) භාවිතා කරමින් දෘඪතාව අඩු කිරීමට සහ අභ්‍යන්තර ආතතිය නැවතීම සඳහා නම් නොර්මලයිස් වායු සිසිල් කිරීම භාවිතා කරමින් වඩා සූක්ෂ්ම සහ ඒකාකාර ක්ෂුද්‍ර ව්‍යුහ සඳහා සහ දැඩි දෘඪතාවක් සඳහා යොදා ගැනීම වේ. මෙම දෘඪ මාර්ටෙන්සයිට් ව්‍යුහ ලබා ගැනීම සඳහා භාවිතා කරන දෘඪ කිරීම පසුව දෘඪතාව සහ දෘඩතාව අතර තුලිතතාවය පවත්වා ගැනීම සඳහා සහ ඉතිරි ආතතිය (150–650°C) නැවතීම සඳහා තෙම්පරිං (තාප ශෝධනය) කිරීම අත්‍යවශ්‍ය වේ.

2. ක්‍රියාවලි සාධක: ගුණාත්මකභාවය සඳහා වැදගත් සාධක

සාර්ථක තාප ශෝධනය පාලනය කරන තුන් මූලික සාධක මත රඳා පවතී:

2.1 විවේචනාත්මක උෂ්ණතා (Ac₁, Ac₃, Acm)

මෙම උෂ්ණතා උතේජන චක්‍ර සඳහා මාර්ගෝපදේශනය කරයි:

Ac₁: පෙයාරයිට්-ඕස්ටෙනයිට් පරිවර්තනය ආරම්භ වන උෂ්ණතාවය.

Ac₃: අව යූටෙක්ටෝයිඩ් ස්ටීල් තුළ ෆෙරයිට් සම්පූර්ණයෙන් ඕස්ටෙනයිට් බවට පත්වන උෂ්ණතාවය.

Acm: අධි යූටෙක්ටෝයිඩ් ස්ටීල් තුළ ද්විතීය සෙමන්ටයිට් සම්පූර්ණයෙන් ද්‍රාවණය වන උෂ්ණතාවය.

2.2 උතේජන උෂ්ණතාවය සහ ඉන්නා කාලය

තාපන උෂ්ණත්වය: Ac₃ ට ඉහළ පීඩන ඉස්කෝලීය ස්ථායී වායු පීඩන ඉස්කෝලීය වායුව සඳහා Ac₃ ට ඉහළට 30-50°C ක් තෙක් තාපනය කරන අතර, අධික පීඩන ඉස්කෝලීය වායුව සඳහා Ac₁ ට ඉහළට 30-50°C ක් තෙක් තාපනය කරනු ලැබේ (ඉස්කර්බිඩ කිහිපයක් පැළැඳ ගැනීම ස්ථර ප්‍රතිරෝධය සඳහා). සම්මිශ්‍ර මූලද්‍රව්‍ය අඩු විසර්ජන අනුපාතය නිසා උෂ්ණත්වයක් ඉහළට හෝ දීර්ඝ තබා ගැනීමේ කාලයක් අවශ්‍ය වේ.

තබා ගැනීමේ කාලය: කාර්යයන් ප්‍රමිතිය (මිලිමීටරයේ) × තාපන සංගුණකය (K) - K=1–1.5 කාබන් වායුව සඳහා සහ 1.5–2.5 සම්මිශ්‍ර වායුව සඳහා.

2.3 සිසිලන අනුපාතය සහ ශීතකරණ මාධ්‍ය

සිසිලන අනුපාතය ක්‍රමාන්තර ව්‍යුහය අනුව තීරණය කරයි:

වේගයෙන් සිසිලනය (> සීමාවෙන් ඉහළ): මාර්ටෙන්සයිට් නිපදවයි.

මධ්‍යම සිසිලනය: බේනයිට් නිපදවයි.

කුඩා සිසිලනය: පෙයාලයිට් හෝ ෆෙරයිට්-සීමන්ටයිට් මිශ්‍රණ උපදියි.

ආදර්ශ ශීතකරණ මාධ්‍යයන් ස්ථර අඩු කිරීම වැළැක්වීම සඳහා "වේගයෙන් සිසිලනය" සහ සැහැල්ලු දුර්වලතා වැළැක්වීම සඳහා "කුඩා සිසිලනය" අතර සමතුලිතතාවය පවත්වයි. ජලය/ලුණු ජලය උච්ච දෘඪතාව අවශ්‍යතා සඳහා උචිත වුවද සැහැල්ලු දුර්වලතා අවදානමක් ඇති අතර, තෙල්/පොලිමර් ද්‍රාවණ සංකීර්ණ හැඩ ඇති කොටස් සඳහා පෙළඹේ (විරූපනය අඩු කිරීමට).

3. ක්‍රමාන්තර ව්‍යුහය සහ සුදුසුකම: මූලික සම්බන්ධතාවය

සූක්ෂ්ම ව්‍යුහය මගින් ද්‍රව්‍ය ගුණාංග ප්‍රධානත්වයෙන් තීරණය වන අතර, ප්‍රධාන සම්බන්ධතා අඩංගු වන්නේ:

3.1 මාටෙන්සයිට්

කාඩ්‍රිකය නමුදු දුර්වල වන අතර, කුඩු ආකාර හෝ ලැත් ආකාර ව්‍යුහයක් දරයි. ඉහළ කාබන් අන්තරාය දුර්වලතාව ඉහළ කරන අතර, පවත්නා ඔස්ටෙනයිට් කාඩ්‍රිකය අඩු කරයි නමුදු දෘඪතාව වැඩි කරයි.

3.2 සුළු විය හැකි සූක්ෂ්ම ව්‍යුහ

සුළු විය හැකි උෂ්ණත්වය ස්ථායිතාවය අර්ථ දක්වයි:

අවම උෂ්ණත්වය (150–250°C): සුළු විය හැකි මාටෙන්සයිට් (58–62 HRC) මෙහෙයුම්/ඩයි සඳහා.

මධ්‍යම උෂ්ණත්වය (350–500°C): සුළු විය හැකි ට්‍රොස්ටයිට් (ඉහළ ඇල්ම සීමාව) ප්‍රතිකාර සඳහා.

ඉහළ උෂ්ණත්වය (500–650°C): සුළු විය හැකි සෝබයිට් (උසස් සම්පූර්ණ යාන්ත්‍රික ගුණාංග) ඉස්කුරුප්පු/ගියර් සඳහා.

3.3 විශේෂ සංසිද්ධි

ද්විතීයික කාඩ්‍රික කිරීම: ලෝහ සංස්කරණ (උදාහරණයක් ලෙස, ඉහළ වේගයේ යකඩ) 500–600°C උෂ්ණත්වයේ දී ද්විතීයික කාඩ්‍රික කිරීම ලබයි සූක්ෂ්ම කාබයිඩ් අවක්ෂීපනය (VC, Mo₂C) හේතුවෙන්.

තාප බ්‍රයත්තාවය: වර්ග I (250–400°C, අපසාර්ථක) ඉක්මනින් සිසිල් කිරීමෙන් වළකිනු ලැබේ; වර්ග II (450–650°C, පසාර්ථක) W/Mo එක් කිරීමෙන් නැවැත්වේ.

4. සාමාන්‍ය භාවිතයන්: ප්‍රධාන ප්‍රතිරූප සඳහා අනුකූලිත ක්‍රමවේද

උෂ්ණත්ව ශෝධන ක්‍රමවේද ප්‍රතිරූප සහ ද්‍රව්‍ය ගුණාත්මක අවශ්‍යතා සමඟ ගැලපෙන පරිදි අනුකූලිත කරනු ලැබේ:

20CrMnTi වැනි ප්‍රතිරූප වලින් සාදාගෙන ඇති වාහන ප්‍රස්තර සඳහා, සම්මත ක්‍රමවේදය කාබුරයිසින් (920–950°C) අනුව තෙල් ගිනි තැබීම සහ අඩු උෂ්ණත්වයේ තැබීම (180°C) වන අතර, මෙය 58–62 HRC හි උපරිම දෘඪතාවක් ලබා දෙයි අතරම දෘඪ න්‍යෂ්ටියක් පවත්වා ගනී.

H13 වැනි දැඩි හිරුකුල් සඳහා, ක්‍රමවේදය අන්නියාන් කිරීම, ගිනි තැබීම (1020–1050°C, තෙල් සිසිල් කිරීම) සහ ද්විත්ව තැබීම (560–680°C) වන අතර, මෙම අනුක්‍රමය අභ්‍යන්තර ආතතිය අඩු කරයි සහ දෘඪතාව 54–56 HRC දක්වා ගැලපෙන පරිදි සැකසේ.

W18Cr4V වැනි ඉහළ වේග ඉස්කෝල ඉහළ උෂ්ණත්වයේ දී (1270–1280°C) මාර්ටෙන්සයිට් සහ කාබයිඩ සෑදීම සඳහා ද්‍රව චිත්‍රණය කිරීමට අවශ්‍ය වන අතර ඉන් පසු 560°C හි දී ත්‍රිත්ව ප්‍රමිතියක් සිදු කරමින් ඉතිරි ඔස්ටෙනයිට් මාර්ටෙන්සයිට් බවට පත් කරන අතර HRC 63–66 හි දෘඪතාවක් සහ ඉහළ ප්‍රමාණයක පාහේ ප්‍රතිරෝධයක් ලබා දෙයි.

ඩැක්ටයිල් ඉස්කෝල ඔස්ටෙම්පරින් 300–400°C දී බේනයිට් සහ ඉතිරි ඔස්ටෙනයිට් සෑදීම සඳහා ග්‍රිංජාකාර ව්‍යුහය ලබා ගැනීමට ප්‍රතිකාර කළ හැකිය.

18-8 වර්ගයේ ඔස්ටෙනයිටික් ස්ටේන්ලෙස් ස්ටීල් සඳහා, ග්‍රිංජා සහස්‍ර ක්ෂයනය වැළැක්වීම සඳහා ද්‍රාවණ ප්‍රතිකාරය (1050–1100°C, ජලයෙන් සිසිල් කිරීම) වැදගත් වේ. එමෙන්ම, ද්‍රව්‍යය 450–850°C උෂ්ණත්වයන්හි නිරාකරණය වූ කාර්බන් අවක්ෂේපණය වැළැක්වීම සඳහා තිතානියම් (Ti) හෝ නයිබියම් (Nb) එක් කිරීම ස්ථායිකරණ ප්‍රතිකාරය සමග උපකාරී වේ.

5. දොස් පාලනය: වැළැක්වීම සහ ප්‍රතිකාර

පොදු උෂ්ණත්ව ප්‍රතිකාර දොස් සහ ඒවා සඳහා ප්‍රතිකාර මෙසේ වේ:

තාප/ව්‍යාපාර තරස්සාව හෝ අනුචිත ක්‍රම හේතුවෙන් ජනිත වන විරූපනයන්: (උදාහරණ ලෙස, ඉක්මන් තාපනය, අධික ශීතකරණය). පූර්ව-උෂ්ණකරණය, ප්‍රමාණාත්මක හෝ සමෝෂ්ණ ශීතකරණය අනුගමනය කිරීම සහ ශීතකරණයෙන් පසු තත්ක්ෂණයේ උෂ්ණත්වය පරිමිත කිරීම සඳහා වන ප්‍රතිවිධින් මගින් මෙය වළකැර ගත හැක.

විරූපනය: සීතල පීඩනය හරහා, උෂ්ණ සරුවැල්ල (උෂ්ණත්ව උපරිම උෂ්ණත්වයට ඉහළ ස්ථානීය තාපනය), හෝ කම්පනික ඒවා ඉවත් කිරීම විසින් නිවැරදි කළ හැක. නියමිත උෂ්ණත්වය හෝ උෂ්ණ විශ්‍රාමය වැනි පූර්ව ශෝධන ක්‍රම මගින් දැමීමේ තරස්සාව ඉවත් කිරීම විරූපනය අවම කරයි.

දැවීම: තාපන උෂ්ණත්වය නිශ්චිත අංකිත රේඛාව ඉක්මවීමෙන් ඇති වේ, මෙය දැඩි දැවීම සහ දුර්වලතාවය ඇති කරයි. උෂ්ණත්වය නිරීක්ෂණය කිරීම (විශේෂයෙන් මිශ්‍ර හී ඇති ඉහළ උෂ්ණත්වය සඳහා) සහ උෂ්ණත්ව මානයන් භාවිතය සමග මෙය වළකැර ගැනීමේ ප්‍රධාන ක්‍රමයයි.

කාබන් අඩු වීම: තාපනය විධියේදී කාර්යය මතුපිට සහ ඔක්සිජන්/CO₂ අතර ප්‍රතික්‍රියා හේතුවෙන් ඇති වේ, මෙය මතුපිට දෘඪතාව අඩු කරයි සහ දිගුකාලීන ජීවිතය අඩු කරයි. ආරක්ෂිත වායු (උදාහරණ ලෙස, නයිට්‍රජන්, ඇරින්) හෝ ලවණ බෙදි ද්‍රව පාර්ශවය භාවිතයෙන් මෙය පාලනය කළ හැක.

6. ඉතා ඉදිරිපත් තාක්ෂණය: නවාතැන්ගික චාලක

උණුසුම් ශෝධන තාක්‍ෂණයේ නව ප්‍රතිවේදන දැන් වැඩි වේගයකින් සහ කාර්යක්ෂමතාවයකින් සම්පන්න උත්පාදන ක්‍රම වෙනස් කරමින් පරිශීලනය වෙමින් පවතී:

TMCP (තාප යාන්ත්‍රික පාලන ක්‍රමය): පාලන රෝලින් සහ පාලන සිසිලනය යොදා ගෙන පාරම්පරික උණුසුම් ශෝධන ක්‍රමය වෙනස් කර ගැනීම සඳහා යොදා ගනී. මෙමගින් ද්‍රව්‍යයේ ග්‍රෑන්‍යුල ස්ථර සූක්ෂම කර බේනයිට් නිපදවයි. මෙය නෞකා නිර්මාණය සඳහා භාවිතා කරන ඉහළ ගුණත්වයේ ස්ටීල් නිෂ්පාදනයේ දී පරිශීලනය වේ.

ලේසර් ශීතකරණය: ගියර් දන්ත මත පමණක් නොව නිවැරදි ලෙස ස්ථානීයව දෘඪ කිරීම සඳහා මෙම ක්‍රමය යොදා ගනී. මෙහි නිරවද්‍යතාව 0.1mm දක්වා පැමිණේ. මෙහිදී මාධ්‍යයක් භාවිතා නොකර දෘඪ කිරීම සඳහා ආතතික ශීතකරණය භාවිතා කරයි. මෙය දළ වෙනස්වීම් අඩු කර දෘඪතාව 10–15% කින් වැඩි කරයි.

QP (Quenching-Partitioning): Ms උෂ්ණත්වයට වඩා අඩු උෂ්ණත්වයක දී පවත්වා ගැනීමෙන් මාර්ටෙන්සයිට් සිට ඉතිරි ඔස්ටෙන්යිට් දක්වා කාබන් ව්‍යාපනය සිදු වීමට අවසර දෙයි. මෙය ඔස්ටෙන්යිට් දීර්ඝ වශයෙන් පවත්වා ගැනීමට උපකාරී වන අතර ප්‍රතියෝගීතාව වැඩි කරයි. මෙම ක්‍රමය තෙවන පරම්පරාවේ TRIP ස්ටීල් නිෂ්පාදනයේ දී පරිශීලනය වේ.

නැනෝබැයිනිටික් ස්ටීල් තාප ප්‍රතික්‍රියාව: 200–300°C හි ඔස්ටෙම්පරින් නැනෝ මට්ටමේ බැයිනිට් සහ ප්‍රතික්‍රියාකාරී ඔස්ටෙනයිට් නිපදවයි, පාරම්පරික මාර්ටෙන්සයිටික් ස්ටීල් මෙන් නොව, 2000MPa ශක්තියක් සහ හොඳ දෘඪතාවක් ලබා දෙයි.

7. ආරක්‍ෂිත බව සහ පරිසර ආරක්‍ෂණය

යාන්ත්‍රික නිෂ්පාදනයේ මුළු ශක්ති පරිභෝජනයේ 30% ක් තාප ප්‍රතික්‍රියාව වෙනුවෙන් යොදා ගනු ලබන අතර, ආරක්‍ෂිත බව සහ දීර්ඝකාලීන බව වැදගත් අවශ්‍යතා වන්නේ මෙය නිසාය:

සුරක්‍ෂිත අවදානම් අඩු කිරීම: උෂ්ණත්වයේ දැඩි දැල්වීම් (උෂ්ණත්ව යන්ත්‍ර හෝ කාර්යයන් හෝ සිට), විෂ වායු ආශ්‍රිත වීම (උදා: CN⁻, ලවණ බෙදිලා ද්‍රව සිට CO), තීරු (ක්වෙන්චින් තෙල් දැල්වීම් සිට), සහ යාන්ත්‍රික කුණාටු (උඩු දැමීමේ හෝ ක්ලැම්පින් විට) වළක්වා ගැනීම සඳහා දැඩි මෙහෙයුම් ප්‍රකාශන ක්‍රියාත්මක කර ඇත.

නිහාරිත අඩු කිරීම: මෙයට අයත් ප්‍රමිතීන් අතර වැකුම් ද්‍රව (ඔක්සිකරණය වීම වළක්වා ගැනීම සඳහා), ක්වෙන්චින් ටැංකි සීල් කිරීම (තෙල් මෙහෙයුම් අඩු කිරීම), සහ දූෂිත වායු ස්ථාපන උපාංග ස්ථාපනය (හානිකර ද්‍රව්‍ය අවශෝෂණය හෝ ප්‍රතික්‍රියාකාරී විධානය සඳහා) ඇතුළත් වේ.

කුඩා ජල සේවනය: ක්‍රෝමියම් අඩංගු කුඩා ජලයට අඩු කිරීම සහ අවක්ෂීපන සේවනය අවශ්‍ය වන අතර සයනයිඩ් අඩංගු කුඩා ජලයට විෂ නාශක සේවනය අවශ්‍ය වේ. සම්පූර්ණ කුඩා ජලය ජෛව රසායනික සේවනයට භාජනය වී මුදා හැරීමට පෙර නියමිත මිනුම් සම්පූර්ණ කර යුතු වේ.

නිගමනය

තාප සේවනය යනු ද්‍රව්‍ය ඉංජිනේරු ක්‍රමවේදයේ පාදක පීඨපත්‍රයක් වන අතර එය ප්‍රාථමික ද්‍රව්‍ය සහ ඉහළ කාර්යක්ෂමතා ප්‍රතිභාග අතර සම්බන්ධතාවය ස්ථාපිත කරයි. මෙහි ප්‍රධාන මූලධර්ම, සාධක සහ නවාවිෂ්කාර දැනගැනීම යන්න නිෂ්පාදන විශ්වාසනීයතාවය වැඩි කිරීමට, මිල අඩු කිරීමට සහ වාහන, ගුවන් යානා සහ යන්ත්‍ර පිළිබඳ අංශවල දී දීර්ඝකාලීන නිෂ්පාදන ක්‍රමවේද සංවර්ධනය කිරීමට වැදගත් වේ.