કાર્બન સ્ટીલ ભાગો
કાર્બન સ્ટીલ એ એક સ્ટીલ છે જેમાં કાર્બનનું પ્રમાણ લગભગ 0.05 થી 3.8 ટકા વજન દ્વારા છે.અમેરિકન આયર્ન એન્ડ સ્ટીલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ (AISI) તરફથી કાર્બન સ્ટીલની વ્યાખ્યા જણાવે છે:
1. ક્રોમિયમ, કોબાલ્ટ, મોલિબ્ડેનમ, નિકલ, નિઓબિયમ, ટાઇટેનિયમ, ટંગસ્ટન, વેનેડિયમ, ઝિર્કોનિયમ અથવા ઇચ્છિત એલોયિંગ અસર મેળવવા માટે ઉમેરવામાં આવતા અન્ય કોઈપણ તત્વ માટે કોઈ લઘુત્તમ સામગ્રી નિર્દિષ્ટ અથવા આવશ્યક નથી;
2. તાંબા માટે નિર્દિષ્ટ લઘુત્તમ 0.40 ટકાથી વધુ નથી;
3. અથવા નીચેના ઘટકોમાંથી કોઈપણ માટે ઉલ્લેખિત મહત્તમ સામગ્રી નોંધાયેલી ટકાવારી કરતાં વધી નથી: મેંગેનીઝ 1.65 ટકા;સિલિકોન 0.60 ટકા;કોપર 0.60 ટકા.
કાર્બન સ્ટીલ શબ્દનો ઉપયોગ સ્ટીલના સંદર્ભમાં પણ થઈ શકે છે જે સ્ટેનલેસ સ્ટીલ નથી;આ ઉપયોગમાં કાર્બન સ્ટીલ એલોય સ્ટીલ્સનો સમાવેશ કરી શકે છે.ઉચ્ચ કાર્બન સ્ટીલના ઘણાં વિવિધ ઉપયોગો છે જેમ કે મિલીંગ મશીન, કટીંગ ટૂલ્સ (જેમ કે છીણી) અને ઉચ્ચ શક્તિના વાયર.આ એપ્લીકેશનને વધુ ફાઇનર માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરની જરૂર પડે છે, જે કઠિનતામાં સુધારો કરે છે.
જેમ જેમ કાર્બન ટકાવારીનું પ્રમાણ વધે છે તેમ, સ્ટીલમાં હીટ ટ્રીટમેન્ટ દ્વારા સખત અને મજબૂત બનવાની ક્ષમતા હોય છે;જો કે, તે ઓછું નમ્ર બને છે.ગરમીની સારવારને ધ્યાનમાં લીધા વિના, ઉચ્ચ કાર્બન સામગ્રી વેલ્ડેબિલિટી ઘટાડે છે.કાર્બન સ્ટીલ્સમાં, ઉચ્ચ કાર્બન સામગ્રી ગલનબિંદુને ઘટાડે છે.
હીટ ટ્રીટીંગ કાર્બન સ્ટીલનો હેતુ સ્ટીલના યાંત્રિક ગુણધર્મો, સામાન્ય રીતે નરમાઈ, કઠિનતા, ઉપજની શક્તિ અથવા અસર પ્રતિકારને બદલવાનો છે.નોંધ કરો કે વિદ્યુત અને થર્મલ વાહકતા માત્ર સહેજ બદલાઈ છે.સ્ટીલની મજબૂતીકરણની મોટાભાગની તકનીકોની જેમ, યંગનું મોડ્યુલસ (સ્થિતિસ્થાપકતા) અપ્રભાવિત છે.વધેલી તાકાત અને તેનાથી વિપરીત સ્ટીલના વેપારની નમ્રતાની તમામ સારવાર.ઓસ્ટેનાઇટ તબક્કામાં આયર્નમાં કાર્બન માટે વધુ દ્રાવ્યતા હોય છે;તેથી તમામ હીટ ટ્રીટમેન્ટ, સ્ફેરોઇડાઇઝિંગ અને પ્રોસેસ એનિલિંગ સિવાય, સ્ટીલને એવા તાપમાને ગરમ કરીને શરૂ થાય છે કે જ્યાં ઓસ્ટેનિટિક તબક્કો અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે.પછી સ્ટીલને મધ્યમથી નીચા દરે ઓસ્ટેનાઈટમાંથી કાર્બનને વિખરવા દે છે અને આયર્ન-કાર્બાઈડ (સિમેન્ટાઈટ) બનાવે છે અને ફેરાઈટ છોડે છે અથવા ઊંચા દરે, કાર્બનને લોખંડની અંદર ફસાવીને માર્ટેન્સાઈટ બનાવે છે. .ઇયુટેકોઇડ તાપમાન (લગભગ 727 ° સે) દ્વારા સ્ટીલને જે દરે ઠંડુ કરવામાં આવે છે તે દરને અસર કરે છે કે જે દરે ઓસ્ટેનાઇટમાંથી કાર્બન ફેલાય છે અને સિમેન્ટાઇટ બનાવે છે.સામાન્ય રીતે કહીએ તો, ઝડપથી ઠંડુ થવાથી આયર્ન કાર્બાઇડ બારીક વિખેરાઈ જશે અને ઝીણા દાણાવાળી પર્લાઇટ ઉત્પન્ન થશે અને ધીમે ધીમે ઠંડુ થવાથી બરછટ પર્લાઇટ મળશે.હાઇપોયુટેક્ટોઇડ સ્ટીલ (0.77 wt% C કરતાં ઓછું) ઠંડું કરવાથી α-ferrite (લગભગ શુદ્ધ આયર્ન) સાથે આયર્ન કાર્બાઇડ સ્તરોની લેમેલર-પેર્લિટીક રચના થાય છે.જો તે હાયપર્યુટેક્ટોઇડ સ્ટીલ (0.77 wt% C થી વધુ) હોય, તો માળખું અનાજની સીમાઓ પર રચાયેલા સિમેન્ટાઇટના નાના દાણા (પરલાઇટ લેમેલા કરતા મોટા) સાથે સંપૂર્ણ પર્લાઇટ છે.એક યુટેક્ટોઇડ સ્ટીલ (0.77% કાર્બન) સીમાઓ પર સિમેન્ટાઇટ વિનાના સમગ્ર અનાજમાં મોતીનું માળખું ધરાવે છે.લીવર નિયમનો ઉપયોગ કરીને ઘટકોની સંબંધિત માત્રા જોવા મળે છે.નીચે આપેલ શક્ય ગરમી સારવારના પ્રકારોની સૂચિ છે.
એલોય સ્ટીલ એ સ્ટીલ છે જે તેના યાંત્રિક ગુણધર્મોને સુધારવા માટે વજન દ્વારા 1.0% અને 50% ની વચ્ચે કુલ માત્રામાં વિવિધ તત્વો સાથે મિશ્રિત કરવામાં આવે છે.એલોય સ્ટીલ્સ બે જૂથોમાં વિભાજિત થાય છે: ઓછી એલોય સ્ટીલ્સ અને ઉચ્ચ એલોય સ્ટીલ્સ.બંને વચ્ચેનો તફાવત વિવાદિત છે.સ્મિથ અને હાશેમી તફાવતને 4.0% પર વ્યાખ્યાયિત કરે છે, જ્યારે Degarmo, et al., તેને 8.0% પર વ્યાખ્યાયિત કરે છે.સામાન્ય રીતે, "એલોય સ્ટીલ" વાક્ય લો-એલોય સ્ટીલ્સનો સંદર્ભ આપે છે.
કડક શબ્દોમાં કહીએ તો, દરેક સ્ટીલ એ એલોય છે, પરંતુ તમામ સ્ટીલ્સને "એલોય સ્ટીલ્સ" કહેવામાં આવતું નથી.સૌથી સરળ સ્ટીલ્સ આયર્ન (Fe) કાર્બન (C) સાથે મિશ્રિત છે (લગભગ 0.1% થી 1%, પ્રકાર પર આધાર રાખીને).જો કે, "એલોય સ્ટીલ" શબ્દ એ કાર્બન ઉપરાંત ઇરાદાપૂર્વક ઉમેરવામાં આવેલા અન્ય એલોયિંગ તત્વો સાથે સ્ટીલ્સનો સંદર્ભ આપતો પ્રમાણભૂત શબ્દ છે.સામાન્ય એલોયન્ટ્સમાં મેંગેનીઝ (સૌથી સામાન્ય), નિકલ, ક્રોમિયમ, મોલીબડેનમ, વેનેડિયમ, સિલિકોન અને બોરોનનો સમાવેશ થાય છે.ઓછા સામાન્ય એલોયન્ટ્સમાં એલ્યુમિનિયમ, કોબાલ્ટ, કોપર, સેરિયમ, નિઓબિયમ, ટાઇટેનિયમ, ટંગસ્ટન, ટીન, જસત, સીસું અને ઝિર્કોનિયમનો સમાવેશ થાય છે.
નીચે એલોય સ્ટીલ્સમાં (કાર્બન સ્ટીલ્સની તુલનામાં) સુધારેલ ગુણધર્મોની શ્રેણી છે: તાકાત, કઠિનતા, કઠિનતા, વસ્ત્રો પ્રતિકાર, કાટ પ્રતિકાર, સખતતા અને ગરમ સખતતા.આમાંના કેટલાક સુધારેલા ગુણધર્મોને હાંસલ કરવા માટે ધાતુને ગરમીની સારવારની જરૂર પડી શકે છે.
આમાંના કેટલાકનો ઉપયોગ વિદેશી અને અત્યંત માંગવાળા કાર્યક્રમોમાં જોવા મળે છે, જેમ કે જેટ એન્જિનના ટર્બાઇન બ્લેડમાં અને પરમાણુ રિએક્ટરમાં.આયર્નના ફેરોમેગ્નેટિક ગુણધર્મોને કારણે, કેટલાક સ્ટીલ એલોય મહત્વપૂર્ણ એપ્લિકેશનો શોધે છે જ્યાં ચુંબકત્વ પ્રત્યેના તેમના પ્રતિભાવો ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ હોય છે, જેમાં ઇલેક્ટ્રિક મોટર્સ અને ટ્રાન્સફોર્મર્સનો સમાવેશ થાય છે.
Spheroidizing
જ્યારે કાર્બન સ્ટીલને આશરે 700 °C તાપમાને 30 કલાકથી વધુ સમય માટે ગરમ કરવામાં આવે છે ત્યારે સ્ફેરોઇડાઇટ રચાય છે.Spheroidite નીચા તાપમાને રચના કરી શકે છે, પરંતુ જરૂરી સમય તીવ્રપણે વધે છે, કારણ કે આ એક પ્રસરણ-નિયંત્રિત પ્રક્રિયા છે.પરિણામ એ પ્રાથમિક માળખામાં સળિયા અથવા સિમેન્ટાઇટના ગોળાઓનું માળખું છે (ફેરાઇટ અથવા પર્લાઇટ, તમે યુટેક્ટોઇડની કઈ બાજુ પર છો તેના આધારે).ઉદ્દેશ્ય ઉચ્ચ કાર્બન સ્ટીલ્સને નરમ બનાવવા અને વધુ ફોર્મેબિલિટીને મંજૂરી આપવાનો છે.આ સ્ટીલનું સૌથી નરમ અને નરમ સ્વરૂપ છે.
સંપૂર્ણ એનેલીંગ
કાર્બન સ્ટીલને Ac3 અથવા Acm ઉપર 1 કલાક માટે આશરે 40 °C પર ગરમ કરવામાં આવે છે;આ ખાતરી કરે છે કે તમામ ફેરાઈટ ઓસ્ટેનાઈટમાં રૂપાંતરિત થાય છે (જોકે સિમેન્ટાઈટ હજુ પણ અસ્તિત્વમાં હોઈ શકે છે જો કાર્બનનું પ્રમાણ યુટેક્ટોઈડ કરતા વધારે હોય).ત્યારબાદ સ્ટીલને 20 °C (36 °F) પ્રતિ કલાકના ક્ષેત્રમાં ધીમે ધીમે ઠંડુ કરવું આવશ્યક છે.સામાન્ય રીતે તે માત્ર ભઠ્ઠીને ઠંડુ કરવામાં આવે છે, જ્યાં ભઠ્ઠી બંધ કરવામાં આવે છે અને સ્ટીલ હજુ પણ અંદર હોય છે.આના પરિણામે બરછટ મોતીનું માળખું બને છે, જેનો અર્થ થાય છે કે પરલાઇટના "બેન્ડ" જાડા હોય છે.સંપૂર્ણપણે એનિલ કરેલ સ્ટીલ નરમ અને નરમ હોય છે, જેમાં કોઈ આંતરિક તાણ નથી, જે ઘણીવાર ખર્ચ-અસરકારક રચના માટે જરૂરી હોય છે.માત્ર ગોળાકાર સ્ટીલ જ નરમ અને વધુ નમ્ર છે.
પ્રક્રિયા એનિલીંગ
0.3% સે. કરતા ઓછા તાપમાનવાળા ઠંડા કામવાળા કાર્બન સ્ટીલમાં તાણ દૂર કરવા માટે વપરાતી પ્રક્રિયા. સ્ટીલને સામાન્ય રીતે 1 કલાક માટે 550-650 °C પર ગરમ કરવામાં આવે છે, પરંતુ કેટલીકવાર તાપમાન 700 °C જેટલું ઊંચું હોય છે.ઇમેજ જમણી તરફ[સ્પષ્ટતા જરૂરી] તે વિસ્તાર દર્શાવે છે જ્યાં પ્રક્રિયા એનિલિંગ થાય છે.
આઇસોથર્મલ એનેલીંગ
તે એક એવી પ્રક્રિયા છે જેમાં હાઇપોયુટેક્ટોઇડ સ્ટીલ ઉપરના નિર્ણાયક તાપમાનથી ઉપર ગરમ થાય છે.આ તાપમાન થોડા સમય માટે જાળવવામાં આવે છે અને પછી તેને નીચા નિર્ણાયક તાપમાનથી નીચે લાવવામાં આવે છે અને ફરીથી જાળવવામાં આવે છે.પછી તેને ઓરડાના તાપમાને ઠંડુ કરવામાં આવે છે.આ પદ્ધતિ કોઈપણ તાપમાનના ઢાળને દૂર કરે છે.
નોર્મલાઇઝિંગ
કાર્બન સ્ટીલને Ac3 અથવા Acm ઉપર 1 કલાક માટે આશરે 55 °C પર ગરમ કરવામાં આવે છે;આ ખાતરી કરે છે કે સ્ટીલ સંપૂર્ણપણે ઓસ્ટેનાઈટમાં પરિવર્તિત થાય છે.ત્યારબાદ સ્ટીલને એર-કૂલ્ડ કરવામાં આવે છે, જે લગભગ 38 °C (100 °F) પ્રતિ મિનિટનો ઠંડક દર છે.આના પરિણામે દંડ મોતીનું માળખું અને વધુ સમાન માળખું મળે છે.સામાન્ય સ્ટીલમાં એનિલેડ સ્ટીલ કરતાં વધુ મજબૂતાઈ હોય છે;તે પ્રમાણમાં ઊંચી તાકાત અને કઠિનતા ધરાવે છે.
શમન
ઓછામાં ઓછા 0.4 wt% C સાથે કાર્બન સ્ટીલને સામાન્ય તાપમાને ગરમ કરવામાં આવે છે અને પછી પાણી, ખારા અથવા તેલમાં નિર્ણાયક તાપમાને ઝડપથી ઠંડું કરવામાં આવે છે.નિર્ણાયક તાપમાન કાર્બનની સામગ્રી પર આધારિત છે, પરંતુ સામાન્ય નિયમ તરીકે કાર્બનની સામગ્રીમાં વધારો થતાં તે ઓછું હોય છે.આ માર્ટેન્સિટિક માળખું પરિણમે છે;સ્ટીલનું એક સ્વરૂપ જે વિકૃત બોડી-સેન્ટર્ડ ક્યુબિક (BCC) સ્ફટિકીય બંધારણમાં સુપર-સેચ્યુરેટેડ કાર્બન સામગ્રી ધરાવે છે, જેને યોગ્ય રીતે બોડી-સેન્ટર્ડ ટેટ્રાગોનલ (BCT) કહેવામાં આવે છે, જેમાં ખૂબ આંતરિક તણાવ હોય છે.આ રીતે quenched સ્ટીલ અત્યંત સખત પરંતુ બરડ છે, સામાન્ય રીતે વ્યવહારુ હેતુઓ માટે ખૂબ જ બરડ.આ આંતરિક તણાવ સપાટી પર તણાવ તિરાડોનું કારણ બની શકે છે.ક્વેન્ચ્ડ સ્ટીલ સામાન્ય સ્ટીલ કરતાં લગભગ ત્રણ ગણું સખત (વધુ કાર્બન સાથે ચાર) છે.
માર્ટેમ્પરિંગ (માર્કેન્ચિંગ)
માર્ટેમ્પરિંગ એ વાસ્તવમાં ટેમ્પરિંગ પ્રક્રિયા નથી, તેથી માર્ક્વેન્ચિંગ શબ્દ છે.તે ઇસોથર્મલ હીટ ટ્રીટમેન્ટનો એક પ્રકાર છે જે પ્રારંભિક શમન પછી લાગુ કરવામાં આવે છે, સામાન્ય રીતે પીગળેલા મીઠાના સ્નાનમાં, "માર્ટેન્સાઇટ શરૂઆતના તાપમાન" કરતા ઉપરના તાપમાને.આ તાપમાને, સામગ્રીની અંદરના અવશેષ તણાવોથી રાહત મળે છે અને જાળવવામાં આવેલા ઓસ્ટેનાઈટમાંથી કેટલાક બેનાઈટ બની શકે છે જેને અન્ય કોઈ વસ્તુમાં પરિવર્તિત થવાનો સમય ન હતો.ઉદ્યોગમાં, આ એક પ્રક્રિયા છે જેનો ઉપયોગ સામગ્રીની નરમતા અને કઠિનતાને નિયંત્રિત કરવા માટે થાય છે.લાંબા સમય સુધી માર્ક્વેન્ચિંગ સાથે, તાકાતમાં ન્યૂનતમ નુકશાન સાથે નમ્રતા વધે છે;સ્ટીલને આ સોલ્યુશનમાં ત્યાં સુધી રાખવામાં આવે છે જ્યાં સુધી ભાગનું આંતરિક અને બાહ્ય તાપમાન સમાન ન થાય.પછી તાપમાનના ઢાળને ન્યૂનતમ રાખવા માટે સ્ટીલને મધ્યમ ઝડપે ઠંડુ કરવામાં આવે છે.આ પ્રક્રિયા માત્ર આંતરિક તાણ અને તાણની તિરાડોને ઘટાડે છે, પરંતુ તે અસર પ્રતિકારને પણ વધારે છે.
ટેમ્પરિંગ
આ સૌથી સામાન્ય હીટ ટ્રીટમેન્ટ છે, કારણ કે અંતિમ ગુણધર્મો ટેમ્પરિંગના તાપમાન અને સમય દ્વારા ચોક્કસપણે નક્કી કરી શકાય છે.ટેમ્પરિંગમાં ક્વેન્ચ્ડ સ્ટીલને યુટેક્ટોઇડ તાપમાનથી નીચેના તાપમાને ફરીથી ગરમ કરવામાં આવે છે અને પછી ઠંડુ થાય છે.એલિવેટેડ તાપમાન ખૂબ જ ઓછી માત્રામાં સ્ફેરોડાઇટ બનાવવા દે છે, જે નમ્રતા પુનઃસ્થાપિત કરે છે, પરંતુ કઠિનતા ઘટાડે છે.દરેક રચના માટે વાસ્તવિક તાપમાન અને સમય કાળજીપૂર્વક પસંદ કરવામાં આવે છે.
સ્વસ્થતા
ઓસ્ટેમ્પરિંગ પ્રક્રિયા માર્ટેમ્પરિંગ જેવી જ છે, સિવાય કે ક્વેન્ચમાં વિક્ષેપ આવે છે અને સ્ટીલને પીગળેલા મીઠાના સ્નાનમાં 205 °C અને 540 °C વચ્ચેના તાપમાને રાખવામાં આવે છે, અને પછી તેને મધ્યમ દરે ઠંડુ કરવામાં આવે છે.પરિણામી સ્ટીલ, જેને બેનાઈટ કહેવામાં આવે છે, તે સ્ટીલમાં એક એકિક્યુલર માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરનું ઉત્પાદન કરે છે જે મોટી તાકાત ધરાવે છે (પરંતુ માર્ટેન્સાઈટ કરતા ઓછી), વધુ નમ્રતા, ઉચ્ચ અસર પ્રતિકાર અને માર્ટેન્સાઈટ સ્ટીલ કરતા ઓછી વિકૃતિ.ઓસ્ટેમ્પરિંગનો ગેરલાભ એ છે કે તેનો ઉપયોગ ફક્ત થોડા સ્ટીલ્સ પર જ થઈ શકે છે, અને તેને ખાસ મીઠાના સ્નાનની જરૂર છે.
કાર્બન સ્ટીલ સીએનસી
શાફ્ટ માટે ઝાડવું ફેરવવું
કાર્બન સ્ટીલ સીએનસી
મશીનિંગ બ્લેક એનોડાઇઝિંગ
સાથે બુશ ભાગો
કાળા કરવાની સારવાર
કાર્બન સ્ટીલ ટર્નિંગ
હેક્સગોન બાર સાથેના ભાગો
કાર્બન સ્ટીલ
DIN ગિયરિંગ ભાગો
કાર્બન સ્ટીલ
ફોર્જિંગ મશીનિંગ ભાગો
કાર્બન સ્ટીલ સીએનસી
ફોસ્ફેટિંગ સાથે ભાગોને ફેરવો
સાથે બુશ ભાગો
કાળા કરવાની સારવાર
