ಉಷ್ಣ ಸಂಸ್ಕರಣ
ಉಷ್ಣ ಸಂಸ್ಕರಣ
ಲೋಹ ಮತ್ತು ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳಲ್ಲಿ ಯುಕ್ತ ಗುಣಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಅವುಗಳನ್ನು ಕಾಯಿಸುವ ಮತ್ತು ತಣಿಸುವ ವಿಧಿ (ಹೀಟ್ ಟ್ರೀಟ್‍ಮೆಂಟ್). ಅಧಿಕ ಉಷ್ಣತೆಗೆ ಕಾಯಿಸಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ದರದಲ್ಲಿ ತಣಿಸುವ ಈ ಕ್ರಮದಿಂದ ಲೋಹಗಳ ಮತ್ತು ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳ ಉಪಯುಕ್ತವಾದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸಬಹುದು. ಕಾಯಿಸುವ ಉಷ್ಣತೆಯ ಮಟ್ಟ ಮತ್ತು ತಣಿಸುವ ದರಗಳು ವಸ್ತುವಿನ ರಚನೆ ಮತ್ತು ನಾವು ಅಪೇಕ್ಷಿಸುವ ಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿವೆ. ವಿವಿಧ ಉಷ್ಣತಾ ಚಕ್ರಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಮತ್ತು ವ್ಯಾಪಾರ ದೃಷ್ಟಿಯಿಂದ ಪ್ರಧಾನವಾಗಿರುವ ಉಷ್ಣಸಂಸ್ಕರಣ ವಿಧಾನಗಳ ಹೆಸರು ಹೀಗಿವೆ: (ಚಿ) ಹದಮಾಡುವಿಕೆ (ಅನ್ನೀಲಿಂಗ್), (b) ಸಹಜಸ್ಥಿತಿಗೆ ತರುವಿಕೆ (ನಾರ್ಮಲೈಸಿಂಗ್), (ಛಿ) ಅದ್ದಿ ತಣಿಸುವಿಕೆ (ಕ್ವೆಂಚಿಂಗ್). (ಜ) ಗಡಸು ಮಾಡುವಿಕೆ (ಹಾರ್ಡನಿಂಗ್) (e) ತೀಕ್ಷ್ಣತೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವಿಕೆ (ಟೆಂಪರಿಂಗ್) (ಜಿ) ಇಂಗಾಲ ಅಥವ ಇಂಗಾಲ ಸಂಯುಕ್ತಪೂರಣ (ಕಾರ್ಬುರೈಸಿಂಗ್). (g) ಪೊರೆ ಗಡಸು ಮಾಡುವಿಕೆ (ಕೇಸ್ ಹಾರ್ಡನಿಂಗ್).
ಹದಮಾಡುವಿಕೆ; ಹದಮಾಡುವ ಉಷ್ಣತೆಯಲ್ಲಿ ವಸ್ತುವನ್ನು ಸ್ವಲ್ಪ ಹೊತ್ತು ಇಟ್ಟು ನಿಧಾನವಾಗಿ ತಣಿಸುವ (ಕುಲುಮೆಯಲ್ಲಿ ತಣಿಸುವ) ಉಷ್ಣಸಂಸ್ಕರಣ ಕ್ರಿಯೆ, ಉಷ್ಣತೆಯ ಮಟ್ಟ ಮತ್ತು ತಣಿಸುವ ದರ ಇವು ನಾವು ತೆಗೆದುಕೊಂಡಿರುವ ವಸ್ತು ಮತ್ತು ನಮ್ಮ ಉದ್ದೇಶ ಇವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿವೆ, ವಸ್ತುವನ್ನು ಸ್ವಲ್ಪ ಕಾಯಿಸುವಷ್ಟರಲ್ಲೇ ಅದರಲ್ಲಿ ಸಮರೂಪತ್ವ (ಹೊಮೊಜಿನೈಟಿ) ಬರುವ ಹಾಗೆ ಉಷ್ಣತೆಯನ್ನು ಆರಿಸಲಾಗುವುದು. ಎರಕಗಳಲ್ಲಿ ವೃಕ್ಷಾಕೃತಿ ರಚನೆಗಳ (ಡೆಂಡ್ರೈಟಿಕ್ ಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ಸ್) ತೊಲಗಿಸುವುದಕ್ಕೂ ಉತ್ತಮಗೊಂಡ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಲಕ್ಷಣಗಳುಳ್ಳ ಸಮರೂಪ ಸಮ ಅಕ್ಷೇಯ ರಚನೆಯನ್ನು ಕಲ್ಪಿಸುವುದಕ್ಕೂ ಇಂಥ ಹದಮಾಡುವಿಕೆಯನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಲಾಗುವುದು. ಹದಮಾಡಿವಿಕೆಯಿಂದ ಕೆಳಗೆ ಬರೆದಿರುವವನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು; (1) ಎರಕ ಹೊಯ್ಯುವುದರಿಂದ ಹಿಂದಿನ ಉಷ್ಣಸಂಸ್ಕರಣಗಳಿಂದ ಮತ್ತು ಶೀತ ಉಷ್ಣದ ಕೆಲಸದ ಕಾರ್ಯಕ್ರಮಗಳಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಒಳಗಿನ ಒತ್ತಡಗಳನ್ನು ತೊಲಗಿಸುವಿಕೆ. (2) ಸೂಕ್ತವಾದ ಪರಮಾಣು ರಚನೆಗಳನ್ನು ಕಲ್ಪಿಸುವುದರಿಂದ ಶೀತದಲ್ಲಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಲೋಹ ಮತ್ತು ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳ ಸುಲಭ ಸಮ್ಯತೆಯನ್ನು (ಮೆಲ್ಲಿಯೆಬಿಲಿಟಿ )ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸುವುದು.
ಸಹಜಸ್ಥಿತಿಗೆ ತರುವಿಕೆ: ಹದಮಾಡುವಿಕೆಯ ಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ತಣಿಸುವ ದರವನ್ನು ಏರಿಸಿ ವಸ್ತುವಿನ ಕಣಗಳ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವುದು. ರಚನೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಸಮರೂಪವಾಗಿ ಮಾಡುವುದು ಮತ್ತು ಎರಕ ಹೊಯ್ಯುವುದರಿಂದಲೂ ಎಂದಿನ ಕೆಲಸದ ಆಚರಣೆಯಿಂದಲೂ ಲೋಹದಲ್ಲಿ ಉಂಟಾದ ತ್ರಾಸವನ್ನು ತೊಲಗಿಸುವುದು. ಸೂಕ್ತವಾದ ಉಷ್ಣತೆಯ ಮಟ್ಟಕ್ಕೆ ಕಾಯಿಸಿ, ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ ತಣಿಸುವ ಈ ಕಾರ್ಯಚರಣೆಯಿಂದ ಉತ್ತಮವಾದ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಲಕ್ಷಣಗಳು ಉಂಟಾಗುವುವು.
ಅದ್ದಿ ತಣಿಸುವಿಕೆ: ಅಧಿಕೋಷ್ಣತೆಗೆ ಕಾಯಿಸಿ ತ್ವರಿತವಾಗಿ ತಣಿಸಲು ದ್ರವ ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಅದ್ದುವ ವಿಧಾನ. ತಣಿಸಲು ಅನಿಲ ಮಾಧ್ಯಮವನ್ನೂ ಬಳಸಬಹುದು. ಇಂಥ ಮಾಧ್ಯಮಕ್ಕೆ ಅಧಿಕ ಗ್ರಾಹ್ಯೋಷ್ಣ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತ್ವ-ಬೇಕು. ತಣಿಯುವುದರ ಈ ಗುಣಗಳ ಮೇಲೆ ಅವಲಂಬಿಸಿದೆ. ದ್ರವ ಮಾಧ್ಯಮ ಆರೋಗ್ಯವಾದದ್ದು. ಅದರಿಂದ ಮಾಧ್ಯಮದ ಉಷ್ಣತೆ ಅಧಿಕವಾಗಿ ಏರುವುದಿಲ್ಲ. ಅಲ್ಲದೇ ಲೋಹದ ಮೇಲ್ಮೈಯ ಮೇಲೆ ಉಂಟಾಗುವ ಗುಳ್ಳೆಗಳು ನಿವಾರಣೆಗೊಳ್ಳುವುವು. ಆಸ್ಟೆನೆಟಿಕ್ ಮಾದರಿಯ ಉಕ್ಕಿನ ವಿನಾ ಮಿಕ್ಕ ಉಕ್ಕುಗಳಲ್ಲಿ ಅದ್ದಿ ತಣಿಸುವುದರಿಂದ ಆಸ್ಟೆನೈಟಿನಿಂದ ಪರ್ಲೈಟ್ ರೂಪ ಪರಿವರ್ತನೆ ಅಡಗಿಸಲ್ಪಟ್ಟು ಕೊನೆಗೆ ಉಂಟಾಗುವ ರಚನೆಯಲ್ಲಿ ಒಂದು ಗಟ್ಟಿಯಾದ ಬೈನೆಟ್ ಅಥವಾ ಮಾರ್ಟೆಂಝೈಟ್ ಅನ್ನುವ ಅಂಶ ಇರುವುದು, ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಉಪಯೋಗಿಸುವ ಅದ್ದುವ ದ್ರವಗಳೆಂದರೆ ಎಣ್ಣೆ ಅಥವಾ ನೀರು. ಮೊದಲನೆಯದು ಸೌಮ್ಯ; ಕೊಂಕು ಮತ್ತು ಉಳಿಕೆಯ ತ್ರಾಸಗಳನ್ನು ಇದು ತಡೆಗಟ್ಟಬಲ್ಲುದು, ಎರಡನೆಯದು ಅದರಲ್ಲೂ ಉಪ್ಪಿನ ನೀರು ತೀವ್ರವಾದ ಅದ್ದಿ ತಣಿಸುವ ಮಾಧ್ಯಮ. ಗಡಸು ಮಾಡುವಿಕೆ: ಉಕ್ಕನ್ನು ಅದರ ಅವಧಿಕ ಉಷ್ಣತೆಯ ಶ್ರೇಣಿಗಿಂತ (ಕ್ರಿಟಿಕಲ್ ರೇಂಜ್ಥ್ ಆಫ್ ಟೆಂಪರೇಚರ್) ಸ್ವಲ್ಪ ಹೆಚ್ಚು ಕಾಯಿಸಿ ವಿಸರಣೆ (ಡಿಫ್ಯೂಶನ್) ಪೂರ್ಣವಾಗುವವರೆಗೆ ತಡೆದಿದ್ದು ಎಣ್ಣೆ ಅಥವಾ ಗಾಳಿ ಅಥವಾ ನೀರಿನಂತ ಯುಕ್ತ ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಫಕ್ಕನೆ ಅದ್ದಿ ತಣಿಸುವ ವಿಧಾನ. ಈ ಕ್ರಿಯೆ ಉಕ್ಕಿನ ಗಡುಸುತನವನ್ನು (ಹಾರ್ಡ್‍ನೆಸ್) ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದು. ಅಲ್ಲದೆ ಇಲ್ಲಿ ತಣಿಯುವುದರ ಆಸ್ಟೆನೈಟಿನಿಂದ ಪರ್ಲೈಟ್ ರೂಪವರ್ತನೆಯನ್ನು ನಿವಾರಿಸಿ ಮಾರ್ಟೆಂಝೈಟ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಉಕ್ಕಿಗೆ ನೀಡಲು ಶಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಈ ಗುರಿ ಪಡೆಯಲು ಅವಶ್ಯವಾಗುವ ಕನಿಷ್ಠ ತಣಿಯುವಿಕೆಯ ದರದ ಹೆಸರು ಅವದಿ ತಣಿಯುವಿಕೆ ದರ (ಕ್ರಿಟಿಕಲ್ ಕೂಲಿಂಗ್ ರೇಟ್).
ಕಬ್ಬಿಣರಹಿತ ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳನ್ನು ಸೂಕ್ತ ಉಷ್ಣ ಸಂಸ್ಕರಣದಿಂದ ಗಡಸು ಮಾಡಬಹುದು. ಡ್ಯೂರಾಲ್ಯುಮಿನ್ ಮಾದರಿಯ ಮಿಶ್ರ ಲೋಹವನ್ನು ಸುಮಾರು 5000 ಸೆಂಟಿಗ್ರೇಡಿನಿಂದ ಅದ್ದಿ ತಣಿಸಿದರೆ ಅದು ಸಾಧಾರಣ ಉಷ್ಣತಾಶ್ರೇಣಿಯಲ್ಲಿ ಸ್ವಲ್ಪ ಕಾಲಾವಧಿಯಲ್ಲಿ ನಿಧಾನವಾಗಿ ಗಡಸಾಗುವುದು. ಇದರ ಹೆಸರು ಕಾಲದಿಂದ ಗಡಸಾಗುವಿಕೆ ನಿಧಾನವಾಗಿ ಗಡಸಾಗುವುದು. ಇದರ ಹೆಸರು ಕಾಲದಿಂದ ಗಡಸಾಗುವಿಕೆ (ಏಜ್ ಹಾರ್ಡನಿಂಗ್). ಈ ಕ್ರಮದಲ್ಲಿ ಅದ್ದಿ ತಣಿಸುವ ಮಿಶ್ರ ಲೋಹವನ್ನು ಪುನಃ ಸುಮಾರು 1660 ಸೆಂಟಿಗ್ರೇಡಿಗೆ ಕಾಯಿಸಿ ಕಾಲವನ್ನು ತ್ವರಿತಗೊಳಿಸಬಹುದು. ಇದಕ್ಕೆ ಕೃತಕವಾಗಿ ಹಳತು ಮಾಡುವ ಪ್ರಯೋಗ (ಆರ್ಟಿಫಿಷಿಯಲ್ ಏಜಿಂಗ್) ಎಂದು ಹೆಸರು. ಇವೆರಡಕ್ಕೂ ಅನ್ವಯಿಸಬಹುದಾದ ಶಬ್ಧವೆಂದರೆ ಒತ್ತರದ ಗಡಸಾಗುವಿಕೆ (ಪ್ರೆಸಿಪಿಟೇಟ್ ಹಾರ್ಡನಿಂಗ್). ಏಕೆಂದರೆ ಮೂಲ ಲೋಹದಲ್ಲಿ ಒಂದು ಮಿಶ್ರ ಅಂಶದ ಕರಗುವಿಕೆಯ ಬದಲಾವಣೆಯಾಗುವುದರಿಂದ ಗಡಸುತನ ಉಂಟಾಗುವುದು. ಲೋಹ ಮತ್ತು ಮಿಶ್ರಲೋಹಗಳ ಗಡಸುತನವನ್ನು ಶೀತಲದಲ್ಲಿ ಕೆಲಸಮಾಡುವುದರಿಂದಲೂ ಹೆಚ್ಚಿಸಬಹುದು.
ತೀಕ್ಷ್ಣತೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವಿಕೆ: ಯಂತ್ರ ಶಿಲ್ಪದ ಹಲವಾರು ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಗೆ ಪೂರ್ತಿಯಾಗಿ ಗಡಸುಮಾಡಿದ ಉಕ್ಕು ಸಾಧಾರಣವಾಗಿ ಬಹಳ ಗಡಸಾಗಿಯೂ ಅನೇಕ ವೇಳೆ ಪೆಡಸಾಗಿಯೂ (ಬ್ರಿಟಲ್) ಇರುವುದು. ಇಂಥ ಉಕ್ಕುಗಳನ್ನು ಅದರಲ್ಲೂ ಮಿಶ್ರಲೋಹದ ಉಕ್ಕುಗಳನ್ನೂ ತೀಕ್ಷ್ಣತೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ವಿಧಾನಕ್ಕೆ ಒಳಪಡಿಸುವುದರಿಂದ ಗಡಸುತನ ಮತ್ತು ಪೆಡಸುತನ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿ ಕಾಠಿಣ್ಯ (ಟಫ್‍ನೆಸ್ಸ್) ಉತ್ತಮವಾಗುವುದರಿಂದ ಅದರ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಗಳನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು. ಈ ಸಂಸ್ಕಾರದಿಂದ ಕರ್ಷಕ ಸಾಮಥ್ರ್ಯ (ಟೆನ್ಸೈಲ್ ಸ್ಟ್ರೆಂತ್) ಕಡಿಮೆಯಾಗುವುದು. ಆದರೆ ತನ್ಯಗುಣ (ತಂತಿ ಎಳೆಯುವಿಕೆ, ಡಕ್ಟಿಲಿಟಿ) ಉತ್ತಮಗೊಳ್ಳುವುದು. ಲೋಹವನ್ನು ಪರಿವರ್ತನಶ್ರೇಣಿಗಿಂತ ಕೆಳಗಿನ ಮಟ್ಟದ ಸೂಕ್ತ ಉಷ್ಣತೆ ವರೆಗೆ ಕಾಯಿಸುವುದು, ಅದೇ ಉಷ್ಣತೆಯಲ್ಲಿ ಲೋಹದ ಗಾತ್ರ ಮತ್ತು ಗರಿಷ್ಠ ಅಡ್ಡ ಕೊಯ್ತದ ಅನುಸಾರ ತಕ್ಕಷ್ಟು ಕಾಲ ಹಿಡಿದಿಟ್ಟು ಗಾಳಿಯಲ್ಲಿ ತಣಿಸುವುದು ಇವು ಈ ಸಂಸ್ಕರಣೆಯ ಮುಖ್ಯ ಕ್ರಮಗಳು.
ಇಂಗಾಲ ಅಥವಾ ಇಂಗಾಲ ಸಂಯುಕ್ತಪೂರಣ: ಕಡಿಮೆ ಇಂಗಾಲವುಳ್ಳ ಉಕ್ಕನ್ನು ಅಧಿಕ ಉಷ್ಣತೆಯಲ್ಲಿ ಘನ ದ್ರವ ಅಥವಾ ಅನಿಲರೂಪದ ಇಂಗಾಲಯುಕ್ತ ಮಾಧ್ಯಮದ ಸಂಪರ್ಕದಿಂದ ಉಕ್ಕಿನ ಮೇಲ್ಮೈನ ಪದರದಲ್ಲಿ ಇಂಗಾಲವನ್ನು ಸೇರಿಸುವ ವಿಧಾನವೇ ಇಂಗಾಲಪೂರಣ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಉಪಯೋಗಿಸುವ ಮಾಧ್ಯಮಗಳು ಇದ್ದಲು, ಸಯನೈಡುಗಳು ಮತ್ತು ಇಂಗಾಲದ ಮಾನಾಕ್ಸೈಡ್, ಪ್ರಯೋಗದ ಅವಧಿಯನ್ನೂ ಹತೋಟಿಯಲ್ಲಿಟ್ಟು ಇಂಗಾಲ ಪ್ರವೇಶದ ಆಳವನ್ನು ಮತ್ತು ಪದರದಲ್ಲಿ ಇಂಗಾಲದ ಕೇಂದ್ರೀಕರಣವನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು. ಉಕ್ಕನ್ನು ನಿರುತ್ಕರ್ಷಿಸಲಾಗಿದ್ದರೆ (ಡೀಆಕ್ಸಿಡೈಸ್ಡ್) (ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಅಲ್ಯುಮಿನಿಯಂ ಸೇರಿಸುವುದರಿಂದ) ಎಂದರೆ ಅದರಿಂದ ಆಕ್ಸಿಜನ್ನನ್ನು ತೆಗೆದಿದ್ದರೆ ಉಕ್ಕಿನ ಅಂತರ್ಭಾಗದ ರಚನೆ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಕಣಸಮೂಹದಿಂದ ಕೂಡಿರುತ್ತದೆ: ಆದ್ದರಿಂದ ಇಂಗಾಲ ಪೂರಣದ ಉಷ್ಣತೆಯಿಂದ ಅದ್ದಿ ತಣಿಸುವುದು ಸಮಂಜಸವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
ಪೊರೆ ಗಡಸು ಮಾಡುವಿಕೆ: ಕಡಿಮೆ ಇಂಗಾಲವಿರುವ ಉಕ್ಕಿನ ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಗಟ್ಟಿಯಾದ ಪೊರೆ ಕಲ್ಪಿಸುವ ವಿಧಾನ ಇದು. ಕಡಿಮೆ ಇಂಗಾಲದ ಉಕ್ಕನ್ನು ಇಂಗಾಲ ಅಥವಾ ಇಂಗಾಲಯುಕ್ತ ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಅವಧಿಕ ವ್ಯಾಪ್ತಿಗಿಂತ ಅಧಿಕ ಉಷ್ಣತೆಗೆ ಕಾಯಿಸುವುದರಿಂದ ಇದನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು. ಪೊರೆಯಲ್ಲಿನ ಅತ್ಯಧಿಕ ಇಂಗಾಲ ಸಂಗ್ರಹದಿಂದ ಗಟ್ಟಿಯಾದ ಮತ್ತು ಸವೆಯದಂಥ ಮೇಲ್ಭಾಗ ಉಂಟಾಗುವುದು. ವಸ್ತುವನ್ನು ಗಡಸುಮಾಡಿದ ತರುವಾಯ ಎರಡು ವಿವಿಧ ಉಷ್ಣತೆಗಳಲ್ಲಿ ಅದ್ದಿ ತಣಿಸುವುದು ಸಾಮಾನ್ಯ ಅಭ್ಯಾಸ. ಎಂದರೆ ಮೆತ್ತನಿರುವ ಅಂತರ್ಭಾಗವನ್ನು ಸಂಸ್ಕರಿಸುವುದಕ್ಕೆ 9000 ಸೆಂಟಿಗ್ರೇಡಿನಿಂದಲೂ ಮತ್ತೊಂದು ಸಲ ಮೇಲಿನ ಪೊರೆಯನ್ನು ಗಟ್ಟಿ ಮಾಡುವುದಕ್ಕೆ 7000 ಸೆಂಟಿಗ್ರೇಡಿನಿಂದಲೂ ಪ್ರಾರಂಭಿಸುವುದುಂಟು. ಈ ಕ್ರಿಯೆಗಳ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಗಡಸುಪೊರೆಯಿರುವ ಹಾಗೂ ಕಠಿಣ ಮತ್ತು ತನ್ನ ಅಂತರ್ಭಾಗ ವಸ್ತುವಿನಲ್ಲಿ ಉಂಟಾಗುವುದು.