ऑस्टेनाइट

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Steels
Разливка жидкого чугуна.jpg
Phases
Microstructures
Classes
Other iron-based materials
आयरन-कार्बन चरण आरेख, कार्बन स्टील में ऑस्टेनाइट (γ) स्थिर होने वाली स्थितियों को दिखा रहा है।
लोहे के आवंटन; अल्फा आयरन और गामा आयरन

ऑस्टेनाइट, जिसे गामा-चरण आयरन (γ-Fe) के रूप में भी जाना जाता है, लोहे का एक धात्विक, गैर-चुंबकीय आवंटन या एक मिश्र धातु तत्व के साथ लोहे का ठोस समाधान है।[1] प्लेन-कार्बन इस्पात में, ऑस्टेनाइट 1000 K (727 °C) के महत्वपूर्ण यूटेक्टॉइड तापमान से ऊपर उपलब्ध होता है; स्टील के अन्य मिश्र धातुओं में भिन्न-भिन्न यूटेक्टॉइड तापमान होते हैं। ऑस्टेनाइट एलोट्रोप का नाम सर विलियम चांडलर रॉबर्ट्स-ऑस्टेन (1843-1902) के नाम पर रखा गया है;[2] यह कुछ स्टेनलेस स्टील्स में कमरे के तापमान पर निकेल की उपस्थिति के कारण कम तापमान पर ऑस्टेनाइट को स्थिर करने के कारण उपलब्ध है।

लोहे का आवंटन

912 से 1,394 डिग्री सेल्सियस (1,674 से 2,541 डिग्री फारेनहाइट) अल्फा आयरन शरीर केंद्रित घन (बीसीसी) से गामा आयरन के चेहरा केंद्रित घन (एफसीसी) विन्यास में एक चरण संक्रमण से गुजरता है, जिसे ऑस्टेनाइट भी कहा जाता है। यह समान रूप से नरम और नमनीय है लेकिन अधिक कार्बन (द्रव्यमान द्वारा 2.03% तक) को भंग कर सकता है 1,146 °C (2,095 °F)), लोहे का यह गामा रूप अस्पताल और भोजन-सेवा उपकरण बनाने के लिए सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले स्टेनलेस स्टील में उपलब्ध है।[citation needed]

सामग्री

ऑस्टेनिटाइजेशन का मतलब लोहे, लोहे पर आधारित धातु या स्टील को ऐसे तापमान पर गर्म करना है जिस पर यह क्रिस्टल संरचना को फेराइट से ऑस्टेनाइट में बदल देता है।[3] ऑस्टेनाइट की अधिक खुली संरचना तब कार्बन स्टील में आयरन- करबैड से कार्बन को अवशोषित करने में सक्षम होती है। अधूरा प्रारंभिक ऑस्टेनिज़ेशन मैट्रिक्स में अघुलनशील कार्बाइड छोड़ सकता है।[4]

कुछ लौह धातुओं, लौह-आधारित धातुओं और स्टील्स के लिए, ऑस्टेनिज़ेशन चरण के समय कार्बाइड की उपस्थिति हो सकती है। इसके लिए सामान्यतः उपयोग किया जाने वाला शब्द दो-चरण का ऑस्टेनिज़ेशन है।[5]

ऑटेम्परिंग

Main article: आस्टेंपरिंग

ऑस्टेंपरिंग एक सख्त प्रक्रिया है जिसका उपयोग उत्तम यांत्रिक गुणों को बढ़ावा देने के लिए लौह-आधारित धातुओं पर किया जाता है। धातु को लौह-सीमेंटाइट चरण आरेख के ऑस्टेनाइट क्षेत्र में गर्म किया जाता है और फिर नमक स्नान या अन्य ताप निष्कर्षण माध्यम में बुझाया जाता है जो तापमान के बीच होता है 300–375 °C (572–707 °F), इस तापमान सीमा में धातु को तब तक निस्तारित किया जाता है जब तक कि ऑस्टेनाइट बैनाइट या ऑस्फेराइट (बैनिटिक फेराइट + हाई-कार्बन ऑस्टेनाइट) में नहीं बदल जाता है।[6]

ऑस्टेनिटाइजेशन के लिए तापमान में बदलाव करके, सख्त प्रक्रिया से भिन्न और वांछित माइक्रोस्ट्रक्चर प्राप्त हो सकते हैं।[7] एक उच्च ऑस्टेनिज़ेशन तापमान ऑस्टेनाईट में एक उच्च कार्बन सामग्री का उत्पादन कर सकता है, जबकि एक कम तापमान ऑस्टेम्पेरड़ संरचना का अधिक समान वितरण उत्पन्न करता है।[7] ऑस्टेनाइट में कार्बन सामग्री ऑस्टेंपरिंग समय के कार्य के रूप में स्थापित की गई है।[8]

प्लेन कार्बन-स्टील में व्यवहार

जैसे ही ऑस्टेनाइट ठंडा होता है, कार्बन ऑस्टेनाइट से बाहर निकल जाता है और कार्बन युक्त आयरन-कार्बाइड (सीमेंटाइट) बनाता है और कार्बन-गरीब लोहे के एलोट्रोप्स को पीछे छोड़ देता है। मिश्र धातु की संरचना के आधार पर, फेराइट और सीमेंटाइट की एक परत, जिसे मोती कहा जाता है, बन सकती है। यदि शीतलन की दर बहुत तेज है, तो कार्बन के पास फैलने के लिए पर्याप्त समय नहीं है, और मिश्र धातु एक बड़ी क्रिस्टल संरचना का अनुभव कर सकती है लैटिस सिस्टम विरूपण जिसे मार्टेंसाईट िक परिवर्तन के रूप में जाना जाता है जिसमें यह मार्टेंसाइट में परिवर्तित हो जाता है, एक चतुर्भुज क्रिस्टल प्रणाली (बीसीटी), शीतलन की दर मार्टेंसाइट, फेराइट और सीमेंटाइट के सापेक्ष अनुपात को निर्धारित करती है, जैसे कि कठोरता और तन्य ताकत और इसलिए परिणामी स्टील के यांत्रिक गुणों को निर्धारित करती है।

मोटे वर्गों की उच्च शीतलन दर सामग्री में एक तेज तापीय प्रवणता का कारण बनेगी गर्मी उपचारित भाग की बाहरी परतें तेजी से ठंडी होंगी और अधिक सिकुड़ेंगी, जिससे यह तनाव और थर्मल तनाव के अधीन होगा, उच्च शीतलन दर पर, सामग्री ऑस्टेनाइट से मार्टेंसाइट में परिवर्तित हो जाएगी जो बहुत कठिन है और बहुत कम उपभेदों पर दरारें उत्पन्न करेगी आयतन परिवर्तन (ऑस्टेनाइट की तुलना में मार्टेंसाइट कम घना है)[9] तनाव भी उत्पन्न कर सकता है। भाग के भीतरी और बाहरी भाग की तनाव दरों में अंतर के कारण बाहरी भाग में दरारें विकसित हो सकती हैं, इससे बचने के लिए धीमी शमन दरों के उपयोग को मजबूर किया जा सकता है। टंगस्टन के साथ स्टील को मिलाने से, कार्बन प्रसार धीमा हो जाता है और बीसीटी एलोट्रोप में परिवर्तन कम तापमान पर होता है, जिससे टूटने से बचा जाता है। कहा जाता है कि इस प्रकार की सामग्री की कठोरता बढ़ जाती है। शमन के पश्चात टेम्परिंग (धातु विज्ञान) कुछ भंगुर मार्टेंसाइट को टेम्पर्ड मार्टेंसाइट में बदल देगा यदि एक कम-कठोरता वाले स्टील को बुझाया जाता है, तो एक महत्वपूर्ण मात्रा में ऑस्टेनाइट को माइक्रोस्ट्रक्चर में रखा जाएगा, जिससे स्टील को आंतरिक तनाव के साथ छोड़ दिया जाएगा जो उत्पाद को अचानक फ्रैक्चर होने का खतरा छोड़ देता है।

कच्चा लोहा में व्यवहार

ऊपर सफेद कच्चा लोहा गरम करना 727 °C (1,341 °F) प्राथमिक सीमेंटाइट के क्रिस्टल में ऑस्टेनाइट के निर्माण का कारण बनता है।[10] सफेद लोहे का यह दृढ़ीकरण फेराइट के साथ इंटरफेज़ सीमा पर प्राथमिक सीमेंटाइट में होता है।[10] जब सीमेंटाइट में ऑस्टेनाइट के दाने बनते हैं, तो वे सीमेंटाइट क्रिस्टल परत की सतह के साथ उन्मुख लैमेलर क्लस्टर के रूप में होते हैं।[10] ऑस्टेनाइट सीमेंटाइट से फेराइट में कार्बन परमाणुओं के प्रसार से बनता है।[10][11]

स्थिरीकरण

मैंगनीज और निकल जैसे कुछ मिश्रधातु तत्वों को जोड़ने से ऑस्टेनिटिक संरचना को स्थिर किया जा सकता है, जिससे कम मिश्र धातु स्टील ्स के ताप-उपचार की सुविधा मिलती है। ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील के चरम स्थिति में, बहुत अधिक मिश्र धातु सामग्री इस संरचना को कमरे के तापमान पर भी स्थिर बनाती है। दूसरी ओर, सिलिकॉन, मोलिब्डेनम और क्रोमियम जैसे तत्व ऑस्टेनाइट को स्थिर कर देते हैं, जिससे यूटेक्टॉइड तापमान बढ़ जाता है।

ऑस्टेनाइट मात्र ऊपर स्थिर है 910 °C (1,670 °F) थोक धातु के रूप में चूंकि, एफसीसी संक्रमण धातुओं को क्यूबिक क्रिस्टल सिस्टम#ब्रावाइस लैटिस|फेस-सेंटर्ड क्यूबिक (एफसीसी) या हीरा घन पर उगाया जा सकता है।[12] हीरे (100) के चेहरे पर ऑस्टेनाइट की एपिटैक्सियल वृद्धि संभव है क्योंकि करीबी जालीदार मैच और हीरे (100) चेहरे की समरूपता एफसीसी है। γ-लौह के एक मोनोलेयर से अधिक उगाया जा सकता है क्योंकि तनी हुई बहुपरत के लिए महत्वपूर्ण मोटाई एक मोनोलेयर से अधिक है।[12] सैद्धांतिक भविष्यवाणी के साथ निर्धारित महत्वपूर्ण मोटाई निकट समझौते में होती है।[12]

ऑस्टेनाइट परिवर्तन और क्यूरी बिंदु

कई चुंबकीय लौह मिश्र धातुओं में, क्यूरी बिंदु, वह तापमान जिस पर चुंबकीय सामग्री चुंबकीय रूप से व्यवहार करना बंद कर देती है, ऑस्टेनाइट परिवर्तन के समान तापमान पर होता है। इस व्यवहार का श्रेय ऑस्टेनाइट की पैरामैग्नेटिक प्रकृति को दिया जाता है, जबकि दोनों मार्टेंसाइट[13] और फेराइट[14][15] प्रबल लौह-चुंबकीय हैं।

थर्मो-ऑप्टिकल उत्सर्जन

गर्मी उपचार के समय, लोहार सामग्री के यांत्रिक गुणों को नियंत्रित करने के लिए लौह-कार्बन प्रणाली में चरण परिवर्तन का कारण बनता है, अधिकांशतः एनीलिंग, शमन और तड़के प्रक्रियाओं का उपयोग करता है। इस संदर्भ में, वर्कपीस द्वारा उत्सर्जित प्रकाश का रंग, या श्याम पिंडों से उत्पन्न विकिरण एक अनुमानित काला शरीर है। गहरे चेरी-लाल से नारंगी-लाल में संक्रमण के साथ, काम के रंग तापमान को देखकर तापमान का अधिकांशतः अनुमान लगाया जाता है। 815 °C (1,499 °F) को 871 °C (1,600 °F) मध्यम और उच्च कार्बन स्टील में ऑस्टेनाइट के गठन के अनुरूप दृश्यमान स्पेक्ट्रम में, तापमान बढ़ने पर यह चमक चमक में बढ़ जाती है। चेरी-लाल होने पर, चमक अपनी सबसे कम तीव्रता के पास होती है और परिवेशी प्रकाश में दिखाई नहीं दे सकती है, इसलिए लोहार सामान्यतः चमक के रंग का सही-सही आंकलन करने के लिए कम रोशनी की स्थिति में स्टील को ऑस्टेनिटाइज़ करते हैं।

यह भी देखें

  • गामा पाश
  • लोहे के आवंटन

संदर्भ

  1. ↑ Reed-Hill R, Abbaschian R (1991). भौतिक धातुकर्म सिद्धांत (3rd ed.). Boston: PWS-Kent Publishing. ISBN 978-0-534-92173-6.
  2. ↑ Gove PB, ed. (1963). वेबस्टर का सातवां नया कॉलेजिएट डिक्शनरी. Springfield, Massachusetts, USA: G & C Merriam Company. p. 58.
  3. ↑ Nichols R (Jul 2001). "वेल्डेड कार्बन स्टील ट्यूबलर की शमन और तड़के".
  4. ↑ Lambers HG, Tschumak S, Maier HJ, Canadinc D (Apr 2009). "इज़ोटेर्माल बैनिटिक परिवर्तन के कैनेटीक्स पर ऑस्टेनिटाइजेशन और पूर्व-विरूपण की भूमिका". Metall Mater Trans A. 40 (6): 1355–1366. Bibcode:2009MMTA...40.1355L. doi:10.1007/s11661-009-9827-z. S2CID 136882327.
  5. ↑ "ऑस्टेनिटाइजेशन".
  6. ↑ Kilicli V, Erdogan M (2008). "दोहरी मैट्रिक्स संरचनाओं के साथ आंशिक रूप से ऑस्टेनिटाइज्ड और ऑस्टेम्पर्ड डक्टाइल आयरन का तनाव-कठोर व्यवहार". J Mater Eng Perf. 17 (2): 240–9. Bibcode:2008JMEP...17..240K. doi:10.1007/s11665-007-9143-y. S2CID 135484622.
  7. ↑ 7.0 7.1 Batra U, Ray S, Prabhakar SR (2003). "ताम्र मिश्रधातु तन्य लौह के austempering पर austenitization का प्रभाव". Journal of Materials Engineering and Performance. 12 (5): 597–601. doi:10.1361/105994903100277120. S2CID 135865284.
  8. ↑ Chupatanakul S, Nash P (Aug 2006). "बैनाइट परिवर्तन के दौरान ऑस्टेनाइट में कार्बन संवर्धन का डिलाटोमेट्रिक माप". J Mater Sci. 41 (15): 4965–9. Bibcode:2006JMatS..41.4965C. doi:10.1007/s10853-006-0127-3. S2CID 137527848.
  9. ↑ Ashby MF, Hunkin-Jones DR (1986-01-01). Engineering Materials 2: An Introduction to Microstructures, Processing, and Design. ISBN 978-0-080-32532-3.
  10. ↑ 10.0 10.1 10.2 10.3 Ershov VM, Nekrasova LS (Jan 1982). "सीमेंटाइट का ऑस्टेनाइट में परिवर्तन". Metal Sci Heat Treat. 24 (1): 9–11. Bibcode:1982MSHT...24....9E. doi:10.1007/BF00699307. S2CID 136543311.
  11. ↑ Alvarenga HD, Van de Putte T, Van Steenberge N, Sietsma J, Terryn H (Apr 2009). "सी-एमएन स्टील्स के सतही डीकार्बराइजेशन के कैनेटीक्स पर कार्बाइड मॉर्फोलॉजी और माइक्रोस्ट्रक्चर का प्रभाव". Metall Mater Trans A. 46 (1): 123–133. Bibcode:2015MMTA...46..123A. doi:10.1007/s11661-014-2600-y. S2CID 136871961.
  12. ↑ 12.0 12.1 12.2 Hoff HA, Waytena GL, Glesener JW, Harris VG, Pappas DP (Mar 1995). "हीरे पर सिंगल क्रिस्टल एफसीसी आयरन की गंभीर मोटाई". Surf Sci. 326 (3): 252–66. Bibcode:1995SurSc.326..252H. doi:10.1016/0039-6028(94)00787-X. S2CID 93826286.
  13. ↑ M. Bigdeli Karimia, H. Arabib, A. Khosravania, and J. Samei (2008). "Effect of rolling strain on transformation induced plasticity of austenite to martensite in a high-alloy austenitic steel" (PDF). Journal of Materials Processing Technology. 203 (1–3): 349–354. doi:10.1016/j.jmatprotec.2007.10.029. Retrieved 4 September 2019.{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  14. ↑ Maranian, Peter (2009), Reducing Brittle and Fatigue Failures in Steel Structures, New York: American Society of Civil Engineers, ISBN 978-0-7844-1067-7.
  15. ↑ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8.
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