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स्टील और लोहे की ढलाई के लिए ऊष्मा उपचार: प्रक्रियाओं, पैरामीटरों और गुणवत्ता नियंत्रण का एक पूर्ण तकनीकी मार्गदर्शिका

Jul 17, 2026

मेटा विवरण: धातु ढलवां के ऊष्मीय उपचार के लिए एक व्यापक इंजीनियरिंग गाइड। कार्बन स्टील, स्टेनलेस स्टील, डक्टाइल आयरन आदि के लिए एनीलिंग, नॉर्मलाइज़िंग, क्वेंचिंग और टेम्परिंग, सॉल्यूशन एनीलिंग, स्ट्रेस रिलीविंग और ऑस्टेम्परिंग के बारे में जानें — तापमान सीमा, धारण समय, ठंडा होने की दर और सूक्ष्म संरचना के विकास के साथ।


ऊष्मीय उपचार धातु ढलाई में अदृश्य भिन्नता लाने वाला कारक है। एक ही धातु के गर्म बैच से ढले गए दो ढलाव, जिनकी रासायनिक संरचना और आकृति दोनों समान हों, पूरी तरह अलग-अलग यांत्रिक गुण प्रदर्शित कर सकते हैं — एक भंगुर हो सकता है और दरारें लगने के प्रति संवेदनशील हो सकता है, जबकि दूसरा मजबूत और कंपन प्रतिरोधी हो सकता है — यह सिर्फ ऊष्मीय उपचार भट्टी के अंदर होने वाली प्रक्रिया पर निर्भर करता है।

ढलाव घटकों के विनिर्देशन के लिए इंजीनियरों के लिए, ऊष्मीय उपचार को समझना वैकल्पिक नहीं है। किसी चित्र पर ऊष्मीय उपचार का विनिर्देशन सीधे भाग की ताकत, तन्यता, प्रभाव कठोरता, यांत्रिक कार्य करने की क्षमता और आयामी स्थिरता को निर्धारित करता है। खराब तरीके से विनिर्दिष्ट या गलत तरीके से किया गया ऊष्मीय उपचार सेवा के दौरान ढलाव विफलता का सबसे आम मूल कारणों में से एक है — और सबसे रोकथाम योग्य कारणों में से एक भी है।

Workers loading large steel castings into industrial heat treatment furnace

यह मार्गदर्शिका इस्पात और लोहे के ढलावों पर लागू की जाने वाली प्रमुख ऊष्मीय उपचार प्रक्रियाओं को कवर करती है, जिसमें व्यावहारिक पैरामीटर, धातुविज्ञानीय व्याख्याएँ और गुणवत्ता नियंत्रण आवश्यकताएँ शामिल हैं।


भाग 1: क्यों ढलवां भागों को ऊष्मीय उपचार की आवश्यकता होती है

आकृति में प्रसंस्कृत उत्पादों (प्लेट, छड़, फोर्जिंग) के विपरीत, जिन्हें आकृति देते समय थर्मोमैकेनिकल प्रसंस्करण प्रदान किया जाता है, ढलवां भाग एक स्थिर साँचे में ठोस होते हैं। ढलवां सूक्ष्म संरचना पूरी तरह से ढलाई तापमान से ठंडा होने की दर पर निर्भर करती है — जो किसी एक ही ढलवां भाग के मोटे और पतले भागों के बीच काफी अंतर दिखाती है।

ऊष्मीय उपचार क्या साध्य करता है

उद्देश्य तंत्र सामान्य प्रक्रिया
अवशिष्ट तनाव को कम करना असमान ठंडा होने के कारण प्रविष्ट हुए लोचदार तनावों का तापीय विश्राम तनाव-मुक्ति ऐनील
दाने की संरचना को निर्मित करना मोटे ढलवां दानों का पुनर्क्रिस्टलीकरण नॉर्मलाइज़िंग
यांत्रिक काटने की योग्यता में सुधार करना मैट्रिक्स को मुलायम करना; कार्बाइड्स को गोलाकार बनाना पूर्ण ऐनील, उप-क्रांतिक ऐनील
शक्ति और कठोरता में वृद्धि मार्टेनसाइट, बेनाइट या सूक्ष्म पियरलाइट का निर्माण क्वेंच और टेम्पर
टफनेस में सुधार मार्टेनसाइट का टेम्परिंग; दाने का सूक्ष्मीकरण नॉर्मलाइज़ + टेम्पर, क्वेंच एंड टेम्पर
संक्षारण प्रतिरोध को पुनर्स्थापित करना क्रोमियम कार्बाइड्स को घोलना जो ढलाई या वेल्डिंग के दौरान अवक्षेपित हुए हों सॉल्यूशन ऐनील (स्टेनलेस स्टील)
विशिष्ट सूक्ष्मसंरचना प्राप्त करना एडीआई के लिए आधार संरचना को ऑसफेराइट में परिवर्तित करना ऑस्टेम्परिंग
हाइड्रोजन द्वारा भंगुरता को समाप्त करना उच्च तापमान पर इस्पात से हाइड्रोजन का प्रसारण हाइड्रोजन बेक-आउट (दे-एम्ब्रिटलमेंट)

एक पेशेवर ढलाई कारखाना जिसमें एकीकृत ऊष्मा उपचार क्षमता हो — जैसे दानदोंग शहर पेंगशिन मशीनरी कं., लिमिटेड जो घरेलू स्तर पर सामान्यीकरण, शमन और शमित करने के भट्टियों का संचालन करता है, जिनमें कैलिब्रेटेड तापमान नियंत्रण और चार्ट रिकॉर्डिंग है — यह सुनिश्चित करता है कि प्रत्येक ढलवां विशिष्ट ऊष्मा उपचार स्थिति में ढलाई कारखाने से निकले और पूर्ण पहचान योग्यता के साथ हो।


भाग 2: इस्पात ढलवां के लिए ऊष्मा उपचार प्रक्रियाएँ

2.1 प्रतिबल-मुक्त अनीलन (प्रतिबल मुक्ति)

उद्देश्य ठोसीकरण और ठंडा होने के कारण शेष तनाव को कम करना, बिना सूक्ष्म संरचना या यांत्रिक गुणों में काफी परिवर्तन किए।

यह कैसे काम करता है ढलवाँ को रूपांतरण सीमा से नीचे के तापमान (आमतौर पर कार्बन और कम-मिश्रित इस्पात के लिए 550–650 °से) तक गर्म किया जाता है, ताकि लोचदार तनावों के तापीय विश्राम के लिए धारण किया जा सके, और धीरे-धीरे ठंडा किया जाता है। कोई चरण रूपांतरण नहीं होता — यह प्रक्रिया पूर्णतः तापीय-यांत्रिक है।

सामग्री तापमान सीमा पकड़ने का समय शीतलन
कार्बन स्टील (WCB, WCC) 600–650 °से अनुभाग की मोटाई के प्रत्येक 25 मिमी के लिए 1 घंटा, न्यूनतम 2 घंटे भट्टी में 300 °से तक ठंडा करना, फिर वायु में ठंडा करना
कम-मिश्रित स्टील (8630, 4130) 620–680 °से प्रत्येक 25 मिमी के लिए 1 घंटा, न्यूनतम 2 घंटे भट्टी में 300 °से तक ठंडा करना, फिर वायु में ठंडा करना
ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील (304, 316) इन तापमानों पर आमतौर पर तनाव मुक्त नहीं किया जाता है (संवेदनशीलता के जोखिम के कारण) इसके बजाय सॉल्यूशन ऐनील करें (देखें 2.4)
मार्टेन्सिटिक स्टेनलेस स्टील (410, CA6NM) 620–680 °से प्रत्येक 25 मिमी के लिए 1 घंटा भट्टी में 300 °से तक ठंडा करना, फिर वायु में ठंडा करना

तनाव मुक्ती को कब निर्दिष्ट करना चाहिए :

  • बड़े ढलवाँ भाग जिनमें अनुभाग की मोटाई में काफी भिन्नता हो
  • वे ढलवाँ भाग जिनका व्यापक मशीनिंग किया जाएगा (मशीनिंग से पहले तनाव मुक्ती धातु हटाने के दौरान विकृति को रोकती है)
  • वे ढलवाँ भाग जो सेवा के दौरान आकारिक स्थिरता की आवश्यकता को पूरा करने के लिए हों
  • वे ढलवाँ भाग जिन्हें वेल्डिंग के लिए निर्दिष्ट किया गया हो (वेल्डिंग या वेल्ड मरम्मत के बाद तनाव मुक्ती)

गुणवत्ता नियंत्रण भट्टी के तापमान की एकरूपता की पुष्टि करें (कार्य क्षेत्र में ±15 °से). ठंडा करने की दर तापन चक्र के समान ही महत्वपूर्ण है — बहुत तेज़ी से ठंडा करने से ऊष्मीय तनाव पुनः प्रविष्ट हो जाता है, जिससे उद्देश्य विफल हो जाता है।

2.2 पूर्ण ऐनीलिंग

उद्देश्य : अधिकतम लचीलापन के साथ एक मुलायम, मशीन के लिए उपयुक्त सूक्ष्म-संरचना उत्पन्न करना। पूर्ण ऐनीलिंग में ढलवाँ संरचना को पूरी तरह से मोटे पियरलाइट और फेराइट में (उप-यूटेक्टॉइड इस्पात के लिए) परिवर्तित किया जाता है।

यह कैसे काम करता है : ढलवाँ भाग को ऊपरी क्रांतिक तापमान (Ac₃) से ऊपर गरम किया जाता है — आमतौर पर कार्बन इस्पात के लिए 850–950 °C — और संरचना को पूरी तरह ऑस्टेनाइज़ करने के लिए धीरे-धीरे ठंडा किया जाता है (भट्टी में ठंडा करना), जिससे साम्यावस्था फेराइट-पियरलाइट प्राप्त होती है।

सामग्री ऑस्टेनाइटाइज़िंग तापमान पकड़ने का समय शीतलन दर
कार्बन इस्पात (WCB) 870–900 °C प्रत्येक 25 मिमी के लिए 1 घंटा भट्टी में ≤50 °C/घंटा की दर से 500 °C तक ठंडा करें, फिर वायु में ठंडा करें
कम-मिश्र धातु इस्पात (8630) 850–880 °C प्रत्येक 25 मिमी के लिए 1 घंटा भट्टी में ≤50 °C/घंटा की दर से 500 °C तक ठंडा करें, फिर वायु में ठंडा करें
उच्च-कार्बन इस्पात (>0.50% C) 790–820 °सेल्सियस प्रत्येक 25 मिमी के लिए 1 घंटा भट्टी को 500 °सेल्सियस तक ≤30 °सेल्सियस/घंटा की दर से ठंडा करें, फिर वायु द्वारा ठंडा करें

परिणामी सूक्ष्मसंरचना : मोटा फेराइट + पर्लाइट (अल्प-यूटेक्टॉइड इस्पात); मोटा पर्लाइट + सीमेंटाइट (अधिक-यूटेक्टॉइड इस्पात)

परिणामी कठोरता : कार्बन इस्पात WCB आमतौर पर पूर्ण ऐनीलिंग के बाद 130–170 HB होता है

पूर्ण ऐनीलिंग कब निर्दिष्ट करना चाहिए :

  • व्यापक मशीनिंग की आवश्यकता वाले ढलवाँ भाग — मृदु, समान संरचना औजार के क्षरण को न्यूनतम करती है
  • ढलवाँ भाग जिन्हें ढलाई के बाद ठंडा कार्य या आकार देना होगा (ढलवाँ भागों के लिए दुर्लभ है, परंतु ढलवाँ-और-फोर्ज किए गए घटकों पर लागू होता है)
  • उत्तरवर्ती निर्माण के लिए अधिकतम तन्यता आवश्यकता

व्यावहारिक नोट पूर्ण ऐनीलिंग सबसे समय-उपभोगी और ऊर्जा-उपभोगी ऊष्मा उपचार है। अधिकांश औद्योगिक ढलवाँ वस्तुओं के लिए, सामान्यीकरण (देखें २.३) छोटे चक्र समय और कम लागत के साथ पर्याप्त यांत्रिक काटने योग्यता प्रदान करता है। पूर्ण ऐनीलिंग का उपयोग केवल उन मामलों में किया जाता है जहाँ अधिकतम कोमलता आवश्यक होती है।

२.३ सामान्यीकरण

उद्देश्य ढलवाँ संरचना के मोटे दानों को सुधारना, सूक्ष्म संरचना को समांग बनाना और अच्छी टूटन प्रतिरोधकता के साथ मध्यम शक्ति प्राप्त करना। कार्बन और कम-मिश्रित इस्पात की ढलवाँ वस्तुओं के लिए सामान्यीकरण सबसे सामान्य ऊष्मा उपचार है।

यह कैसे काम करता है ढलवाँ वस्तु को ऊपरी क्रांतिक तापमान (Ac₃) से ऊपर गर्म किया जाता है, पूर्ण ऑस्टेनाइज़ करने के लिए धारित किया जाता है, फिर स्थिर वायु में ठंडा किया जाता है। ऐनीलिंग की तुलना में तेज़ ठंडा होने की दर से एक बारीक फेराइट-पियरलाइट सूक्ष्म संरचना और छोटे दानों का आकार प्राप्त होता है।

सामग्री सामान्यीकरण तापमान पकड़ने का समय शीतलन
कार्बन स्टील (WCB, WCC) ८९०–९२० °से प्रति २५ मिमी १ घंटा, न्यूनतम १ घंटा स्थिर वायु में ठंडा करना
कम-मिश्रित स्टील (8630, 4130) 870–900 °C प्रत्येक 25 मिमी के लिए 1 घंटा स्थिर वायु में ठंडा करना
कार्बन इस्पात (एलसीबी, एलसीसी — कम तापमान) ८९०–९२० °से + ६००–६५० °से पर टेम्पर करना ऊपर के अनुसार वायु शीतलन + भट्टी तापन
मैंगनीज़ स्टील (हैडफील्ड) 1050–1100 °C प्रत्येक 25 मिमी के लिए 1 घंटा जल शमन (समाधान ऐनील, सामान्यीकरण नहीं — नीचे दिए गए टिप्पणी को देखें)

परिणामी सूक्ष्मसंरचना सूक्ष्म फेराइट + सूक्ष्म पियरलाइट। दाने का आकार आमतौर पर ASTM 5–8 (ASTM 1–3 के मुकाबले अप्रसंस्कृत अवस्था में)।

डब्ल्यूसीबी के लिए परिणामी गुण (आमतौर पर) :

संपत्ति आस-कास्ट सामान्यीकरण के बाद सामान्यीकरण + तापन के बाद
तन्य शक्ति (एमपीए) 450–520 500–580 490–550
उपज ताकत (एमपीए) 220–260 260–320 250–300
अंतिम विस्तार (%) 15–22 22–28 24–30
चार्पी, 0 °C पर (जूल) 8–15 15–25 20–35
कठोरता (HB) 140–170 150–180 140–170

हैडफील्ड मैंगनीज स्टील की टिप्पणी ऑस्टेनिटिक मैंगनीज स्टील (11–14% मैंगनीज) को 1050–1100 °से पर गरम करके और पानी में ठंडा करके सॉल्यूशन एनीलिंग किया जाता है — सामान्यीकरण नहीं किया जाता। हवा में ठंडा करने से दानों की सीमाओं पर कार्बाइड का अवक्षेपण होता है, जिससे स्टील की भंगुरता बढ़ जाती है। पानी में ठंडा करने से कार्बन को ठोस विलयन में बनाए रखा जाता है, जिससे पूर्ण ऑस्टेनिटिक, मजबूत, कार्य-कठोरीकरण योग्य सूक्ष्म संरचना बनती है, जो हैडफील्ड स्टील को अद्वितीय बनाती है।

सामान्यीकरण कब निर्दिष्ट करें :

  • सामान्य उद्देश्य के संरचनात्मक स्टील ढलवां भाग
  • जिन ढलवां भागों की कच्ची अवस्था की तुलना में अधिक टूटने के प्रतिरोध की आवश्यकता हो
  • क्वेंचिंग और टेम्परिंग से पहले पूर्व-उपचार के रूप में (कठोरीकरण से पहले दानों का सूक्ष्मीकरण)
  • दबाव धारण करने वाले ढलवां भाग (कई दबाव पात्र विनिर्देशों के लिए सामान्यीकृत अवस्था मानक है)

2.4 क्वेंचिंग और टेम्परिंग (Q&T)

उद्देश्य मार्टेन्साइट के निर्माण और उसके बाद के टेम्परिंग के माध्यम से उच्च ताकत और कठोरता के साथ नियंत्रित टूटने के प्रतिरोध को प्राप्त करें। Q&T स्टील ढलवां भागों में प्राप्त की जा सकने वाली सर्वोच्च ताकत के स्तर उत्पन्न करता है।

यह कैसे काम करता है ढलाई को ऑस्टेनाइटाइज़ किया जाता है, फिर मार्टेंसाइट — एक कठोर परंतु भंगुर अस्थायी चरण — के गठन के लिए पानी, तेल या पॉलीमर में तेज़ी से ठंडा (क्वेंच) किया जाता है। इसके बाद इसे Ac₁ से कम तापमान पर पुनः गर्म किया (टेम्पर) जाता है ताकि भंगुरता कम की जा सके, जबकि अधिकांश सामर्थ्य लाभ को बनाए रखा जा सके।

चरण १: ऑस्टेनाइटाइज़िंग और क्वेंचिंग

Glowing hot steel casting quenched in water tank with dramatic steam

सामग्री ऑस्टेनाइटाइज़िंग तापमान क्वेंचिंग माध्यम सामान्य क्वेंच के बाद की कठोरता
कार्बन स्टील (डब्ल्यूसीबी, ०.२५% सी) 870–900 °C पानी या १०% पॉलीमर ३५–४५ एचआरसी
कम-मिश्र धातु इस्पात (8630) 850–880 °C तेल या पॉलीमर ४५–५२ एचआरसी
कम-मिश्रित स्टील (४१४०) 840–870 डिग्री सेल्सियस तेल 50–56 एचआरसी
मार्टेन्सिटिक एसएस (410/सीए15) 950–1020 डिग्री सेल्सियस तेल या वायु (पतले अनुभागों में वायु-कठोरीकरण योग्य) 40–48 एचआरसी
मार्टेन्सिटिक एसएस (सीए6एनएम) 1000–1050 डिग्री सेल्सियस तेल या वायु 38–44 HRC

शमन की कठोरता शीतलन की दर को स्टील की क्रांतिक शीतलन दर से अधिक होना चाहिए ताकि पियरलाइट या बेनाइट के निर्माण को रोका जा सके। पानी में शीतलन सबसे कठोर है और उच्चतम कठोरता प्रदान करता है, लेकिन विकृति और दरारों का सबसे अधिक जोखिम भी लेता है। तेल और पॉलीमर शीतलनकर्ता धीमे, अधिक समान शीतलन प्रदान करते हैं — जो जटिल ज्यामिति और मिश्र धातु स्टील के लिए वरीयता के साथ उपयोग किए जाते हैं।

चरण २: तापोपचयन

तापोपचयन तापमान परिणामी कठोरता (डब्ल्यूसीबी, अनुमानित) परिणामी सूक्ष्मसंरचना उपयोग
२००–३०० °से 32–38 HRC तापोपचयित मार्टेन्साइट (न्यूनतम कार्बाइड सघनीकरण) क्षरण-प्रतिरोधी भाग, काटने के किनारे
४००–५०० °से 25–32 एचआरसी तापोपचयित मार्टेन्साइट + सूक्ष्म कार्बाइड उच्च-शक्ति वाले संरचनात्मक, शाफ्ट
५५०–६५० °से १८–२५ एचआरसी (२२०–२६० एचबी) सामान्यीकृत मार्टेन्साइट / गोलाकार कार्बाइड्स दबाव भांडे, सामान्य संरचनात्मक
६५०–७०० °से १५–२० एचआरसी (१८०–२२० एचबी) फेराइट में पूर्णतः गोलाकार कार्बाइड्स अधिकतम टफनेस; कम तापमान के लिए उपयुक्त

टेम्पर भंगुरता चेतावनी : कुछ मिश्र इस्पात (विशेष रूप से वे जिनमें Mn, Cr, Ni होते हैं) 375–575 °C की सीमा में धीमी ठंडा करने पर या इस सीमा में लंबे समय तक रखे जाने पर टेम्पर भंगुरता के प्रति संवेदनशील होते हैं। इसका कारण अशुद्धि तत्वों (P, Sb, Sn, As) का पूर्व ऑस्टेनाइट दानों की सीमाओं पर संचय होना है। रोकथाम: 575 °C से ऊपर टेम्पर करें और टेम्परिंग तापमान से तेज़ी से ठंडा करें, या कम अशुद्धि तत्व वाले इस्पात का उपयोग करें।

Metallographic microstructure comparison — as-cast vs normalized steel grain structure

दानदोंग शहर पेंगशिन मशीनरी कंपनी लिमिटेड में। , ऊष्मा उपचार कार्यशाला में कैलिब्रेटेड भट्टियाँ हैं जिनमें बहु-क्षेत्र तापमान नियंत्रण और निरंतर चार्ट रिकॉर्डिंग की सुविधा है, जिससे प्रत्येक Q&T चक्र को निर्दिष्ट पैरामीटर के अनुसार कार्यान्वित किया जा सकता है तथा पूर्ण पीछा करने योग्यता सुनिश्चित होती है — भट्टी में लोडिंग चार्ट से लेकर अंतिम कठोरता परीक्षण के परिणाम तक।

2.5 सॉल्यूशन एनीलिंग (स्टेनलेस स्टील कास्टिंग्स)

उद्देश्य क्रोमियम कार्बाइड्स को विलीन करें जो ठोसीकरण या शीतलन के दौरान अवक्षेपित हुए थे, जिससे समांगी ऑस्टेनाइटिक सूक्ष्म संरचना और पूर्ण संक्षारण प्रतिरोध पुनः प्राप्त हो जाता है। यह ऑस्टेनाइटिक स्टेनलेस स्टील के ढलवाँ भागों के लिए आवश्यक ऊष्मा उपचार है।

यह कैसे काम करता है ढलवाँ भाग को उस तापमान तक गर्म किया जाता है जहाँ क्रोमियम कार्बाइड्स विलीन हो जाते हैं (आमतौर पर १०४०–११२० °से), ऑस्टेनाइट को समांगी बनाने के लिए इसे निर्धारित समय तक रखा जाता है, फिर तेज़ी से ठंडा किया जाता है (पानी में शीतलन) ताकि कार्बन और क्रोमियम ठोस विलयन में बने रहें। ४२५–८७० °से की सीमा में धीमे शीतलन से दाने की सीमाओं पर क्रोमियम कार्बाइड्स का अवक्षेपण (संवेदनशीलता) होता है, जिससे संलग्न आधात्री से क्रोमियम की कमी हो जाती है और संक्षारण प्रतिरोध समाप्त हो जाता है।

ग्रेड विलयन अनीलन तापमान पकड़ने का समय शीतलन
सीएफ८ / ३०४ (ए३५१) १०४०–११२० °से प्रति २५ मिमी १ घंटा, न्यूनतम ३० मिनट जल शमन
सीएफ८एम / ३१६ (ए३५१) १०४०–११२० °से प्रत्येक 25 मिमी के लिए 1 घंटा जल शमन
सीएफ३ / ३०४एल (ए३५१) १०४०–११०० °से प्रत्येक 25 मिमी के लिए 1 घंटा जल शमन
सीएफ३एम / ३१६एल (ए३५१) १०४०–११०० °से प्रत्येक 25 मिमी के लिए 1 घंटा जल शमन
सीडी४एमसीयू (डुप्लेक्स, ए८९०) १०४०–११०० °से प्रत्येक 25 मिमी के लिए 1 घंटा जल शमन
सीई3एमएन / २५०७ (सुपर ड्यूप्लेक्स, ए८९०) १०६०–११२० °सी सॉल्यूशन ऐनील + पानी के द्वारा ठंडा करना पानी के द्वारा ठंडा करना — सिग्मा चरण के गठन को रोकने के लिए तीव्र ठंडा करना आवश्यक है

महत्वपूर्ण आवश्यकता भट्टी से बाहर निकलने के समय से क्वेंच टैंक में डुबोए जाने तक का समय न्यूनतम होना चाहिए — पतले अनुभागों के लिए आदर्श रूप से ६० सेकंड से कम, और किसी भी अनुभाग के लिए अधिकतम २–३ मिनट। कोई भी देरी ढलाई की सतह को ठंडा होने से पहले संवेदनशील तापमान सीमा में गिरने की अनुमति देती है।

ड्यूप्लेक्स स्टेनलेस स्टील के मामले में विचार कार्बाइड्स को घोलने के अलावा, सॉल्यूशन ऐनील सही फेराइट-ऑस्टेनाइट चरण संतुलन (आमतौर पर ४०–६०% फेराइट) स्थापित करता है। सॉल्यूशन तापमान से ठंडा होने की दर इतनी तीव्र होनी चाहिए कि सिग्मा चरण और अन्य इंटरमेटैलिक यौगिकों के गठन को रोका जा सके — ये मिश्र धातु को भंगुर बना देते हैं और संक्षारण प्रतिरोध को नष्ट कर देते हैं। ड्यूप्लेक्स ग्रेड्स के लिए सॉल्यूशन ऐनीलिंग तापमान और ठंडा होने की दर को सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए।

सत्यापन सॉल्यूशन ऐनीलिंग के बाद सत्यापित करें:

  • कठोरता (पूर्ण ऐनील्ड ऑस्टेनाइटिक ग्रेड्स के लिए ≤२०० एचबी होनी चाहिए)
  • संक्षारण प्रतिरोध (ASTM A262 अभ्यास A या E संवेदनशीलता के लिए; ASTM G48 डुप्लेक्स ग्रेड के छिद्रण प्रतिरोध के लिए)
  • सूक्ष्म संरचना (दानों की सीमाओं पर कोई निरंतर कार्बाइड नेटवर्क नहीं)

भाग 3: लोहे के ढलवां भागों के लिए ऊष्मा उपचार प्रक्रियाएँ

ढलवां लोहा, स्टील की तुलना में ऊष्मा उपचार के प्रति अलग तरह से प्रतिक्रिया करता है, क्योंकि इसमें ग्रेफाइट की उपस्थिति होती है — जो रूपांतरित नहीं होता — और उच्च कार्बन तथा सिलिकॉन सामग्री, जो रूपांतरण तापमान और गतिकी को स्थानांतरित कर देती है।

3.1 तनाव मुक्तिकरण (ग्रे और लचीला लोहा)

सामग्री तापमान पकड़ने का समय शीतलन
ग्रे लोहा (अमिश्रित) 510–565 °से प्रत्येक 25 मिमी के लिए 1 घंटा भट्टी में 200 °से तक ठंडा करें, फिर वायु में ठंडा करें
ग्रे लोहा (मिश्रित, उदाहरण के लिए, Ni-Cr) 550–590 °से प्रत्येक 25 मिमी के लिए 1 घंटा भट्टी में 200 °से तक ठंडा करें, फिर वायु में ठंडा करें
लचीला लोहा (फेरिटिक) 510–565 °से प्रत्येक 25 मिमी के लिए 1 घंटा भट्टी में 300 °से तक ठंडा करना, फिर वायु में ठंडा करना
लचीला लोहा (पर्लाइटिक) 550–590 °से प्रत्येक 25 मिमी के लिए 1 घंटा भट्टी में 300 °से तक ठंडा करना, फिर वायु में ठंडा करना

नोट ग्रे लोहे के लिए 600 °से. से अधिक तापमान पर तनाव मुक्ति करने से ग्रेफाइट के फ्लेक्स के बढ़ने और स्थायी आयामी परिवर्तन की संभावना होती है। जब तक कि एक उद्देश्यपूर्ण ऐनीलिंग चक्र (अपेक्षित आयामी परिवर्तन के साथ) का निर्देश नहीं दिया गया हो, ग्रे लोहे के लिए तापमान 600 °से. से कम रखा जाना चाहिए।

3.2 लचीले लोहे का ऐनीलिंग (फेरिटाइज़िंग ऐनीलिंग)

उद्देश्य अधिकतम लचीलापन और प्रभाव कठोरता के लिए पूर्ण फेरिटिक मैट्रिक्स उत्पन्न करना (जैसा कि QT400-18 / 60-40-18 ग्रेड्स के लिए आवश्यक है)।

प्रक्रिया 900–950 °से. तक गर्म करें, ऑस्टेनाइटाइज़ करने के लिए धारण करें (मैट्रिक्स से कार्बन ऑस्टेनाइट में घुल जाता है), फिर यूटेक्टॉइड सीमा (700–760 °से.) के माध्यम से भट्ठी में धीमी ठंडा करें ताकि कार्बन ऑस्टेनाइट से मौजूदा ग्रेफाइट नोड्यूल्स की ओर प्रसारित हो सके। परिणामस्वरूप ग्रेफाइट नोड्यूल्स के साथ फेराइट मैट्रिक्स प्राप्त होता है — अधिकतम लचीलापन, न्यूनतम शक्ति।

पैरामीटर मूल्य
ऑस्टेनाइटाइज़िंग तापमान 900–950 °से.
पकड़ने का समय प्रत्येक 25 मिमी के लिए 1 घंटा + 1 घंटा
शीतलन 760–690 °से. की सीमा में ≤50 °से. प्रति घंटा की दर से भट्ठी में ठंडा करें; फिर वायु में ठंडा करें

परिणाम : क्यूटी400-18 गुण: तनन सामर्थ्य ≥400 एमपीए, यील्ड सामर्थ्य ≥250 एमपीए, लंबाई में वृद्धि ≥18%, कठोरता 130–180 एचबी, चार्पी ≥14 जे (कमरे के तापमान पर)।

3.3 लचीले लोहे का सामान्यीकरण

उद्देश्य : उच्च सामर्थ्य और पहनने के प्रतिरोध के लिए मुख्य रूप से पर्लाइट मैट्रिक्स उत्पन्न करना (क्यूटी600-3, क्यूटी700-2 ग्रेड)।

प्रक्रिया : 870–930 °सी पर ऑस्टेनाइटाइज़ करें, फिर हवा में ठंडा करें। वातावरण में ठंडा करने की तुलना में तेज़ ठंडा करने की दर कार्बन के ग्रेफाइट गोलकों में प्रसार को रोकती है, जिससे यूटेक्टॉइड परिवर्तन के दौरान कार्बन पर्लाइट के रूप में अवक्षेपित होता है।

ग्रेड लक्ष्य सामान्यीकरण तापमान शीतलन सामान्य परिणाम
क्यूटी600-3 870–900 °C स्थिर हवा पर्लाइट + फेराइट (बुल्सआई ढांचा); 190–270 एचबी
क्यूटी700-2 880–920 °सी बाध्य हवा या तेल शमन + 550–600 °सी पर तापीय उपचार सूक्ष्म पर्लाइट या टेम्पर्ड मार्टेनसाइट; 225–305 HB

3.4 ऑस्टेम्परिंग (ऑस्टेम्पर्ड डक्टाइल आयरन — ADI)

उद्देश्य एक ऑस्फेरिटिक सूक्ष्म-संरचना (सुइयाकार फेराइट + कार्बन-स्थायीकृत ऑस्टेनाइट) उत्पन्न करना, जो अत्यधिक उच्च ताकत को उपयोगी लचीलापन के साथ संयोजित करती है — डक्टाइल आयरन का सर्वोच्च प्रदर्शन ग्रेड।

यह कैसे काम करता है ढलवाँ भाग को ऑस्टेनाइटाइज़ किया जाता है (850–930 °C), फिर एक गलित लवण स्नान में डुबोया जाता है जिसका तापमान 230–450 °C रखा जाता है (मार्टेनसाइट प्रारंभ तापमान से ऊपर)। इसे इस तापमान पर (ऑस्टेम्पर्ड) इतनी देर तक रखा जाता है जब तक कि ऑस्फेराइट परिवर्तन पूर्ण नहीं हो जाता, तत्पश्चात कमरे के तापमान तक ठंडा किया जाता है। परिणामस्वरूप एक सूक्ष्म सुइयाकार फेराइट का आधार होता है, जो कार्बन-समृद्ध स्थायी ऑस्टेनाइट के आधार में वितरित होता है — कोई मार्टेनसाइट नहीं, कोई पर्लाइट नहीं।

ADI ग्रेड (ISO 17804) ऑस्टेम्परिंग तापमान टेंशन (Mpa) अंतिम विस्तार (%) कठोरता (HB) प्रतिष्ठित अनुप्रयोग
ADI 800-10 380–450 °C 800 मिनट 10 मिनट 250–310 उच्च-लचीलापन वाला ADI; निलंबन घटक, ब्रैकेट
एडीआई 1050-7 320–380 °से 1050 मिनट 7 मिनट 320–380 मध्यम-शक्ति वाला एडीआई; गियर, क्रैंकशाफ्ट
एडीआई 1200-3 280–340 °से 1200 मिनट 3 मिनट 340–420 उच्च-शक्ति वाला एडीआई; क्षरण प्लेट, रेल घटक
एडीआई 1400-1 २३०–२८० °से १४०० मिनट 1 मिनट 380–480 अधिकतम शक्ति; खनन के लिए घिसावट वाले भाग, भारी गियर

ऑस्टेम्परिंग एडीआई को कई अनुप्रयोगों में फोर्ज्ड और हीट-ट्रीटेड स्टील के स्थान पर प्रतिस्थापित करने की अनुमति देती है — कम लागत पर और निकट-नेट-शेप कास्टिंग, कम काटने के कार्य, और उत्कृष्ट डैम्पिंग जैसे अतिरिक्त लाभों के साथ। यह डक्टाइल आयरन बाज़ार का सबसे तेज़ी से बढ़ता हुआ खंड है।


भाग ४: ऊष्मा उपचार गुणवत्ता नियंत्रण

४.१ भट्टी आवश्यकताएँ

आवश्यकता विनिर्देश
तापमान समानता कार्य क्षेत्र में ±१५ °से (एएमएस २७५० या समकक्ष)
तापमान नियंत्रण थर्मोकपल प्रतिक्रिया के साथ पीआईडी नियंत्रक
तापमान रिकॉर्डिंग निरंतर चार्ट रिकॉर्डर या डिजिटल डेटा लॉगर — प्रत्येक चक्र के लिए स्थायी रिकॉर्ड
थर्मोकपल की स्थिति ढलाई पर कम से कम एक संपर्क थर्मोकपल (महत्वपूर्ण भागों के लिए), भट्टी नियंत्रण थर्मोकपल के अतिरिक्त
कैलिब्रेशन भट्टी थर्मोकपल और नियंत्रकों का प्रत्येक ३–६ महीने में कैलिब्रेशन; राष्ट्रीय मानकों के साथ ट्रेसेबल

Heat treatment furnace digital control panel and temperature chart recorder

४.२ ऊष्मा उपचार के बाद सत्यापन परीक्षण

परीक्षण जब आवश्यक हो स्वीकार
कठोरता (ब्रिनेल/रॉकवेल) प्रत्येक ऊष्मा उपचार बैच सामग्री विनिर्देश या ड्रॉइंग के अनुसार
टेंशन टेस्ट प्रत्येक ऊष्मा या प्रत्येक ढलाई लॉट के अनुसार सामग्री मानक (ASTM, EN) के अनुसार
चार्पी प्रभाव निम्न तापमान सेवा; दबाव उपकरण न्यूनतम डिज़ाइन धातु तापमान पर विनिर्देश के अनुसार
धातुकथा नया प्रक्रिया योग्यता मूल्यांकन; विफलता जांच सूक्ष्म संरचना निर्दिष्ट स्थिति के साथ मेल खाती है
संक्षारण परीक्षण (ASTM A262, G48) समाधान ऐनील के बाद स्टेनलेस स्टील कोई संवेदनशीलता नहीं; स्वीकार्य गड्ढा प्रतिरोध
ऊष्मा उपचार के बाद गैर-विनाशक परीक्षण (NDE) (MT, UT) ढलाई जो कि ठंडा करने से फटने के प्रति संवेदनशील हैं; दबाव रखने वाले भाग ऊष्मा उपचार के कारण कोई दरार नहीं

४.३ सामान्य ऊष्मा उपचार दोष

Hardness testing on heat-treated steel casting with Brinell/Rockwell tester

दोष कारण रोकथाम
ठंडा करने से फटना ठंडा करने की दर बहुत कठोर; तीव्र कोने; अपर्याप्त पूर्व-गर्म करना; अनुचित शमनकर्ता का चयन जटिल आकृतियों के लिए बहुलक शमन या तेल का उपयोग करें; फिलेट त्रिज्या बढ़ाएँ; ऑस्टेनाइज़िंग से पहले पूर्व-गर्म करें
अपर्याप्त कठोरता ऑस्टेनाइज़िंग तापमान बहुत कम; शमन में देरी; अपर्याप्त शमन कंपन; डीकार्बुराइज़ेशन भट्टी के तापमान की पुष्टि करें; स्थानांतरण का समय कम करें; पर्याप्त शमन प्रवाह सुनिश्चित करें; सुरक्षात्मक वातावरण का उपयोग करें
अत्यधिक कठोरता / कम लचीलापन कम टेम्परिंग; टेम्परिंग का तापमान बहुत कम टेम्परिंग भट्टी के तापमान की पुष्टि करें; चार्ट रिकॉर्डर की जाँच करें
विकृतियाँ असमान गर्म होना या ठंडा होना; ढलाई से शेष तनाव; गर्म होने के दौरान अपर्याप्त सहारा चरणबद्ध गर्म करने का उपयोग करें; कठोरीकरण से पहले तनाव-मुक्त करें; भट्टी में ढलाइयों को उचित रूप से सहारा दें
संवेदनशीलता (स्टेनलेस स्टील) द्रवण अनीलन के बाद 425–870 °से की सीमा में धीमे ठंडा करना द्रवण तापमान से तुरंत पानी के द्वारा शीतलन; ASTM A262 के साथ पुष्टि करें
डीकार्बुराइज़ेशन सुरक्षा के बिना ऑक्सीकारक वातावरण में गर्म करना नियंत्रित वातावरण (एंडोथर्मिक गैस, नाइट्रोजन, निर्वात) या सुरक्षात्मक कोटिंग का उपयोग करें

भाग 5: आरेखों और खरीद आदेशों पर ऊष्मा उपचार के विनिर्देशन

एक पूर्ण ऊष्मा उपचार विनिर्देशन किसी भी व्याख्या के लिए स्थान नहीं छोड़ता। निम्नलिखित तत्वों को ढलवाँ भाग के आरेख या संबंधित ऊष्मा उपचार प्रक्रिया विनिर्देशन में शामिल किया जाना चाहिए:

विनिर्देशन टेम्पलेट

HEAT TREATMENT REQUIREMENT:

Process: Normalize + Temper
Material: ASTM A216 Grade WCB
Normalizing temperature: 900 ± 15 °C
Holding time at temperature: 1 hour per 25 mm of maximum section thickness, minimum 2 hours
Cooling: Still air cool to ambient temperature
Tempering temperature: 620 ± 15 °C
Holding time at temperature: 1 hour per 25 mm, minimum 2 hours
Cooling after tempering: Still air cool

Required properties after heat treatment:
- Hardness: 140–170 HB
- Tensile strength: 485–620 MPa
- Yield strength: 250 MPa minimum
- Elongation: 22% minimum

Documentation:
- Furnace chart recorder trace for each cycle, identified with casting heat number
- Hardness test results for each casting or representative sample
- Tensile test results from test bar cast from same heat and heat-treated with castings

निष्कर्ष

ऊष्मा उपचार वह स्थान है जहाँ धातु विज्ञान उत्पादन से मिलता है। यह एकमात्र प्रक्रिया चरण है जो किसी ढलवाँ भाग के मूल्य को गुणा कर सकता है — या उसे नष्ट कर सकता है। विनिर्देशन को पूरा करने वाले ढलवाँ भाग और सेवा के दौरान विफल होने वाले ढलवाँ भाग के बीच का अंतर अक्सर भट्टी के तापमान में केवल २० °से, धारण समय में ३० मिनट, या भट्टी से बाहर निकलने और शमन में डुबोए जाने के बीच के १० सेकंड पर निर्भर करता है।

ढलवाँ भागों के सफल ऊष्मा उपचार के प्रमुख सिद्धांत:

  1. पूर्णतः विनिर्दिष्ट करें — तापमान, समय, शीतलन विधि, और आवश्यक गुण। "१५० एचबी तक ऊष्मा उपचारित करें" एक विनिर्देशन नहीं है।
  2. कठोरता से सत्यापित करें — भट्टी चार्ट, कठोरता परीक्षण, और यांत्रिक परीक्षण अनिवार्य हैं।
  3. प्रक्रिया को उपयुक्त सामग्री के साथ सुमेलित करें — कार्बन स्टील के लिए विकसित एक ऊष्मा उपचार चक्र स्टेनलेस स्टील या लचीले लोहे के लिए काम नहीं करेगा।
  4. पूरी विनिर्माण अनुक्रम पर विचार करें — कठोरता के लिए यदि टॉलरेंस बहुत कड़े हों, तो मशीनिंग से पहले तनाव-मुक्त करें, रफ मशीनिंग के बाद ऊष्मा उपचार करें, और हमेशा अंतिम भाग या एक प्रतिनिधि परीक्षण बार पर गुणों की पुष्टि करें।
  5. उस फाउंड्री के साथ काम करें जिसके पास ऊष्मा उपचार प्रक्रिया का स्वामित्व हो — बाहरी स्रोत से ऊष्मा उपचार में ट्रेसैबिलिटी, जवाबदेही और प्रक्रिया नियंत्रण में अंतराल पैदा होते हैं, जिन्हें बंद करना कठिन होता है।

पर दानदोंग शहर पेंगशिन मशीनरी कं., लिमिटेड हमारे लिए, ऊष्मा उपचार ढलवां से तैयार भाग तक की कार्यप्रवाह का एक अभिन्न हिस्सा है। कैलिब्रेटेड भट्टियों, निरंतर चार्ट रिकॉर्डिंग, आंतरिक यांत्रिक परीक्षण और ISO 9001 के अनुसार प्रमाणित दस्तावेज़ीकृत गुणवत्ता प्रणाली के साथ, हम आपके द्वारा निर्दिष्ट ठीक ऊष्मा उपचार स्थिति में ढलवां भाग प्रदान करते हैं — पूर्ण प्रक्रिया दस्तावेज़ीकरण के साथ समर्थित।


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