स्टील पाइप की सतह पर कार्बोनाइजेशन की घटना क्या है?

स्टील पाइप की सतह का डीकार्बराइजेशन उस घटना को संदर्भित करता है, जहां स्टील पाइप की उच्च तापमान ताप उपचार प्रक्रिया के दौरान, इसकी सतह पर कार्बन तत्व हीटिंग वातावरण में माध्यम के साथ रासायनिक प्रतिक्रियाओं से गुजरते हैं (जैसे ऑक्सीजन, जल वाष्प, कार्बन डाइऑक्साइड, आदि) या आसपास के वातावरण में फैल जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप स्टील पाइप की सतह पर कार्बन सामग्री में उल्लेखनीय कमी आती है।

डीकार्बोनाइजेशन को समझने में निम्नलिखित मुख्य बिंदुओं को समझना शामिल है:

• डीकार्बराइजेशन का सार:

उच्च तापमान पर, कार्बन परमाणु भट्ठी के अंदर के वातावरण (जैसे ऑक्सीजन, जल वाष्प, कार्बन डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन) के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करके कार्बन मोनोऑक्साइड या मीथेन जैसी गैसों का उत्पादन करते हैं, जिससे स्टील की सतह से गायब हो जाते हैं। यह प्रक्रिया प्रसार का परिणाम है। एक ओर, भट्टी गैस में ऑक्सीजन जैसे परमाणु स्टील में फैल जाते हैं; दूसरी ओर, स्टील में कार्बन परमाणु बाहर की ओर फैलते हैं।

• डीकार्बराइज्ड परत की संरचना:

स्टील की डीकार्बराइज्ड परत में आम तौर पर एक पूर्ण डीकार्बराइज्ड परत और एक आंशिक डीकार्बराइज्ड परत (जिसे संक्रमण परत भी कहा जाता है) होती है। पूर्ण डीकार्बराइज्ड परत सबसे बाहरी सतह परत को संदर्भित करती है जहां कार्बन सामग्री बेहद निम्न स्तर या शून्य तक गिर गई है, और मेटलोग्राफिक संरचना में कोई पर्लाइट नहीं है; आंशिक डीकार्बराइज्ड परत पूर्ण डीकार्बराइज्ड परत के भीतर स्थित होती है, इसकी कार्बन सामग्री सामग्री के मूल मूल्य से कम होती है लेकिन पूरी तरह से हटाई नहीं जाती है, जिससे स्टील की सामान्य कार्बन सामग्री संरचना तक पहुंच जाती है। ऐसे मामलों में जहां डीकार्बराइजेशन गंभीर नहीं है, कभी-कभी पूर्ण डीकार्बराइज्ड परत के बिना केवल आंशिक डीकार्बराइज्ड परत देखी जा सकती है।

• डीकार्बराइजेशन और ऑक्सीकरण के बीच प्रतिस्पर्धी संबंध:

डीकार्बराइजेशन और ऑक्सीकरण अक्सर एक साथ होते हैं, और उनके बीच एक प्रतिस्पर्धी संबंध होता है। डीकार्बराइजेशन परत केवल तभी बन सकती है और देखी जा सकती है जब डीकार्बराइजेशन दर ऑक्सीकरण दर से अधिक हो जाती है। यदि ऑक्सीकरण दर बहुत तेज़ है, तो स्टील की सतह पर आयरन ऑक्साइड की एक परत जल्दी बन जाएगी, और ऑक्साइड की यह परत आगे कार्बन हानि को रोकने के लिए "ढाल" की तरह काम कर सकती है। इस समय, एक स्पष्ट डीकार्बराइजेशन परत मैक्रोस्कोपिक रूप से देखने योग्य नहीं हो सकती है, लेकिन ऑक्सीकरण के कारण सामग्री अभी भी क्षतिग्रस्त हो रही है।

सतह डीकार्बराइजेशन का स्टील पाइप के प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण नकारात्मक प्रभाव पड़ सकता है:

• यांत्रिक गुणों में कमी:

सतह पर कार्बन सामग्री में कमी से सीधे स्टील पाइप की सतह की कठोरता, ताकत, पहनने के प्रतिरोध और थकान शक्ति में महत्वपूर्ण कमी आती है।

• शमन दोष का कारण बनता है:

स्टील पाइपों के लिए जिन्हें शमन की आवश्यकता होती है, सतह डीकार्बराइजेशन शमन के बाद एक उच्च कठोरता वाली मार्टेंसाइट संरचना के निर्माण को रोक देगा, जिसके परिणामस्वरूप अपर्याप्त सतह कठोरता होगी, नरम धब्बे बनेंगे, और यहां तक ​​​​कि संभावित रूप से असमान माइक्रोस्ट्रक्चर परिवर्तन के कारण दरारें भी पैदा होंगी।

• सेवा प्रदर्शन में गिरावट:

बेयरिंग स्टील, स्प्रिंग स्टील और टूल स्टील जैसे घटकों के लिए, जिनकी सतह के प्रदर्शन के लिए उच्च आवश्यकताएं हैं, डीकार्बराइजेशन उनके प्रमुख सेवा प्रदर्शन संकेतक जैसे पहनने के प्रतिरोध, संपर्क थकान प्रतिरोध और लाल कठोरता को काफी कम कर देगा, जिससे घटकों की प्रारंभिक विफलता हो जाएगी।

स्टील के डीकार्बराइजेशन को प्रभावित करने वाले कारकों में मुख्य रूप से शामिल हैं:

• ताप तापमान और समय:

ताप तापमान जितना अधिक होगा और उच्च तापमान पर जितना अधिक समय व्यतीत होगा, डीकार्बराइजेशन की प्रवृत्ति उतनी ही गंभीर होगी। हालाँकि, कुछ स्टील ग्रेड (जैसे 60Si2Mn स्प्रिंग स्टील) के लिए, एक विशिष्ट तापमान सीमा (जैसे 1100-1250 डिग्री) के भीतर एक डीकार्बराइजेशन संवेदनशील क्षेत्र हो सकता है, और उच्च तापमान पर, डीकार्बराइजेशन परत की गहराई वास्तव में कम हो सकती है।

• भट्टी का माहौल:

भट्टी के वातावरण का ऑक्सीकरण गुण महत्वपूर्ण है। जल वाष्प, कार्बन डाइऑक्साइड और ऑक्सीजन सभी में मजबूत डीकार्बराइजेशन क्षमताएं होती हैं। जबकि कार्बन मोनोऑक्साइड और मीथेन, दूसरों के बीच, एक निश्चित कार्बन समृद्ध प्रभाव डालते हैं।

• स्टील की रासायनिक संरचना:

स्टील में कार्बन की मात्रा जितनी अधिक होगी, डीकार्बराइजेशन की प्रवृत्ति उतनी ही अधिक होगी। स्टील में मौजूद मिश्र धातु तत्व भी अलग-अलग डिग्री तक डीकार्बराइजेशन को प्रभावित करते हैं। टंगस्टन, एल्यूमीनियम, सिलिकॉन और कोबाल्ट जैसे तत्व डीकार्बराइजेशन को बढ़ावा दे सकते हैं, जबकि क्रोमियम और मैंगनीज जैसे तत्व डीकार्बराइजेशन को रोकने में मदद करते हैं।

वास्तविक उत्पादन में, डीकार्बोनाइजेशन को रोकने और कम करने के लिए आमतौर पर निम्नलिखित उपाय अपनाए जाते हैं:

• हीटिंग प्रक्रिया को अनुकूलित करें:

जितना संभव हो हीटिंग तापमान को कम करें और उच्च तापमान पर होल्डिंग समय को कम करें, विशेष रूप से स्टील प्रकार के डीकार्बराइजेशन {{0}संवेदनशील तापमान रेंज में लंबे समय तक रहने से बचें।

• गर्म वातावरण को नियंत्रित करना:

यह सबसे महत्वपूर्ण उपाय है. स्टील और डीऑक्सीडेशन और डीकार्बराइजेशन गैसों के बीच सीधे संपर्क से बचते हुए, तटस्थ या सुरक्षात्मक वातावरण (जैसे नियंत्रणीय नाइट्रोजन आधारित वातावरण या अक्रिय गैस) में गर्म करने का प्रयास करें। कुछ स्थितियों के लिए, ऑक्सीकरण दर को डीकार्बराइजेशन दर से बहुत अधिक बनाने के लिए दृढ़ता से ऑक्सीकरण वाले वातावरण में तेजी से गर्म करना, और कार्बन की आंतरिक परत को महत्वपूर्ण नुकसान से बचाने के लिए उत्पन्न ऑक्साइड परत का उपयोग करना भी एक वैकल्पिक प्रक्रिया रणनीति है।

• शारीरिक सुरक्षा उपाय लागू करें:

उदाहरण के लिए, स्टील की सतह पर सुरक्षात्मक कोटिंग लगाएं, या वैक्यूम हीट ट्रीटमेंट अपनाएं, आदि।

• आरक्षित मशीनिंग भत्ता:

भाग के डिजाइन के दौरान, यह सुनिश्चित करने के लिए पर्याप्त मशीनिंग भत्ता आरक्षित किया जाना चाहिए कि बाद के यांत्रिक प्रसंस्करण के दौरान डीकार्बराइज्ड परत को पूरी तरह से हटाया जा सके।