सीमेंटाइट क्या है?

सीमेंटाइट, रासायनिक रूप से लोहे के कार्बाइड (Fe 3]C) के रूप में परिभाषित किया गया है, एक कठिन, भंगुर अंतरधातु चरण है जो ठोसकरण और बाद में गर्मी उपचार के दौरान कार्बन स्टील्स में बना है। इसकी क्रिस्टल संरचना ऑर्थ्रोम्बिक है, जो इसकी उच्च कठोरता में योगदान देता है -आमतौर पर 800-1100 HV के आसपास - लेकिन इसकी कम क्रूरता के लिए भी। सीमेंटाइट सीधे सतह के तापमान के दौरान शीतलन या रूपों के दौरान ऑस्टेनाइट से उत्पन्न होती है। चरण फेराइट मैट्रिक्स के भीतर लम्बी, प्लेट जैसी या गोलाकार कणों के रूप में दिखाई देता है, और इसकी आकृति सीधे स्टील के प्रभाव के आधार पर निर्भर करती है।

सीमेंटाइट से पहनने के प्रतिरोध के तंत्र

इस्पात घटकों में पहनने के कई अलग-अलग तंत्रों के माध्यम से होता है, और सीमेंटाईट का योगदान प्रत्येक के साथ भिन्न होता है। सीमेंटाईट की कठोरता इसे प्लास्टिक विरूपण और सूक्ष्म-काटने के लिए एक प्रभावी बाधा बनाती है, जो स्लाइडिंग और अपघर्षक संपर्कों में भौतिक हानि के प्राथमिक ड्राइवर हैं।

घर्षण पहनें

घर्षण पहनने में, कठोर कण या asperity इस्पात की सतह में डाल दिया, सूक्ष्म काटने या फ्रैक्चर के माध्यम से सामग्री को हटा दिया। सीमेंट कण कठिन बाधाओं के रूप में कार्य करते हैं जो प्रवेश का विरोध करते हैं। जब सीमेंट ठीक और समान रूप से बिखर जाता है, तो स्टील एक चिकनी सतह बनाए रख सकता है और गहरी खांचों के गठन का विरोध कर सकता है। हालांकि, अगर सीमेंट मोटे या क्लस्टर होता है, तो यह उच्च तनाव के नीचे दरार कर सकता है और वास्तव में मलबे पैदा करके पहनने में तेजी ला सकता है।

चिपकने वाला

चिपकने वाला पहनने तब होता है जब सतहों को एक साथ asperity पर वेल्ड किया जाता है और फिर अलग अलग अलग कतरनी, सामग्री स्थानांतरित करना। सीमेंटाइट आसंजन की प्रवृत्ति को कम करता है क्योंकि यह फेराइट की तुलना में रासायनिक रूप से स्थिर और कम नमनीय है। हार्ड चरण भी आसपास के मैट्रिक्स को काम करता है, और संपर्क के वास्तविक क्षेत्र को कम करता है और इस प्रकार चिपकने वाला जंक्शनों की संभावना बनती है।

थकान पहनें

चक्रीय लोड हो रहा है के तहत, सतह या उपसतह दरारें प्रचार कर सकते हैं, जिससे स्पेलिंग या पिटिंग हो सकती है। सीमेंटाइट दो opposing तरीके में थकान पहनने को प्रभावित करता है। ठीक, अच्छी तरह से वितरित सीमेंटाइट कठिन बिंदुओं को वितरित करके क्रैक शुरू करने को रोक सकता है जो तनाव को वितरित करता है। इसके विपरीत, बड़े या लंबे सीमेंट वाले कण तनाव बढ़ाने वाले के रूप में कार्य करते हैं, दरार न्यूक्लेशन को बढ़ावा देते हैं और थकान जीवन को कम करते हैं। इसलिए, सीमेंटाइट आकृति विज्ञान को नियंत्रित करने के लिए गियर और बीयरिंग जैसे अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण है।

सूक्ष्म संरचनात्मक कारक पहनने के प्रदर्शन को नियंत्रित करते हैं

एक स्टील का पहनने का प्रतिरोध सिर्फ सीमेंटिक मात्रा भिन्न का एक कार्य नहीं है। तीन अंतर संबंधी कारक यह निर्धारित करते हैं कि सीमेंटाइट कैसे स्थायित्व को बढ़ाता है:

  • ]Volume Fractional: उच्च सीमेंट वाली सामग्री आम तौर पर कठोरता और घर्षण प्रतिरोध को बढ़ाती है। उदाहरण के लिए, 30-40% सीमेंटाईट के साथ सफेद कास्ट आयरन का उपयोग कठोर खनन वातावरण में किया जाता है। लेकिन एक निश्चित बिंदु से परे, भंगुरता हावी और बेरहमी पतन।
  • ]]कण आकार और आकृति विज्ञान : ललित, गोलाकार सीमेंटाइट (जैसा कि गोलाकार एनीलिंग के माध्यम से उत्पादित) कठोरता और क्रूरता का एक इष्टतम संयोजन प्रदान करता है। मोटे या लैमेलार सीमेंटाइट (मोदराइट में) कुछ पहनने की स्थिति में स्वीकार्य हो सकता है लेकिन प्रभाव में विफल हो जाता है।
  • ]Distribution एकरूपता : सीमेंट के क्लस्टर उच्च तनाव एकाग्रता के क्षेत्रों का निर्माण करते हैं। एक समरूप वितरण यह सुनिश्चित करता है कि लोड समान रूप से साझा किया गया है, स्थानीयकृत फ्रैक्चर के जोखिम को कम करता है।

हीट ट्रीटमेंट स्ट्रेटेज टू टेलर सीमेंटाइट

निर्माता विशिष्ट पहनने के प्रतिरोध आवश्यकताओं के लिए सीमेंटाइट चरण को इंजीनियर करने के लिए थर्मल चक्र की एक श्रृंखला को रोजगार देते हैं।

एनीलिंग और सामान्यीकरण

एनीलिंग के दौरान, स्टील को ऑस्टेनाइट क्षेत्र से धीरे-धीरे ठंडा किया जाता है, जो लैमेलर सीमेंटाइट के साथ मोटे मोती का उत्पादन करता है। जबकि यह संरचना अपेक्षाकृत नरम है, इसका उपयोग आगे के उपचार के लिए शुरुआती बिंदु के रूप में किया जा सकता है। सामान्यीकृत, तेजी से शीतलन के साथ, महीन मोती पैदा करता है और एनाल्ड सामग्री पर थोड़ा प्रतिरोध पहनते हैं।

शमन और तड़के

क्वेंचिंग ऑस्टेनाइट को मार्टेंससाइट में बदल देता है, एक सुपरसैचुरेटेड ठोस समाधान। इसके बाद 150°C और 600 °C के बीच तापमान पर तापमान को कम करने से मार्टेंससाइट से ठीक सीमेंटाइट का अनुमान लगाया जाता है। कम तापमान तड़के (150-300 °C) सीमेंटाइट को बेहद ठीक रखता है, जो उपकरणों को काटने जैसे अनुप्रयोगों के लिए कठोरता को बढ़ाता है। उच्च तापमान तापमान सीमेंटाइट को मोटे तौर पर मोटे तौर पर, क्रूरता के लिए व्यापारिक कठोरता - प्रभाव-प्रवण घटकों के लिए उपयोगी होता है।

Austempering

ऑस्टमरिंग में एक तापमान को शमन करना शामिल है जो कि मार्टेंसिटी स्टार्ट से ऊपर है और बैइनाइट बनाने के लिए होल्डिंग है। बैनिटिक सूक्ष्म संरचनाओं में सीमेंटाइट एक विशेषता एक्युलर morphology के साथ एक फेराइट मैट्रिक्स में बिखरे होते हैं। यह संरचना उच्च शक्ति, अच्छी क्रूरता और पहनने के प्रतिरोध का उत्कृष्ट संतुलन प्रदान करती है, अक्सर स्लाइडिंग पहनने की स्थिति में टेम्पर्ड मार्टेंससाइट से बेहतर होती है।

कठोरता और कठोरता के बीच व्यापार बंद

सीमेंटाइट के साथ प्राथमिक इंजीनियरिंग चुनौती पहनने के प्रतिरोध और फ्रैक्चर बेरहमी के बीच की उलटी संबंध है। चूंकि सीमेंटेट सामग्री बढ़ जाती है, कठोरता बढ़ जाती है लेकिन लचीलापन और प्रभाव शक्ति प्लमेट। इंजीनियर्स को एक स्टील ग्रेड और गर्मी उपचार चुनना चाहिए जो विशिष्ट लोडिंग स्थितियों के लिए इस व्यापार-बंद को अनुकूलित करता है।

उदाहरण के लिए, बॉल मिलों या रॉक क्रशर में, जहां गंभीर घर्षण हावी है, उच्च-सीमेंटाइट सफेद लोहा (क्रॉमियम के साथ कार्बाइड को स्थिर करने के लिए) का उपयोग उनकी कम क्रूरता के बावजूद किया जाता है। इसके विपरीत, गियर और शाफ्ट चक्रीय झुकने वाले तनाव का अनुभव करते हैं; यहां, ठीक गोलाकार कणों के साथ एक कम सीमेंट सामग्री थकान के तहत विनाशकारी विफलता के बिना स्वीकार्य पहनने के जीवन को सुनिश्चित करती है।

अन्य कार्बाइड चरणों के साथ तुलना

जबकि सीमेंटेड सादे कार्बन स्टील्स में सबसे आम कार्बाइड है, कई पहनने वाले प्रतिरोधी स्टील्स में मिश्र धातु तत्व शामिल हैं जो कठिन, अधिक स्थिर कार्बाइड बनाते हैं। क्रोमियम फॉर्म M 7]C]3 या M]23C]6कार्बाइड्स, वैनेडियम फॉर्म MC कार्बाइड्स, और टंगस्टन या मोलिब्डेनम फॉर्म M6[FLT:]C]C कार्बाइड्स को अक्सर उच्च तापमान और उच्च तापमान को कम करने के लिए।

हालांकि, सीमेंटाईट लागत-संवेदनशील अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है। कार्बन स्टील्स में, यह मिश्र धातु तत्वों की कीमत के बिना एक महत्वपूर्ण पहनने के प्रतिरोध को बढ़ावा देता है। इसके अलावा, थर्मोमैकेनिकल प्रसंस्करण के माध्यम से सीमेंटाईट को परिष्कृत करके, प्रदर्शन कम सामग्री लागत पर कुछ कम मिश्र धातु इस्पातों के दृष्टिकोण को देख सकता है।

सीमेंटाईट युक्त स्टील्स के व्यावहारिक अनुप्रयोग

पहनने के प्रतिरोध में सीमेंट की भूमिका कई उद्योगों में शोषण किया जाता है:

  • ]Railroad रेल : पर्लिटिक रेल स्टील्स में एक फेराइट मैट्रिक्स में लैमेलर सीमेंटाइट होता है। सीमेंटिट का कठोरता पहिया संपर्क से घर्षण पहनने का मुकाबला करती है, और ठीक इंटरलामर रिक्ति क्रैक प्रोपेगेशन को धीमा कर देती है। आधुनिक सिर-कठोर रेल त्वरित शीतलन के माध्यम से भी महीन मोती को प्राप्त करते हैं।
  • Cutting उपकरण : उच्च कार्बन उपकरण स्टील्स (जैसे, तो ऐसी W1, A2, D2) किनारे प्रतिधारण के लिए सीमेंटाइट या मिश्र धातु कार्बाइड पर भरोसा करते हैं। उपकरण स्टील्स में गोलाकार सीमेंटाइट पहनने के प्रतिरोध को बनाए रखते हुए चिपिंग को कम कर देता है।
  • Wear प्लेट : Quenched और टेम्पर्ड स्टील्स जैसे AR400 में ठीक सीमेंट के साथ एक टेम्पर्ड मार्टेंसाइट मैट्रिक्स होता है। इन प्लेटों का उपयोग डंप ट्रक लाइनर, chutes, और बुलडोजर ब्लेड में किया जाता है।
  • Ball and Roller बीयरिंग: असर स्टील्स (जैसे, 52100) को एक टेम्पर्ड मार्टेंसाइट मैट्रिक्स में ठीक सीमेंटाइट के फैलाव का उत्पादन करने के लिए शमन किया जाता है। सीमेंट कण संपर्क भार का समर्थन करते हैं और रोलिंग संपर्क थकान को कम करते हैं।
  • Gears: कई मोटर वाहन और औद्योगिक गियर मामले कठोर कम कार्बन स्टील्स से बने होते हैं। कोर में tempering से सीमेंटाइट का एक अच्छा वितरण होता है, ताकत प्रदान करता है, जबकि carburized मामले में सतह कठोरता के लिए सीमेंटाइट और मिश्र धातु कार्बाइड दोनों होते हैं।

निष्कर्ष

सीमेंटाइट चरण पहनने वाले प्रतिरोधी स्टील्स का एक कोनेस्टोन है, जो कम लागत पर कठोरता और सूक्ष्म संरचनात्मक बहुमुखी प्रतिभा का एक शक्तिशाली संयोजन प्रदान करता है। हालांकि, इसकी प्रभावशीलता आकार, आकार और वितरण के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है, जिनमें से सभी को सावधानीपूर्वक गर्मी उपचार और मिश्र धातु डिजाइन के माध्यम से नियंत्रित किया जा सकता है। ऐसी तंत्रों को समझने के लिए जिसके द्वारा सीमेंटाइट घर्षण, आसंजन और थकान का प्रतिरोध करता है, इंजीनियर सबसे अधिक मांग वाले पहनने वाले अनुप्रयोगों को पूरा करने के लिए स्टील्स का चयन और प्रक्रिया कर सकते हैं। भविष्य के विकास, जैसे नैनोसंरचनात्मक सीमेंटाइट या अन्य कार्बाइड के साथ हाइब्रिड माइक्रोस्ट्रक्चर, यहां तक कि अधिक प्रदर्शन का वादा करता है। सीमेंटाइट और पहनने के तंत्र पर आगे पढ़ने के लिए, [वेब LT] सामग्री पर [FLT]]