सुपरएलॉय कंपोनेंट्स की मशीनिंग के बाद कौन-से हीट ट्रीटमेंट ज़रूरी हैं?
मशीनिंग के बाद सुपरएलॉय घटकों का हीट ट्रीटमेंट एक महत्वपूर्ण और अनिवार्य चरण है, जो अत्यधिक वातावरणों में आवश्यक यांत्रिक गुण, आयामी स्थिरता और सेवा जीवन प्राप्त करने के लिए किया जाता है। सरल मिश्र धातुओं के विपरीत, Inconel, Waspaloy और Haynes जैसी सुपरएलॉय विशेष रूप से प्रदर्शन के लिए इंजीनियर की जाती हैं, और उनकी सूक्ष्म-संरचना को विशिष्ट तापीय चक्रों के माध्यम से सटीक रूप से नियंत्रित करना आवश्यक होता है। आवश्यक प्रक्रियाएँ प्रारंभिक सामग्री की स्थिति और भाग की अंतिम प्रदर्शन आवश्यकताओं पर निर्भर करती हैं।
मशीनिंग के बाद आवश्यक हीट ट्रीटमेंट प्रक्रियाएँ
सुपरएलॉय सामान्यतः "एनिल्ड" या "सॉल्यूशन ट्रीटेड" स्थिति में आपूर्ति की जाती हैं ताकि उन्हें मशीनिंग योग्य बनाया जा सके। CNC मशीनिंग द्वारा आकार देने के बाद, निम्नलिखित प्रक्रियाएँ आमतौर पर उनकी पूरी क्षमता प्राप्त करने के लिए अपनाई जाती हैं।
1. सॉल्यूशन एनीलिंग / सॉल्यूशन हीट ट्रीटमेंट
यह अक्सर बहु-चरणीय हीट ट्रीटमेंट चक्र का पहला चरण होता है, विशेष रूप से जब भाग ने भारी मशीनिंग झेली हो जिससे नए तनाव या वर्क-हार्डनिंग उत्पन्न हुए हों।
उद्देश्य: द्वितीयक चरणों (जैसे गामा प्राइम [γ'] या गामा डबल प्राइम [γ'']) को ठोस विलयन में पुनः घोलना, जिससे एक समान एकल-चरणीय संरचना बने। यह अनाज संरचना को पुनःस्फटिकीकृत करता है और मशीनिंग से उत्पन्न सभी आंतरिक तनावों को दूर करता है।
प्रक्रिया: घटक को बहुत उच्च तापमान (आमतौर पर 1700°F से 2150°F / 925°C से 1175°C के बीच, मिश्र धातु पर निर्भर) पर गर्म किया जाता है — जैसे Inconel 718 के लिए लगभग 1750°F (955°C) — और निर्दिष्ट समय तक रखा जाता है, फिर पानी या तेज़ हवा से शीघ्र ठंडा किया जाता है।
कब उपयोग किया जाता है: रफ मशीनिंग के बाद एज हार्डनिंग से पहले मध्यवर्ती चरण के रूप में, या उन भागों के लिए अंतिम उपचार के रूप में जिनमें उच्च शक्ति की तुलना में अधिक निंदनीयता (ductility) और जंग-प्रतिरोध की आवश्यकता होती है।
2. प्रीसिपिटेशन हार्डनिंग (एज हार्डनिंग)
यह अधिकांश निकल-आधारित सुपरएलॉय के लिए सबसे महत्वपूर्ण सुदृढ़ीकरण प्रक्रिया है।
उद्देश्य: सूक्ष्म, समान रूप से वितरित और सुसंगत अवक्षेपों (γ' या γ'') का निर्माण करना जो विस्थापन (dislocation) की गति को अवरुद्ध करते हैं, जिससे उपज शक्ति, तन्यता शक्ति और उच्च तापमान पर क्रिप प्रतिरोध में नाटकीय वृद्धि होती है।
प्रक्रिया: भाग को मध्यम तापमान (1300°F से 1500°F / 700°C से 815°C) पर गर्म किया जाता है और लंबे समय तक (8 से 18 घंटे तक) रखा जाता है, कभी-कभी कई चरणों में। उदाहरण के लिए, Inconel 718 दो-चरणीय एजिंग से गुजरता है — पहले 1350°F (732°C) और फिर 1150°F (621°C)।
कब उपयोग किया जाता है: लगभग सभी उच्च-शक्ति वाले सुपरएलॉय घटकों के लिए अंतिम हीट ट्रीटमेंट के रूप में, जो एयरोस्पेस और एविएशन तथा पावर जनरेशन उद्योगों में उपयोग किए जाते हैं। यह सॉल्यूशन ट्रीटमेंट और मशीनिंग पूरी होने के बाद किया जाता है।
3. तनाव निवारण (Stress Relieving)
यह एक निम्न-तापमान प्रक्रिया है जो केवल आयामी स्थिरता पर केंद्रित होती है।
उद्देश्य: मशीनिंग के दौरान उत्पन्न अवशिष्ट तनावों को कम करना, बिना सामग्री की सूक्ष्म-संरचना या यांत्रिक गुणों को बदले। यह सेवा के दौरान या आगे की प्रक्रिया में विकृति को रोकने के लिए महत्वपूर्ण है।
प्रक्रिया: सॉल्यूशन ट्रीट रेंज से नीचे के तापमान (आमतौर पर 1100°F से 1600°F / 600°C से 870°C) पर कुछ घंटों तक गर्म किया जाता है और फिर धीरे-धीरे ठंडा किया जाता है।
कब उपयोग किया जाता है: जटिल, पतली दीवार वाले घटकों की रफिंग और फिनिशिंग के बीच मध्यवर्ती चरण के रूप में ताकि अंतिम मशीनिंग से पहले तनाव शिथिल हो सके। यह उन भागों के लिए अंतिम उपचार के रूप में भी उपयोग किया जा सकता है जहाँ पूर्ण हीट ट्रीटमेंट आवश्यक नहीं है लेकिन स्थिरता महत्वपूर्ण है।
सामान्य क्रम और इंजीनियरिंग विचार
उच्च-अखंडता वाले घटक जैसे टर्बाइन ब्लेड या इंजन माउंट के लिए मानक कार्यप्रवाह इस प्रकार होता है:
रफ मशीनिंग: भाग को एनिल्ड स्टॉक से अंतिम आयामों से लगभग 1–2mm (0.040–0.080") के भीतर मशीन किया जाता है।
(वैकल्पिक) तनाव निवारण: रफिंग कट्स से उत्पन्न विकृति को न्यूनतम करने के लिए।
सॉल्यूशन ट्रीटमेंट: संरचना को समान करने और अवक्षेपों को घोलने के लिए।
फाइनल मशीनिंग: अंतिम आयाम और सतह फिनिश प्राप्त करने के लिए प्रिसीजन मशीनिंग सेवा का उपयोग।
प्रीसिपिटेशन हार्डनिंग (एजिंग): आवश्यक शक्ति प्राप्त करने के लिए अंतिम चरण। ध्यान दें कि एजिंग के दौरान आयाम में बहुत कम परिवर्तन होता है, जिससे यह अंतिम मशीनिंग के बाद उपयुक्त बनता है।
महत्वपूर्ण इंजीनियरिंग नोट्स:
सतह की अखंडता: हीट ट्रीटमेंट के दौरान सुपरएलॉय सतह संदूषण के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होती हैं। सल्फर, सीसा या यहां तक कि मार्किंग से आने वाला जिंक भी गंभीर भंगुरता का कारण बन सकता है। इसलिए भागों को पूरी तरह साफ किया जाना चाहिए और हीट ट्रीटमेंट स्वच्छ, अच्छी तरह रखरखाव वाले फर्नेस में, अक्सर सुरक्षात्मक वातावरण या वैक्यूम में किया जाना चाहिए।
क्वेंचिंग: सॉल्यूशन ट्रीटमेंट से तेज़ क्वेंच आवश्यक है ताकि सुपरसैचुरेटेड ठोस विलयन बनाए रखा जा सके, लेकिन इससे नए तनाव उत्पन्न हो सकते हैं। जटिल ज्यामितियों के लिए नियंत्रित क्वेंचिंग दरें आवश्यक हैं ताकि क्रैकिंग से बचा जा सके।
उद्योग मानक: सभी हीट ट्रीटमेंट प्रक्रियाएँ उद्योग और ग्राहक विशिष्टताओं (जैसे AMS, MIL-H, या इंजन निर्माता की स्वामित्व मानक) के अनुसार सख्ती से पालन की जानी चाहिए। समय और तापमान के विशिष्ट पैरामीटर इन उच्च-मूल्य वाले घटकों में वांछित गुण प्राप्त करने के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण हैं।
