Case-hardening
کیس کو سخت کرنا یا سطح کو سخت کرنا دھات کی چیز کی سطح کو سخت کرنے کا عمل ہے جبکہ دھات کو نیچے کی گہرائی میں نرم رہنے دیتا ہے، اس طرح سطح پر سخت دھات کی پتلی پرت بنتی ہے۔ کم کاربن مواد والے لوہے یا اسٹیل کے لیے، جس کی اپنی کوئی سختی نہیں ہے، کیس سخت کرنے کے عمل میں سطح کی پرت میں اضافی کاربن یا نائٹروجن ڈالنا شامل ہے۔ کیس کی سختی عام طور پر حصے کو اس کی حتمی شکل میں بننے کے بعد کی جاتی ہے، لیکن پیٹرن ویلڈنگ یا اسی طرح کے عمل میں استعمال ہونے والے سلاخوں کے سخت عنصر کے مواد کو بڑھانے کے لیے بھی کیا جا سکتا ہے۔ جدید آرمر پر بحث کرتے وقت اس تکنیک کو بیان کرنے کے لیے چہرے کی سختی کی اصطلاح بھی استعمال کی جاتی ہے۔ دھات کے اجزاء کے لیے سختی مطلوب ہے جو سخت یا کھرچنے والے مواد کے ساتھ سلائڈنگ رابطے کے تابع ہیں، کیونکہ سخت دھات سطح کے پہننے کے لیے زیادہ مزاحم ہوتی ہے۔ تاہم، چونکہ سخت دھات عام طور پر نرم دھات سے زیادہ آسانی سے ٹوٹنے والی ہوتی ہے، اس لیے سختی (یعنی پورے ٹکڑے میں دھات کو یکساں طور پر سخت کرنا) ہمیشہ مناسب انتخاب نہیں ہوتا ہے۔ ایسے حالات میں، کیس کی سختی ایک ایسا جزو پیدا کر سکتی ہے جو فریکچر نہیں کرے گا (نرم کور کی وجہ سے جو کریکنگ کے بغیر تناؤ کو جذب کر سکتا ہے)، بلکہ سخت سطح پر مناسب لباس مزاحمت بھی فراہم کرتا ہے۔ ابتدائی لوہے کی سمیلٹنگ میں بلومریز کا استعمال کیا جاتا تھا جس سے دھات کی دو پرتیں پیدا ہوتی تھیں: ایک بہت کم کاربن کے مواد کے ساتھ جو لوہے میں کام کیا جاتا ہے، اور ایک اعلی کاربن بیرونی پرت کے ساتھ۔ چونکہ ہائی کاربن آئرن گرم مختصر ہوتا ہے، جس کا مطلب ہے کہ یہ جعلی ہونے پر ٹوٹ جاتا ہے اور ٹکڑے ٹکڑے ہو جاتا ہے، اس لیے یہ زیادہ پگھلنے کے بغیر مفید نہیں تھا۔ نتیجے کے طور پر، یہ مغرب میں بڑی حد تک غیر استعمال شدہ ہو گیا جب تک کہ فائنری فورج کو مقبول نہیں کیا گیا۔ لوہا، جس میں تقریبا کوئی کاربن نہیں تھا، بہت لچکدار اور لچکدار تھا لیکن بہت سخت نہیں تھا۔ کیس سخت کرنے میں کم کاربن والے لوہے کو کاربن میں زیادہ مادے کے اندر پیک کرنا، پھر لوہے کی سطح میں کاربن کی منتقلی کی حوصلہ افزائی کے لیے اس پیک کو گرم کرنا شامل ہے۔ یہ اعلی کاربن اسٹیل کی ایک پتلی سطح کی پرت بناتا ہے، جس میں کاربن کا مواد آہستہ آہستہ سطح سے گہرائی میں کم ہوتا جاتا ہے۔ نتیجے میں آنے والی مصنوعات کم کاربن والے اسٹیل کے کور کی زیادہ تر سختی کو یکجا کرتی ہے، جس میں بیرونی ہائی کاربن اسٹیل کی سختی اور لباس مزاحمت ہوتی ہے۔ لوہے کی سطح پر کاربن لگانے کے روایتی طریقہ کار میں لوہے کو زمین کی ہڈی اور چارکول کے مرکب میں یا چمڑے، کھجوروں، نمک اور پیشاب کے امتزاج میں پیک کرنا شامل ہے، یہ سب ایک اچھی طرح سے مہر بند خانے ("کیس") کے اندر ہوتا ہے۔ اس کاربرائزنگ پیکیج کو پھر اعلی درجہ حرارت پر گرم کیا جاتا ہے لیکن پھر بھی لوہے کے پگھلنے کے مقام کے نیچے اور اس درجہ حرارت پر طویل عرصے تک چھوڑ دیا جاتا ہے۔ پیکج کو زیادہ درجہ حرارت پر جتنا زیادہ وقت رکھا جائے گا، کاربن اتنا ہی گہرا سطح پر پھیل جائے گا۔ مختلف مقاصد کے لیے سختی کی مختلف گہرائیاں مطلوب ہیں: تیز ٹولز کو گہری سختی کی ضرورت ہوتی ہے تاکہ نرم کور کو بے نقاب کیے بغیر پیسنے اور نئی شکل دی جا سکے، جبکہ گیئرز جیسے مشین کے حصوں کو پہننے کی مزاحمت میں اضافے کے لیے صرف اتلی سختی کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔ نتیجے میں کیس سخت ہونے والا حصہ سطح کی الگ رنگت ظاہر کر سکتا ہے، اگر کاربن کا مواد مخلوط نامیاتی مادہ ہے جیسا کہ اوپر بیان کیا گیا ہے۔ اسٹیل نمایاں طور پر سیاہ ہو جاتا ہے، اور ہڈیوں اور چارکول میں موجود نجاستوں سے بننے والے مختلف مرکبات کی وجہ سے سیاہ، نیلے اور جامنی رنگ کے بکھرے ہوئے نمونے کو ظاہر کرتا ہے۔ یہ آکسائڈ کی سطح بلوئنگ کی طرح کام کرتی ہے، جو ایک حد تک کٹاؤ کی مزاحمت کے ساتھ ساتھ ایک پرکشش فنش بھی فراہم کرتی ہے۔ کیس کلرنگ سے مراد یہ نمونہ ہے اور عام طور پر آتشیں ہتھیاروں پر آرائشی ختم کے طور پر اس کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ کیس سخت اسٹیل انتہائی سختی اور انتہائی سختی کو یکجا کرتا ہے، جو کچھ یکساں مرکب دھاتوں سے آسانی سے مماثل نہیں ہوتا ہے کیونکہ صرف سخت اسٹیل آسانی سے ٹوٹنے والا ہوتا ہے۔ کیمسٹری کاربن خود کیس سخت کرنے والے درجہ حرارت پر ٹھوس ہوتا ہے اور اسی طرح غیر متحرک بھی ہوتا ہے۔ اسٹیل کی سطح پر نقل و حمل گیسی کاربن مونو آکسائیڈ کی طرح تھی، جو کاربرائزنگ کمپاؤنڈ کے ٹوٹنے اور سیل شدہ ڈبے میں بھری ہوئی آکسیجن سے پیدا ہوتی تھی۔ یہ خالص کاربن کے ساتھ ہوتا ہے لیکن قابل عمل ہونے کے لیے بہت آہستہ ہوتا ہے۔ اگرچہ اس عمل کے لیے آکسیجن کی ضرورت ہوتی ہے لیکن یہ سی او سائیکل کے ذریعے دوبارہ گردش کرتا ہے اور اس لیے اسے مہر بند خانے ("کیس") کے اندر کیا جا سکتا ہے۔ باہر کی زیادہ ہوا کے ذریعے کاربن ڈائی آکسائیڈ کو باہر نکلنے یا آکسائیڈائز ہونے سے روکنے کے لیے سیلنگ ضروری ہے۔ بیریوم کاربونیٹ جیسے آسانی سے سڑے ہوئے کاربونیٹ "انرجیزر" کو شامل کرنا بی اے او + سی او 2 میں ٹوٹ جاتا ہے اور اس سے رد عمل سی (ڈونر کی طرف سے) + سی او 2 <-> 2 سی او کی حوصلہ افزائی ہوتی ہے جس سے سی او کی مجموعی کثرت اور کاربورائزنگ کمپاؤنڈ کی سرگرمی میں اضافہ ہوتا ہے۔ یہ ایک عام غلط فہمی ہے کہ کیس کو سخت کرنا ہڈی کے ساتھ کیا گیا تھا لیکن یہ گمراہ کن ہے۔ اگرچہ ہڈی کا استعمال کیا گیا تھا، لیکن اہم کاربن ڈونر کھجور اور سینگ تھا۔ ہڈی میں کچھ کاربونیٹ ہوتے ہیں لیکن بنیادی طور پر کیلشیم فاسفیٹ (بطور ہائیڈروکسلاپیٹائٹ) ہوتا ہے۔ اس سے کاربن ڈائی آکسائیڈ کی پیداوار کی حوصلہ افزائی کا فائدہ مند اثر نہیں پڑتا ہے اور یہ اسٹیل کے مرکب میں فاسفورس کو ایک نجاست کے طور پر بھی متعارف کرا سکتا ہے۔ جدید استعمال کاربن اور مرکب اسٹیل دونوں کیس سخت کرنے کے لیے موزوں ہیں۔ عام طور پر ہلکے اسٹیل استعمال کیے جاتے ہیں، کم کاربن مواد کے ساتھ، عام طور پر 0.3 ٪ سے کم (مزید معلومات کے لیے سادہ کاربن اسٹیل دیکھیں)۔ کاربن کی کم مقدار کی وجہ سے یہ ہلکے اسٹیل عام طور پر سخت نہیں ہوتے ہیں، لہذا سختی کو بڑھانے کے لیے اسٹیل کی سطح کو کیمیائی طور پر تبدیل کیا جاتا ہے۔ کیس سخت اسٹیل کاربن (کاربورائزیشن)، نائٹروجن (نائٹریڈنگ) اور/یا بورون (بورائڈنگ) کو اعلی درجہ حرارت پر اسٹیل کی بیرونی پرت میں پھیلا کر بنایا جاتا ہے، اور پھر سطح کی پرت کو مطلوبہ سختی کے مطابق گرم کیا جاتا ہے۔ کیس سخت کرنے کی اصطلاح خود کاربرائزیشن کے عمل کی عملیت سے ماخوذ ہے، جو بنیادی طور پر قدیم عمل کی طرح ہے۔ اسٹیل کے کام کے ٹکڑے کو کاربن پر مبنی کیس سخت کرنے والے کمپاؤنڈ کے ساتھ مضبوطی سے پیک کیے ہوئے کیس کے اندر رکھا جاتا ہے۔ یہ اجتماعی طور پر کاربرائزنگ پیک کے نام سے جانا جاتا ہے۔ پیک کو متغیر وقت کے لیے گرم بھٹی کے اندر رکھا جاتا ہے۔ وقت اور درجہ حرارت اس بات کا تعین کرتا ہے کہ سختی سطح میں کتنی گہرائی تک پھیلی ہوئی ہے۔ تاہم، سختی کی گہرائی بالآخر کاربن کی ٹھوس اسٹیل میں گہرائی سے پھیلنے میں ناکامی کی وجہ سے محدود ہے، اور اس طریقہ کار کے ساتھ سطح کی سختی کی ایک عام گہرائی 1.5 ملی میٹر تک ہے۔ دیگر تکنیکیں جدید کاربورائزنگ میں بھی استعمال کی جاتی ہیں، جیسے کاربن سے بھرپور ماحول میں گرم کرنا۔ چھوٹی اشیاء کو ٹارچ سے بار بار گرم کرکے اور کاربن سے بھرپور میڈیم میں بجھانے سے کیس سخت کیا جا سکتا ہے، جیسے تجارتی مصنوعات کیسینیٹ/کیسینیٹ یا "چیری ریڈ"۔ ان مرکبات کی پرانی فارمولیشن میں ممکنہ طور پر زہریلے سائینائیڈ مرکبات ہوتے ہیں، جبکہ چیری ریڈ جیسی حالیہ اقسام میں ایسا نہیں ہوتا ہے۔ شعلہ یا انڈکشن سختی شعلہ یا انڈکشن سختی وہ عمل ہیں جن میں اسٹیل کی سطح کو بہت تیزی سے اعلی درجہ حرارت تک گرم کیا جاتا ہے (آکسی گیس شعلے کے براہ راست اطلاق سے، یا انڈکشن ہیٹنگ کے ذریعے) پھر عام طور پر پانی کا استعمال کرتے ہوئے تیزی سے ٹھنڈا کیا جاتا ہے۔ اس سے سطح پر مارٹینسائٹ کا "کیس" پیدا ہوتا ہے۔ اس قسم کی سختی کے لیے 0.3-0.6 wt% C کا کاربن مواد درکار ہوتا ہے۔ دوسرے طریقوں کے برعکس، شعلہ یا انڈکشن سختی مواد کی کیمیائی ساخت کو تبدیل نہیں کرتی ہے۔ کیونکہ یہ محض ایک مقامی حرارت کے علاج کا عمل ہے، وہ عام طور پر صرف اعلی کاربن والے اسٹیل پر مفید ہوتے ہیں جو سختی کو بجھانے کے لیے کافی جواب دیں گے۔ عام استعمال تالے کی زنجیر کے لیے ہوتے ہیں، جہاں بیرونی پرت کو فائل مزاحم ہونے کے لیے سخت کیا جاتا ہے، اور مکینیکل گیئرز، جہاں طویل خدمت کی زندگی کو برقرار رکھنے کے لیے سخت گیئر میش کی سطحوں کی ضرورت ہوتی ہے جبکہ استحکام اور تباہی کی ناکامی کے خلاف مزاحمت کو برقرار رکھنے کے لیے سختی کی ضرورت ہوتی ہے۔ شعلہ کی سختی ایک متعین سطح کے رقبے پر آکسی گیس کے شعلے کی براہ راست رکاوٹ کا استعمال کرتی ہے۔ سختی کے عمل کا نتیجہ چار عوامل سے کنٹرول کیا جاتا ہے: شعلہ کے سر کا ڈیزائن ہیٹنگ کا دورانیہ ہدف کے درجہ حرارت تک پہنچنا ہے۔ دھات کی تشکیل کا علاج کیا جا رہا ہے۔ کاربورائزنگ کاربورائزنگ ایک ایسا عمل ہے جو کاربن کے مواد کے ساتھ کیس ہارڈن اسٹیل کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ اس عمل میں لوہے کو کاربن سے بھرپور ماحول میں ایک خاص وقت کے لیے بلند درجہ حرارت پر متعارف کرایا جاتا ہے، اور پھر اسے بجھا دیا جاتا ہے تاکہ کاربن ڈھانچے میں بند ہو۔ آسان طریقہ کار میں سے ایک یہ ہے کہ کسی حصے کو ایسیٹیلین ٹارچ سیٹ کے ساتھ ایندھن سے بھرپور شعلہ کے ساتھ بار بار گرم کیا جائے اور اسے کاربن سے بھرپور سیال جیسے تیل میں بجھایا جائے۔ کاربورائزیشن ایک پھیلاؤ پر قابو پانے والا عمل ہے، لہذا کاربن سے بھرپور ماحول میں اسٹیل جتنا زیادہ دیر تک برقرار رہے گا کاربن کا دخول اتنا ہی زیادہ ہوگا اور کاربن کا مواد اتنا ہی زیادہ ہوگا۔ کاربرائزڈ حصے میں کاربن کا مواد اتنا زیادہ ہوگا کہ اسے شعلہ یا انڈکشن سختی کے ذریعے دوبارہ سخت کیا جا سکتا ہے۔ کسی حصے کے صرف ایک حصے کو کاربرائز کرنا ممکن ہے، یا تو تانبے کی چڑھائی جیسے عمل کے ذریعے باقی کی حفاظت کرکے، یا حصے کے صرف ایک حصے پر کاربرائزنگ میڈیم لگا کر۔ کاربن کسی ٹھوس، مائع یا گیس کے منبع سے آسکتا ہے۔ اگر یہ کسی ٹھوس منبع سے آتا ہے تو اس عمل کو پیک کاربرائزنگ کہا جاتا ہے۔ کم کاربن اسٹیل کے حصوں کو کاربنسیئس مواد کے ساتھ پیک کرنا اور کچھ وقت کے لیے گرم کرنا کاربن کو بیرونی تہوں میں پھیلا دیتا ہے۔ چند گھنٹوں کی گرمی کی مدت تقریبا ایک ملی میٹر موٹی ہائی کاربن پرت بن سکتی ہے۔ مائع کاربرائزنگ میں حصوں کو پگھلے ہوئے کاربن پر مشتمل مواد کے غسل میں رکھنا شامل ہوتا ہے، اکثر دھاتی سائینائیڈ ؛ گیس کاربرائزنگ میں حصوں کو میتھین سے بھرپور اندرونی حصے کے ساتھ برقرار رکھی ہوئی بھٹی میں رکھنا شامل ہوتا ہے۔ نائٹریڈنگ نائٹریڈنگ اسٹیل کے حصے کو امونیا گیس اور الگ الگ امونیا کے ماحول میں گرم کرتی ہے۔ اس ماحول میں حصہ جو وقت گزارتا ہے وہ کیس کی گہرائی کا تعین کرتا ہے۔ سختی نائٹرائڈز کی تشکیل سے حاصل ہوتی ہے۔ اس طریقہ کار کے کام کرنے کے لیے نائٹرائڈ بنانے والے عناصر موجود ہونے چاہئیں۔ ان عناصر میں کرومیم، مولیبڈینم اور ایلومینیم شامل ہیں۔ اس عمل کا فائدہ یہ ہے کہ یہ تھوڑی سی مسخ کا سبب بنتا ہے، لہذا اس حصے کو بجھانے، مزاج اور مشینی ہونے کے بعد کیس سخت کیا جا سکتا ہے۔ نائٹریڈنگ کے بعد کوئی بجھانا نہیں کیا جاتا ہے۔ سائانیڈنگ ایک کیس سخت کرنے کا عمل ہے جو تیز اور موثر ہے۔ یہ بنیادی طور پر کم کاربن والے اسٹیل پر استعمال ہوتا ہے۔ اس حصے کو سوڈیم سائینائیڈ کے غسل میں 871-954 °C (1600-1750 °F) تک گرم کیا جاتا ہے اور پھر بجھایا جاتا ہے اور کسی بھی بقایا سائینائیڈ کو ہٹانے کے لیے پانی یا تیل میں دھویا جاتا ہے۔ یہ عمل ایک پتلا، سخت خول (0.25 اور 0.75 ملی میٹر، 0.1 اور 0.03 انچ کے درمیان) پیدا کرتا ہے جو کاربرائزنگ سے پیدا ہونے والے خول سے زیادہ سخت ہوتا ہے، اور کئی گھنٹوں کے مقابلے میں 20 سے 30 منٹ میں مکمل کیا جا سکتا ہے لہذا حصوں میں مسخ ہونے کا امکان کم ہوتا ہے۔ یہ عام طور پر چھوٹے حصوں جیسے بولٹ، گری دار میوے، پیچ اور چھوٹے گیئرز پر استعمال ہوتا ہے۔ سائانیڈنگ کا سب سے بڑا نقصان یہ ہے کہ سائانیڈ نمک زہریلے ہوتے ہیں۔ کاربونیٹرائڈنگ کاربونیٹرائڈنگ سائانیڈنگ سے ملتی جلتی ہے سوائے امونیا کے گیسی ماحول کے اور سوڈیم سائانیڈ کے بجائے ہائیڈرو کاربن کا استعمال کیا جاتا ہے۔ اگر اس حصے کو بجھانا ہے، تو اسے گرم کیا جاتا ہے ؛ اگر نہیں، تو اس حصے کو گرم کیا جاتا ہے۔ فیرائٹک نائٹرو کاربورائزنگ فیرائٹک نائٹرو کاربورائزنگ زیادہ تر نائٹروجن اور کچھ کاربن کو نازک درجہ حرارت سے نیچے ورک پیس کی صورت میں پھیلاتی ہے۔ نازک درجہ حرارت کے تحت ورک پیس کا مائکرو اسٹرکچر آسٹینیٹک مرحلے میں تبدیل نہیں ہوتا ہے، لیکن فیرائٹک مرحلے میں رہتا ہے، یہی وجہ ہے کہ اسے فیرائٹک نائٹروکاربرائزیشن کہا جاتا ہے۔ ایپلی کیشنز وہ حصے جو زیادہ دباؤ اور تیز اثرات کا شکار ہوتے ہیں اب بھی عام طور پر کیس سخت ہوتے ہیں۔ مثالوں میں فائرنگ پن اور رائفل بولٹ کے چہرے، یا انجن کیم شافٹ شامل ہیں۔ ان صورتوں میں، جن سطحوں کو سختی کی ضرورت ہوتی ہے انہیں منتخب طور پر سخت کیا جا سکتا ہے، جس سے زیادہ تر حصہ اپنی اصل سخت حالت میں رہ جاتا ہے۔ ماضی میں آتشیں اسلحہ ایک عام آئٹم کیس سخت تھا، کیونکہ انہیں کم کاربن مرکب دھاتوں پر بہترین طریقے سے کی جانے والی صحت سے متعلق مشینی کی ضرورت ہوتی تھی، پھر بھی انہیں اعلی کاربن مرکب دھات کی سختی اور لباس مزاحمت کی ضرورت ہوتی تھی۔ پرانے آتشیں ہتھیاروں کی بہت سی جدید نقلیں، خاص طور پر سنگل ایکشن ریوالور، اب بھی کیس سخت فریموں کے ساتھ، یا کیس کلرنگ کے ساتھ بنائے جاتے ہیں، جو روایتی چارکول اور ہڈیوں کے کیس سخت کرنے سے چھوڑے گئے بکھرے ہوئے نمونے کی تقلید کرتے ہیں۔ کیس سخت کرنے کا ایک اور عام اطلاق پیچ پر ہوتا ہے، خاص طور پر سیلف ڈرلنگ پیچ۔ پیچ کو اسٹیل جیسے دیگر مواد میں ڈرل کرنے، کاٹنے اور ٹیپ کرنے کے قابل ہونے کے لیے، ڈرل پوائنٹ اور تشکیل دینے والے دھاگے اس مواد (مواد) سے زیادہ سخت ہونے چاہئیں جس میں وہ ڈرل کر رہا ہے۔ تاہم، اگر پورا پیچ یکساں طور پر سخت ہے، تو یہ بہت آسانی سے ٹوٹ جائے گا اور آسانی سے ٹوٹ جائے گا۔ اس بات کو یقینی بنا کر اس پر قابو پایا جاتا ہے کہ صرف سطح سخت ہو، اور کور نسبتا نرم اور اس طرح کم ٹوٹنے والا رہے۔ پیچ اور فاسٹنرز کے لیے، کیس کی سختی ایک سادہ ہیٹ ٹریٹمنٹ کے ذریعے حاصل کی جاتی ہے جس میں ہیٹنگ اور پھر بجھانا ہوتا ہے۔ چوری کی روک تھام کے لیے، لاک شیکلز اور زنجیروں کو اکثر کاٹنے کے خلاف مزاحمت کرنے کے لیے کیس سخت کیا جاتا ہے، جبکہ اثر کے خلاف مزاحمت کرنے کے لیے اندر کم ٹوٹے ہوئے رہتے ہیں۔ چونکہ کیس سخت اجزاء مشین کے لیے مشکل ہوتے ہیں، اس لیے وہ عام طور پر سخت ہونے سے پہلے تشکیل پاتے ہیں۔ یہ بھی دیکھیں ڈفریٚنشل ہارڈننگ ڈفیوژن ہارڈننگ کوئنچ پالش شاٹ پیننگ سرفیس انجینئرنگ وان اسٹیہل اینڈ آئزن حوالہ جات بیرونی لنکس کیس ہارڈننگ سرفیس ہارڈننگ آف اسٹیل کیس ہارڈننگ اسٹیل اور میٹل میٹل ہیٹ ٹریٹمنٹ