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title: "इस्पात का डीकार्बराइजेशन: कारण, मापन और नियंत्रण"
description: "जानें कि इस्पात में डीकार्बराइजेशन कैसे होता है, इसे कैसे मापा जाए और इसे कैसे नियंत्रित किया जाए।"
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![इस्पात का डीकार्बराइजेशन: कारण, मापन और नियंत्रण](/images/uploads/82d4c658-7cb1-4ba5-a309-424d38c59341/wiki-hero-a-polished-steel-cross-section-showing-a-decarburized-ferritic-surface-layer-gra-1920x823.jpg)

ऊष्मा उपचार

# इस्पात का डीकार्बराइजेशन: कारण, मापन और नियंत्रण

जानें कि इस्पात में डीकार्बराइजेशन कैसे होता है, इसे कैसे मापा जाए और इसे कैसे नियंत्रित किया जाए।

![स्टील उद्योग संवाददाता Anders Bergström का चित्र](/images/uploads/a7d8e5bc-7cdf-409b-913b-211e63e8c441/anders-bergstr-m-1920x1920.jpg)

 **[Anders Bergström](/hi/समाचार/लेखक/anders-bergstrom "Anders Bergström")** ऊष्मा उपचार 60+ मिनट का पठन अद्यतन 14 अग॰ 2026 साक्ष्य-समीक्षित

  इस पृष्ठ परइस पृष्ठ पर

- [इस्पात का डीकार्बराइजेशन क्या है—और क्या नहीं है](/hi/%E0%A4%B5%E0%A4%BF%E0%A4%95%E0%A5%80/%E0%A4%8A%E0%A4%B7%E0%A5%8D%E0%A4%AE%E0%A4%BE-%E0%A4%89%E0%A4%AA%E0%A4%9A%E0%A4%BE%E0%A4%B0/%E0%A4%87%E0%A4%B8%E0%A5%8D%E0%A4%AA%E0%A4%BE%E0%A4%A4-%E0%A4%95%E0%A4%BE-%E0%A4%A1%E0%A5%80%E0%A4%95%E0%A4%BE%E0%A4%B0%E0%A5%8D%E0%A4%AC%E0%A4%B0%E0%A4%BE%E0%A4%87%E0%A4%9C%E0%A5%87%E0%A4%B6%E0%A4%A8-%E0%A4%95%E0%A4%BE%E0%A4%B0%E0%A4%A3-%E0%A4%AE%E0%A4%BE%E0%A4%AA%E0%A4%A8-%E0%A4%94%E0%A4%B0-%E0%A4%A8%E0%A4%BF%E0%A4%AF%E0%A4%82%E0%A4%A4%E0%A5%8D%E0%A4%B0%E0%A4%A3#इस-प-त-क-ड-क-र-बर-इज-शन-क-य-ह-और-क-य-नह-ह "इस्पात का डीकार्बराइजेशन क्या है—और क्या नहीं है")
- [ऊष्मागतिक प्रेरक बल: सतह पर कार्बन सक्रियता](/hi/%E0%A4%B5%E0%A4%BF%E0%A4%95%E0%A5%80/%E0%A4%8A%E0%A4%B7%E0%A5%8D%E0%A4%AE%E0%A4%BE-%E0%A4%89%E0%A4%AA%E0%A4%9A%E0%A4%BE%E0%A4%B0/%E0%A4%87%E0%A4%B8%E0%A5%8D%E0%A4%AA%E0%A4%BE%E0%A4%A4-%E0%A4%95%E0%A4%BE-%E0%A4%A1%E0%A5%80%E0%A4%95%E0%A4%BE%E0%A4%B0%E0%A5%8D%E0%A4%AC%E0%A4%B0%E0%A4%BE%E0%A4%87%E0%A4%9C%E0%A5%87%E0%A4%B6%E0%A4%A8-%E0%A4%95%E0%A4%BE%E0%A4%B0%E0%A4%A3-%E0%A4%AE%E0%A4%BE%E0%A4%AA%E0%A4%A8-%E0%A4%94%E0%A4%B0-%E0%A4%A8%E0%A4%BF%E0%A4%AF%E0%A4%82%E0%A4%A4%E0%A5%8D%E0%A4%B0%E0%A4%A3#ऊष-म-गत-क-प-र-रक-बल-सतह-पर-क-र-बन-सक-र-यत "ऊष्मागतिक प्रेरक बल: सतह पर कार्बन सक्रियता")
- [विसरण, अभिक्रिया और डीकार्बरीकृत परत का निर्माण](/hi/%E0%A4%B5%E0%A4%BF%E0%A4%95%E0%A5%80/%E0%A4%8A%E0%A4%B7%E0%A5%8D%E0%A4%AE%E0%A4%BE-%E0%A4%89%E0%A4%AA%E0%A4%9A%E0%A4%BE%E0%A4%B0/%E0%A4%87%E0%A4%B8%E0%A5%8D%E0%A4%AA%E0%A4%BE%E0%A4%A4-%E0%A4%95%E0%A4%BE-%E0%A4%A1%E0%A5%80%E0%A4%95%E0%A4%BE%E0%A4%B0%E0%A5%8D%E0%A4%AC%E0%A4%B0%E0%A4%BE%E0%A4%87%E0%A4%9C%E0%A5%87%E0%A4%B6%E0%A4%A8-%E0%A4%95%E0%A4%BE%E0%A4%B0%E0%A4%A3-%E0%A4%AE%E0%A4%BE%E0%A4%AA%E0%A4%A8-%E0%A4%94%E0%A4%B0-%E0%A4%A8%E0%A4%BF%E0%A4%AF%E0%A4%82%E0%A4%A4%E0%A5%8D%E0%A4%B0%E0%A4%A3#व-सरण-अभ-क-र-य-और-ड-क-र-बर-क-त-परत-क-न-र-म-ण "विसरण, अभिक्रिया और डीकार्बरीकृत परत का निर्माण")
- [तापमान, समय और गैर-एकरैखिक डीकार्ब्यूराइजेशन प्रतिक्रिया](/hi/%E0%A4%B5%E0%A4%BF%E0%A4%95%E0%A5%80/%E0%A4%8A%E0%A4%B7%E0%A5%8D%E0%A4%AE%E0%A4%BE-%E0%A4%89%E0%A4%AA%E0%A4%9A%E0%A4%BE%E0%A4%B0/%E0%A4%87%E0%A4%B8%E0%A5%8D%E0%A4%AA%E0%A4%BE%E0%A4%A4-%E0%A4%95%E0%A4%BE-%E0%A4%A1%E0%A5%80%E0%A4%95%E0%A4%BE%E0%A4%B0%E0%A5%8D%E0%A4%AC%E0%A4%B0%E0%A4%BE%E0%A4%87%E0%A4%9C%E0%A5%87%E0%A4%B6%E0%A4%A8-%E0%A4%95%E0%A4%BE%E0%A4%B0%E0%A4%A3-%E0%A4%AE%E0%A4%BE%E0%A4%AA%E0%A4%A8-%E0%A4%94%E0%A4%B0-%E0%A4%A8%E0%A4%BF%E0%A4%AF%E0%A4%82%E0%A4%A4%E0%A5%8D%E0%A4%B0%E0%A4%A3#त-पम-न-समय-और-ग-र-एकर-ख-क-ड-क-र-ब-य-र-इज-शन-प-रत-क-र-य "तापमान, समय और गैर-एकरैखिक डीकार्ब्यूराइजेशन प्रतिक्रिया")
- [भट्ठी के वातावरण और प्रक्रिया के प्रमुख कारण](/hi/%E0%A4%B5%E0%A4%BF%E0%A4%95%E0%A5%80/%E0%A4%8A%E0%A4%B7%E0%A5%8D%E0%A4%AE%E0%A4%BE-%E0%A4%89%E0%A4%AA%E0%A4%9A%E0%A4%BE%E0%A4%B0/%E0%A4%87%E0%A4%B8%E0%A5%8D%E0%A4%AA%E0%A4%BE%E0%A4%A4-%E0%A4%95%E0%A4%BE-%E0%A4%A1%E0%A5%80%E0%A4%95%E0%A4%BE%E0%A4%B0%E0%A5%8D%E0%A4%AC%E0%A4%B0%E0%A4%BE%E0%A4%87%E0%A4%9C%E0%A5%87%E0%A4%B6%E0%A4%A8-%E0%A4%95%E0%A4%BE%E0%A4%B0%E0%A4%A3-%E0%A4%AE%E0%A4%BE%E0%A4%AA%E0%A4%A8-%E0%A4%94%E0%A4%B0-%E0%A4%A8%E0%A4%BF%E0%A4%AF%E0%A4%82%E0%A4%A4%E0%A5%8D%E0%A4%B0%E0%A4%A3#भट-ठ-क-व-त-वरण-और-प-रक-र-य-क-प-रम-ख-क-रण "भट्ठी के वातावरण और प्रक्रिया के प्रमुख कारण")
- [मानकों के अंतर्गत डीकार्बराइजेशन का मापन कैसे किया जाता है](/hi/%E0%A4%B5%E0%A4%BF%E0%A4%95%E0%A5%80/%E0%A4%8A%E0%A4%B7%E0%A5%8D%E0%A4%AE%E0%A4%BE-%E0%A4%89%E0%A4%AA%E0%A4%9A%E0%A4%BE%E0%A4%B0/%E0%A4%87%E0%A4%B8%E0%A5%8D%E0%A4%AA%E0%A4%BE%E0%A4%A4-%E0%A4%95%E0%A4%BE-%E0%A4%A1%E0%A5%80%E0%A4%95%E0%A4%BE%E0%A4%B0%E0%A5%8D%E0%A4%AC%E0%A4%B0%E0%A4%BE%E0%A4%87%E0%A4%9C%E0%A5%87%E0%A4%B6%E0%A4%A8-%E0%A4%95%E0%A4%BE%E0%A4%B0%E0%A4%A3-%E0%A4%AE%E0%A4%BE%E0%A4%AA%E0%A4%A8-%E0%A4%94%E0%A4%B0-%E0%A4%A8%E0%A4%BF%E0%A4%AF%E0%A4%82%E0%A4%A4%E0%A5%8D%E0%A4%B0%E0%A4%A3#म-नक-क-अ-तर-गत-ड-क-र-बर-इज-शन-क-म-पन-क-स-क-य-ज-त-ह "मानकों के अंतर्गत डीकार्बराइजेशन का मापन कैसे किया जाता है")
- [धातुवैज्ञानिक मापन: सूक्ष्मदर्शी क्या दिखा सकता है और क्या नहीं](/hi/%E0%A4%B5%E0%A4%BF%E0%A4%95%E0%A5%80/%E0%A4%8A%E0%A4%B7%E0%A5%8D%E0%A4%AE%E0%A4%BE-%E0%A4%89%E0%A4%AA%E0%A4%9A%E0%A4%BE%E0%A4%B0/%E0%A4%87%E0%A4%B8%E0%A5%8D%E0%A4%AA%E0%A4%BE%E0%A4%A4-%E0%A4%95%E0%A4%BE-%E0%A4%A1%E0%A5%80%E0%A4%95%E0%A4%BE%E0%A4%B0%E0%A5%8D%E0%A4%AC%E0%A4%B0%E0%A4%BE%E0%A4%87%E0%A4%9C%E0%A5%87%E0%A4%B6%E0%A4%A8-%E0%A4%95%E0%A4%BE%E0%A4%B0%E0%A4%A3-%E0%A4%AE%E0%A4%BE%E0%A4%AA%E0%A4%A8-%E0%A4%94%E0%A4%B0-%E0%A4%A8%E0%A4%BF%E0%A4%AF%E0%A4%82%E0%A4%A4%E0%A5%8D%E0%A4%B0%E0%A4%A3#ध-त-व-ज-ञ-न-क-म-पन-स-क-ष-मदर-श-क-य-द-ख-सकत-ह-और-क-य-नह "धातुवैज्ञानिक मापन: सूक्ष्मदर्शी क्या दिखा सकता है और क्या नहीं")
- [कठोरता और रासायनिक-विश्लेषण विधियाँ](/hi/%E0%A4%B5%E0%A4%BF%E0%A4%95%E0%A5%80/%E0%A4%8A%E0%A4%B7%E0%A5%8D%E0%A4%AE%E0%A4%BE-%E0%A4%89%E0%A4%AA%E0%A4%9A%E0%A4%BE%E0%A4%B0/%E0%A4%87%E0%A4%B8%E0%A5%8D%E0%A4%AA%E0%A4%BE%E0%A4%A4-%E0%A4%95%E0%A4%BE-%E0%A4%A1%E0%A5%80%E0%A4%95%E0%A4%BE%E0%A4%B0%E0%A5%8D%E0%A4%AC%E0%A4%B0%E0%A4%BE%E0%A4%87%E0%A4%9C%E0%A5%87%E0%A4%B6%E0%A4%A8-%E0%A4%95%E0%A4%BE%E0%A4%B0%E0%A4%A3-%E0%A4%AE%E0%A4%BE%E0%A4%AA%E0%A4%A8-%E0%A4%94%E0%A4%B0-%E0%A4%A8%E0%A4%BF%E0%A4%AF%E0%A4%82%E0%A4%A4%E0%A5%8D%E0%A4%B0%E0%A4%A3#कठ-रत-और-र-स-यन-क-व-श-ल-षण-व-ध-य "कठोरता और रासायनिक-विश्लेषण विधियाँ")
- [ताप उपचार और सिंटरिंग में डीकार्बराइजेशन का नियंत्रण](/hi/%E0%A4%B5%E0%A4%BF%E0%A4%95%E0%A5%80/%E0%A4%8A%E0%A4%B7%E0%A5%8D%E0%A4%AE%E0%A4%BE-%E0%A4%89%E0%A4%AA%E0%A4%9A%E0%A4%BE%E0%A4%B0/%E0%A4%87%E0%A4%B8%E0%A5%8D%E0%A4%AA%E0%A4%BE%E0%A4%A4-%E0%A4%95%E0%A4%BE-%E0%A4%A1%E0%A5%80%E0%A4%95%E0%A4%BE%E0%A4%B0%E0%A5%8D%E0%A4%AC%E0%A4%B0%E0%A4%BE%E0%A4%87%E0%A4%9C%E0%A5%87%E0%A4%B6%E0%A4%A8-%E0%A4%95%E0%A4%BE%E0%A4%B0%E0%A4%A3-%E0%A4%AE%E0%A4%BE%E0%A4%AA%E0%A4%A8-%E0%A4%94%E0%A4%B0-%E0%A4%A8%E0%A4%BF%E0%A4%AF%E0%A4%82%E0%A4%A4%E0%A5%8D%E0%A4%B0%E0%A4%A3#त-प-उपच-र-और-स-टर-ग-म-ड-क-र-बर-इज-शन-क-न-य-त-रण "ताप उपचार और सिंटरिंग में डीकार्बराइजेशन का नियंत्रण")
- [सुधार, हटाना, स्वीकृति और विफलता के परिणाम](/hi/%E0%A4%B5%E0%A4%BF%E0%A4%95%E0%A5%80/%E0%A4%8A%E0%A4%B7%E0%A5%8D%E0%A4%AE%E0%A4%BE-%E0%A4%89%E0%A4%AA%E0%A4%9A%E0%A4%BE%E0%A4%B0/%E0%A4%87%E0%A4%B8%E0%A5%8D%E0%A4%AA%E0%A4%BE%E0%A4%A4-%E0%A4%95%E0%A4%BE-%E0%A4%A1%E0%A5%80%E0%A4%95%E0%A4%BE%E0%A4%B0%E0%A5%8D%E0%A4%AC%E0%A4%B0%E0%A4%BE%E0%A4%87%E0%A4%9C%E0%A5%87%E0%A4%B6%E0%A4%A8-%E0%A4%95%E0%A4%BE%E0%A4%B0%E0%A4%A3-%E0%A4%AE%E0%A4%BE%E0%A4%AA%E0%A4%A8-%E0%A4%94%E0%A4%B0-%E0%A4%A8%E0%A4%BF%E0%A4%AF%E0%A4%82%E0%A4%A4%E0%A5%8D%E0%A4%B0%E0%A4%A3#स-ध-र-हट-न-स-व-क-त-और-व-फलत-क-पर-ण-म "सुधार, हटाना, स्वीकृति और विफलता के परिणाम")
- [मानकों पर आधारित जाँच और रिपोर्टिंग कार्यप्रवाह](/hi/%E0%A4%B5%E0%A4%BF%E0%A4%95%E0%A5%80/%E0%A4%8A%E0%A4%B7%E0%A5%8D%E0%A4%AE%E0%A4%BE-%E0%A4%89%E0%A4%AA%E0%A4%9A%E0%A4%BE%E0%A4%B0/%E0%A4%87%E0%A4%B8%E0%A5%8D%E0%A4%AA%E0%A4%BE%E0%A4%A4-%E0%A4%95%E0%A4%BE-%E0%A4%A1%E0%A5%80%E0%A4%95%E0%A4%BE%E0%A4%B0%E0%A5%8D%E0%A4%AC%E0%A4%B0%E0%A4%BE%E0%A4%87%E0%A4%9C%E0%A5%87%E0%A4%B6%E0%A4%A8-%E0%A4%95%E0%A4%BE%E0%A4%B0%E0%A4%A3-%E0%A4%AE%E0%A4%BE%E0%A4%AA%E0%A4%A8-%E0%A4%94%E0%A4%B0-%E0%A4%A8%E0%A4%BF%E0%A4%AF%E0%A4%82%E0%A4%A4%E0%A5%8D%E0%A4%B0%E0%A4%A3#म-नक-पर-आध-र-त-ज-च-और-र-प-र-ट-ग-क-र-यप-रव-ह "मानकों पर आधारित जाँच और रिपोर्टिंग कार्यप्रवाह")

## इस्पात का डीकार्बराइजेशन क्या है—और क्या नहीं है

### डीकार्बराइजेशन और डीकार्बराइज्ड क्षेत्र की परिभाषा

इस्पात का डीकार्बराइजेशन, गर्म करने, प्रसंस्करण या सेवा के दौरान इस्पात उत्पाद की सतह के निकट से कार्बन या कार्बन-समृद्ध चरणों की हानि है। प्रभावित क्षेत्र को **डीकार्बराइज्ड क्षेत्र** कहा जाता है: मूल या अंतिम सतह के नीचे स्थित वह परत, जिसमें अप्रभावित आंतरिक भाग की तुलना में कार्बन की मात्रा, कार्बन-युक्त चरण का अंश, या दोनों कम होते हैं। NIST के *Damage and Failure Modes of Structural Steel Components* में इस क्षेत्र का वर्णन सतह के निकट कार्बन और कार्बन-समृद्ध चरणों की हानि के रूप में किया गया है, जब सतह का कार्बन ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया करके गैसीय कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) या कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) बनाता है।

डी-कार्बरीकरण केवल ऑक्सीकरण के कारण नहीं, बल्कि युग्मित सतही अभिक्रिया और ठोस-अवस्था कार्बन विसरण के परिणामस्वरूप होता है। Strong evidence

सामान्य परिस्थितियों में यह प्रक्रिया ऊष्मा-उपचार, फोर्जिंग, रोलिंग, सिंटरिंग या किसी अन्य उच्च-तापमान प्रक्रिया के दौरान होती है, जिसमें इस्पात की सतह ऐसे गैस के संपर्क में आती है जो कार्बन को हटा सकती है। ऑक्सीजन-युक्त भट्ठी गैसें इसके सामान्य कारण हैं, लेकिन अभिक्रिया केवल ऑक्सीजन की उपस्थिति से नियंत्रित नहीं होती। कार्बन को आंतरिक भाग से सतह की ओर विसरित होना चाहिए, सतही अभिक्रियाएँ पर्याप्त दर से होनी चाहिए और भट्ठी के वातावरण में इस्पात की तुलना में कम प्रभावी कार्बन सक्रियता होनी चाहिए। यदि वातावरण में इस्पात की सतह से अधिक कार्बन विभव हो, तो इसके बजाय कार्बन इस्पात में प्रवेश कर सकता है। इसलिए सतह ठोस-अवस्था विसरण से जुड़ी अभिक्रिया-सीमा के रूप में कार्य करती है।

ASM के अध्याय *Steel Decarburization—Mechanisms, Models, Prevention, Correction, and Effects on Component Life* में ऑस्टेनिटिक लौह के माध्यम से सतह की ओर कार्बन के विसरण को इस प्रक्रिया का केंद्रीय भाग बताया गया है। तापमान पर कार्बन ऑस्टेनाइट जालिका के माध्यम से गति करता है, जबकि सतह पर होने वाली अभिक्रियाएँ कार्बन का उपभोग करती हैं। इसके परिणामस्वरूप बनने वाली सांद्रता-प्रवणता दृश्यमान रूप से परिवर्तित सतह से भी अधिक गहराई तक फैल सकती है। केवल गहरे रंग की स्केल परत से यह पता नहीं चलता कि कार्बन की हानि कितनी गहराई तक हुई है।

आंशिक और पूर्ण डी-कार्बरीकरण सार्वभौमिक गहराई-श्रेणियों के बजाय धातुकर्मीय स्थितियों का वर्णन करते हैं।
| स्थिति | अर्थ | विशिष्ट संरचनात्मक संकेत |
|---|---|---|
| आंशिक डी-कार्बरीकरण | कार्बन या कार्बन-समृद्ध प्रावस्था की मात्रा घट जाती है, लेकिन वह बनी रहती है | कम हुई पर्लाइट, कम कार्बाइड मात्रा या परिवर्तित प्रावस्था अंश |
| पूर्ण डी-कार्बरीकरण | अपेक्षित कार्बन-समृद्ध घटक संबंधित परत से हट जाता है | कार्बन-गरीब या पूर्णतः फेरिटिक सतही संरचना |

धातुविज्ञानी सामान्यतः **आंशिक डीकार्बराइजेशन** और **पूर्ण डीकार्बराइजेशन** में अंतर करते हैं। आंशिक डीकार्बराइजेशन का अर्थ है कि प्रभावित परत में कुछ कार्बन शेष रहता है, यद्यपि उसकी सांद्रता या कार्बन-समृद्ध चरण की मात्रा अप्रभावित इस्पात की तुलना में कम होती है। पूर्ण डीकार्बराइजेशन का अर्थ है कि इस्पात की संरचना और ऊष्मा-उपचार की स्थिति के अनुसार अपेक्षित कार्बन-समृद्ध संघटक संबंधित परत से हट गया है और कार्बन-गरीब संरचना शेष रह गई है। ये धातुकर्मीय स्थितियाँ हैं, सार्वभौमिक गहराई-श्रेणियाँ नहीं। ISO 3887:2023, *Steels — Determination of the depth of decarburization*, इस्पात उत्पादों में डीकार्बराइजेशन की गहराई निर्धारित करने के लिए तीन विधियाँ निर्दिष्ट करता है, लेकिन बताई गई गहराई का अर्थ अभी भी निर्दिष्ट मानदंड और विधि पर निर्भर करता है।

डीकार्बराइज्ड पदार्थ से अप्रभावित पदार्थ में संक्रमण तीक्ष्ण, क्रमिक या अनियमित हो सकता है। हाइपोयूटेक्टॉइड इस्पात में फेराइट की ऐसी सतही परत दिखाई दे सकती है, जिसमें पर्लाइट कम हो गया हो या पूरी तरह समाप्त हो गया हो। अधिक कार्बन वाले इस्पात में सतह के निकट कार्बाइड की कम मात्रा, परिवर्तित पर्लाइट या पूरी तरह फेरिटिक परत दिखाई दे सकती है। मिश्रधातु तत्व कार्बन सक्रियता, विसरण, चरण-स्थिरता और परिवर्तित क्षेत्र के स्वरूप को भी प्रभावित करते हैं। इसलिए “डीकार्बराइजेशन की गहराई” हमेशा कम आवर्धन पर दिखाई देने वाली एकल और स्पष्ट सीमा नहीं होती।

### डीकार्बराइजेशन बनाम ऑक्सीकरण, स्केलिंग, कार्बराइजेशन और प्रसंस्करण से कार्बन-क्षय

#### संबंधित सतही स्थितियाँ

ऑक्सीकरण

इस्पात के घटकों की ऑक्सीजन, जलवाष्प या कार्बन डाइऑक्साइड के साथ अभिक्रिया।

पपड़ी निर्माण

सतह पर लौह-ऑक्साइड उत्पादों का निर्माण और हटना।

कार्बरीकरण

इस्पात की सतह में कार्बन का शुद्ध प्रवेश।

डी-कार्बरीकरण

सतह के निकट कार्बन या कार्बन-समृद्ध प्रावस्थाओं का ह्रास।

डीकार्बराइजेशन और ऑक्सीकरण अक्सर साथ-साथ होते हैं, लेकिन ये समानार्थी नहीं हैं। **ऑक्सीकरण** ऑक्सीजन, जलवाष्प या कार्बन डाइऑक्साइड जैसी ऑक्सीकारक प्रजातियों के साथ इस्पात के घटकों की अभिक्रिया है। लौह के ऑक्सीकरण से ऑक्साइड फिल्म या स्केल बन सकती है, जबकि कार्बन के ऑक्सीकरण से CO या CO₂ बन सकते हैं और सतह के नीचे कार्बन की मात्रा कम हो सकती है। इसलिए भट्ठी का वातावरण सतह का ऑक्सीकरण तो कर सकता है, लेकिन व्यावहारिक रूप से महत्वपूर्ण डीकार्बराइज्ड क्षेत्र उत्पन्न नहीं कर सकता; या दोनों प्रभाव एक साथ उत्पन्न हो सकते हैं।

**स्केलिंग** मुख्यतः इस्पात की सतह पर चिपके हुए या ढीले ऑक्साइड उत्पादों के बनने और हटने को कहते हैं। तापमान और गैस की स्थितियों के आधार पर स्केल में वुस्ताइट, मैग्नेटाइट और हेमेटाइट जैसे लौह ऑक्साइड हो सकते हैं। मोटी स्केल परत कार्बन-हानि की गहराई स्थापित नहीं करती। इसके विपरीत, ऐसे वातावरण या लेप के नीचे भी डीकार्बराइजेशन हो सकता है, जिससे दृश्यमान स्केल बहुत कम बनती है। Cambridge के *Atmosphere Control for the Protection of Metals During Production Processes* में अतिरिक्त-ऑक्सीजन वाले दहन वातावरण के प्रत्यक्ष संपर्क को ऑक्सीकरण, स्केलिंग और डीकार्बराइजेशन से विशेष रूप से जोड़ा गया है, जबकि इन घटनाओं को संबंधित लेकिन अलग-अलग परिणाम माना गया है।

कार्बन सक्रियता **कार्बन सक्रियता** परिभाषित संदर्भ अवस्था के सापेक्ष कार्बन की रासायनिक विभव का ऊष्मागतिक माप; यह सांद्रता, तापमान, प्रावस्था और मिश्रधातु तत्वों पर निर्भर करता है।

रासायनिक प्रेरक बल को “ऑक्सीकारक वातावरण” जैसे सरल नाम से बेहतर ढंग से **कार्बन सक्रियता** या भट्ठी के कार्बन विभव के माध्यम से व्यक्त किया जाता है। इस्पात के ऊष्मा-उपचार के दौरान कार्बन विभव इस्पात और उसके परिवेश के बीच कार्बन सक्रियता के अंतर तथा सतही अभिक्रिया की गतिकी से नियंत्रित होता है। ASM के *Furnace Atmosphere Controls in Heat Treating* में जलवाष्प की सांद्रता, कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता और ऑक्सीजन का आंशिक दाब उन भट्ठी-चर के रूप में बताए गए हैं जिनका उपयोग कार्बन विभव को नियंत्रित करने और कार्बन-हानि रोकने के लिए किया जाता है। Eurotherm के 2020 के *2704CP Handbook* परिशिष्ट में भट्ठी के तापमान और कार्बन मोनोऑक्साइड की मात्रा के साथ जिरकोनिया-प्रोब से प्राप्त ऑक्सीजन मापन, अथवा ओसांक मापन, के आधार पर भट्ठी के कार्बन विभव का सामान्य अनुमान बताया गया है।

#### प्रक्रिया सीमा

5% से कम हाइड्रोजन संबंधी दिशानिर्देश केवल उद्धृत नाइट्रोजन/हाइड्रोजन सिंटरिंग परिस्थितियों पर लागू होता है। तापमान, ओसांक, इस्पात की संरचना, ज्यामिति, गैस प्रवाह और निवास-समय की जाँच किए बिना इसे सामान्य भट्ठी सीमा के रूप में उपयोग न करें।

**कार्बराइजेशन** शुद्ध कार्बन-हस्तांतरण की विपरीत स्थिति है: कार्बन इस्पात की सतह में प्रवेश करता है और उसकी कार्बन सक्रियता या कार्बन सांद्रता बढ़ाता है। यदि दो इस्पात ग्रेडों की प्रारंभिक कार्बन मात्रा या सतही स्थितियाँ अलग हों, तो भट्ठी का वातावरण एक ग्रेड को कार्बराइज और दूसरे को डीकार्बराइज कर सकता है। एक ही भट्ठी-भार में भी स्थानीय गैस-प्रवाह, तापमान, ओसांक, कालिख, रिसाव और कार्यखंडों के बीच की दूरी अलग-अलग परिणाम उत्पन्न कर सकते हैं। Linde के 2023 के *Sintering of Steels* मार्गदर्शन में कहा गया है कि नाइट्रोजन/हाइड्रोजन वातावरण में जलवाष्प डीकार्बराइजेशन का कारण बनती है। इसमें यह प्रायोगिक दिशानिर्देश भी दिया गया है कि उद्धृत सिंटरिंग स्थितियों में 5% से कम हाइड्रोजन ने कार्बराइजेशन और डीकार्बराइजेशन की दर को सीमित किया। यह आँकड़ा भट्ठी का सार्वभौमिक नियम नहीं है; गैस की संरचना, तापमान, पाउडर या ठोस इस्पात की ज्यामिति और निवास-समय अब भी निर्णायक रहते हैं।

**पारंपरिक भट्ठी-डीकार्बराइजेशन तंत्र के बिना होने वाले प्रसंस्करण** से भी कार्बन का क्षय हो सकता है। यांत्रिक हटाव, ग्राइंडिंग बर्न, मशीनिंग, पिकलिंग, पिघलने के दौरान होने वाली हानि, अलगाव या अनुपयुक्त ताप-चक्र के दौरान कार्बाइडों का घुलना, कार्बन-युक्त संरचना या सतह के निकट मापी गई कार्बन मात्रा को बदल सकते हैं। वेल्डिंग या एडिटिव प्रसंस्करण के दौरान कार्बन पुनर्वितरित हो सकता है, और ऊष्मा-उपचार के बाद मशीनिंग द्वारा डीकार्बराइज्ड परत हटाई जा सकती है। इन स्थितियों को स्वतः डीकार्बराइजेशन नहीं कहा जाना चाहिए। यह शब्द तब सबसे अधिक उचित है, जब सतह के निकट कार्बन की कमी की कड़ी जाँच की जा रही प्रक्रिया के दौरान कार्बन के हस्तांतरण, अभिक्रिया या चयनात्मक हानि से जुड़ी हो।

उद्धृत स्प्रिंग-स्टील अध्ययन में, 700 और 1000 °C के बीच डी-कार्बरीकृत फेराइट की मोटाई ने गैर-एकदिश तापमान-प्रतिक्रिया प्रदर्शित की। Strong evidence

केवल तापमान से अंतिम गहराई का अनुमान नहीं लगाया जा सकता। Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn [स्प्रिंग इस्पात](/hi/श्रेणियाँ/स्प्रिंग-इस्पात "स्प्रिंग इस्पात") पर 2021 में *Journal of Materials Research and Technology* में प्रकाशित एक अध्ययन में 700 से 1000 °C के बीच परीक्षण किया गया। इसमें पाया गया कि डीकार्बराइज्ड फेराइट की मोटाई लगभग 800–825 °C तक बढ़ी और उसके बाद घट गई। अधिक तापमान कार्बन के विसरण को तेज करता है, लेकिन यह ऑक्साइड के निर्माण, गैस-अभिक्रियाओं, चरण-संरचना और संबंधित रूपांतरण की अवधि को भी बदल सकता है। इसलिए देखा गया अधिकतम मान केवल तापमान पर निर्भर किसी एकदिश नियम का परिणाम नहीं, बल्कि संयुक्त विसरण और ऑक्सीकरण प्रभावों का परिणाम है।

### इस्पात के प्रदर्शन के लिए सतही कार्बन-हानि का महत्व

शीतलन के दौरान बनने वाले फेराइट, पर्लाइट, बैनाइट, मार्टेंसाइट और कार्बाइड के अंश और आकारिकी को कार्बन नियंत्रित करता है। सतह से कार्बन हटने पर ऐसे इस्पात में नरम परत बन सकती है, जिसके क्रोड को कठोर होने के लिए अभिकल्पित किया गया था। शमन किए गए घटक में सतह अपेक्षित कठोरता तक नहीं पहुँच सकती, भले ही आंतरिक भाग विनिर्देशन पूरा करता हो। स्प्रिंग, गियर, बेयरिंग, शाफ्ट या फास्टनर में यह अंतर भार-संचरण और स्थानीय विरूपण को बदल देता है।

यांत्रिक हानि अक्सर सतह पर सबसे अधिक होती है, क्योंकि संपर्क तनाव, बंकन तनाव, घर्षण और दरार-आरंभ वहीं केंद्रित होते हैं। फेरिटिक डीकार्बराइज्ड परत घिसाव-प्रतिरोध और संपर्क-थकान जीवन को कम कर सकती है। चक्रीय बंकन के अंतर्गत कम-शक्ति वाली परत क्रोड की तुलना में पहले ही उत्पन्न हो सकती है या स्लिप विकसित कर सकती है। सतही कार्बन-प्रवणता शमन के दौरान अवशिष्ट-तनाव के विकास को भी बदल सकती है, जबकि ऑक्साइड और खुरदरी स्केल अतिरिक्त नॉच या दरार-आरंभ स्थलों का काम कर सकते हैं। ASM इन प्रभावों को घटक-जीवन, रोकथाम, सुधार और मॉडलिंग से जोड़ता है, न कि डीकार्बराइजेशन को केवल बाह्य रूप-संबंधी दोष मानता है।

एक ही अनुप्रस्थ काट से अलग-अलग विधियाँ डी-कार्बरीकरण की अलग-अलग गहराइयाँ बता सकती हैं।
| विधि | प्राथमिक अवलोकन | मुख्य सीमा |
|---|---|---|
| धातुसूक्ष्मदर्शिकी | प्रावस्था अंश, आकारिकी और दृश्यमान संक्रमण | सीमा क्रमिक या अभिरंजन-निर्भर हो सकती है |
| सूक्ष्म-इंडेंटेशन कठोरता | सतह से कोर तक यांत्रिक प्रतिक्रिया | कठोरता प्रावस्था, कण-आकार, प्रतिबल और मिश्रधातुकरण पर भी निर्भर करती है |
| रासायनिक विश्लेषण | कार्बन सांद्रता या प्रवणता | स्थानिक विभेदन नमूना-आयतन और परत की मोटाई पर निर्भर करता है |
| प्रारंभिक जाँच | संदिग्ध क्षेत्र का त्वरित संकेत | निकट स्वीकृति-निर्णयों के लिए पर्याप्त आधार नहीं दे सकती |

मापन का तरीका दावे के अनुरूप होना चाहिए। ASTM E1077-14(2021), *Standard Test Methods for Estimating the Depth of Decarburization of Steel Specimens*, स्क्रीनिंग, सूक्ष्मदर्शी परीक्षण, सूक्ष्म-इंडेंटेशन कठोरता और रासायनिक-विश्लेषण प्रक्रियाओं को शामिल करता है। विवादों के लिए इसकी निर्णायक पद्धति कठोर मात्रात्मक या रैखिक विश्लेषण पर आधारित है। SAE J419\_201801, *Methods of Measuring Decarburization*, भी लौह-आधारित पदार्थों के लिए अनुशंसित सूक्ष्मदर्शीय, कठोरता और रासायनिक-विश्लेषण प्रक्रियाएँ प्रदान करता है। ISO 3887:2023 तीन मापन विधियाँ निर्दिष्ट करता है, जिससे यह स्पष्ट होता है कि बताई गई गहराई विधि पर निर्भर होती है।

कठोरता-प्रोफ़ाइल **कठोरता-प्रोफ़ाइल** सतह से अप्रभावित आंतरिक भाग की ओर नियंत्रित दूरियों पर किए गए कठोरता मापों का क्रम।

कठोरता-प्रोफ़ाइल से वह व्यावहारिक गहराई निर्धारित की जा सकती है, जिस पर सामर्थ्य पुनः प्राप्त हो गया है, जबकि सूक्ष्मदर्शिकी से पर्लाइट या कार्बाइड-समृद्ध संघटकों के लुप्त होने का पता लगाया जा सकता है। रासायनिक विश्लेषण ऐसे कार्बन प्रवणता का पता लगा सकता है, जिसे इनमें से कोई भी विधि स्पष्ट रूप से निर्धारित नहीं कर पाती। इसलिए, एक ही अनुप्रस्थ काट से दो प्रयोगशालाएँ “डीकार्बराइजेशन गहराई” के अलग-अलग मान रिपोर्ट कर सकती हैं, और इसका अर्थ यह नहीं है कि इनमें से किसी एक ने मापन में असावधानी बरती है। परिणाम में विधि, मानदंड, अभिविन्यास, नमूना-स्थान और इस्पात की अवस्था का उल्लेख होना चाहिए। डीकार्बराइजेशन मूलतः धातुकर्मीय कार्बन-ह्रास की समस्या है; ऑक्साइड-स्केल का रंग केवल एक संभावित संकेत है।

## ऊष्मागतिक प्रेरक बल: सतह पर कार्बन सक्रियता

![इस्पात का डीकार्बराइजेशन: कारण, मापन और नियंत्रण](/images/uploads/e1e8e74f-8138-40ba-852f-c01f60539e01/wiki-inline-carbon-exchange-between-austenitic-steel-and-a-furnace-atmosphere-with-carbon-di-1920x1094.jpg)[](/images/uploads/e1e8e74f-8138-40ba-852f-c01f60539e01/wiki-inline-carbon-exchange-between-austenitic-steel-and-a-furnace-atmosphere-with-carbon-di-1920x1094.avif "छवि बड़ी करें — इस्पात का डीकार्बराइजेशन: कारण, मापन और नियंत्रण")Decarburization couples carbon diffusion through the steel with surface reactions controlled by furnace carbon activity.

### इस्पात और भट्ठी-वायुमंडल के बीच कार्बन का विनिमय

डीकार्बरीकरण तब शुरू होता है जब इस्पात की सतह ऐसे वायुमंडल के संपर्क में आती है जिसकी प्रभावी कार्बन सक्रियता, इस्पात की कार्बन सक्रियता से कम होती है। इसके बाद कार्बन विसरण द्वारा अंदरूनी भाग से सतह की ओर जाता है, जबकि सतही अभिक्रियाएँ उस कार्बन को गैसीय प्रजातियों में बदल देती हैं, जो धातु से बाहर निकल जाती हैं। इसलिए यह प्रक्रिया केवल “सतह का ऑक्सीकरण” नहीं है। यह ठोस विलयन या कार्बाइड अवस्था में उपस्थित कार्बन और कार्बन-युक्त गैसों के बीच होने वाला युग्मित विनिमय है।

**इस्पात में कार्बन सक्रियता** और **वायुमंडलीय कार्बन सक्रियता** के बीच का अंतर केंद्रीय महत्व रखता है। कार्बन सक्रियता, जिसे सामान्यतः aC लिखा जाता है, एक परिभाषित संदर्भ-अवस्था के सापेक्ष कार्बन के रासायनिक विभव को दर्शाती है। इस्पात में aC कार्बन की सांद्रता, तापमान, क्रिस्टल संरचना और मिश्रधातु तत्वों पर निर्भर करती है। 0.60 द्रव्यमान% C वाला ऑस्टेनाइट, समान कार्बन सांद्रता वाले अमिश्रित लौह-कार्बन मिश्रधातु के समान कार्बन सक्रियता नहीं रखता, क्योंकि सिलिकॉन, मैंगनीज, क्रोमियम, मोलिब्डेनम और अन्य तत्व कार्बन के सक्रियता गुणांक को बदल देते हैं। अवस्था भी महत्वपूर्ण है: ऑस्टेनाइट में कार्बन सक्रियता को फेराइट या मार्टेंसाइट पर सीधे लागू नहीं किया जा सकता, क्योंकि उनकी ऊष्मागतिक अवस्थाएँ भिन्न होती हैं।

भट्ठी-वायुमंडल की प्रभावी कार्बन सक्रियता कार्बन मोनोऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन, जलवाष्प, मीथेन और अन्य गैसों के बीच स्थापित साम्यावस्थाओं से निर्धारित होती है। यह उसी अर्थ में कार्बन की सांद्रता नहीं है, जिस अर्थ में इस्पात में द्रव्यमान प्रतिशत कार्बन होता है। “वायुमंडलीय कार्बन विभव” गैस की कार्बन सक्रियता का एक व्यावहारिक निरूपण है: यह उस कार्बन मात्रा को दर्शाता है, जिसके निकट कोई संदर्भ लौह या इस्पात, निर्दिष्ट तापमान पर गैस-धातु साम्य स्थापित होने तक पर्याप्त समय तक संपर्क में रहने पर पहुँचता।

जब इस्पात की सतह और वायुमंडल साम्यावस्था में होते हैं, तो उनके कार्बन रासायनिक विभव समान होते हैं। यदि वायुमंडल का कार्बन विभव कम है, तो कार्बन इस्पात से बाहर निकलता है। यदि उसका मान अधिक है, तो कार्बन इस्पात में प्रवेश करता है और कार्बरीकरण होता है। यदि दोनों मान एक-दूसरे के निकट हों, तो गैस-संरचना, तापमान या सतह की अवस्था में छोटा-सा परिवर्तन भी विनिमय की दिशा उलट सकता है।

कई गैसीय अभिक्रियाएँ इस्पात से कार्बन को बाहर ले जाती हैं। ऑक्सीजन सतही कार्बन के साथ निम्न अभिक्रियाओं द्वारा लगभग निरूपित रूप में अभिक्रिया कर सकती है:

\\\[ \\mathrm{C + \\tfrac{1}{2}O\_2 \\rightarrow CO} \\\]

और

C+O2→CO2.

कार्बन डाइऑक्साइड और जलवाष्प भी महत्वपूर्ण ऑक्सीकारक घटक हैं। उनकी अभिक्रियाओं को इस प्रकार निरूपित किया जा सकता है:

C+CO2→2⁢CO

और

C+H2⁢O→CO+H2.

इसके बाद उत्पाद, विशेषकर CO और CO₂, अतिरिक्त गैस-चरण अभिक्रियाओं में भाग ले सकते हैं। ऑक्सीकारक गैस की कम सांद्रता भी मापनीय डीकार्बरीकरण उत्पन्न कर सकती है, यदि गैस सतह से कार्बन को लगातार हटाती रहे और भट्ठी-वायुमंडल की लगातार पूर्ति होती रहे।

वातावरण चरों की व्याख्या परस्पर विनिमेय संकेतकों के रूप में करने के बजाय उन्हें साथ-साथ करके की जानी चाहिए।
| वातावरण चर | कार्बन-विभव नियंत्रण में भूमिका | मापन या व्याख्या |
|---|---|---|
| जलवाष्प सांद्रता | कार्बन-ह्रास की प्रवृत्ति बढ़ा सकती है | अक्सर ओसांक के माध्यम से अप्रत्यक्ष रूप से निगरानी की जाती है |
| कार्बन डाइऑक्साइड सांद्रता | सतही कार्बन के साथ अभिक्रिया कर सकती है और गैस-साम्य को बदल सकती है | CO और तापमान के साथ इसकी व्याख्या की जाती है |
| ऑक्सीजन आंशिक दाब | ऑक्सीकरण प्रवृत्ति दर्शाता है और ऑक्साइड निर्माण को प्रभावित करता है | आमतौर पर जिरकोनिया जाँचनी से मापा जाता है |
| कार्बन मोनोऑक्साइड मात्रा | CO/CO₂ साम्य और कार्बन-विभव को प्रभावित करती है | जाँचनी द्वारा किए गए ऑक्सीजन मापन और तापमान के साथ संयुक्त रूप से उपयोग की जाती है |

#### कार्बन-ह्रास के चरण

1. **विसरण** कार्बन आंतरिक भाग से खुले हुए सतह की ओर बढ़ता है।
2. **सतही अभिक्रिया** ऑक्सीजन-युक्त गैसें अंतरापृष्ठ पर कार्बन का उपभोग करती हैं या उसका स्थानांतरण करती हैं।
3. **गैसीय निष्कासन** CO, CO₂ या अन्य उत्पाद धातु की सतह से निकल जाते हैं।
4. **प्रोफ़ाइल निर्माण** सतह के नीचे सांद्रता और सूक्ष्मसंरचना का प्रवणता विकसित होता है।

*इस्पात के ऊष्मा-उपचार के दौरान कार्बन विभव* में वर्णित कार्बन-विभव संबंधी दृष्टिकोण उपयोगी है, क्योंकि यह ऊष्मागतिक प्रेरक बल को अभिक्रिया की दर से अलग करता है। कार्बन का विनिमय इस्पात में कार्बन सक्रियता और वायुमंडल द्वारा आरोपित कार्बन सक्रियता के बीच के अंतर से संचालित होता है। सतही-अभिक्रिया की गतिकी निर्धारित करती है कि यह अंतर कितनी तेजी से प्रकट होगा। कार्बन को पहले सतह तक पहुँचना, वहाँ अभिक्रिया करना और फिर गैस-चरण में प्रवेश करना आवश्यक है। किसी भी चरण में धीमी प्रक्रिया, मूलभूत प्रेरक बल को समाप्त किए बिना, देखी गई डीकार्बरीकरण दर को कम कर सकती है।

### कार्बन सक्रियता, ऑक्सीजन विभव और सतही-अभिक्रिया की गतिकी

ऑक्सीजन का आंशिक दाब वायुमंडल की ऑक्सीकारक प्रवृत्ति का प्रत्यक्ष माप है, लेकिन यह स्वतंत्र रूप से कार्बन विभव निर्धारित नहीं करता। बहुत कम ऑक्सीजन आंशिक दाब भी ऐसे गैस-मिश्रण के साथ सह-अस्तित्व में रह सकता है, जो अभी भी कार्बन को तेजी से हटा रहा हो—विशेषकर तब, जब जलवाष्प या कार्बन डाइऑक्साइड उपस्थित हो और उपचार तापमान पर संबंधित अभिक्रिया की गतिकी अनुकूल हो।

ASM के 2013 के मार्गदर्शन *ऊष्मा-उपचार में भट्ठी-वायुमंडल नियंत्रण* में जलवाष्प की सांद्रता, कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता और ऑक्सीजन के आंशिक दाब को ऐसे भट्ठी-चर के रूप में पहचाना गया है, जिनका उपयोग कार्बन विभव को नियंत्रित करने और डीकार्बरीकरण को रोकने के लिए किया जाता है। ये चर परस्पर संबद्ध हैं, लेकिन एक-दूसरे के स्थान पर प्रयुक्त नहीं किए जा सकते। ओसांक जलवाष्प का अप्रत्यक्ष माप है। जिरकोनिया प्रोब मुख्यतः ऑक्सीजन विभव के प्रति प्रतिक्रिया करता है। इनमें से कोई भी मापन अकेले इस्पात की सतह पर आरोपित कार्बन सक्रियता की गणना के लिए आवश्यक सभी राशियाँ उपलब्ध नहीं कराता।

उदाहरण के लिए,

\\\[ \\mathrm{CO\_2 + C \\rightleftharpoons 2CO} \\\]

की साम्यावस्था कार्बन मोनोऑक्साइड और कार्बन डाइऑक्साइड के अनुपात तथा तापमान पर निर्भर करती है। इसी प्रकार,

\\\[ \\mathrm{H\_2O + C \\rightleftharpoons CO + H\_2} \\\]

की साम्यावस्था जलवाष्प, हाइड्रोजन, कार्बन मोनोऑक्साइड और तापमान पर निर्भर करती है। अन्य परिस्थितियों को स्थिर रखते हुए pCO2 या pH2O बढ़ाने से सामान्यतः डीकार्बरीकरण की प्रवृत्ति बढ़ती है। CO-से-CO₂ अनुपात बढ़ाने से सामान्यतः ऑक्सीकारक प्रवृत्ति घटती है और प्रभावी कार्बन विभव बढ़ सकता है। हाइड्रोजन जलवाष्प की व्याख्या को बदल देता है, क्योंकि प्रासंगिक राशि अक्सर केवल जलवाष्प की सांद्रता न होकर pH2O/pH2 अनुपात होती है।

इस्पात की सतह गैस-साम्य की कार्बन सक्रियता तक तुरंत नहीं पहुँच सकती। ऑक्साइड फिल्में, स्केल, मिश्रधातु-तत्वों के ऑक्साइड, सतही खुरदरापन, गैस का वेग और सीमा-परत की मोटाई—ये सभी अभिक्रियाशील प्रजातियों के स्थानांतरण को प्रभावित करते हैं। सघन ऑक्साइड कार्बन के स्थानांतरण को अस्थायी रूप से सीमित कर सकता है, जबकि दरारयुक्त या छिद्रयुक्त स्केल ताजा धातु को उजागर कर स्थानीय अभिक्रिया-स्थल बना सकता है। इसके बाद ऑस्टेनाइट के माध्यम से कार्बन का विसरण नियंत्रक प्रतिरोध बन सकता है, विशेषकर तब जब कार्बन-रहित परत मोटी होती जाए। ASM के अध्याय *इस्पात का डीकार्बरीकरण—तंत्र, मॉडल, रोकथाम, सुधार और घटक-आयु पर प्रभाव* में इस अंदर की ओर बढ़ते सांद्रता-परिवर्तन को अभिक्रियाशील सतह की ओर ऑस्टेनिटिक लौह के माध्यम से होने वाले कार्बन विसरण के रूप में वर्णित किया गया है।

इससे स्पष्ट होता है कि भट्ठी में प्रोब का औसत पाठ संतोषजनक होने पर भी पुर्जों में स्थानीय डीकार्बरीकरण क्यों विकसित हो सकता है। गैस-संरचना भट्ठी की स्थिति, भार की ज्यामिति, रिसाव, दहन-उत्पादों और परिसंचरण के अनुसार बदल सकती है। कोई प्रोब अपने स्थानीय वातावरण को मापता है; वह स्वतः प्रत्येक इस्पात-सतह पर उपस्थित वायुमंडल को नहीं मापता।

इसलिए निर्दिष्ट अनुपातों में नाइट्रोजन, हाइड्रोजन और कार्बन मोनोऑक्साइड जैसी नाममात्र गैस-विधि नियंत्रित कार्बन विभव का प्रमाण नहीं है। वास्तविक नमी, कार्बन डाइऑक्साइड, ऑक्सीजन का प्रवेश, गैस का विघटन, प्रवाह-दर, भट्ठी का दाब और प्रोब का अंशांकन ज्ञात या नियंत्रित होना चाहिए। Linde के 2023 के सिंटरिंग मार्गदर्शन में बताया गया है कि नाइट्रोजन-हाइड्रोजन वायुमंडल में जलवाष्प डीकार्बरीकरण का कारण बनती है। इसमें एक प्रायोगिक मार्गदर्शक मान भी दिया गया है कि उद्धृत सिंटरिंग परिस्थितियों में 5% से कम हाइड्रोजन कार्बरीकरण और डीकार्बरीकरण की दरों को सीमित करता है। यह मान सार्वभौमिक भट्ठी-नियम नहीं है। इसका महत्व निर्दिष्ट गैस-तंत्र, तापमान, इस्पात, निवास-समय और जलवाष्प स्तर पर निर्भर करता है।

इस्पात की संरचना के साथ कार्बन सक्रियता भी बदलती है। 700 से 1000 °C के बीच अध्ययन किए गए Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn स्प्रिंग इस्पात में सिलिकॉन कार्बन की ऊष्मागतिकी और ऑक्सीकरण व्यवहार को प्रभावित करता है, जबकि मैंगनीज तथा बदलता हुआ फेराइट-ऑस्टेनाइट संतुलन विसरण और अवस्था-स्थिरता को प्रभावित करते हैं। केवल कार्बन प्रतिशत के आधार पर सतह की प्रतिक्रिया का पूर्वानुमान नहीं लगाया जा सकता।

### तापमान से स्वतंत्र रूप से वायुमंडल-संरचना की व्याख्या क्यों नहीं की जा सकती

तापमान संतुलन के प्रत्येक भाग में प्रवेश करता है। यह गैस-अभिक्रियाओं के साम्य-स्थिरांकों, ऑस्टेनाइट की कार्बन सक्रियता, ऑक्साइडों की स्थिरता, सतही अभिक्रियाओं की दर और कार्बन के विसरण गुणांक को बदलता है। इसलिए समान CO/CO₂ अनुपात विभिन्न भट्ठी-तापमानों पर अलग-अलग कार्बन विभव आरोपित कर सकता है। एक तापमान पर सुरक्षात्मक गैस-मिश्रण दूसरे तापमान पर डीकार्बरीकरणकारी हो सकता है।

तापमान यह भी बदलता है कि मापी गई गहराई को कौन-सी प्रक्रिया नियंत्रित करती है। अधिक तापमान पर ऑस्टेनाइट के माध्यम से कार्बन का विसरण तेज हो जाता है, लेकिन उसी समय ऑक्सीकरण अभिक्रियाएँ और गैस-स्थानांतरण भी बदल सकते हैं। इसलिए डीकार्बरीकरण की गहराई में एकदिशीय वृद्धि आवश्यक नहीं है। 700 से 1000 °C के बीच उपचार किए गए Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn स्प्रिंग इस्पात के 2021 के एक अध्ययन में डीकार्बरीकृत फेराइट की मोटाई लगभग 800–825 °C तक बढ़ी और उसके बाद घट गई। यह अधिकतम मान तापमान को एक-चर नियम के रूप में मानने के विरुद्ध ठोस प्रमाण है। अवस्था-परिवर्तन, स्केल का निर्माण, ऑक्सीजन की उपलब्धता और अभिक्रिया-गतिकी परस्पर युग्मित थे।

Eurotherm के 2020 के *2704CP हैंडबुक परिशिष्ट* में भट्ठी के कार्बन विभव का सामान्य अनुमान जिरकोनिया-प्रोब से प्राप्त ऑक्सीजन मापन को भट्ठी के तापमान और कार्बन मोनोऑक्साइड की मात्रा के साथ संयोजित करके, या ओसांक मापन द्वारा, लगाने का वर्णन किया गया है। दोनों दृष्टिकोणों में तापमान पद आवश्यक है। सही तापमान, गैस-विश्लेषण और अंशांकन के बिना प्रोब संकेत एक विश्वसनीय प्रतीत होने वाला, लेकिन गलत कार्बन-विभव मान दे सकता है।

Cambridge के *उत्पादन प्रक्रियाओं के दौरान धातुओं की सुरक्षा के लिए वायुमंडल नियंत्रण* में भी चेतावनी दी गई है कि अतिरिक्त-ऑक्सीजन वाले दहन-वायुमंडल के सीधे संपर्क से ऑक्सीकरण, स्केल निर्माण और डीकार्बरीकरण हो सकता है। व्यावहारिक नियंत्रण लक्ष्य “उदासीन” या “अपचायक” जैसे गैस-लेबल नहीं हैं। लक्ष्य एक मापी गई और तापमान-विशिष्ट सतही संतुलन-अवस्था है, जो इस्पात की कार्बन सक्रियता को पर्याप्त समय तक वायुमंडल की प्रभावी कार्बन सक्रियता से अधिक होने से रोकती है, ताकि अस्वीकार्य रूप से कार्बन-रहित क्षेत्र न बने।

## विसरण, अभिक्रिया और डीकार्बरीकृत परत का निर्माण

डीकार्बरीकरण केवल ऑक्सीकरण से नहीं, बल्कि गतिशील कार्बन फ्लक्स से उत्पन्न होता है। ऑस्टेनाइट क्षेत्र में गर्म करने के दौरान, लोहे में घुला हुआ कार्बन उस सतह की ओर प्रवास करता है जहाँ आसपास का वातावरण उसे इस दर से हटा देता है, जिसकी भरपाई इस्पात नहीं कर पाता। ASM Handbook का अध्याय *Steel Decarburization—Mechanisms, Models, Prevention, Correction, and Effects on Component Life* इस प्रक्रिया को ऑस्टेनिटिक लोहे के भीतर कार्बन विसरण, सतही अभिक्रियाओं और भट्ठी-वायुमंडल की रसायनिकी के परस्पर प्रभाव के रूप में वर्णित करता है।

इसलिए इस्पात की सतह कार्बन के लिए एक सिंक बन जाती है। यदि वायुमंडल की कार्बन सक्रियता इस्पात की तुलना में कम हो, तो कार्बन बाहर की ओर प्रवाहित होता है। इसके परिणामस्वरूप घुले हुए कार्बन की हानि, कार्बन-समृद्ध चरणों का विघटन, सतह पर फेराइट का निर्माण, या इन प्रभावों का संयोजन हो सकता है। NIST प्रभावित क्षेत्र को सतह के निकट स्थित डीकार्बरीकरण क्षेत्र के रूप में वर्णित करता है, जिसमें कार्बन और कार्बन-समृद्ध चरण हट चुके होते हैं। यह प्रायः तब होता है जब सतह का कार्बन ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया करके गैसीय कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) या कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂) बनाता है।

यह विवरण यह भी स्पष्ट करता है कि मापी गई डीकार्बरीकृत गहराई कोई स्थिर पदार्थ-नियतांक नहीं है। यह तापमान, समय, अनुप्रस्थ काट की ज्यामिति, चरण-अवस्था, मिश्रधातु की रसायनिकी, वायुमंडल की संरचना और सीमा की पहचान के लिए प्रयुक्त विधि पर निर्भर करती है।

### ऑस्टेनाइट के भीतर कार्बन का विसरण

प्रासंगिक रूपांतरण तापमान से ऊपर, कार्बन ऑस्टेनाइट में अंतरालीय स्थलों पर स्थित होता है; ऑस्टेनाइट लोहे का फलक-केंद्रित घनीय चरण है। जब सतह कार्बन खो रही होती है, तब इसकी सांद्रता एकसमान नहीं रहती। एक सांद्रता-प्रवणता विकसित होती है: खुले हुए सतह के निकट कार्बन सांद्रता सबसे कम होती है और अनुप्रस्थ काट के भीतर आगे बढ़ने पर यह थोक संरचना की सांद्रता के निकट पहुँचती है। यही प्रवणता विसरण के लिए प्रेरक बल प्रदान करती है।

फिक का प्रथम नियम **फिक का प्रथम नियम** एक विसरण-संबंध, जिसमें कहा गया है कि फ्लक्स ऋणात्मक सांद्रता-प्रवणता के समानुपाती होता है और विसरण गुणांक परिवहन का पैमाना निर्धारित करता है।

एक सरलीकृत विवरण में फिक का प्रथम नियम इस प्रकार लिखा जाता है:

JC=−DC⁢∂⁢CC∂⁢x

यहाँ JC कार्बन फ्लक्स, DC ऑस्टेनाइट में कार्बन का विसरण गुणांक, CC कार्बन सांद्रता और x सतह से दूरी है। ऋण चिह्न सांद्रता-प्रवणता की विपरीत दिशा में गति को दर्शाता है। विसरण गुणांक तापमान के साथ तीव्रता से बढ़ता है और इसे प्रायः आरेनियस संबंध द्वारा व्यक्त किया जाता है:

DC=D0⁢exp⁢(−QRT)

जहाँ D0 आवृत्ति गुणक, Q सक्रियण ऊर्जा, R गैस नियतांक और T परम तापमान है।

विसरण की एक अनुमानित दूरी DCt के समानुपाती होती है, जहाँ t संपर्क-अवधि है। केवल इसके आधार पर मापी गई डीकार्बरीकरण गहराई का पूर्वानुमान नहीं लगाया जा सकता, क्योंकि सतही सांद्रता स्वतः शून्य नहीं होती और सतह पर होने वाली अभिक्रिया धीमी हो सकती है। फिर भी, यह स्पष्ट करता है कि भट्ठी में अधिक समय तक संपर्क रहने पर कार्बन-क्षय सामान्यतः अधिक गहराई तक फैलता है, जबकि अधिक तापमान परिवहन को तीव्र करके प्रभावित गहराई बढ़ा सकता है।

#### कार्बन परिवहन को बदलने वाले कारक

ऑस्टेनाइट

फलक-केंद्रित घनीय प्रावस्था में अंतरालीय स्थलों के माध्यम से कार्बन तेजी से विसरित होता है।

फेराइट

अलग-अलग अंतरालीय मार्ग एक अलग विसरण समस्या उत्पन्न करते हैं।

अनुभाग का आकार

पतले उत्पादों में विपरीत सतहों से आने वाले अतिव्यापी ह्रास क्षेत्र विकसित हो सकते हैं।

किनारे और कोने

अधिक खुला सतही क्षेत्र और बहुदिशीय विसरण गैर-एकरूपता बढ़ा सकते हैं।

चरण-अवस्था परिवहन की समस्या को बदल देती है। अंतरालीय स्थलों और विसरण-पथों में अंतर के कारण कार्बन, फेराइट की तुलना में ऑस्टेनाइट में बहुत अधिक तेजी से विसरित होता है। इसलिए ऐसा ऊष्मा-उपचार, जो ऑस्टेनाइट-से-फेराइट रूपांतरण से होकर गुजरता है, ऐसी प्रोफ़ाइल उत्पन्न कर सकता है जो एक चरण के दौरान कार्बन की गति और दूसरे चरण के दौरान हुए रूपांतरण—दोनों को दर्शाती है। सतही फेराइट इसलिए बन सकता है क्योंकि स्थानीय कार्बन सांद्रता उपचार तापमान पर ऑस्टेनाइट को स्थिर रखने के लिए आवश्यक सांद्रता से नीचे गिर जाती है। यह फेरिटिक परत केवल ऑक्साइड-अभिक्रिया का उत्पाद नहीं है; यह कार्बन-हानि के कारण हुआ एक चरण-रूपांतरण भी है।

अनुप्रस्थ काट का आकार महत्वपूर्ण है, क्योंकि पतला उत्पाद दोनों ओर से क्षीण अवस्था के निकट पहुँच सकता है। मोटी छड़ में केंद्रीय क्षेत्र अपनी मूल कार्बन सांद्रता के निकट बना रह सकता है, जबकि दोनों सतही क्षेत्र स्वतंत्र रूप से विकसित होते हैं। पतली शीट में विसरण क्षेत्र एक-दूसरे पर आच्छादित हो सकते हैं, जिससे पूर्णतः कार्बरित कोर कम हो सकता है या समाप्त हो सकता है। किनारे और कोने एक अतिरिक्त जटिलता उत्पन्न करते हैं: प्रति इकाई आयतन उनका अधिक खुला सतह-क्षेत्र और द्वि-आयामी विसरण-पथ, विस्तृत समतल सतह की तुलना में अधिक गहरे या कम एकसमान क्षय का कारण बन सकते हैं।

### कार्बन हटाने वाली सतही अभिक्रियाएँ

विसरण कार्बन को सतह तक पहुँचाता है, लेकिन सतत डीकार्बरीकरण होने से पहले किसी सतही अभिक्रिया को उसे उपभोग करना या स्थानांतरित करना आवश्यक है। इस अभिक्रिया में ऑक्सीजन, जलवाष्प, कार्बन डाइऑक्साइड या वायुमंडल के अन्य घटक शामिल हो सकते हैं। प्रतिनिधि अभिक्रियाएँ इस प्रकार हैं:

Csteel+12⁢O2→CO

Csteel+O2→CO2

Csteel+H2⁢O→CO+H2

Csteel+CO2→2⁢CO

वास्तविक गैस-अभिक्रियाएँ ऑक्साइड फिल्मों और अधिशोषित सतही प्रजातियों के माध्यम से हो सकती हैं। इसलिए इन समीकरणों को प्राथमिक चरणों के पूर्ण अनुक्रम के बजाय समग्र अभिक्रियाओं के रूप में समझना चाहिए। ऑक्सीजन पहले लोहे की ऑक्साइड परत उत्पन्न कर सकती है, जबकि परत पर या उसके नीचे मौजूद कार्बन ऑक्सीकरणकारी वातावरण के साथ अभिक्रिया करता है। Cambridge का *Atmosphere control for the protection of metals during production processes* अतिरिक्त-ऑक्सीजन वाले दहन-वायुमंडल को ऑक्सीकरण, स्केल निर्माण और डीकार्बरीकरण से जोड़ता है।

केवल ऑक्सीजन सांद्रता की तुलना में कार्बन सक्रियता अधिक उपयोगी ऊष्मागतिकीय विवरण प्रदान करती है। भट्ठी-वायुमंडल का कार्बन विभव वह कार्बन सक्रियता है, जिसे निर्दिष्ट परिस्थितियों में वायुमंडल इस्पात पर आरोपित करेगा। जब इस्पात की कार्बन सक्रियता वायुमंडल से अधिक होती है, तो डीकार्बरीकरण अनुकूलित होता है। जब वायुमंडल का कार्बन विभव अधिक होता है, तो कार्बन इस्पात में प्रवेश कर सकता है और कार्बरीकरण हो सकता है। कार्बन-विभव संबंधी साहित्य इस बात पर बल देता है कि यह विनिमय सक्रियता-अंतर और सतही-अभिक्रिया गतिकी—दोनों द्वारा नियंत्रित होता है।

ASM का *Furnace Atmosphere Controls in Heat Treating* जलवाष्प सांद्रता, कार्बन डाइऑक्साइड सांद्रता और ऑक्सीजन के आंशिक दाब को भट्ठी के कार्बन विभव को नियंत्रित करने वाले महत्वपूर्ण चर के रूप में पहचानता है। Eurotherm का 2020 का *2704CP Handbook* पूरक, भट्ठी के तापमान और कार्बन मोनोऑक्साइड की मात्रा के साथ जिरकोनिया-प्रोब से प्राप्त ऑक्सीजन मापन, अथवा ओसांक मापन के आधार पर कार्बन विभव के सामान्य अनुमान का वर्णन करता है। ये मापन भट्ठी की परिस्थितियों का वर्णन करते हैं; वे प्रत्येक घटक के भीतर कार्बन प्रोफ़ाइल का प्रत्यक्ष मापन नहीं करते।

5% से कम हाइड्रोजन संबंधी दिशानिर्देश को उद्धृत सिंटरिंग परिस्थितियों से परे सामान्यीकृत नहीं किया जाना चाहिए। Limited evidence

जलवाष्प पर विशेष सावधानी आवश्यक है। Linde के 2023 के *Sintering of steels* मार्गदर्शन में कहा गया है कि नाइट्रोजन/हाइड्रोजन वायुमंडल में जलवाष्प डीकार्बरीकरण का कारण बनती है। इसमें एक प्रायोगिक दिशानिर्देश का उल्लेख है, जिसके अनुसार निर्दिष्ट सिंटरिंग परिस्थितियों में 5% से कम हाइड्रोजन ने कार्बरीकरण और डीकार्बरीकरण की दरों को सीमित किया। यह मान भट्ठी की कोई सार्वभौमिक सीमा नहीं है। गैस प्रवाह, तापमान, इस्पात की संरचना, ओसांक, सतह की अवस्था और उपकरण की ज्यामिति यह निर्धारित करते हैं कि कोई विशिष्ट वायुमंडल ऑक्सीकरणकारी, उदासीन, कार्बरीकरणकारी या डीकार्बरीकरणकारी होगा।

### अभिक्रिया-दर और विसरण-दर का युग्मन

सतह और आंतरिक भाग मिलकर एक युग्मित तंत्र बनाते हैं। यदि सतही अभिक्रिया बहुत तीव्र हो, तो सतह के निकट कार्बन सांद्रता तेजी से गिर सकती है, जिससे तीव्र प्रवणता और विसरण-नियंत्रित फ्लक्स उत्पन्न होता है। यदि ऑस्टेनाइट के भीतर कार्बन परिवहन तेज हो, लेकिन सतही अभिक्रिया धीमी हो, तो कार्बन सतह के निकट जमा होता है और कुल हानि अभिक्रिया-नियंत्रित होती है। इन दोनों सीमाओं के बीच दोनों प्रतिरोध महत्वपूर्ण होते हैं।

एक उपयोगी वैचारिक सीमा-शर्त इस प्रकार है:

−DC∂⁢CC∂⁢x|s=ks⁢(CC,s−CC,eq)

जहाँ ks सतही-अभिक्रिया गुणांक, CC,s सतही कार्बन सांद्रता और CC,eq वायुमंडल के साथ साम्य में रहने वाली सांद्रता को दर्शाता है। कम ks सतह को अपेक्षाकृत कार्बन-समृद्ध बनाए रखता है; अधिक ks सतही सांद्रता को वायुमंडलीय साम्य-मान की ओर ले जाता है। भट्ठी गैस का वेग, ऑक्साइड का आवरण, स्केल में दरारें और गैस की संरचना—सभी प्रभावी सतही गुणांक को बदल सकते हैं।

यह युग्मन अनेक नमूनों में किसी आकस्मिक रासायनिक सीमा के बजाय एक प्रवणता उत्पन्न करता है। गहराई के साथ कार्बन सांद्रता निरंतर या अर्ध-निरंतर रूप से बदलती है, और संबंधित सूक्ष्मसंरचना भी एक क्षेत्र के भीतर बदलती है, क्योंकि फेराइट अंश, कार्बाइड मात्रा, कठोरता और एचिंग-प्रतिक्रिया में परिवर्तन होता है। जब कोई परीक्षण-विधि एक सीमा-मान लागू करती है, तब देखने में तीखी सीमा दिखाई दे सकती है; लेकिन वह सीमा आवश्यक रूप से कोई भौतिक असंततता नहीं, बल्कि मापन की परंपरा होती है।

तापमान भी कोई सरल एकदिशीय नियम निर्धारित नहीं करता। Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn स्प्रिंग स्टील पर 2021 में किए गए एक अध्ययन में, 700 से 1000 °C तक उपचार करने पर डीकार्बरीकृत फेराइट की मोटाई लगभग 800–825 °C तक बढ़ी और फिर घट गई। यह परिणाम परस्पर प्रतिस्पर्धी प्रभावों को दर्शाता है: तापमान बढ़ने पर विसरण तेज होता है, जबकि चरण-स्थिरता, ऑक्सीकरण व्यवहार, सतही-अभिक्रिया दर और किसी विशिष्ट चरण में उपलब्ध समय प्रोफ़ाइल को बदलते हैं। \[1\] \[1\] [**Steels — Determination of the depth of decarburization**](https://www.iso.org/standard/86689.html). International Organization for Standardization. ISO standard, 2023.

मापन रिपोर्ट की गई गहराई को बदल सकता है। ISO 3887:2023 इस्पात उत्पादों में डीकार्बरीकरण की गहराई निर्धारित करने के लिए तीन विधियाँ निर्दिष्ट करता है। ASTM E1077-14(2021) स्क्रीनिंग, सूक्ष्मदर्शीय, माइक्रोइंडेंटेशन-कठोरता और रासायनिक-विश्लेषण प्रक्रियाओं को शामिल करता है; जहाँ परिणामों पर विवाद हो, वहाँ यह कठोर मात्रात्मक या रैखिक विश्लेषण को निर्णायक विधि के रूप में निर्दिष्ट करता है। SAE J419\_201801 भी सूक्ष्मदर्शीय, कठोरता और रासायनिक-विश्लेषण संबंधी अनुशंसित विधियाँ प्रदान करता है। कठोरता-आधारित मानदंड धातुवैज्ञानिक परीक्षण की तुलना में अधिक विस्तृत प्रभावित क्षेत्र की पहचान कर सकता है, जबकि रासायनिक विश्लेषण ऐसी कार्बन-हानि का पता लगा सकता है जिससे दृश्य परिवर्तन बहुत कम होता है। इसलिए रिपोर्ट की गई परत भट्ठी में हुए संपर्क और उस चयनित परिभाषा—दोनों का परिणाम होती है, जिसके आधार पर यह निर्धारित किया जाता है कि डीकार्बरीकरण कहाँ समाप्त होता है।

## तापमान, समय और गैर-एकरैखिक डीकार्ब्यूराइजेशन प्रतिक्रिया

तापमान डीकार्ब्यूराइजेशन को केवल प्रसरण के माध्यम से नहीं, बल्कि कई परस्पर संबद्ध चरों के माध्यम से प्रभावित करता है। कार्यखंड का तापमान बढ़ाने से सामान्यतः कार्बन की गतिशीलता बढ़ती है, लेकिन इससे इस्पात की प्रावस्था-संरचना, गैस–धातु अभिक्रियाओं की दर, ऑक्साइड स्केल की वृद्धि या हटना, तथा सतह पर कार्बन पोटेंशियल भी बदलता है। इसलिए मापी गई परत एक गतिशील सीमा-समस्या को दर्शाती है: कार्बन इस्पात से बाहर निकलता है, वातावरण कार्बन-युक्त प्रजातियों का उपभोग या आपूर्ति करता है, और सीमा निर्धारित करने के लिए प्रयुक्त सूक्ष्मसंरचना उसी तापीय चक्र के दौरान बदल सकती है।

यह भेद महत्वपूर्ण है, क्योंकि “डीकार्ब्यूराइजेशन की गहराई” मापन का परिणाम है, न कि विधि से स्वतंत्र कोई एकल भौतिक राशि। ISO 3887:2023, *Steels — Determination of the depth of decarburization*, इस्पात उत्पादों में गहराई निर्धारित करने के लिए तीन विधियाँ निर्दिष्ट करता है। ASTM E1077-14(2021), *Standard Test Methods for Estimating the Depth of Decarburization of Steel Specimens*, स्क्रीनिंग, सूक्ष्मदर्शीय, सूक्ष्म-इंडेंटेशन कठोरता तथा रासायनिक-विश्लेषण प्रक्रियाओं को सम्मिलित करता है; परिणामों में विवाद होने पर यह कठोर मात्रात्मक या रैखिक विश्लेषण को निर्णायक संदर्भ-विधि के रूप में निर्दिष्ट करता है। SAE J419\_201801, *Methods of Measuring Decarburization*, इसी प्रकार सूक्ष्मदर्शीय, कठोरता तथा रासायनिक-विश्लेषण पद्धतियाँ प्रदान करता है। अतः फेराइट की मोटाई से प्राप्त तापमान-वक्र, कठोरता की पुनर्प्राप्ति या कार्बन सांद्रता-प्रोफ़ाइल से प्राप्त वक्र के साथ परस्पर विनिमेय नहीं है।

### तापन और सोकिंग के प्रभाव

तापन के दौरान घटक के अपने नाममात्र सोकिंग तापमान तक पहुँचने से पहले ही सतह कार्बन खोना शुरू कर सकती है। प्रासंगिक प्रेरक बल इस्पात में कार्बन सक्रियता और भट्ठी के वातावरण के प्रभावी कार्बन पोटेंशियल के बीच का अंतर है। कम कार्बन-पोटेंशियल वाला वातावरण ऑक्सीजन-युक्त प्रजातियों से जुड़ी सतही अभिक्रियाओं के माध्यम से कार्बन निकालता है, जबकि इसके बाद कार्बन आंतरिक भाग से सतह की ओर प्रसारित होता है। ASM के अध्याय *Steel Decarburization—Mechanisms, Models, Prevention, Correction, and Effects on Component Life* में इस युग्मित प्रक्रिया का वर्णन ऑस्टेनिटिक लौह के भीतर कार्बन के सतह की ओर प्रसरण और उसके बाद गैसीय कार्बन मोनोऑक्साइड या कार्बन डाइऑक्साइड बनाने वाली अभिक्रियाओं के रूप में किया गया है।

सबसे सरल प्रसरण अनुमान से संकेत मिलता है कि प्रभावित गहराई लगभग समय के वर्गमूल के अनुपात में बढ़ती है, x∼Dt, जहाँ D कार्बन की प्रसरणशीलता है। चूँकि तापमान बढ़ने पर D में उल्लेखनीय वृद्धि होती है, इसलिए अधिक तापमान और लंबा सोक—दोनों—उस दूरी को बढ़ा सकते हैं, जिसके भीतर कार्बन सांद्रता में परिवर्तन होता है। यह संबंध उपयोगी है, लेकिन अपूर्ण है। इसमें स्थिर प्रावस्था, स्थिर सतही दशा और ऐसी सीमा-सांद्रता मानी जाती है जो बदलती नहीं है। भट्ठी में तापन इन तीनों मान्यताओं का उल्लंघन करता है।

ऑस्टेनाइट का निर्माण कार्बन की विलेयता और परिवहन को बदल देता है। प्रासंगिक रूपांतरण सीमा से नीचे के तापमानों पर कार्बन फेराइट के माध्यम से चलता है, जबकि उससे ऊपर कार्बन का परिवहन ऑस्टेनाइट के माध्यम से होता है और शीतलन के दौरान सतह पर फेराइट, पर्लाइट या अन्य कम-कार्बन उत्पाद विकसित हो सकते हैं। जिन तापमानों पर ये रूपांतरण होते हैं, वे संघटन और तापीय इतिहास पर निर्भर करते हैं। सिलिकॉन और मैंगनीज रूपांतरण व्यवहार को बदलते हैं तथा निकट-सतही सूक्ष्मसंरचना की स्थिरता और स्वरूप को प्रभावित करते हैं। इसलिए शीतलन के बाद डीकार्ब्यूराइज्ड फेराइट के रूप में दिखाई देने वाली परत, उच्च-तापमान कार्बन-प्रोफ़ाइल और रूपांतरण-पथ—दोनों का अंतिम अभिलेख होती है।

सोकिंग समय वातावरण को सतह के साथ अभिक्रिया करने का अवसर भी बदलता है। अल्पकालिक संपर्क से बिना अधिक स्केल बने कार्बन-क्षीण परत उत्पन्न हो सकती है। लंबा संपर्क कार्बन-प्रवणता को अधिक गहरा कर सकता है, ऑक्साइड को मोटा कर सकता है, स्केल में दरारें उत्पन्न कर सकता है या उसे झड़ा सकता है, तथा गैस के संपर्क में नई धातु ला सकता है। स्केल अस्थायी रूप से गैस की पहुँच को धीमा कर सकता है, लेकिन जब वह छिद्रयुक्त या अलग हो जाता है, तब स्थानीय अभिक्रिया-पथ भी बना सकता है। इसलिए समय का प्रभाव t के अनुपात में बना रहना निश्चित नहीं है। \[2\] \[2\] [**Furnace Atmosphere Controls in Heat Treating**](https://dl.asminternational.org/handbooks/edited-volume/8/chapter-abstract/106617/Furnace-Atmosphere-Controls-in-Heat-Treating). ASM International. ASM Handbook, 2013.

किसी भी तापमान-तुलना में वातावरण का नियंत्रण शामिल किया जाना चाहिए। ASM के 2013 के मार्गदर्शन में जल-वाष्प सांद्रता, कार्बन डाइऑक्साइड सांद्रता और ऑक्सीजन आंशिक दाब को ऐसे भट्ठी-चरों के रूप में पहचाना गया है, जिनका उपयोग कार्बन पोटेंशियल नियंत्रित करने और डीकार्ब्यूराइजेशन रोकने के लिए किया जाता है। Eurotherm के 2020 के *2704CP Handbook supplement* में भट्ठी के तापमान और कार्बन मोनोऑक्साइड की मात्रा के साथ जिरकोनिया-प्रोब ऑक्सीजन मापों को मिलाकर, अथवा ओसांक मापन से, कार्बन पोटेंशियल का सामान्य अनुमान लगाने का वर्णन किया गया है। ये रीडिंग महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि समान इस्पात तापमान पर किए गए दो परीक्षण सतह पर भिन्न कार्बन सक्रियताएँ लागू कर सकते हैं। Linde के 2023 के सिंटरिंग मार्गदर्शन में बताया गया है कि नाइट्रोजन/हाइड्रोजन वातावरण में जल-वाष्प डीकार्ब्यूराइजेशन का कारण बनती है और प्रयोगात्मक दिशानिर्देश के रूप में यह दिया गया है कि 5% से कम हाइड्रोजन, उल्लिखित सिंटरिंग दशाओं में कार्ब्यूराइजेशन और डीकार्ब्यूराइजेशन की दरों को सीमित करता है। यह दिशानिर्देश उन्हीं निर्दिष्ट सिंटरिंग दशाओं तक सीमित है; यह भट्ठी के लिए कोई सामान्य नियम नहीं है।

![इस्पात का डीकार्बराइजेशन: कारण, मापन और नियंत्रण](/images/uploads/9b652d82-661e-4513-be50-52eaa6e4a35a/wiki-inline-a-controlled-laboratory-comparison-of-fe-0-6c-1-8si-0-8mn-spring-steel-specimens-1920x1288.jpg)[](/images/uploads/9b652d82-661e-4513-be50-52eaa6e4a35a/wiki-inline-a-controlled-laboratory-comparison-of-fe-0-6c-1-8si-0-8mn-spring-steel-specimens-1920x1288.avif "छवि बड़ी करें — इस्पात का डीकार्बराइजेशन: कारण, मापन और नियंत्रण")In one spring-steel study, measured decarburized ferrite thickness peaked near 800–825 °C rather than rising steadily.

### 700–1000 °C का स्प्रिंग-स्टील उदाहरण

तापमान-केवल व्याख्या का एक विशेष रूप से उपयोगी प्रति-उदाहरण, *Journal of Materials Research and Technology* में 2021 में प्रकाशित Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn स्प्रिंग स्टील पर किए गए एक अध्ययन से मिलता है। इस पदार्थ का परीक्षण 700 से 1000 °C के बीच किया गया। परीक्षण-सीमा के निम्न भाग में तापमान बढ़ने के साथ डीकार्ब्यूराइज्ड फेराइट की मोटाई बढ़ी, लगभग 800–825 °C पर अधिकतम पहुँची और फिर उसी प्रयोग में अधिक तापमानों पर घट गई।

यह परिणाम गैर-एकरैखिक है। इसका अर्थ यह नहीं है कि 825 °C से ऊपर प्रसरण धीमा हो गया। तापमान बढ़ने पर कार्बन का प्रसरण सामान्यतः तेज होता है। इसके बजाय, कई प्रतिस्पर्धी प्रभाव एक साथ बदल गए। परीक्षण के निम्न तापमान-भाग में तापमान बढ़ने से कार्बन परिवहन और सतही अभिक्रियाएँ तेज हुईं तथा पर्याप्त संपर्क मिला, जिससे अधिक चौड़ा फेरिटिक डीकार्ब्यूराइज्ड क्षेत्र विकसित हो सका। जब तापमान लगभग 800–825 °C तक पहुँचा और उससे ऊपर गया, तो प्रावस्था-स्थिरता और रूपांतरण व्यवहार बदल गए। शीतलन के बाद दिखाई देने वाले फेराइट की मात्रा और आकृति अब निम्न-तापमान वाली परत के सरल विस्तार का प्रतिनिधित्व नहीं करती थी।

सतही ऑक्सीकरण भी अधिक प्रभावशाली हो गया। अधिक तापमान पर ऑक्सीजन-युक्त भट्ठी गैसें लौह और कार्बन के साथ अधिक तेजी से अभिक्रिया कर सकती हैं। Cambridge के *Atmosphere control for the protection of metals during production processes* में उल्लेख है कि अतिरिक्त-ऑक्सीजन वाले दहन वातावरण के सीधे संपर्क से ऑक्सीकरण, स्केलिंग और डीकार्ब्यूराइजेशन हो सकते हैं। मोटा या परिवर्तित स्केल धातु तक अभिक्रियाशील गैस की आपूर्ति को बदल सकता है, जबकि स्केल का निर्माण सतही लौह का उपभोग कर सकता है और उस स्थान को बदल सकता है जहाँ कार्बन-हानि दर्ज होती है। इसलिए तेज ऑक्सीकरण वातावरण की रासायनिक तीव्रता बढ़ा सकता है, जबकि मापन के लिए चुने गए फेरिटिक क्षेत्र को छोटा, पुनर्वितरित या अस्पष्ट भी कर सकता है।

अध्ययन में रिपोर्ट किए गए अधिकतम परिणाम को Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn संघटन, 700–1000 °C तापीय कार्यक्रम, संपर्क अवधि, भट्ठी वातावरण, नमूना ज्यामिति, शीतलन-पथ और डीकार्ब्यूराइज्ड फेराइट की चुनी गई परिभाषा के परिणाम के रूप में समझना चाहिए। यह कोई सार्वभौमिक नियम नहीं है कि स्प्रिंग स्टील 800–825 °C पर अधिकतम डीकार्ब्यूराइजेशन तक पहुँचते हैं। कोई अन्य ग्रेड, वातावरण या सोकिंग समय अधिकतम को स्थानांतरित कर सकता है या उसे परीक्षण-सीमा से पूरी तरह बाहर कर सकता है।

### अधिक तापमान का अर्थ हमेशा अधिक मोटी मापी गई परत क्यों नहीं होता

अक्सर तीन अलग-अलग प्रश्नों को एक ही प्रश्न मान लिया जाता है: इस्पात से कितना कार्बन बाहर निकला, सांद्रता में परिवर्तन कितनी दूरी तक फैला, और किसी परीक्षण-विधि ने कितनी डीकार्ब्यूराइज्ड सामग्री रिपोर्ट की। अधिक तापमान पहले दो मात्रकों को बढ़ा सकता है, जबकि तीसरे को घटा सकता है।

सतही अभिक्रिया इतनी तेज हो सकती है कि ऑक्सीकरण, स्केल की वृद्धि या गैस-प्रवाह की सीमाएँ सीमा-दशा को नियंत्रित करने लगें। यदि सतह सघन स्केल से ढकी हो, तो प्रारंभिक अवधि के बाद कार्बन-निष्कासन सीमित हो सकता है। यदि स्केल छिद्रयुक्त हो जाए या परतों के रूप में झड़ जाए, तो अभिक्रिया फिर तेज हो सकती है। जल-वाष्प, कार्बन डाइऑक्साइड, ऑक्सीजन आंशिक दाब, कार्बन मोनोऑक्साइड और हाइड्रोजन—प्रत्येक—ऑक्सीकरण, कार्बन-निष्कासन और कार्बन-विनिमय के बीच संतुलन को प्रभावित करते हैं। इसलिए कार्बन पोटेंशियल भट्ठी-नियंत्रण का एक चर है, तापमान का कोई स्थिर गुण नहीं।

प्रावस्था-परिवर्तन कम मापी गई मोटाई का एक और कारण प्रदान करता है। कार्बन-क्षीण ऑस्टेनिटिक क्षेत्र शीतलन के दौरान फेराइट और अन्य उत्पादों में रूपांतरित हो सकता है, जिनका स्वरूप शीतलन-दर और स्थानीय संघटन पर निर्भर करता है। अधिक उपचार-तापमान पर अंतिम फेरिटिक आकृति अधिक पतली, असंतत या सतह के निकट ऑक्साइड और रूपांतरित उत्पादों से प्रतिस्थापित हो सकती है, भले ही कार्बन परिवहन तेज रहा हो। ऐसी स्थिति में सूक्ष्मदर्शीय फेराइट मानदंड, रासायनिक प्रोफ़ाइल द्वारा दिखाई जाने वाली गहराई से कम गहराई रिपोर्ट कर सकता है।

मापन-विधि दो उपचारों की प्रत्यक्ष क्रम-रैंकिंग को उलट सकती है। धातुवैज्ञानिक परीक्षण फेराइट की आकृति के आधार पर सीमा का स्थान निर्धारित कर सकता है; सूक्ष्म-इंडेंटेशन कठोरता किसी अन्य स्थान पर कठोरता-परिवर्तन की पहचान कर सकती है; और रासायनिक विश्लेषण बिना किसी तीक्ष्ण अंतरापृष्ठ के अधिक व्यापक प्रवणता दिखा सकता है। ASTM E1077-14(2021) इन भेदों को मान्यता देता है, क्योंकि इसमें चारों प्रकार की प्रक्रियाएँ सम्मिलित हैं और विवादों में निर्णायक उपयोग के लिए मात्रात्मक या रैखिक विश्लेषण आरक्षित रखा गया है। इसलिए तुलना में नमूना अभिविन्यास, अनुभाग-तैयारी, एचिंग, आवर्धन, कठोरता-मापन के बीच की दूरी, नमूना-गहराई और रिपोर्टिंग मानदंड को स्थिर रखना आवश्यक है।

व्यावहारिक निष्कर्ष स्पष्ट है: तापमान को एक युग्मित तापीय, रासायनिक और सूक्ष्मसंरचनात्मक प्रयोग के एक निर्देशांक के रूप में देखा जाना चाहिए। वैध तुलना के लिए तापन-दर, सोकिंग अवधि, वातावरण का संघटन या कार्बन पोटेंशियल, स्केल की दशा, शीतलन-पथ, इस्पात का पदनाम और मापन-विधि दर्ज की जानी चाहिए। 700 से 1000 °C के बीच Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn के परिणाम से स्पष्ट होता है कि तापमान बढ़ने पर रिपोर्ट की गई डीकार्ब्यूराइज्ड फेराइट परत पहले मोटी और फिर पतली क्यों हो सकती है। यह गैर-एकरैखिक तापमान-नियम के विरुद्ध प्रमाण है, तापमान के महत्वहीन होने का प्रमाण नहीं।

## भट्ठी के वातावरण और प्रक्रिया के प्रमुख कारण

डीकार्बराइजेशन केवल इस व्यापक अर्थ में “ऑक्सीकरण” के कारण नहीं होता कि भट्ठी में कोई भी ऑक्सीजन प्रवेश कर गई हो। यह तब होता है जब इस्पात की सतह के पास से कार्बन, अंदरूनी भाग से कार्बन की आपूर्ति की तुलना में अधिक तेजी से हटता है। इसे नियंत्रित करने वाले संतुलन में इस्पात में कार्बन की सक्रियता, गैस में कार्बन की सक्रियता, सतही-अभिक्रिया की गतिजता, ऑस्टेनाइट या फेराइट के माध्यम से प्रसरण, तापमान और ऑक्सीकरणकारी प्रजातियों की आपूर्ति शामिल हैं। इसलिए एक भट्ठी, दूसरी भट्ठी के समान डीकार्बराइजेशन गहराई उत्पन्न किए बिना स्केल बना सकती है; और गैस-रसायन में छोटा-सा परिवर्तन भी परिणाम बदल सकता है, भले ही निर्धारित तापमान और होल्डिंग समय अपरिवर्तित रहें।

ASM Handbook के अध्याय *इस्पात डीकार्बराइजेशन—तंत्र, मॉडल, रोकथाम, सुधार और घटक-आयु पर प्रभाव* में सतह-अभिक्रियाओं द्वारा कार्बन के उपभोग के दौरान ऑस्टेनाइटिक लौह के भीतर कार्बन के सतह की ओर प्रसरण का वर्णन किया गया है। NIST डीकार्बराइजेशन क्षेत्र को सतह के निकट कार्बन और कार्बन-समृद्ध प्रावस्थाओं की उस क्षति के रूप में परिभाषित करता है, जिसमें सतही कार्बन ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया करके गैसीय कार्बन मोनोऑक्साइड या कार्बन डाइऑक्साइड बनाता है। व्यावहारिक प्रश्न केवल यह नहीं है कि ऑक्सीजन मौजूद है या नहीं। प्रश्न यह है कि क्या सतही अभिक्रिया सतह की कार्बन सक्रियता को इतना कम कर देती है कि इस्पात के भीतर कार्बन-प्रवणता स्थापित हो जाए।

ASM की *ऊष्मा-उपचार में भट्ठी-वातावरण नियंत्रण* सामग्री में जल-वाष्प की सांद्रता, कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता और ऑक्सीजन का आंशिक दाब उन भट्ठी-चर के रूप में बताए गए हैं जिनका उपयोग कार्बन पोटेंशियल नियंत्रित करने और डीकार्बराइजेशन रोकने के लिए किया जाता है। इन चरों को बाद में दिए जाने वाले स्पष्टीकरणों के बजाय संचालन के दौरान किए गए मापन के रूप में देखा जाना चाहिए। Eurotherm के 2020 के मार्गदर्शन में जिरकोनिया-जांच से प्राप्त ऑक्सीजन मापन को भट्ठी के तापमान और कार्बन मोनोऑक्साइड की मात्रा के साथ मिलाकर, या ओसांक से, कार्बन पोटेंशियल का सामान्य अनुमान लगाने का वर्णन किया गया है। प्रत्येक विधि की अपनी सीमाएँ हैं; इसलिए भट्ठी के अभिलेख में गैस-पठन, तापमान-इतिहास, भार की स्थिति, गैस-प्रवाह और मापी गई इस्पात-स्थिति को परस्पर संबद्ध किया जाना चाहिए।

### जल-वाष्प, कार्बन डाइऑक्साइड, ऑक्सीजन का आंशिक दाब और दहन-उत्पाद

जल-वाष्प को अक्सर पहला संदिग्ध माना जाता है, क्योंकि यह इस्पात की सतह पर कार्बन का ऑक्सीकरण कर सकता है। एक सरलीकृत अभिक्रिया है:

Csteel+H2⁢O→CO+H2

कार्बन डाइऑक्साइड निम्नलिखित अभिक्रिया में भाग ले सकता है:

Csteel+CO2→2⁢CO

उत्पाद गैसीय होते हैं; इसलिए कार्बन सतह के निकट वाले क्षेत्र से हट जाता है और कार्बन-समृद्ध ऑक्साइड के रूप में वहीं नहीं रहता। ऑक्सीजन का आंशिक दाब भी महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह लौह-ऑक्साइड बनने की प्रवृत्ति को नियंत्रित करता है और कार्बन मोनोऑक्साइड तथा कार्बन डाइऑक्साइड के स्तर स्थापित करने वाली अभिक्रियाओं को प्रभावित करता है। ये अभिक्रियाएँ परस्पर संबद्ध होती हैं: कम समग्र ऑक्सीजन वाली गैस में भी इतना जल-वाष्प या कार्बन डाइऑक्साइड हो सकता है कि सतही कार्बन सक्रियता कम हो जाए।

कार्बन मोनोऑक्साइड अपने-आप सुरक्षात्मक नहीं होती। इसका प्रभाव कार्बनीकरण और डीकार्बराइजेशन अभिक्रियाओं के संतुलन, गैस के तापमान, इस्पात की संरचना और CO तथा CO₂ के अनुपात पर निर्भर करता है। CO युक्त गैस एक कार्बन-पोटेंशियल स्थिति में कार्बन जोड़ सकती है और दूसरी स्थिति में उसे हटा सकती है। इसलिए कार्बन पोटेंशियल एक रासायनिक साम्य-अवधारणा है, किसी विशेष गैस से जुड़ा हुआ लेबल नहीं। कार्बन-विनिमय की दर सतही-अभिक्रिया की गतिजता पर भी निर्भर करती है; इस्पात के भीतर प्रसरण तीव्र हो सकता है, जबकि सतही अभिक्रिया नियंत्रक बनी रह सकती है, या इसके विपरीत भी हो सकता है।

दहन-उत्पाद इस संतुलन को शीघ्रता से बिगाड़ सकते हैं। अनियंत्रित बर्नर अतिरिक्त ऑक्सीजन, अधिक जल-वाष्प या असामान्य CO₂/CO अनुपात उत्पन्न कर सकता है। ईंधन-समृद्ध दहन से कार्बन मोनोऑक्साइड और कालिख-संबंधी निक्षेप बन सकते हैं, जबकि गैस के भट्ठी में प्रवेश करने के बाद वायु का रिसाव ऑक्सीजन और नमी बढ़ा सकता है। नम भार, नम रिफ्रैक्टरी या हाल ही में धोया गया फिक्स्चर गर्म किए जाने के दौरान भाप छोड़ सकता है। दरवाजे, सील, बर्नर-टाइल, पंखे के शाफ्ट या शीतलन अनुभाग में रिसाव कमरे की हवा को अंदर खींच सकता है, विशेषकर तब जब भट्ठी का दाब परिवेशी दाब से कम हो जाए।

ये अवलोकन प्रक्रिया-नियंत्रण संबंधी परिकल्पनाएँ हैं, निदान नहीं। “भट्ठी में रिसाव था” की पुष्टि दाब-पठन, ट्रेसर-गैस जाँच, सील निरीक्षण, ओसांक-प्रवृत्तियों या स्थानीय गैस-नमूने से करनी आवश्यक है। “गैस नम थी” के लिए कैलिब्रेट किए गए ओसांक या नमी-मापन, तथा ड्रायर के प्रदर्शन, पाइपिंग के तापमान और पर्ज-प्रक्रिया की समीक्षा आवश्यक है। संदूषित भार अपने साथ तेल, कटिंग-फ्लूड, जंग, स्केल या सफाई-अवशेष ला सकता है, जो विघटित होकर स्थानीय गैस-रसायन बदल देते हैं। भार का निरीक्षण और स्थान के अनुसार परिणामों की तुलना यह भेद करने में सहायता कर सकती है कि समस्या भार-जनित है या पूरे भट्ठी-वातावरण की विफलता।

तापमान व्याख्या को कम सरल बना देता है। 2021 के *Journal of Materials Research and Technology* के एक अध्ययन में Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn स्प्रिंग स्टील का 700 से 1000 °C तक परीक्षण किया गया। उसमें डीकार्बराइज्ड फेराइट की मोटाई लगभग 800–825 °C तक बढ़ी और उसके बाद घट गई। यह गैर-एकदिश परिणाम दर्शाता है कि केवल तापमान पर्याप्त व्याख्या नहीं है। अधिक तापमान कार्बन-प्रसरण और सतही अभिक्रियाओं को तेज करता है, लेकिन यह ऑक्साइड-निर्माण, गैस-साम्य, प्रावस्था-संरचना और अंदरूनी भाग से कार्बन की पुनःपूर्ति की दर को भी बदल सकता है।

### अतिरिक्त-ऑक्सीजन वाले वातावरण और स्केल का निर्माण

Cambridge की *उत्पादन प्रक्रियाओं के दौरान धातुओं की सुरक्षा के लिए वातावरण-नियंत्रण* सामग्री में स्पष्ट चेतावनी दी गई है: अतिरिक्त-ऑक्सीजन वाले दहन-वातावरण के संपर्क से ऑक्सीकरण, स्केलिंग और डीकार्बराइजेशन हो सकते हैं, जिन्हें बाद में हटाने की आवश्यकता पड़ सकती है। यह कथन इस बात से अधिक सशक्त है कि स्केल और डीकार्बराइजेशन हमेशा एक ही होते हैं। स्केल सतह पर या उसके निकट बना ऑक्साइड-उत्पाद है; डीकार्बराइजेशन कार्बन-सामग्री और कार्बन-युक्त सूक्ष्मसंरचना में परिवर्तन है। दोनों अक्सर साथ होते हैं, क्योंकि ऑक्सीकरणकारी सतह कार्बन का उपभोग करती है और लौह ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया करता है; फिर भी उनकी गहराई और दर समान होना आवश्यक नहीं है।

अतिरिक्त-ऑक्सीजन वाला वातावरण गलत वायु-से-ईंधन अनुपात, बर्नर-नियंत्रण में विचलन, खराब मिश्रण, ऑक्सीजन-नियंत्रण उपकरण की विफलता या भट्ठी के खुले हिस्सों से वायु के प्रवेश के कारण बन सकता है। भट्ठी में औसत गैस-रसायन स्वीकार्य दिखाई दे सकता है, जबकि बर्नर-जेट या भार का किनारा स्थानीय रूप से ऑक्सीकरणकारी प्लूम के संपर्क में हो। भार की व्यवस्था भी महत्वपूर्ण है। बहुत घनी स्टैकिंग गैस-संचरण को अवरुद्ध कर सकती है और स्थानीय जेबें बना सकती है; खुले कोने और अग्रणी किनारे, ढकी हुई सतहों की तुलना में अधिक तीव्रता से अभिक्रिया कर सकते हैं।

स्केल प्रमाण को छिपा सकता है। स्थानांतरण, शॉट-ब्लास्टिंग, स्ट्रेटनिंग या पिकलिंग के दौरान ऑक्साइड परत झड़ सकती है और नीचे की सतह कार्बन-प्रवणता के बावजूद साफ दिखाई दे सकती है। इसके विपरीत, गहरे या मोटे स्केल से डीकार्बराइजेशन की सटीक गहराई निर्धारित नहीं होती। भट्ठी की जाँच में एक को दूसरे से निष्कर्षित करने के बजाय स्केल का रूप, सतही कार्बन, कठोरता-प्रोफ़ाइल, धातुवैज्ञानिक संरचना और वातावरण-अभिलेखों की तुलना की जानी चाहिए।

नियंत्रण की शुरुआत स्थिर दहन और सत्यापित भट्ठी-दाब से होती है। बर्नर ऑक्सीजन-ट्रिम, ईंधन-दाब, वायु-दाब, डैम्पर की स्थिति, भट्ठी-दाब और निकास की स्थिति की जाँच कैलिब्रेट किए गए उपकरणों के विरुद्ध की जानी चाहिए। दरवाजा खोलना, चार्जिंग-प्रक्रिया और शमन-स्थानांतरण के बीच का अंतराल सबसे हानिकारक चरण में वायु को अंदर आने दे सकता है। यदि परिणाम पूरे भार में अलग-अलग हों, तो प्रभावित सतहों का मानचित्र बनाएँ और उन्हें बर्नर की स्थितियों, गैस-प्रवेश बिंदुओं, सीलों और प्रवाह-पैटर्न से संबद्ध करें। यदि सभी सतहों में समान परिवर्तन दिखाई दे, तो निर्धारित मान के इतिहास, गैस-आपूर्ति और कार्बन-पोटेंशियल नियंत्रण की समीक्षा करें।

### N2/H2 सिंटरिंग वातावरण और नमी की भूमिका \[3\] \[3\] [**Sintering of steels**](https://static.prd.echannel.linde.com/wcsstore/EE_REN_Industrial_Gas_Store/pdf/Sintering-of-steels-brochure-EN.pdf). Linde. Linde technical guidance, 2023.

पाउडर-धातु सिंटरिंग में प्रयुक्त नाइट्रोजन-हाइड्रोजन वातावरण के संबंध में अलग से सावधानी आवश्यक है। हाइड्रोजन को सामान्यतः ऑक्साइड घटाने और स्वच्छ सिंटरिंग वातावरण बनाए रखने के लिए शामिल किया जाता है, लेकिन यह वातावरण कार्बन के प्रति अपने-आप उदासीन नहीं होता। Linde के 2023 के *इस्पातों की सिंटरिंग* मार्गदर्शन में कहा गया है कि N₂/H₂ वातावरण में जल-वाष्प डीकार्बराइजेशन कराता है। नमी कॉम्पैक्ट या इस्पात की सतह में उपस्थित कार्बन के साथ अभिक्रिया कर सकती है, जबकि हाइड्रोजन गैस-मिश्रण के साम्य और परिवहन-व्यवहार को बदलता है।

Linde एक प्रायोगिक दिशानिर्देश का भी उल्लेख करता है, जिसके अनुसार 5% से कम हाइड्रोजन, निर्दिष्ट सिंटरिंग परिस्थितियों में कार्बनीकरण और डीकार्बराइजेशन की दरों को सीमित करता है। यह आँकड़ा उन्हीं परिस्थितियों से संबद्ध रहना चाहिए। यह ऊष्मा-उपचार, फोर्जिंग, एनीलिंग या प्रत्येक पाउडर-धातु संरचना के लिए सार्वभौमिक भट्ठी-नियम नहीं है। तापमान, ओसांक, कार्बन-सामग्री, गैस-वेग, निवास-समय और भट्ठी-डिजाइन की जाँच किए बिना इसे लागू करना संदर्भ-विशिष्ट परिणाम को भ्रामक विनिर्देशन में बदल देगा।

सिंटरिंग में नमी आपूर्ति किए गए नाइट्रोजन या हाइड्रोजन के साथ प्रवेश कर सकती है, अपर्याप्त सुखाने के कारण बन सकती है, ठंडी लाइनों में संघनित हो सकती है या रिफ्रैक्टरी और फिक्स्चर से निकल सकती है। उत्पादन-चक्र के दौरान ओसांक में वृद्धि ड्रायर की समस्या, जल-शीतित घटक में रिसाव, अपर्याप्त पर्ज या आने वाली नम सामग्री का संकेत दे सकती है। प्रतिक्रिया में गैस-आपूर्ति और भट्ठी-प्रवेश पर ओसांक-मापन, रिसाव-परीक्षण, लाइन-तापमान की जाँच तथा खाली और भारित भट्ठी के चक्रों की तुलना द्वारा स्रोत की पुष्टि की जानी चाहिए। \[4\] \[4\] [**Standard Test Methods for Estimating the Depth of Decarburization of Steel Specimens**](https://store.astm.org/e1077-14r21.html). ASTM International. ASTM standard, 2021.

केवल गैस-संरचना पर्याप्त नहीं है। कार्बन-युक्त पाउडर, स्नेहक का विघटन, भट्ठी के निक्षेप और कॉम्पैक्ट की ज्यामिति, पुर्जों के आसपास के स्थानीय वातावरण को बदल सकते हैं। कई स्थानों पर कार्बन या सूक्ष्मसंरचना मापें, पूरे तापीय चक्र के दौरान ओसांक दर्ज करें और परिणाम की तुलना भट्ठी के गैस-प्रवाह पैटर्न से करें। जहाँ विवाद मापी गई गहराई से संबंधित हो, ISO 3887:2023 इस्पात उत्पादों में डीकार्बराइजेशन की गहराई निर्धारित करने के लिए तीन विधियाँ निर्दिष्ट करता है। ASTM E1077-14(2021) स्क्रीनिंग, सूक्ष्मदर्शीय, माइक्रोइंडेंटेशन-कठोरता और रासायनिक-विश्लेषण प्रक्रियाओं को शामिल करता है; विवादों में कठोर मात्रात्मक या रेखीय विश्लेषण को निर्णायक संदर्भ-पद्धति के रूप में निर्दिष्ट किया गया है। वातावरण का निदान और मापन-पद्धति की एक साथ समीक्षा की जानी चाहिए; इनमें से किसी एक को बदलने पर रिपोर्ट किया गया प्रक्रिया-परिणाम भी बदल सकता है।

## मानकों के अंतर्गत डीकार्बराइजेशन का मापन कैसे किया जाता है

रिपोर्ट की गई डीकार्बराइजेशन गहराई कोई एकल, विधि-स्वतंत्र गुण नहीं है। यह एक परीक्षण-प्रणाली का परिणाम होती है: चुना गया मानक, उत्पाद से काटा गया सेक्शन, सतह की तैयारी, उपकरण का रिज़ॉल्यूशन और वह नियम जिसके आधार पर यह तय किया जाता है कि डीकार्बराइजेशन कहाँ समाप्त होता है। दो प्रयोगशालाएँ एक ही बार की जाँच करके अलग-अलग गहराइयाँ प्राप्त कर सकती हैं, और फिर भी इनमें से कोई भी मापन लापरवाहीपूर्ण नहीं होना आवश्यक है।

धातुकर्मीय कारण सरल, किंतु महत्वपूर्ण है। गर्म करने के दौरान कार्बन ऑस्टेनाइट के माध्यम से उस सतह की ओर गति करता है जिसकी कार्बन सक्रियता इस्पात की कार्बन सक्रियता से कम होती है। ऑक्सीजन, जलवाष्प और कार्बन डाइऑक्साइड से संबंधित सतही अभिक्रियाएँ कार्बन मोनोऑक्साइड या कार्बन डाइऑक्साइड बनाकर कार्बन का उपभोग कर सकती हैं। यदि भट्ठी का वातावरण पर्याप्त सक्रियता पर कार्बन उपलब्ध कराता है, तो यह अभिक्रिया कम या उलट सकती है; यदि ऐसा नहीं होता, तो आंतरिक भाग से विसरण सतही अभिक्रिया को कार्बन उपलब्ध कराता है। ASM जलवाष्प की सांद्रता, कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता और ऑक्सीजन के आंशिक दाब को ऐसे भट्ठी-चर के रूप में पहचानता है, जिनका उपयोग कार्बन विभव को नियंत्रित करने और डीकार्बराइजेशन को सीमित करने के लिए किया जाता है। Eurotherm भट्ठी के तापमान और कार्बन मोनोऑक्साइड की मात्रा के साथ ज़िरकोनिया-प्रोब ऑक्सीजन मापों पर आधारित सामान्य कार्बन-विभव अनुमानों का, अथवा ओसांक मापन का, वर्णन करता है।

इसलिए मापी गई क्षेत्र-गहराई केवल अधिकतम तापमान पर नहीं, बल्कि तापीय और वायुमंडलीय इतिहास पर निर्भर करती है। Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn स्प्रिंग स्टील पर 2021 में किए गए एक अध्ययन में 700 से 1000 °C तक परीक्षण करने पर पाया गया कि डीकार्बराइज्ड फेराइट की मोटाई लगभग 800–825 °C तक बढ़ी और उसके बाद घट गई। यह परिणाम तापमान को एक-दिशीय नियंत्रण-चर मानने के विरुद्ध चेतावनी देता है: तापमान बढ़ने पर विसरण तेज होता है, लेकिन ऑक्साइड का निर्माण, चरण-संरचना, सतही गतिकी और उपलब्ध कार्बन विभव भी बदलते हैं।

![इस्पात का डीकार्बराइजेशन: कारण, मापन और नियंत्रण](/images/uploads/f28a33c5-9bd7-48ac-97fe-ff5e1d9a7b89/wiki-inline-a-steel-decarburization-test-specimen-prepared-for-metallography-microindentatio-1520x1920.jpg)[](/images/uploads/f28a33c5-9bd7-48ac-97fe-ff5e1d9a7b89/wiki-inline-a-steel-decarburization-test-specimen-prepared-for-metallography-microindentatio-2027x2560.avif "छवि बड़ी करें — इस्पात का डीकार्बराइजेशन: कारण, मापन और नियंत्रण")ISO 3887:2023 provides three routes for determining decarburization depth: microscopy, hardness, and chemical analysis.

### ISO 3887:2023 और इसकी तीन मापन-विधियाँ

आईएसओ 3887:2023 तीन मार्ग प्रदान करता है, क्योंकि डी-कार्बरीकरण को संरचना, कठोरता या संघटन द्वारा परिभाषित किया जा सकता है।
| आईएसओ विधि-परिवार | यह क्या मूल्यांकित करता है | उपयुक्त निर्णय-आधार |
|---|---|---|
| धातुसूक्ष्मदर्शिकीय परीक्षण | सतह से कोर तक प्रावस्था और आकारिकी में परिवर्तन | पूर्ण या आंशिक डी-कार्बरीकरण |
| कठोरता मापन | गहराई के साथ यांत्रिक-गुण प्रवणता | कार्यात्मक रूप से नरम क्षेत्र का मानदंड |
| रासायनिक विश्लेषण | कार्बन सांद्रता प्रोफ़ाइल | कार्बन-सामग्री की स्वीकृति सीमा |

ISO 3887:2023, *इस्पात — डीकार्बराइजेशन की गहराई का निर्धारण*, इस्पात उत्पादों के लिए तीन विधियाँ निर्दिष्ट करता है। ये वैचारिक रूप से धातु-सूक्ष्मदर्शीय परीक्षण, कठोरता मापन और रासायनिक विश्लेषण के अनुरूप हैं। इसलिए यह मानक यह घोषणा नहीं करता कि कोई एक सार्वभौमिक परीक्षण डीकार्बराइजेशन को परिभाषित करता है। यह विभिन्न सामग्रियों, ज्यामितियों, स्वीकृति-आवश्यकताओं और प्रयोगशाला क्षमताओं के अनुरूप अलग-अलग मार्ग प्रदान करता है।

धातु-सूक्ष्मदर्शीय विधि में मूल सतह से अंदर की ओर पॉलिश किए गए क्रॉस-सेक्शन की जाँच की जाती है। एचिंग से सूक्ष्मसंरचना में होने वाले परिवर्तन दिखाई देते हैं, जैसे फेराइट की परत, पर्लाइट या कार्बाइड की कम मात्रा और अप्रभावित कोर की ओर संक्रमण। यह विधि पूर्ण डीकार्बराइजेशन को अलग कर सकती है, जिसमें कार्बन-समृद्ध चरण काफी हद तक समाप्त हो गए हों, आंशिक डीकार्बराइजेशन से, जिसमें कार्बन स्तर या पर्लाइट और कार्बाइड का अंश कम हुआ हो, लेकिन मूल घटक अभी भी मौजूद हों। इसकी प्रमुख शक्ति प्रत्यक्ष दृश्य प्रमाण है। इसकी सीमा यह है कि सीमा क्रमिक, बैंडयुक्त या एचिंग-कॉन्ट्रास्ट से प्रभावित हो सकती है। इसलिए मापी गई रेखा किसी संक्रमण की व्याख्या होती है, न कि स्वाभाविक रूप से तीक्ष्ण इंटरफेस।

कठोरता विधि में सतह से नियंत्रित दूरियों पर मापन किए जाते हैं। कम कार्बन वाली सतही परत की कठोरता सामान्यतः अप्रभावित सामग्री से कम होती है, यद्यपि मिश्रधातु तत्व, दाना आकार, अवशिष्ट चरण, टेम्परिंग की प्रतिक्रिया और अवशिष्ट तनाव भी कठोरता को बदल सकते हैं। माइक्रोइंडेंटेशन विशेष रूप से तब उपयोगी है जब प्रभावित परत पतली हो, लेकिन इंडेंट इतने छोटे और एक-दूसरे से पर्याप्त दूरी पर होने चाहिए कि प्लास्टिक क्षेत्रों का ओवरलैप न हो। मोटी परत के लिए उपयुक्त दूरी उथली परत की सीमा को धुंधला कर सकती है। इसके विपरीत, बहुत कम दूरी व्यक्तिगत रीडिंग को स्थानीय दानों और नमूना-तैयारी से हुई क्षति के प्रति संवेदनशील बना सकती है।

रासायनिक विश्लेषण सतह से दूरी के अनुसार कार्बन को मापता है। इसके लिए अलग-अलग हटाई गई परतों का विश्लेषण या किसी अन्य स्थानिक रूप से विभेदित तकनीक का उपयोग किया जा सकता है। जब स्वीकृति-मानदंड दृश्यमान चरण-सीमा के बजाय कार्बन सांद्रता हो, तब यह सबसे प्रत्यक्ष विधि है। इसकी एक गंभीर सीमा रासायनिक रिज़ॉल्यूशन है। यदि सामग्री 0.05 mm की परतों में हटाई जाती है, तो रिपोर्ट की गई सीमा को विश्वसनीय रूप से 0.005 mm पर निर्धारित नहीं किया जा सकता। सतही संदूषण, स्केल, अप्रभावित धातु के साथ मिश्रित डीकार्बराइज्ड फेराइट और विश्लेषणात्मक विधि द्वारा नमूना लिए गए आयतन से स्पष्ट प्रोफ़ाइल बदल सकती है।

ISO 3887:2023 को इन विधियों में से किसी एक के चयन और रिपोर्टिंग के लिए संदर्भ-ढाँचे के रूप में देखा जाना चाहिए। सूक्ष्मदर्शीय गहराई, कठोरता-संक्रमण गहराई और रासायनिक रूप से परिभाषित कार्बन-हानि गहराई—तीनों मान्य हो सकती हैं, जबकि वे अलग-अलग सीमाओं का वर्णन करती हैं। रिपोर्ट में प्रयुक्त विधि और परिभाषा स्पष्ट होनी चाहिए; “गहराई” को ऐसा नहीं प्रस्तुत करना चाहिए मानो उसका अर्थ अपने-आप स्पष्ट हो।

### ASTM E1077-14(2021) की प्रक्रिया-श्रेणियाँ

ASTM E1077-14(2021), *इस्पात नमूनों के डीकार्बराइजेशन की गहराई का अनुमान लगाने की मानक परीक्षण-विधियाँ*, इस समस्या को स्क्रीनिंग, सूक्ष्मदर्शीय, माइक्रोइंडेंटेशन-कठोरता और रासायनिक-विश्लेषण प्रक्रियाओं में व्यवस्थित करता है। ये प्रक्रिया-श्रेणियाँ हैं, एक ही परीक्षण के परस्पर विनिमेय नाम नहीं।

स्क्रीनिंग त्वरित निर्णय का चरण है। कम आवर्धन पर किया गया परीक्षण या सीमित कठोरता-ट्रैवर्स यह संकेत दे सकता है कि सतह पर कोई स्पष्ट डीकार्बराइजेशन नहीं है, एक पर्याप्त क्षेत्र मौजूद है, या अधिक सटीक जाँच आवश्यक है। स्क्रीनिंग उत्पादन-जाँच और नमूनों के चयन के लिए उपयोगी है, लेकिन निकट स्वीकृति-सीमा के लिए यह स्वतः उपयुक्त नहीं होती। मोटा दृश्य परीक्षण पतली आंशिक-डीकार्बराइज्ड परत को छोड़ सकता है; कठोरता का व्यापक अंतराल उथले ग्रेडिएंट को छिपा सकता है।

जब सेक्शन सावधानीपूर्वक तैयार और मापा गया हो, तब सूक्ष्मदर्शीय परीक्षण रैखिक या मात्रात्मक अनुमान प्रदान करता है। नमूने को इस प्रकार काटना चाहिए कि जाँची जाने वाली सतह मूल सतह के लंबवत हो। लॉन्गिट्यूडिनल सेक्शन, ट्रांसवर्स सेक्शन से अलग प्रश्न का उत्तर देता है: यह उत्पाद की लंबाई के साथ होने वाले परिवर्तन को प्रकट कर सकता है और रोलिंग या फोर्जिंग संरचना को अलग ढंग से काट सकता है। मूल सतह की पहचान बनी रहनी चाहिए। ग्राइंडिंग से पतला क्षेत्र हट सकता है, किनारे का गोल होना परिणाम को विकृत कर सकता है और अत्यधिक एचिंग कॉन्ट्रास्ट को बढ़ा-चढ़ाकर दिखा सकती है।

आवर्धन व्यावहारिक परिणाम को बदलता है। कम आवर्धन पर ऑपरेटर सबसे बाहरी स्पष्ट रूप से परिवर्तित बैंड की रिपोर्ट कर सकता है। अधिक आवर्धन पर सूक्ष्म कार्बाइड-क्षय या संकीर्ण फेराइट क्षेत्र मापने योग्य हो सकता है। दृश्य-क्षेत्र, प्रकाश व्यवस्था, एचेंट, कैलिब्रेशन और मापे गए स्थानों की संख्या—सभी महत्वपूर्ण हैं। ASTM E1077-14(2021) विवादों में कठोर मात्रात्मक या रैखिक विश्लेषण को रेफरी-विधि के रूप में पहचानता है। यह पदनाम एक उचित सिद्धांत को दर्शाता है: जब किसी परिणाम पर विवाद हो, तो प्रयोगशाला को दृश्य प्रभाव के स्थान पर परिभाषित रेखाओं या स्थानों पर किए गए दस्तावेजीकृत माप प्रस्तुत करने चाहिए।

माइक्रोइंडेंटेशन-कठोरता परीक्षण सतह से कोर तक के गुण-ग्रेडिएंट को गहराई के अनुमान में बदलता है। ट्रैवर्स को किनारे से इतना दूर शुरू करना चाहिए कि किनारा-प्रभाव से बचा जा सके, लेकिन इतना निकट भी होना चाहिए कि अपेक्षित क्षेत्र का पर्याप्त रिज़ॉल्यूशन मिल सके। इंडेंट की दूरी, भार, ड्वेल समय, सतह की समतलता और कोर-कठोरता पर लौटने का मानदंड रिपोर्ट किया जाना चाहिए। यदि इंडेंट बहुत दूर-दूर हों, तो बताई गई गहराई सटीक सीमा के बजाय एक परास बन जाती है। यदि वे बहुत पास हों, तो एक इंडेंट से उत्पन्न विकृति अगले इंडेंट को प्रभावित कर सकती है।

जब कार्बन सांद्रता स्वयं निर्णय को नियंत्रित करती हो, तब रासायनिक विश्लेषण बेहतर होता है, लेकिन नमूना लिए गए आयतन और डिटेक्शन लिमिट से विश्वसनीय रूप से मापे जा सकने वाले सबसे छोटे फीचर का निर्धारण होता है। रासायनिक रूप से मापी गई कार्बन प्रोफ़ाइल क्रमिक कमी दिखा सकती है, जबकि माइक्रोस्कोपी तीक्ष्ण चरण-परिवर्तन दिखाए। किसी भी परिणाम को दूसरे परिणाम के नाम से पुनः परिभाषित नहीं किया जाना चाहिए।

### SAE J419\_201801 और विधि का चयन

SAE J419\_201801, *डीकार्बराइजेशन मापने की विधियाँ*, लौह-आधारित सामग्रियों के लिए अनुशंसित सूक्ष्मदर्शीय, कठोरता और रासायनिक-विश्लेषण संबंधी प्रथाएँ प्रदान करता है। इसका उपयोग उत्पाद-विनिर्देशन और ताप-उपचार रिकॉर्ड के साथ किया जाना चाहिए, न कि इनके विकल्प के रूप में। ISO 3887:2023 इस्पात उत्पादों के लिए तीन परिभाषित मापन-विधियाँ प्रदान करता है; ASTM E1077-14(2021) अनुमान और रेफरी-संबंधी अवधारणाएँ निर्धारित करता है; SAE J419\_201801 व्यावहारिक विधि-मार्गदर्शन देता है। रिपोर्ट में इन पदनामों को स्पष्ट रूप से बनाए रखना चाहिए, क्योंकि वे अलग-अलग प्रक्रियात्मक संदर्भ स्थापित करते हैं।

विधि का चयन विफलता के जोखिम के आधार पर होना चाहिए। जब प्रासंगिक प्रश्न पूर्ण या आंशिक डीकार्बराइजेशन से संबंधित हो और सूक्ष्मसंरचना की विश्वसनीय व्याख्या की जा सके, तब माइक्रोस्कोपी चुनें। जब गुण-ग्रेडिएंट महत्वपूर्ण हो और परत इतनी मोटी हो कि एक विश्वसनीय ट्रैवर्स किया जा सके, तब माइक्रोइंडेंटेशन-कठोरता चुनें। जब कार्बन-सामग्री की सीमा निर्दिष्ट हो या मिश्रधातु और ताप-उपचार के कारण कठोरता एक अस्पष्ट प्रतिनिधि बन जाए, तब रासायनिक विश्लेषण चुनें। स्क्रीनिंग का उपयोग केवल प्रारंभिक निर्णय के लिए करें, जब तक कि लागू उत्पाद-आवश्यकता उसे स्पष्ट रूप से अनुमत न करती हो।

#### न्यूनतम मापन-रिपोर्ट क्षेत्र

- **सामग्री की पहचान** उत्पाद, ग्रेड, ऊष्मा-उपचार की स्थिति और लागू विनिर्देशन।
- **नमूनाकरण** अनुभाग की दिशा, सतह का स्थान और परीक्षित क्षेत्रों की संख्या।
- **तैयारी** काटने, जड़ने, घिसाई, चमकाने और अभिरंजन का विवरण।
- **मापन** आवर्धन, कठोरता-भार और अंतराल, या रासायनिक-विश्लेषण का विभेदन।
- **मानदंड** पूर्ण, आंशिक या कुल प्रभावित गहराई की परिभाषा।
- **परिणाम** जहाँ प्रासंगिक हो, अधिकतम, औसत, प्रसार और सीमाएँ।

प्रत्येक रिपोर्ट में उत्पाद और ग्रेड, लागू विनिर्देशन, सेक्शन का अभिविन्यास, जाँचे गए क्षेत्रों का स्थान और संख्या, सतह-तैयारी का क्रम, माइक्रोस्कोप का आवर्धन या कठोरता का भार और इंडेंट की दूरी, विश्लेषणात्मक रिज़ॉल्यूशन, सीमा-निर्धारण का मानदंड और रिपोर्टिंग की परंपरा स्पष्ट होनी चाहिए। इसमें अधिकतम गहराई और औसत गहराई के बीच भी अंतर करना चाहिए तथा बताना चाहिए कि मान पूर्ण डीकार्बराइजेशन, आंशिक डीकार्बराइजेशन या कुल प्रभावित गहराई से संबंधित है।

यह विवरण मापन के आसपास की केवल कागजी कार्रवाई नहीं है। यह स्वयं मापन का एक हिस्सा है। सीमा की परिभाषा और विधि के बिना डीकार्बराइजेशन का कोई मान गलत असहमति उत्पन्न कर सकता है, जबकि सावधानीपूर्वक पहचानी गई विधि अलग-अलग प्रयोगशालाओं के परिणामों को उनकी वास्तविक सीमाओं के भीतर तुलनीय बनाती है।

## धातुवैज्ञानिक मापन: सूक्ष्मदर्शी क्या दिखा सकता है और क्या नहीं

### अनुप्रस्थ काट की तैयारी और एचिंग

धातुवैज्ञानिक परीक्षण की शुरुआत ऐसी काट से होनी चाहिए जो संसाधित सतह के सामान्य, अर्थात् लंबवत, ली गई हो। शीट, बार, तार या फोर्जिंग के लिए काट ऐसी होनी चाहिए कि मूल सतह से लेकर अप्रभावित पदार्थ तक का पूरा मार्ग दिखाई दे। सतह के समानांतर लिया गया अनुप्रस्थ काट डीकार्ब्यूराइजेशन की गहराई निर्धारित नहीं कर सकता, क्योंकि उसमें आवश्यक सतह-से-कोर संक्रमण के बजाय पार्श्वीय भिन्नता दिखाई देती है। नमूना-ग्रहण में उत्पाद की दिशा, ताप-उपचार की स्थिति, सतह का स्थान तथा परीक्षण से पहले की गई किसी भी मशीनिंग या स्केल-हटाने की प्रक्रिया का अभिलेख भी होना चाहिए।

कटी हुई सतह को अतिरिक्त गर्म होने से बचाना चाहिए। अत्यधिक बल से की गई अपघर्षक कटाई सतह को टेम्पर कर सकती है, नरम हुए पदार्थ को काटे गए भाग पर फैला सकती है या समावेशन को बाहर खींच सकती है। इन प्रभावों से सतह के निकट एक मिथ्या पट्टी बन सकती है। जहाँ आवश्यक हो, माउंटिंग में किनारे को बिना गोल किए उसका सहारा मिलना चाहिए; किनारे का गोल होना सतह और पहली अप्रभावित संरचना के बीच दिखाई देने वाली दूरी को कम कर देता है। ग्राइंडिंग क्रमशः अधिक महीन अपघर्षकों से, पर्याप्त स्नेहन और दबाव-नियंत्रण के साथ की जानी चाहिए, ताकि पिछली क्षति को हटाया जाए, न कि उसे बढ़ाया जाए। अंतिम पॉलिशिंग के बाद सतह पर खिंचा हुआ धातु, धँसा हुआ अपघर्षक या सतह को पार करती हुई गहरी खरोंच नहीं रहनी चाहिए।

मूल उत्पाद-सतह की पहचान बनी रहनी चाहिए। यदि अनुप्रस्थ काट लेने से पहले स्केल हटाया गया हो, तो प्रयोगशाला को इस तथ्य का अभिलेख रखना चाहिए और जहाँ संभव हो, उसका प्रतिनिधि टुकड़ा सुरक्षित रखना चाहिए। अन्यथा, विश्लेषक स्केल-धातु अंतरापृष्ठ को निर्मित सतह समझ सकता है और गलत गहराई दर्ज कर सकता है। दिखाई देने वाली गहरी ऑक्साइड परत स्वयं डीकार्ब्यूराइजेशन का मापन नहीं है। स्केल ऑक्सीकरण का अभिलेख देता है; डीकार्ब्यूराइजेशन इसके नीचे स्थित इस्पात में कार्बन-हानि को दर्शाता है, और दोनों प्रक्रियाएँ साथ-साथ, अलग-अलग या अलग-अलग दरों पर हो सकती हैं।

पॉलिशिंग के बाद एचिंग से विभिन्न फेजों के बीच कंट्रास्ट दिखाई देता है। अभिकर्मक और एचिंग-समय ग्रेड तथा अपेक्षित परीक्षण के अनुरूप होने चाहिए। कार्बन और निम्न-मिश्रधातु इस्पातों के लिए नाइटल का व्यापक उपयोग होता है, लेकिन इसकी सांद्रता, अल्कोहल की स्थिति, लगाने का समय और धुलाई कंट्रास्ट को प्रभावित करते हैं। अत्यधिक एचिंग से फेराइट गहरा दिखाई दे सकता है या संक्रमण अधिक चौड़ा प्रतीत हो सकता है। अपर्याप्त एचिंग से सूक्ष्म पर्लाइट छिप सकती है और कार्बन-क्षीण परत दिखाई देने में अधिक बड़ी लग सकती है। ठीक से तैयार की गई बिना-एचिंग वाली सतह ग्राइंडिंग-क्षति, छिद्रों, समावेशनों और स्केल के प्रवेश की जाँच के लिए उपयोगी रहती है; इसके बाद एच की गई सतह का उपयोग इस्पात की संरचना की व्याख्या के लिए किया जाता है।

#### व्याख्या संबंधी टिप्पणी

धातुसूक्ष्मदर्शिकी कार्बन-ह्रास, तापीय इतिहास, मिश्रधातुकरण, शीतलन दर और सतही अभिक्रियाओं के संरचनात्मक प्रभाव दर्शाती है। जहाँ उपयुक्त हो, विवादित कार्बन-ह्रास निदान की पुष्टि कठोरता या रासायनिक साक्ष्य से करें।

सूक्ष्मदर्शी कार्बन को सीधे नहीं मापता। वह यह प्रदर्शित करता है कि कार्बन-सामग्री, तापीय इतिहास, मिश्रधातु तत्वों, शीतलन-दर और सतही अभिक्रियाओं ने संरचना को किस प्रकार प्रभावित किया है।

### फेराइट, पर्लाइट और कार्बन-प्रवणता की व्याख्या

हाइपोयूटेक्टॉइड कार्बन इस्पात में, ऑस्टेनिटिक ताप पर गर्म करने के दौरान कार्बन-हानि से सामान्यतः सतह के निकट ऐसा क्षेत्र बनता है जिसमें आंतरिक भाग की तुलना में अधिक फेराइट और कम पर्लाइट होती है। आंतरिक भाग में अपेक्षित फेराइट-पर्लाइट संरचना दिखाई दे सकती है, जबकि सतही क्षेत्र में फेराइट के दाने अप्रभावित पदार्थ की तुलना में अधिक दूरी तक भीतर की ओर विस्तारित दिखाई देते हैं। यह आंशिक डीकार्ब्यूराइजेशन का परिचित धातुवैज्ञानिक संकेत है। यदि कार्बन-क्षय पर्याप्त गंभीर हो, तो दिखाई देने वाला सतही क्षेत्र लगभग पूरी तरह फेराइटिक हो सकता है, जिसे लागू परीक्षण-मापदंडों के अंतर्गत अक्सर पूर्ण डीकार्ब्यूराइजेशन कहा जाता है।

संक्रमण विरले ही कोई तीखी रासायनिक सीमा होता है। कार्बन ऑस्टेनाइट के माध्यम से उस सतह की ओर विसरित होता है जिसकी कार्बन-गतिविधि इस्पात की कार्बन-गतिविधि से कम होती है। सतह पर ऑक्सीजन, जलवाष्प, कार्बन डाइऑक्साइड या अन्य भट्ठी-गैसों से संबंधित अभिक्रियाएँ कार्बन का उपभोग करती हैं या अंतरापृष्ठीय कार्बन-संतुलन को बदल देती हैं। इसलिए मापी गई संरचना विसरण, सतही-अभिक्रिया गतिकी, तापमान, संपर्क-अवधि और भट्ठी की कार्बन-क्षमता—इन सभी का संयुक्त परिणाम होती है। ASM की *Steel Decarburization—Mechanisms, Models, Prevention, Correction, and Effects on Component Life* इस युग्मित प्रक्रिया का वर्णन करती है, न कि इसे केवल ऑक्सीकरण के रूप में देखती है।

फेराइट और पर्लाइट उपयोगी संकेतक हैं, लेकिन वे स्वतः डीकार्ब्यूराइजेशन का प्रमाण नहीं हैं। फेराइट-समृद्ध पट्टी स्थानीय शीतलन-दर में परिवर्तन, रूपांतरित ऊष्मा-प्रभावित क्षेत्र या फोर्जिंग अथवा रोलिंग से बनी मूल सूक्ष्मसंरचनात्मक प्रवणता के कारण भी हो सकती है। वेल्डिंग, फ्लेम-कटिंग, ग्राइंडिंग या पहले की गई मरम्मत से उत्पन्न ऊष्मा-प्रभावित अवशेष कार्बन-प्रवणता के बिना भी परिवर्तित दाने के आकार और फेज-कंट्रास्ट उत्पन्न कर सकता है। पृथक्करण से स्थानीय पर्लाइट-अंश भी बदल सकता है। उदाहरण के लिए, मैंगनीज या सिलिकॉन का पृथक्करण-बैंड रूपांतरण-व्यवहार को बदल सकता है और आसन्न क्षेत्रों से भिन्न संरचना उत्पन्न कर सकता है, भले ही सतह पर कार्बन-सांद्रता कम न हुई हो।

विश्लेषक को परिधि के आसपास कई स्थानों की तुलना करनी चाहिए और जहाँ संभव हो, उसी उत्पाद तथा उसी हीट से लिए गए किसी अप्रभावित संदर्भ-क्षेत्र की भी जाँच करनी चाहिए। गहराई का सत्यापन फेज-अंश, दाने की आकृति या कठोरता में परिवर्तन के आधार पर किया जाना चाहिए—किसी एक अलग-थलग फोटो से इसका अनुमान नहीं लगाया जाना चाहिए। जब सतह की सही पहचान हो और तापीय इतिहास ज्ञात हो, तब सतह की ओर पर्लाइट में क्रमिक कमी कार्बन-क्षय का समर्थन करती है। लेकिन इससे भट्ठी में उत्पन्न कारण सिद्ध नहीं होता।

फेज-रूपांतरण व्याख्या को और जटिल बना सकता है। ऑस्टेनिटाइज़ किए गए और तेजी से ठंडे किए गए इस्पात में फेराइटिक सतही परत के नीचे मार्टेंसाइट या बेनाइट हो सकता है। दिखाई देने वाली सीमा कार्बन-सामग्री में परिवर्तन, शीतलन-दर में परिवर्तन या दोनों का परिणाम हो सकती है। AISI/SAE 1045 जैसे मध्यम-कार्बन ग्रेड में अधिक कठोर रूपांतरित कोर के ऊपर फेराइटिक सतह डीकार्ब्यूराइजेशन के अनुरूप हो सकती है, लेकिन यदि परिणाम विवादित हो, तो धातुविज्ञानी को कठोरता या रासायनिक प्रमाण की भी आवश्यकता होगी। मिश्रधातु ग्रेडों में क्रोमियम, मोलिब्डेनम, सिलिकॉन और मैंगनीज फेज-स्थिरता तथा एचिंग-प्रतिक्रिया को प्रभावित करते हैं; इसलिए साधारण-कार्बन इस्पात से दृश्य तुलना करना सुरक्षित नहीं है।

केवल तापमान के आधार पर भी देखी गई परत का पूर्वानुमान नहीं लगाया जा सकता। Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn स्प्रिंग इस्पात पर 2021 में किए गए एक अध्ययन में 700 से 1000 °C तक परीक्षण किया गया। इसमें पाया गया कि डीकार्ब्यूराइज्ड फेराइट की मोटाई लगभग 800–825 °C तक बढ़ी और उसके बाद घट गई। अधिक तापमान पर अधिक विसरण होने के बावजूद वृद्धि एकदिश नहीं रही, क्योंकि ऑक्सीकरण तथा सतही-अभिक्रिया की स्थितियाँ भी बदल गईं। यही एक कारण है कि सूक्ष्मदर्शी के परिणाम को भट्ठी-वायुमंडल के अभिलेखों के साथ पढ़ा जाना चाहिए। ASM जलवाष्प-सांद्रता, कार्बन डाइऑक्साइड-सांद्रता और ऑक्सीजन के आंशिक दाब को कार्बन-क्षमता से संबंधित भट्ठी-चर के रूप में पहचानता है। Eurotherm तापमान और कार्बन मोनोऑक्साइड-सामग्री के साथ जिरकोनिया-प्रोब से प्राप्त ऑक्सीजन-मापों के संयोजन द्वारा, या ओसांक-मापन द्वारा, कार्बन-क्षमता का अनुमान बताता है। ये नियंत्रण संपर्क-अवस्था की व्याख्या करते हैं; वे इस्पात की जाँच का स्थान नहीं लेते।

### निर्णायक परीक्षणों में रैखिक या मात्रात्मक विश्लेषण

स्क्रीनिंग परीक्षण यह पहचान सकता है कि संदिग्ध सतही क्षेत्र मौजूद है या नहीं, लेकिन रिपोर्ट की गई डीकार्ब्यूराइजेशन-गहराई के लिए परिभाषित मापदंड आवश्यक होते हैं। ASTM E1077-14(2021), *Standard Test Methods for Estimating the Depth of Decarburization of Steel Specimens*, स्क्रीनिंग, सूक्ष्मदर्शीय, माइक्रोइंडेंटेशन-कठोरता और रासायनिक-विश्लेषण प्रक्रियाओं को शामिल करता है। जब पक्षों में मतभेद हो, तब यह कठोर मात्रात्मक या रैखिक विश्लेषण को निर्णायक पद्धति के रूप में निर्दिष्ट करता है। ISO 3887:2023, *Steels — Determination of the depth of decarburization*, इस्पात उत्पादों में गहराई मापने के लिए तीन विधियाँ निर्दिष्ट करता है, जबकि SAE J419\_201801, *Methods of Measuring Decarburization*, लौह-आधारित पदार्थों के लिए अनुशंसित सूक्ष्मदर्शीय, कठोरता और रासायनिक-विश्लेषण पद्धतियाँ देता है।

रैखिक विश्लेषण दृश्य संक्रमण को दर्ज किए गए मापन में बदल देता है। पहचानी गई मूल सतह से कोर की ओर एक परीक्षण-रेखा रखी जाती है और विश्लेषक उस स्थिति को दर्ज करता है जहाँ निर्दिष्ट संरचनात्मक मापदंड पूरा होता है। मानक और अनुबंध के अनुसार, यह मापदंड पूर्ण डीकार्ब्यूराइजेशन के अंत, आंशिक डीकार्ब्यूराइजेशन के अंत या सामान्य कोर-संरचना में वापसी से संबंधित हो सकता है। रिपोर्ट में स्पष्ट रूप से बताया जाना चाहिए कि कौन-सी सीमा मापी गई थी। इस परिभाषा के बिना “डीकार्ब्यूराइजेशन-गहराई” अलग-अलग दूरियों का वर्णन कर सकती है।

मात्रात्मक सूक्ष्मदर्शिकी के लिए प्रयोगशाला को आवर्धन, कैलिब्रेटेड स्केल, एचिंग-अभिकर्मक, अनुप्रस्थ काट का स्थान, मापों की संख्या और उनके बीच की दूरी तथा प्रत्येक सीमा का स्थान निर्धारित करने के लिए प्रयुक्त नियम का अभिलेख रखना चाहिए। एक सुविधाजनक दृश्य-क्षेत्र के बजाय कई रेडियल या अनुप्रस्थ रेखाएँ अधिक उपयुक्त होती हैं, विशेषकर बार और फोर्जिंग में, जहाँ परिधि के चारों ओर संपर्क अलग-अलग हो सकता है। चित्रों में सतह-संदर्भ और स्केल-बार शामिल होने चाहिए। यदि संक्रमण अनियमित हो, तो एकल गोल-मोल मान की तुलना में न्यूनतम, अधिकतम, माध्य और मापन-प्रसार अधिक महत्वपूर्ण हो सकते हैं।

निर्णायक परीक्षण में अवलोकन को व्याख्या से अलग रखना चाहिए। इसमें यह कहा जा सकता है कि सतह की ओर फेराइट-अंश बढ़ता है, कि मापी गई दूरी पर पर्लाइट समाप्त हो जाती है या कि इसी क्षेत्र में कठोरता बदलती है। केवल इसलिए यह दावा नहीं किया जाना चाहिए कि भट्ठी में ऑक्सीजन अत्यधिक थी क्योंकि माइक्रोग्राफ में फेराइट अधिक है। स्केल का प्रवेश, पॉलिशिंग-क्षति, पृथक्करण और असंबंधित रूपांतरित परत पर विचार किया जाना चाहिए और जहाँ प्रासंगिक हो, बिना-एचिंग वाली सूक्ष्मदर्शिकी, कठोरता-ट्रैवर्स, रासायनिक विश्लेषण या दूसरे अनुप्रस्थ काट द्वारा इनकी जाँच की जानी चाहिए।

इसलिए सूक्ष्मदर्शी संरचनात्मक प्रमाण का स्थान निर्धारित करने में शक्तिशाली है, लेकिन उसके कारण और सटीक कार्बन-प्रोफाइल की पहचान करने में सीमित है। ASTM की निर्णायक-परीक्षण अवधारणा महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह दृश्य विश्वास के स्थान पर प्रलेखित मापन-नियम प्रस्तुत करती है। किसी विवाद में परिणाम पुनरुत्पादनीय होना चाहिए: किसी अन्य परीक्षक को पता होना चाहिए कि अनुप्रस्थ काट कहाँ से लिया गया था, उसे कैसे तैयार किया गया, कौन-सी सीमा परिभाषित की गई थी और रिपोर्ट की गई गहराई की गणना कैसे की गई।

## कठोरता और रासायनिक-विश्लेषण विधियाँ

डीकार्बरीकरण को अक्सर मिलीमीटर में गहराई के रूप में दर्ज किया जाता है, लेकिन यह संख्या इस बात पर निर्भर करती है कि गहराई कैसे मापी गई थी। कठोरता-ट्रैवर्स स्थानीय यांत्रिक प्रतिक्रिया में परिवर्तन दर्ज करता है। रासायनिक प्रोफ़ाइल लिए गए नमूना-आयतन के भीतर संघटन दर्ज करती है। मेटालोग्राफिक परीक्षण चरणों और आकृति-विज्ञान को दर्ज करता है। ये परस्पर संबंधित अवलोकन हैं, एक-दूसरे के स्थान पर प्रयुक्त की जा सकने वाली मापें नहीं।

ISO 3887:2023, *स्टील — डीकार्बरीकरण की गहराई का निर्धारण*, इस्पात उत्पादों में डीकार्बरीकरण की गहराई मापने के लिए तीन विधियाँ निर्दिष्ट करता है। ASTM E1077-14(2021), *इस्पात नमूनों के डीकार्बरीकरण की गहराई का आकलन करने की मानक परीक्षण विधियाँ*, प्रारंभिक जाँच, सूक्ष्मदर्शीय, सूक्ष्म-इंडेंटेशन-कठोरता और रासायनिक-विश्लेषण प्रक्रियाओं को शामिल करता है। SAE J419\_201801, *डीकार्बरीकरण मापने की विधियाँ*, लौह-आधारित पदार्थों के लिए अनुशंसित सूक्ष्मदर्शीय, कठोरता और रासायनिक-विश्लेषण प्रक्रियाएँ भी निर्धारित करता है। उपयुक्त विधि इस बात पर निर्भर करती है कि परिणाम उत्पादन-जाँच, विनिर्देशन-आधारित माप, या विफलता अथवा विवाद में साक्ष्य के रूप में उपयोग किया जाना है।

### सूक्ष्म-इंडेंटेशन-कठोरता ट्रैवर्स

सूक्ष्म-इंडेंटेशन-कठोरता ट्रैवर्स में खुले हुए पृष्ठ से अप्रभावित आंतरिक भाग की ओर छोटे इंडेंटों की एक शृंखला बनाई जाती है और फिर दूरी के सापेक्ष कठोरता का आलेख तैयार किया जाता है। इस परीक्षण में सामान्यतः विकर्स या क्नूप इंडेंटों का उपयोग किया जाता है। भार और इंडेंटों के बीच अंतराल इस प्रकार चुने जाते हैं कि अपेक्षित प्रवणता स्पष्ट हो सके और प्लास्टिक क्षेत्रों का परस्पर अतिव्यापन न हो। इसका परिणाम सतह के निकट यांत्रिक-प्रतिक्रिया की प्रोफ़ाइल के रूप में मिलता है।

डीकार्बरीकृत परत में आधार सामग्री की तुलना में सामान्यतः कम पर्लाइट, कम कार्बाइड या फेराइट का अधिक अंश होता है। इसलिए इसमें कम कठोरता दिखाई देने की प्रवृत्ति होती है, विशेषकर मध्यम और उच्च-कार्बन इस्पातों में, जिनकी सामर्थ्य कार्बन-समृद्ध चरणों पर बहुत अधिक निर्भर करती है। ट्रैवर्स में सतह से कोर की ओर कठोरता में तीव्र वृद्धि, क्रमिक संक्रमण या कोई स्पष्ट परिवर्तन न दिखाई दे सकता है। इसके बाद किसी निर्दिष्ट कठोरता-मानदंड का उपयोग प्रभावित क्षेत्र की सीमा का अनुमान लगाने के लिए किया जा सकता है।

यह सीमा कार्बन की प्रत्यक्ष मात्रा-माप नहीं है। कठोरता पर चरण-संतुलन, कण-आकार, मार्टेंसाइट या बैनाइट का निर्माण, टेम्परिंग, अवशिष्ट तनाव, मिश्रधातु तत्व, परीक्षण की दिशा और स्थानीय सूक्ष्मसंरचनात्मक पट्टिकाबद्धता का भी प्रभाव पड़ता है। नरम सतह डीकार्बरीकरण का संकेत हो सकती है, लेकिन इसका कारण अलग तापीय इतिहास या अनुचित रूप से तैयार की गई सतह भी हो सकता है। इसके विपरीत, कार्बन-क्षीण क्षेत्र में भी पर्याप्त कठोरता बनी रह सकती है, यदि उसके रूपांतरण-उत्पाद या मिश्रधातु-संघटन कार्बन की कुछ कमी की भरपाई कर दें।

सतह की तैयारी महत्वपूर्ण है। ऑक्साइड-परत, पीसने से उत्पन्न तापीय क्षति, गोलाकार किनारे और किनारे के अत्यधिक निकट इंडेंट बनाना प्रारंभिक मापों को विकृत कर सकते हैं। इंडेंटर इतना छोटा होना चाहिए कि प्रवणता का पता चल सके, लेकिन इतना छोटा भी नहीं कि व्यक्तिगत फेराइट कण, कार्बाइड या सतह की खुरदरापन रीडिंग पर हावी हो जाएँ। अत्यधिक कम अंतराल पर बनाए गए इंडेंट पड़ोसी इंडेंटों के पारस्परिक प्रभाव का कारण भी बन सकते हैं। ट्रैवर्स को सतह के अभिलंब को पार करना चाहिए और सामग्री के भीतर इतनी दूर तक जारी रहना चाहिए कि कई रीडिंग अप्रभावित संदर्भ-कठोरता स्थापित कर सकें।

ASTM E1077-14(2021) अपनी आकलन प्रक्रियाओं में सूक्ष्म-इंडेंटेशन कठोरता को शामिल करता है, लेकिन यह कठोरता-प्रोफ़ाइल को रासायनिक प्रोफ़ाइल में परिवर्तित नहीं करता। यह विधि तब सबसे अधिक विश्वसनीय होती है जब कठोरता-परिवर्तन मेटालोग्राफिक साक्ष्य और अपेक्षित कार्बन-प्रवणता से मेल खाता हो। जब इस्पात जटिल क्वेंचिंग, टेम्परिंग, स्फेरॉइडाइजिंग या सतह-उपचार से गुज़रा हो, तब इसकी विश्वसनीयता कम हो जाती है।

भट्ठी का तापीय इतिहास गैर-एकदिशीय परिणाम भी उत्पन्न कर सकता है। 2021 में *Journal of Materials Research and Technology* में प्रकाशित Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn स्प्रिंग स्टील के एक अध्ययन में, जिसे 700 से 1000 °C के बीच गर्म किया गया था, डीकार्बरीकृत फेराइट की मोटाई लगभग 800–825 °C तक तापमान के साथ बढ़ी और उसके बाद घट गई। मापी गई परत का निर्धारण केवल तापमान से नहीं हुआ। इस्पात की सतह पर कार्बन की सक्रियता, ऑक्सीकरण अभिक्रियाएँ, ऑस्टेनाइट के माध्यम से विसरण और संपर्क-अवधि—इन सभी में एक साथ परिवर्तन हुआ। ऐसे चक्र के बाद लिए गए कठोरता-ट्रैवर्स की व्याख्या इस सरल नियम से नहीं की जानी चाहिए कि अधिक तापमान का अर्थ हमेशा अधिक डीकार्बरीकरण-गहराई होता है।

### रासायनिक विश्लेषण और नमूना-गहराई

रासायनिक विश्लेषण एक अलग प्रश्न का उत्तर देता है: किसी निश्चित स्थान से हटाई गई या लिए गए नमूने में कितनी मात्रा में कार्बन मौजूद है? इसलिए यह संघटन-केंद्रित अधिक प्रत्यक्ष तरीका है, लेकिन “प्रत्यक्ष” का अर्थ स्थानिक रूप से सटीक होना नहीं है। परिणाम एकत्र की गई सामग्री के आयतन को दर्शाता है, आवश्यक नहीं कि किसी एक ज्यामितीय तल पर कार्बन की सांद्रता को।

उदाहरण के लिए, थोक दहन-विश्लेषण तैयार किए गए नमूने में कार्बन को सटीक रूप से माप सकता है, लेकिन पूरे नमूने की मोटाई में कार्बन का औसत निकालता है। यदि नमूना कई मिलीमीटर मोटा है, तो यह 20 माइक्रोमीटर की सतही प्रवणता की पहचान नहीं कर सकता। डीकार्बरीकरण को स्पष्ट करने के लिए विश्लेषक को क्रमिक परतें हटानी होंगी, सावधानीपूर्वक परिभाषित पतली स्लाइस लेनी होगी, या ज्ञात अंतःक्रिया-आयतन वाली सूक्ष्म-विश्लेषणात्मक तकनीक का उपयोग करना होगा। नमूना लेने की ज्यामिति परिणाम का एक अंग बन जाती है।

सतह से सामग्री हटाने की प्रक्रिया विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। यदि किसी नमूने का विश्लेषण ऑक्साइड-परत, तेल, पीसने से उत्पन्न मलबे या अनजाने में हटाई गई सामग्री की परत सहित किया जाता है, तो दर्ज किया गया कार्बन-मान मूल इस्पात-सतह के अनुरूप नहीं हो सकता। रासायनिक स्ट्रिपिंग, मशीनिंग, वैद्युत-अपघटनी निष्कासन या नियंत्रित पीसाई—इनमें से प्रत्येक गहराई-वृद्धि को बदल सकता है और संदूषण उत्पन्न कर सकता है। विधि में प्रारंभिक संदर्भ-सतह, प्रत्येक चरण में हटाई गई मात्रा, एकत्र किए गए क्षेत्रफल या द्रव्यमान, तथा यह विवरण दर्ज होना चाहिए कि रिपोर्ट किया गया मान किसी परत का औसत है या बिंदु-सदृश माप।

परत-दर-परत रासायनिक प्रोफ़ाइल यह दिखा सकती है कि कार्बन-सांद्रता तीव्र अंतरापृष्ठ के बजाय कोर की ओर धीरे-धीरे बढ़ती है। ऐसी प्रोफ़ाइल से प्राप्त “गहराई” कठोरता-मानदंड या मेटालोग्राफिक सीमा से समान नहीं हो सकती। एक विधि प्रभावित गहराई को उस स्थान के रूप में परिभाषित कर सकती है जहाँ कार्बन नाममात्र थोक-मान के चुने हुए अंश तक पहुँचता है; दूसरी विधि उसे उस स्थान के रूप में परिभाषित कर सकती है जहाँ फेराइट या कार्बाइड की आकृति-विज्ञान अब अलग से पहचानी नहीं जा सकती। दोनों परीक्षणों में से किसी के अमान्य हुए बिना उनके मान अलग हो सकते हैं।

ऐसी प्रोफ़ाइलों की व्याख्या में भट्ठी का वातावरण उपयोगी संदर्भ प्रदान करता है। ASM International की 2013 की *Furnace Atmosphere Controls in Heat Treating* में जल-वाष्प की सांद्रता, कार्बन-डाइऑक्साइड की सांद्रता और ऑक्सीजन का आंशिक दाब उन परिवर्तनीयों के रूप में पहचाने गए हैं जिनका उपयोग भट्ठी की कार्बन-पोटेंशियल को नियंत्रित करने और डीकार्बरीकरण रोकने के लिए किया जाता है। कार्बन का विनिमय इस्पात और वातावरण के बीच कार्बन-सक्रियता के अंतर तथा सतही अभिक्रिया की गतिकी द्वारा नियंत्रित होता है। Eurotherm के 2020 के *2704CP Handbook* परिशिष्ट में भट्ठी के तापमान और कार्बन-मोनोऑक्साइड की मात्रा के साथ ज़िरकोनिया-प्रोब ऑक्सीजन-मापों को मिलाकर, या ओसांक-मापन के माध्यम से, भट्ठी की कार्बन-पोटेंशियल का सामान्य अनुमान लगाने का वर्णन है।

ये रीडिंग प्रक्रिया-संबंधी साक्ष्य हैं, किसी घटक की सतह पर कार्बन-सामग्री का प्रमाण नहीं। Linde की 2023 की सिंटरिंग-मार्गदर्शिका में बताया गया है कि N2/H2 वातावरण में जल-वाष्प डीकार्बरीकरण का कारण बनती है और एक प्रायोगिक दिशानिर्देश का उल्लेख किया गया है, जिसके अनुसार निर्दिष्ट सिंटरिंग परिस्थितियों में 5% से कम हाइड्रोजन ने कार्बरीकरण और डीकार्बरीकरण की दरों को सीमित किया। यह आँकड़ा परिस्थितिनिर्भर है, सार्वभौमिक भट्ठी-नियम नहीं। Cambridge की धातुओं के लिए वातावरण-नियंत्रण संबंधी मार्गदर्शिका में वर्णित अनुसार, अतिरिक्त ऑक्सीजन के संपर्क से ऑक्सीकरण, ऑक्साइड-परत बनना और डीकार्बरीकरण हो सकता है।

### कठोरता, सूक्ष्मसंरचना और कार्बन-सांद्रता का सहसंबंध

सबसे सुदृढ़ व्याख्या स्वतंत्र अवलोकनों के बीच सहमति से प्राप्त होती है। यदि किसी सतही क्षेत्र में कम कार्बन, अधिक फेराइट या कम कार्बाइड-अंश और कम कठोरता दिखाई दे, तो यह डीकार्बरीकरण का सुसंगत निदान प्रदान करता है। यदि केवल कठोरता में परिवर्तन हो, तो निष्कर्ष संकेतात्मक है। यदि केवल कार्बन-परिणाम में परिवर्तन हो, तो विश्लेषक को नमूना-घिसाव, औसतकरण और सतह की तैयारी पर भी विचार करना चाहिए। यदि कार्बन-प्रवणता के बिना सूक्ष्मसंरचना में परिवर्तन हो, तो इसका कारण रूपांतरण-इतिहास या मिश्रधातु का पृथक्करण हो सकता है।

सहसंबंध के लिए स्थानों का मिलान आवश्यक है। कठोरता-ट्रैवर्स, मेटालोग्राफिक सेक्शन और रासायनिक नमूने समान सतह-संदर्भ वाले सन्निकट या क्रमिक सेक्शनों से लिए जाने चाहिए। पहले 0.5 mm का औसत लेने वाले कार्बन-नमूने की तुलना सीधे पहले 0.1 mm तक सीमित कठोरता-परिवर्तन से नहीं की जा सकती। इसी प्रकार, किसी कोने से लिया गया माइक्रोग्राफ विस्तृत समतल सतह का प्रतिनिधित्व नहीं कर सकता, क्योंकि किनारे की ज्यामिति ऊष्मा-संचरण और गैस की पहुँच को बदल देती है।

जब किसी विनिर्देशन, विफलता-जाँच या विवाद में अधिक सुदृढ़ साक्ष्य की आवश्यकता हो, तब मानकों पर आधारित व्याख्या को इस विधि-संयोजन से लाभ मिलता है। ASTM E1077-14(2021) विवादों में कठोर मात्रात्मक या रेखीय विश्लेषण को निर्णायक-परीक्षण दृष्टिकोण के रूप में निर्दिष्ट करता है। यह प्रावधान महत्वपूर्ण है, क्योंकि त्वरित कठोरता-जाँच संदिग्ध सामग्री की पहचान कर सकती है, जबकि अधिक नियंत्रित मात्रात्मक परीक्षण रिपोर्ट की गई गहराई स्थापित कर सकता है। ISO 3887:2023 और SAE J419\_201801 संबंधित मापन-पद्धतियों के चयन और अनुप्रयोग के लिए रूपरेखा प्रदान करते हैं; फिर भी प्रयोगशाला-रिपोर्ट में प्रयुक्त मानदंड, नमूना-स्थान, तैयारी-प्रक्रिया, ट्रैवर्स-अंतराल और जहाँ उपलब्ध हो, अनिश्चितता या पुनरुत्पादकता का उल्लेख होना चाहिए।

व्यावहारिक निष्कर्ष यह है: संक्रमण-क्षेत्र का पता लगाने के लिए कठोरता अक्सर प्रभावी होती है, संघटन की पुष्टि के लिए रासायनिक विश्लेषण उपयोगी है और परिवर्तित हुए चरणों को समझाने के लिए माइक्रोस्कोपी सहायक है। इनमें से किसी को भी अन्य का सार्वभौमिक विकल्प नहीं माना जाना चाहिए। रिपोर्ट की गई डीकार्बरीकरण-गहराई तभी सार्थक होती है जब संख्या के साथ परीक्षण-विधि, नमूना-आयतन, स्वीकृति-मानदंड और इस्पात का तापीय इतिहास भी स्पष्ट रूप से दिए गए हों।

## ताप उपचार और सिंटरिंग में डीकार्बराइजेशन का नियंत्रण

डीकार्बराइजेशन का नियंत्रण किसी नाममात्र की भट्ठी-गैस रेसिपी से नहीं, बल्कि कार्बन पोटेंशियल से शुरू होता है। “एंडोथर्मिक”, “नाइट्रोजन–मेथनॉल” या “N₂/H₂” के रूप में लेबल किया गया मिश्रण तापमान, नमी, रिसाव, गैस-प्रवाह या दहन-संतुलन में परिवर्तन होने पर अलग-अलग कार्बन-स्थानांतरण स्थितियाँ उत्पन्न कर सकता है। स्टील अपनी सतह पर कार्बन-गतिशीलता तथा उन सतही अभिक्रियाओं की दरों के प्रति प्रतिक्रिया करता है, जो कार्बन का उपभोग या आपूर्ति करती हैं। इसके बाद कार्बन ऑस्टेनाइट के माध्यम से सतह की ओर विसरित होता है। इसलिए भट्ठी-नियंत्रण में उन वायुमंडलीय चर का मापन आवश्यक है, जो कार्बन-गतिशीलता को नियंत्रित करते हैं; यह मान लेना पर्याप्त नहीं है कि गैसों की एक निश्चित संरचना हमेशा एक निश्चित परिणाम देगी।

आवश्यक कार्बन पोटेंशियल का निर्धारण स्टील के ग्रेड, सेक्शन आकार, ताप और होल्डिंग चक्र तथा इसके बाद होने वाली किसी भी कार्ब्यूराइजिंग, न्यूट्रल-हार्डनिंग या ब्राइट-एनीलिंग प्रक्रिया के आधार पर किया जाना चाहिए। साधारण-कार्बन ग्रेड के लिए न्यूट्रल वातावरण अपने-आप उच्च-मिश्रधातु स्टील के लिए न्यूट्रल नहीं होता, और न ही प्रत्येक तापमान पर वही सेट-पॉइंट उपयुक्त होता है। उद्देश्य यह है कि सतह की कार्बन-गतिशीलता को स्टील की आवश्यक साम्यावस्था के पर्याप्त निकट रखा जाए, ताकि अवांछित कार्ब्यूराइजेशन के बिना कार्बन-हानि रोकी जा सके।

### भट्ठी के कार्बन पोटेंशियल का निर्धारण और उसका अनुरक्षण

कार्बन पोटेंशियल वह प्रभावी कार्बन-गतिशीलता है, जिसे भट्ठी का वातावरण निर्दिष्ट तापमान पर स्टील पर आरोपित कर सकता है। यदि वातावरण का कार्बन पोटेंशियल स्टील की सतह से कम है, तो कार्बन स्टील से बाहर निकलता है। यदि पोटेंशियल अधिक है, तो कार्बन स्टील में प्रवेश करता है। अल्पकालिक विचलन भी महत्वपूर्ण हो सकता है, जब लोड पतला हो, सतह का क्षेत्रफल बड़ा हो या सामग्री लंबे समय तक तापमान पर बनी रहे।

ASM की *Furnace Atmosphere Controls in Heat Treating* में जल-वाष्प सांद्रता, कार्बन डाइऑक्साइड सांद्रता और ऑक्सीजन आंशिक दाब को ऐसे भट्ठी-चरों के रूप में चिन्हित किया गया है, जिनका उपयोग कार्बन पोटेंशियल को नियंत्रित करने और डीकार्बराइजेशन रोकने के लिए किया जाता है। ये चर स्टील की सतह पर कार्बन मोनोऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन, जल-वाष्प और कार्बन के बीच होने वाली अभिक्रियाओं के माध्यम से परस्पर जुड़े होते हैं। इसलिए H₂O या CO₂ में मामूली वृद्धि भी प्रभावी वातावरण को बदल सकती है, भले ही नाइट्रोजन, हाइड्रोजन या एनरिचिंग गैस की प्रदर्शित प्रवाह-दरें अपरिवर्तित रहें।

सेट-पॉइंट स्टील विनिर्देशन, प्रक्रिया-योग्यता और भट्ठी-कैलिब्रेशन कार्य से निर्धारित किए जाने चाहिए। तापमान और विश्लेषक की प्रतिक्रिया की जाँच किए बिना इन्हें गैस-प्रवाह तालिका से सीधे नहीं लिया जाना चाहिए। हार्डनिंग चक्र के लिए चयनित पोटेंशियल ऑस्टेनिटाइजिंग तापमान पर न्यूट्रल के निकट या थोड़ा कार्ब्यूराइजिंग हो सकता है; सिंटरिंग चक्र के लिए अनुमत ऑक्सीजन और नमी के स्तर अधिक सीधे निर्दिष्ट किए जा सकते हैं, क्योंकि पाउडर-मेटलर्जी भागों में सतह का क्षेत्रफल बड़ा और परस्पर जुड़ी हुई रंध्रता हो सकती है।

तापमान को वातावरण जितनी ही कड़ाई से नियंत्रित किया जाना चाहिए। कार्बन-गतिशीलता, अभिक्रिया-दर और कार्बन-विसरण—सभी तापमान के साथ बढ़ते या बदलते हैं, लेकिन डीकार्बराइजेशन की गहराई आवश्यक रूप से सरल रैखिक रूप से नहीं बढ़ती। Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn स्प्रिंग स्टील पर 700 से 1000 °C तक किए गए 2021 के एक अध्ययन में पाया गया कि डीकार्बराइज्ड फेराइट की मोटाई लगभग 800–825 °C तक बढ़ी और उसके बाद घट गई। यह परिणाम विसरण, ऑक्सीकरण, फेज-परिवर्तन और सतही-अभिक्रिया प्रभावों के परस्पर प्रतिस्पर्धी होने को दर्शाता है। केवल अधिक भट्ठी-तापमान अपने-आप में अधिक मापे गए डीकार्बराइजेशन का प्रमाण नहीं है।

वातावरण-नियंत्रण के लिए अलार्म और प्रतिक्रिया-योजना भी आवश्यक है। खराब हुई प्रोब, बढ़ता हुआ ड्यू-पॉइंट, घटता हुआ कार्बन पोटेंशियल, एनरिचिंग गैस की हानि या CO में अस्पष्ट परिवर्तन—इनमें से किसी को भी प्रक्रिया-जोखिम के अनुसार होल्ड, नियंत्रित सुधार या लोड-क्वारंटीन की प्रक्रिया शुरू करनी चाहिए। यदि मापन उपकरण दूषित हो और नियंत्रक केवल वाल्व को उसके सेट-पॉइंट की ओर चलाता रहे, तो वह प्रदर्शित संख्या को बनाए रख सकता है, फिर भी डीकार्बराइज्ड स्टील उत्पन्न हो सकता है।

![इस्पात का डीकार्बराइजेशन: कारण, मापन और नियंत्रण](/images/uploads/629badba-7494-4dc9-9fec-f9d297d99159/wiki-inline-a-heat-treatment-furnace-control-station-with-a-zirconia-oxygen-probe-dew-point-1920x1094.jpg)[](/images/uploads/629badba-7494-4dc9-9fec-f9d297d99159/wiki-inline-a-heat-treatment-furnace-control-station-with-a-zirconia-oxygen-probe-dew-point-1920x1094.avif "छवि बड़ी करें — इस्पात का डीकार्बराइजेशन: कारण, मापन और नियंत्रण")Carbon-potential control depends on temperature and atmosphere measurements rather than a nominal gas recipe alone.

### सेंसर, ड्यू-पॉइंट, ऑक्सीजन प्रोब, तापमान और कार्बन मोनोऑक्साइड

Eurotherm के 2704CP Handbook supplement में भट्ठी के कार्बन पोटेंशियल का अनुमान लगाने के दो सामान्य मार्गों का वर्णन किया गया है। एक में जिरकोनिया-प्रोब से प्राप्त ऑक्सीजन-मापन को भट्ठी के तापमान और कार्बन-मोनोऑक्साइड की मात्रा के साथ जोड़ा जाता है। दूसरा ड्यू-पॉइंट मापन का उपयोग करता है। ये दोनों मार्ग संबंधित हैं, लेकिन एक ही भौतिक सेंसर से प्राप्त परस्पर विनिमेय रीडिंग नहीं हैं।

जिरकोनिया ऑक्सीजन प्रोब भट्ठी के तापमान पर जिरकोनिया इलेक्ट्रोलाइट के आर-पार उत्पन्न वोल्टेज के माध्यम से ऑक्सीजन पोटेंशियल मापती है। ज्ञात या नियंत्रित CO मात्रा के साथ, प्रोब सिग्नल और तापमान को अनुमानित कार्बन पोटेंशियल में परिवर्तित किया जा सकता है। तापमान-क्षतिपूर्ति अनिवार्य है: अलग-अलग तापमानों पर समान प्रोब-वोल्टेज समान ऑक्सीजन या कार्बन पोटेंशियल को प्रदर्शित नहीं करता। गणना में CO की मात्रा भी आवश्यक है। यदि नियंत्रक CO का स्थिर मान मान ले, जबकि वास्तविक गैस-संरचना बदल रही हो, तो जिरकोनिया सेल के सही ढंग से काम करने पर भी प्रदर्शित कार्बन पोटेंशियल गलत हो सकता है।

प्रोब का स्थान महत्वपूर्ण है। मापन लोड के आसपास के वातावरण का प्रतिनिधित्व करना चाहिए, न कि किसी स्थिर कोने, ठंडी सैंपलिंग-ट्यूब या वायु-रिसाव के निकट स्थित क्षेत्र का। कालिख, स्केल, संघनित द्रव, प्रोब का पुराना होना, विद्युत शोर और संदर्भ-वायु संबंधी समस्याएँ रीडिंग को विकृत कर सकती हैं। ऑपरेटरों को ज्ञात कैलिब्रेशन-स्थिति के विरुद्ध प्रोब की प्रतिक्रिया सत्यापित करनी चाहिए, प्रोब और सुरक्षात्मक घटकों का निरीक्षण करना चाहिए तथा अनुरक्षण या अस्पष्ट ड्रिफ्ट के बाद सिग्नल की स्वतंत्र वातावरणीय डेटा से तुलना करनी चाहिए। जिस स्थान पर भट्ठी का वातावरण प्रतिनिधि न हो, वहाँ स्थापित प्रोब को कैलिब्रेट करने से समस्या ठीक नहीं हो सकती।

ड्यू-पॉइंट मापन गैस की नमी की मात्रा मापकर एक अलग निगरानी-पद्धति प्रदान करता है, सामान्यतः नियंत्रित सैंपलिंग और शीतलन के बाद। नमी एक प्रत्यक्ष चेतावनी-चर है, क्योंकि जल-वाष्प स्टील की सतह पर कार्बन का ऑक्सीकरण कर सकता है। ASM कार्बन पोटेंशियल नियंत्रित करने के लिए प्रयुक्त चरों में जल-वाष्प सांद्रता को शामिल करता है, जबकि Linde के 2023 के सिंटरिंग मार्गदर्शन में कहा गया है कि N₂/H₂ वातावरण में जल-वाष्प डीकार्बराइजेशन का कारण बनता है। Linde यह प्रयोगात्मक मार्गदर्शिका भी देता है कि उद्धृत सिंटरिंग स्थितियों में 5% से कम हाइड्रोजन कार्ब्यूराइजिंग और डीकार्बराइजिंग दरों को सीमित करता है। यह मान प्रक्रिया-विशिष्ट है; यह प्रत्येक भट्ठी, मिश्रधातु, तापमान या ड्यू-पॉइंट के लिए सार्वभौमिक सीमा नहीं है।

ड्यू-पॉइंट गीली रिफ्रैक्टरी सामग्री, खराब गैस-ड्राइंग, रिसाव, भट्ठी की सफाई या अपूर्ण पर्जिंग के कारण भट्ठी में प्रवेश करने वाले पानी का संकेत दे सकता है। हालांकि, यह अकेले कार्बन पोटेंशियल को प्रभावित करने वाली प्रत्येक अभिक्रिया का वर्णन नहीं कर सकता। कम ड्यू-पॉइंट यह सिद्ध नहीं करता कि लोड सुरक्षित है, यदि दरवाजे की सील से वायु प्रवेश कर रही हो या CO₂, CO, तापमान और प्रवाह की स्थितियाँ असामान्य हों। इसलिए ड्यू-पॉइंट प्रणाली की व्याख्या तापमान, प्रवाह, दाब और, जहाँ लागू हो, ऑक्सीजन तथा CO मापनों के साथ की जानी चाहिए।

### लोड प्रथा, सीलिंग, गैस-वितरण और प्रक्रिया-सत्यापन

अच्छी तरह नियंत्रित वातावरण खराब लोड-प्रथा की भरपाई नहीं कर सकता। भागों को इस प्रकार व्यवस्थित किया जाना चाहिए कि गैस सभी खुली सतहों तक पहुँच सके और बहुत अधिक सघन रूप से भरे क्षेत्र स्थिर, नमी-धारण करने वाले क्षेत्र न बनाएँ। बास्केट, फिक्स्चर, ट्रे और सुरक्षात्मक कोटिंग्स को महत्वपूर्ण सतहों के आसपास प्रवाह अवरुद्ध नहीं करना चाहिए। भारी लोड एनरिचिंग गैस का उपभोग कर सकते हैं या वातावरण के प्रतिस्थापन में विलंब कर सकते हैं, जबकि ठंडे या गीले लोड ताप-चक्र के सबसे संवेदनशील चरण के दौरान नमी छोड़ सकते हैं।

भट्ठी की सीलों पर विश्लेषकों जितना ही ध्यान दिया जाना चाहिए। दरवाजे के गैप, मफल में दरारें, बर्नर-नियंत्रण, फैन-शाफ्ट सील, सैंपलिंग लाइन और ठीक से बंद न किए गए ट्रांसफर-ओपनिंग कम दाब पर संचालित भट्ठी में वायु खींच सकते हैं। वायु-प्रवेश से ऑक्सीजन आती है और स्थानीय ऑक्सीकरण तथा डीकार्बराइजेशन हो सकता है, भले ही मुख्य विश्लेषक स्वीकार्य मान प्रदर्शित कर रहा हो। जहाँ भट्ठी के डिजाइन के लिए उपयुक्त हो, वहाँ धनात्मक दाब अंतःप्रवेशन को कम करता है; लेकिन अत्यधिक दाब प्रक्रिया-गैस को सीलों के माध्यम से बाहर धकेल सकता है और अन्य खतरे उत्पन्न कर सकता है। अनुरक्षण के बाद तथा जब भी ऑक्सीजन, ड्यू-पॉइंट या CO के रुझान किसी विश्वसनीय प्रक्रिया-व्याख्या के बिना बदलें, तब रिसाव-जाँच की जानी चाहिए।

गैस-वितरण का अनुमान कुल प्रवाह से नहीं, बल्कि जाँच के माध्यम से लगाया जाना चाहिए। इनलेट और एग्जॉस्ट की कार्यप्रणाली, परिसंचरण-फैन का प्रदर्शन, पर्ज-समय, फ्लोमीटर की कार्यक्षमता और दाब की स्थिरता सत्यापित करें। सतत सिंटरिंग में प्रत्येक ज़ोन का अलग-अलग निरीक्षण करें: प्रीहीट, उच्च-तापमान और कूलिंग सेक्शन का वातावरण एक-दूसरे से काफी भिन्न हो सकता है। एक ज़ोन में छोड़ी गई जल-वाष्प नीचे की ओर संघनित या अभिक्रियाशील हो सकती है, और एकल विश्लेषक कार्य-सतह पर मौजूद स्थानीय स्थिति को नहीं पकड़ सकता।

प्रक्रिया-सत्यापन अंततः स्टील से होता है। प्रतिनिधि नमूनों में वे स्थान शामिल होने चाहिए जो भट्ठी के वातावरण के सर्वाधिक संपर्क में हों तथा वे क्षेत्र भी, जो संपर्क या पैकिंग के कारण सबसे अधिक ढके रहने की संभावना रखते हों। ISO 3887:2023, *Steels — Determination of the depth of decarburization*, स्टील उत्पादों में डीकार्बराइजेशन की गहराई मापने के लिए तीन विधियाँ निर्दिष्ट करता है। ASTM E1077-14(2021), *Standard Test Methods for Estimating the Depth of Decarburization of Steel Specimens*, स्क्रीनिंग, माइक्रोस्कोपिक, माइक्रोइंडेंटेशन-हार्डनेस और रासायनिक-विश्लेषण प्रक्रियाओं को शामिल करता है। विवादों में ASTM कठोर मात्रात्मक या रैखिक विश्लेषण को निर्णायक संदर्भ-पद्धति के रूप में निर्दिष्ट करता है। SAE J419\_201801, *Methods of Measuring Decarburization*, लौह-आधारित सामग्रियों के लिए अनुशंसित माइक्रोस्कोपिक, कठोरता और रासायनिक-विश्लेषण प्रथाएँ देता है।

परीक्षण-पद्धति रिपोर्ट की गई गहराई को बदल सकती है। कठोरता-ट्रैवर्स कार्यात्मक रूप से नरम हुए क्षेत्र की पहचान कर सकता है, जबकि मेटालोग्राफी फेराइट डीकार्बराइजेशन को आंशिक डीकार्बराइजेशन से अलग कर सकती है या ऑक्सीकरण-क्षति को पहचान सकती है। इसलिए परिणामों की तुलना समान मानक, सेक्शन-अभिविन्यास, तैयारी-पद्धति, आवर्धन और स्वीकृति-मानदंड का उपयोग करके की जानी चाहिए। यदि भट्ठी का रिकॉर्ड संतोषजनक दिखाई दे, लेकिन प्रतिनिधि स्टील परीक्षण में विफल हो, तो सेट-पॉइंट बढ़ाने से पहले सेंसर-लैग, नमूना-स्थान, लोड-शिल्डिंग, नमी, वायु-प्रवेश और कार्बन-पोटेंशियल गणना की वैधता की जाँच करें। ऐसा कदम अंतर्निहित दोष को ठीक किए बिना डीकार्बराइजेशन के बदले कार्ब्यूराइजेशन पैदा कर सकता है।

## सुधार, हटाना, स्वीकृति और विफलता के परिणाम

सुधार और स्वीकृति लागू विनिर्देशन, ज्यामिति, सेवा-जोखिम और सत्यापित शेष स्थिति पर निर्भर करते हैं।
| निपटान | यह कब उपयुक्त हो सकता है | आवश्यक सत्यापन |
|---|---|---|
| स्वीकार करें | मापा गया स्थिति लागू विनिर्देशन की आवश्यकता पूरी करती है | विधि, मानदंड और परिणाम का दस्तावेजीकरण करें |
| मशीनिंग या घिसाई द्वारा हटाएँ | प्रभावित परत स्वीकृत प्रारंभिक सामग्री-भत्ता के भीतर स्थित है | सुधारी गई सतह और शेष ज्यामिति का पुनःनिरीक्षण करें |
| पुनःप्रक्रिया करें | योग्य पूर्ण ऊष्मीय चक्र आवश्यक गुणों को पुनर्स्थापित कर सकता है | वातावरण, तापन, शीतलन और अंतिम गुणों का पुनःअर्हतीकरण करें |
| अस्वीकार करें या निम्न श्रेणी में रखें | महत्वपूर्ण सतह या अनुभाग आवश्यकता पूरी नहीं कर सकता | मापे गए साक्ष्य और अभियान्त्रिकी-निपटान को दर्ज करें |

डीकार्ब्यूराइजेशन अपने-आप अस्वीकृति की स्थिति नहीं है, लेकिन यह ऐसा दोष भी नहीं है जिसे मशीनिंग हमेशा ठीक कर दे। निर्णय इस बात पर निर्भर करता है कि कितना कार्बन नष्ट हुआ है, प्रभावित क्षेत्र कितनी गहराई तक फैला है, कौन-सी सतहें भार वहन करती हैं, और क्या निर्दिष्ट ज्यामिति में हटाने के लिए पर्याप्त अतिरिक्त पदार्थ बचा है। मशीनिंग अलाउंस पर स्थित एक पतली फेरिटिक परत को प्रदर्शन पर प्रतिकूल प्रभाव डाले बिना हटाया जा सकता है। किसी तैयार स्प्रिंग, गियर-दाँत, बेयरिंग रेस या थकान-गंभीर शाफ्ट में इतनी ही मापी गई गहराई क्षमता की गंभीर हानि का संकेत हो सकती है। \[5\] \[5\] [**Standard Test Methods for Estimating the Depth of Decarburization of Steel Specimens**](https://store.astm.org/e1077-14r21.html). ASTM International. ASTM standard, 2021.

पहला निर्णय स्केल के रंग या कठोरता के एकल प्रभाव पर नहीं, बल्कि सत्यापित मापन पर आधारित होना चाहिए। ISO 3887:2023, *Steels — Determination of the depth of decarburization*, इस्पात उत्पादों में डीकार्ब्यूराइजेशन की गहराई निर्धारित करने के लिए तीन विधियाँ निर्दिष्ट करता है। ASTM E1077-14(2021), *Standard Test Methods for Estimating the Depth of Decarburization of Steel Specimens*, स्क्रीनिंग, सूक्ष्मदर्शी परीक्षण, माइक्रोइंडेंटेशन कठोरता और रासायनिक-विश्लेषण प्रक्रियाओं को शामिल करता है। जहाँ परिणामों पर विवाद हो, वहाँ ASTM E1077-14(2021) कठोर मात्रात्मक या रेखीय विश्लेषण को निर्णायक संदर्भ-विधि के रूप में निर्दिष्ट करता है। SAE J419\_201801 भी लौह-आधारित पदार्थों के लिए अनुशंसित सूक्ष्मदर्शीय, कठोरता और रासायनिक-विश्लेषण पद्धतियाँ निर्धारित करता है।

इन विधियों से आवश्यक नहीं कि एक ही सीमा निर्धारित हो। धातु-संरचनात्मक विधि ऐसे क्षेत्र की पहचान कर सकती है जिसमें पर्लाइट या मार्टेन्साइट फेराइट में परिवर्तित हो गया हो, जबकि कठोरता-प्रोफ़ाइल अधिक क्रमिक संक्रमण दिखा सकती है और प्रभावित गहराई को चुने गए कठोरता-मापदंड पर निर्धारित कर सकती है। रासायनिक विश्लेषण कार्बन की सांद्रता को सीधे माप सकता है, लेकिन नमूना-आयतन पर परिणाम का औसत भी निकाल सकता है। इसलिए, “डीकार्ब्यूराइजेशन हटाएँ” कहना तब तक अधूरा है, जब तक आवश्यक हटाने की गहराई और उसके सत्यापन के लिए प्रयुक्त विधि निर्दिष्ट न की जाए।

### डीकार्ब्यूराइज्ड पदार्थ को मशीनिंग या ग्राइंडिंग द्वारा कब हटाया जा सकता है

जब प्रभावित परत पूरी तरह से स्वीकृत मशीनिंग या ग्राइंडिंग अलाउंस के भीतर स्थित हो, तब उसे हटाना सामान्यतः तकनीकी रूप से संभव होता है। टर्निंग, मिलिंग, बेलनाकार ग्राइंडिंग, सतह ग्राइंडिंग और नियंत्रित स्टॉक रिमूवल द्वारा आवश्यक कार्बन-सामग्री तथा कठोरता-प्रोफ़ाइल वाला पदार्थ उजागर किया जा सकता है। शेष अनुप्रस्थ काट को अभी भी ड्रॉइंग, आयामी सहनशीलता, सतह-फिनिश आवश्यकता और किसी भी केस-डेप्थ या ताप-उपचार आवश्यकता को पूरा करना होगा। केवल इसलिए कि फीकी या नरम सतह गायब हो गई है, किसी भाग को सुधरा हुआ घोषित नहीं किया जा सकता।

हटाने की गणना में प्रभावित सतह की ज्यामिति को ध्यान में रखना आवश्यक है। यदि बेलनाकार शाफ्ट की ग्राइंडिंग के दौरान त्रिज्या से 0.20 mm हटता है, तो उसका व्यास 0.40 mm कम हो जाता है। समतल सतह पर 0.20 mm हटाने से मोटाई 0.20 mm बदलती है। डीकार्ब्यूराइज्ड फिलेट, दाँत की फ्लैंक, थ्रेड रूट या की-वे को समान रूप से हटाना कठिन हो सकता है; स्थानीय ग्राइंडिंग से अंडरकटिंग, तीव्र संक्रमण या अवशिष्ट तन्य प्रतिबल उत्पन्न हो सकता है। ये प्रभाव मूल कार्बन-हानि से अधिक हानिकारक हो सकते हैं।

आवश्यक स्टॉक का निर्धारण केवल दिखाई देने वाली फेराइट की गहराई से नहीं, बल्कि वास्तविक कार्बन-प्रोफ़ाइल से भी होता है। आंशिक रूप से डीकार्ब्यूराइज्ड क्षेत्र में पूरी तरह फेरिटिक परत के नीचे तक फैला कार्बन-प्रवणता क्षेत्र हो सकता है। यदि निर्दिष्ट गुण न्यूनतम कठोरता या कार्बन-सांद्रता पर निर्भर करता है, तो हटाने की गहराई को संबंधित पूरी सतह पर उस मापदंड तक पहुँचना चाहिए। सामान्यतः सत्यापन के लिए सुधारे गए क्षेत्र से प्रतिनिधि अनुप्रस्थ काट का उपयोग किया जाना चाहिए; निस्तारण-निर्णय से पहले विधि और स्थान पर सहमति होनी चाहिए।

बहुत कम शेष अलाउंस वाले तैयार घटक की तुलना में रफ-फोर्ज्ड या रफ-रोल्ड घटक पर मशीनिंग अधिक तर्कसंगत होती है। यह उस स्थिति में भी उचित हो सकती है जब प्रभावित सतह कार्यात्मक न हो और ड्रॉइंग स्टॉक हटाने की अनुमति देती हो। लेकिन ऐसे घटक के लिए यह कोई सामान्य उपाय नहीं है जिसकी महत्वपूर्ण सतह पहले ही अंतिम आकार तक पहुँच चुकी हो। ग्राइंडिंग उस स्टॉक को वापस नहीं ला सकती जिसे डिज़ाइन पहले ही समाप्त कर चुका है।

कारण का भी उसी समय समाधान किया जाना चाहिए। ASM की *Furnace Atmosphere Controls in Heat Treating* में जल-वाष्प सांद्रता, कार्बन-डाइऑक्साइड सांद्रता और ऑक्सीजन आंशिक दाब को ऐसे भट्ठी-चर के रूप में पहचाना गया है जिनका उपयोग कार्बन विभव नियंत्रित करने और डीकार्ब्यूराइजेशन सीमित करने के लिए किया जाता है। Eurotherm के 2704CP Handbook के परिशिष्ट में जिरकोनिया-प्रोब से प्राप्त ऑक्सीजन मापों को भट्ठी के तापमान और कार्बन-मोनोऑक्साइड की मात्रा के साथ मिलाकर, अथवा ओसांक माप के आधार पर, कार्बन विभव के सामान्य आकलन का वर्णन किया गया है। ऐसी भट्ठी से प्राप्त सुधारा गया भाग, जो लगातार कम कार्बन विभव उत्पन्न कर रही हो, प्रक्रिया-सुधार नहीं है; यह केवल अस्थायी छँटाई कार्रवाई है।

### सुधार कब पुनर्स्थापन के समतुल्य नहीं होता

नरम सतह को हटाने से नष्ट हुआ पदार्थ, बदली हुई ज्यामिति या मूल ताप-उपचार इतिहास पुनर्स्थापित नहीं होता। यह अंतर ASM के अध्याय *Steel Decarburization—Mechanisms, Models, Prevention, Correction, and Effects on Component Life* का केंद्रीय विषय है। डीकार्ब्यूराइजेशन तब होता है जब कार्बन ऑस्टेनिटिक लोहे के भीतर से ऐसी सतह की ओर गति करता है जिसका कार्बन-गतिविधि स्तर इस्पात की तुलना में कम होता है, जबकि भट्ठी के वातावरण के साथ सतही अभिक्रियाएँ कार्बन का उपभोग करती हैं। अंतिम क्षेत्र विसरण, तापमान, संपर्क-अवधि, कार्बन-गतिविधि और सतही अभिक्रिया की गतिज पर निर्भर करता है।

नियंत्रित कार्ब्यूराइजिंग परिस्थितियों में ही रीहीट से कार्बन की पूर्ति हो सकती है, और इससे नई समस्याएँ उत्पन्न हो सकती हैं: दाना-वृद्धि, विरूपण, ऑक्सीकरण, अवशिष्ट ऑस्टेनाइट, अत्यधिक केस-कार्बन या मूल विनिर्देशन से भिन्न कठोरता-प्रोफ़ाइल। क्वेंच्ड-एंड-टेम्पर्ड घटक को दोबारा गर्म करना तब तक मूल उपचार दोहराने के समतुल्य नहीं है, जब तक संपूर्ण ताप-चक्र, वातावरण, शीतलन दर और टेम्परिंग-प्रतिक्रिया योग्य न ठहराई जाए। प्रीसिपिटेशन-हार्डनिंग, टूल, स्प्रिंग या बेयरिंग ग्रेड के लिए आवश्यक सुधार में स्थानीय सतह-उपचार के बजाय पूर्ण पुनः-योग्यता निर्धारण आवश्यक हो सकता है।

पदार्थ हटाए जाने से पहले ही कार्बन-हानि सूक्ष्मसंरचना को बदल देती है। डीकार्ब्यूराइज्ड क्षेत्र में वह फेराइट हो सकता है जहाँ इच्छित उपचार से पर्लाइट, बैनाइट या मार्टेन्साइट बनना चाहिए था। उस क्षेत्र को ग्राइंडिंग से हटा देने पर दुर्गम फीचर के नीचे मौजूद डीकार्ब्यूराइजेशन, आयामी परिवर्तन या प्रसंस्करण के दौरान पार की गई ताप-उपचार अवस्था पूर्ववत नहीं होती। इससे यह भी सिद्ध नहीं होता कि शेष इस्पात में निर्दिष्ट कोर-कठोरता, केस-डेप्थ, दृढ़ता या अवशिष्ट-प्रतिबल अवस्था मौजूद है।

परिणाम का अनुमान केवल तापमान से नहीं लगाया जा सकता। 2021 के *Journal of Materials Research and Technology* के Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn स्प्रिंग स्टील पर किए गए एक अध्ययन में 700 से 1000 °C तक परीक्षण किया गया और पाया गया कि डीकार्ब्यूराइज्ड फेराइट की मोटाई लगभग 800–825 °C तक बढ़ी और उसके बाद घट गई। यह गैर-एकदिश व्यवहार विसरण और ऑक्सीकरण के प्रतिस्पर्धी प्रभावों को दर्शाता है। इसलिए वातावरण के अभिलेख महत्वपूर्ण हैं। Linde के अनुसार N2/H2 वातावरण में जल-वाष्प डीकार्ब्यूराइजेशन का कारण बनती है; वह निर्दिष्ट सिंटरिंग परिस्थितियों में कार्ब्यूराइजिंग और डीकार्ब्यूराइजिंग दरों को सीमित करने के लिए 5% से कम हाइड्रोजन को प्रायोगिक दिशानिर्देश के रूप में उद्धृत करता है। यह मान सार्वभौमिक भट्ठी-नियम नहीं है।

स्वीकृति लागू उत्पाद-विनिर्देशन, ड्रॉइंग, ताप-उपचार मानक या संविदात्मक आवश्यकता से निर्धारित होनी चाहिए। प्रत्येक ग्रेड या घटक के लिए डीकार्ब्यूराइजेशन की कोई एकल गहराई मान्य नहीं होती। नियंत्रक दस्तावेज़ में कुल, आंशिक या फेरिटिक डीकार्ब्यूराइजेशन, कठोरता-प्रोफ़ाइल, कार्बन-सीमा, स्थान-विशिष्ट आवश्यकता या कोई सीमा न होने का प्रावधान हो सकता है, क्योंकि बाद की मशीनिंग उस क्षेत्र को हटा देती है। यदि आवश्यकता स्पष्ट न हो, तो इंजीनियरिंग निस्तारण-निर्णय किसी अनुमानित उद्योग-व्यापी अलाउंस के बजाय मापे गए प्रमाण और सेवा-विश्लेषण पर आधारित होना चाहिए।

### थकान, घिसाव, सामर्थ्य और घटक-आयु पर प्रभाव

थकान प्रायः सबसे संवेदनशील विफलता-प्रकार होती है, क्योंकि दरारें उन सतहों पर या उनके निकट शुरू होती हैं जहाँ चक्रीय तन्य प्रतिबल, खुरदरापन, समावेशन, नॉच और अवशिष्ट प्रतिबल परस्पर प्रभाव डालते हैं। डीकार्ब्यूराइज्ड परत सतही कठोरता और यील्ड स्ट्रेंथ को कम कर सकती है, स्थानीय प्लास्टिक विकृति बढ़ा सकती है और सतह के नीचे कठोरता-प्रवणता को बदल सकती है। बेंडिंग या टॉर्शन के दौरान यह परत ठीक उस स्थान पर हो सकती है जहाँ प्रत्यावर्ती प्रतिबल सर्वाधिक होता है। इसे हटाने से थकान-प्रदर्शन तभी पुनर्स्थापित हो सकता है जब अंतिम ज्यामिति, सतह-फिनिश, अवशिष्ट प्रतिबल और उपसतही सूक्ष्मसंरचना स्वीकार्य बने रहें।

घिसाव का व्यवहार संपर्क-दाब, स्लाइडिंग या रोलिंग परिस्थितियों, स्नेहन और कठोरता-प्रोफ़ाइल पर निर्भर करता है। गियर फ्लैंक, कैम, रेल, शाफ्ट जर्नल या बेयरिंग रेस पर स्थित नरम फेरिटिक परत विकृत, फैल, घिस या तेजी से गैल हो सकती है। रोलिंग संपर्क में नरम सतही क्षेत्र और कठोर पदार्थ के बीच संक्रमण विकृति को संकेंद्रित कर सकता है और पिटिंग या स्पॉलिंग को बढ़ावा दे सकता है। कोई घटक तन्यता-परीक्षण पास कर सकता है, फिर भी सेवा में जल्दी विफल हो सकता है क्योंकि उसकी संपर्क-सतह में निर्दिष्ट कठोरित परत नहीं है।

स्थैतिक सामर्थ्य पर प्रभाव अनुप्रस्थ काट में कमी और दोष के स्थान पर निर्भर करता है। बड़े, कम-प्रतिबलित अनुप्रस्थ काट में उथले सतही क्षेत्र का अंतिम तन्य सामर्थ्य पर बहुत कम प्रभाव हो सकता है। छोटे स्प्रिंग वायर, पतली दीवार वाले भाग, तीव्र फिलेट या अत्यधिक भारित दाँत की जड़ में इतनी ही गहराई भार-वहन करने वाले अनुप्रस्थ काट का महत्वपूर्ण अंश समाप्त कर सकती है। कम कार्बन स्थानीय रूप से कठोरता और सामर्थ्य घटा सकता है, जबकि ग्राइंडिंग शेष प्रभावी अनुप्रस्थ काट को और कम कर सकती है। आयाम की दृष्टि से मामूली दिखाई देने वाला ज्यामितीय परिवर्तन प्रतिबल-सांद्रण को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकता है।

इसलिए घटक-आयु का अनुमान केवल डीकार्ब्यूराइजेशन की गहराई से नहीं लगाया जा सकता। ग्रेड, कार्बन-सामग्री, मिश्रधातु की हार्डनेबिलिटी, प्रभावित गहराई, कठोरता-प्रवणता, सतही प्रतिबल, भारण-विधि, प्रतिबल-अनुपात, नॉच की तीव्रता, अवशिष्ट प्रतिबल, वातावरण और निरीक्षण-संवेदनशीलता—सभी महत्वपूर्ण हैं। उचित निस्तारण-निर्णय स्वीकृति, हटाकर पुनःनिरीक्षण, योग्य ताप-उपचार के माध्यम से पुनःप्रसंस्करण, डाउनग्रेडिंग या अस्वीकृति हो सकता है। निर्णय में यह स्पष्ट होना चाहिए कि कौन-सी स्थिति मापी गई, कौन-सी आवश्यकता नियंत्रक है, कितना पदार्थ हटाया गया और कौन-सा प्रमाण दर्शाता है कि शेष घटक—केवल उसका बाहरी रूप नहीं—अपेक्षित सेवा-आयु तक कार्य कर सकता है।

## मानकों पर आधारित जाँच और रिपोर्टिंग कार्यप्रवाह

डीकार्बराइजेशन की जाँच दृश्य प्रभाव के आधार पर नहीं, बल्कि अनुरूपता के प्रश्न के रूप में की जानी चाहिए। गहरे रंग की स्केल परत, फेरिटिक बैंड, कठोरता में कमी और मापी गई कार्बन प्रवणता परस्पर संबंधित अवलोकन हैं, लेकिन ये एक-दूसरे के समानार्थी परिणाम नहीं हैं। जाँच में उत्पाद की आवश्यकता, मूल सतह, परीक्षण विधि, तापीय संपर्क और भट्ठी के वातावरण के बीच संबंध स्थापित होना चाहिए।

ISO 3887:2023, *Steels — Determination of the depth of decarburization*, इस्पात उत्पादों में डीकार्बराइजेशन की गहराई मापने के लिए तीन विधियाँ निर्दिष्ट करता है। ASTM E1077-14(2021), *Standard Test Methods for Estimating the Depth of Decarburization of Steel Specimens*, स्क्रीनिंग, सूक्ष्मदर्शीय, माइक्रोइंडेंटेशन-कठोरता और रासायनिक-विश्लेषण प्रक्रियाओं को शामिल करता है। SAE J419\_201801, *Methods of Measuring Decarburization*, लौहधातु सामग्रियों के लिए अनुशंसित सूक्ष्मदर्शीय, कठोरता और रासायनिक-विश्लेषण पद्धतियाँ प्रदान करता है। ये दस्तावेज़ विधियाँ प्रदान करते हैं; वे अपने-आप यह निर्धारित नहीं करते कि कोई विशिष्ट हीट, बार, फोर्जिंग, शीट या तैयार घटक स्वीकार्य है या नहीं।

### प्रश्न और लागू स्वीकृति आवश्यकता को परिभाषित करें

यह स्पष्ट करके प्रारंभ करें कि क्या निर्णय लिया जाना है। संभावित प्रश्नों में शामिल हैं:

- क्या सामग्री पूर्णतः डीकार्बराइज्ड, आंशिक रूप से डीकार्बराइज्ड या मापनीय डीकार्बराइजेशन से मुक्त है?
- मूल सतह से अधिकतम अनुमेय गहराई कितनी है?
- क्या आवश्यकता एक सतह, सभी सतहों, निर्दिष्ट नमूना-लंबाई या पूरे लॉट पर लागू होती है?
- क्या सीमा दूरी, कार्बन सांद्रता, कठोरता में परिवर्तन, मेटलोग्राफिक सीमा या अनुमत मशीनिंग-भत्ता के रूप में व्यक्त की गई है?
- क्या आवश्यकता आपूर्ति किए गए उत्पाद से संबंधित है या ग्राइंडिंग, टर्निंग, शॉट-ब्लास्टिंग अथवा सतह हटाने की किसी अन्य प्रक्रिया के बाद तैयार घटक से?

उत्तर संबंधित खरीद विनिर्देशन, उत्पाद मानक, ड्रॉइंग, ऊष्मा-उपचार विनिर्देशन या ग्राहक स्वीकृति दस्तावेज़ से प्राप्त होना चाहिए। सटीक पदनाम और संशोधन दर्ज करें। उदाहरण के लिए, किसी सामग्री की पहचान **AISI/SAE 1045** के रूप में तभी करें जब यह पदनाम सामग्री अभिलेखों द्वारा समर्थित हो, और उत्पाद मानक, जैसे **ASTM A29/A29M**, को अलग से पहचानें, जब वही मानक बार पर लागू हो। निर्दिष्ट ग्रेड को समान नाममात्र कार्बन-ग्रेड से प्रतिस्थापित न करें। **SAE J403 Grade 1045**, ASTM उत्पाद विनिर्देशन और आंतरिक ग्रेड पदनाम में संबंधित रासायनिक संरचना हो सकती है, लेकिन नमूना-ग्रहण, प्रसंस्करण या स्वीकृति संबंधी प्रावधान अलग-अलग हो सकते हैं।

जाँच में “गहराई” की परिभाषा भी आवश्यक है। पूर्ण डीकार्बराइजेशन की गहराई उस बिंदु पर समाप्त हो सकती है जहाँ कार्बन-समृद्ध फेज़ समाप्त हो जाते हैं; आंशिक डीकार्बराइजेशन की गहराई उस बिंदु तक बढ़ सकती है जहाँ कार्बन स्तर या सूक्ष्मसंरचना अप्रभावित कोर की स्थिति में लौट आती है। कठोरता-ट्रैवर्स संक्रमण दिखा सकता है, लेकिन सटीक कार्बन प्रोफ़ाइल सिद्ध नहीं करता। इसके विपरीत, रासायनिक प्रोफ़ाइल कार्बन-हानि की पहचान कर सकती है, जबकि परिवर्तित या टेम्पर्ड सतह सूक्ष्मसंरचनात्मक सीमा को कम स्पष्ट बना सकती है।

नमूने की जाँच से पहले स्वीकृति नियम लिखित रूप में निर्धारित करें। यदि आवश्यकता “अधिकतम 0.25 mm आंशिक डीकार्बराइजेशन” कहती है, तो रिपोर्ट में औसत मान, दृश्य अनुमान या अलग अभिविन्यास वाले सेक्शन पर पाए गए सबसे गहरे बिंदु को उसके स्थान पर प्रस्तुत नहीं किया जाना चाहिए। यदि कोई स्वीकृति मानदंड मौजूद नहीं है, तो मापी गई स्थिति की रिपोर्ट करें और निर्णय-नियम के अभाव की पहचान करें; सामग्री को स्वीकार्य घोषित न करें।

### परीक्षण विधि का चयन और दस्तावेजीकरण करें

नमूना-ग्रहण के दौरान मूल सतह को सुरक्षित रखें। काटने से पहले सतह को चिह्नित करें, प्रभावित परत को हटाने वाले ग्राइंडिंग या अपघर्षक संपर्क से बचें, और दर्ज करें कि स्केल, ऑक्सीकरण, प्लेटिंग, कोटिंग, शॉट-अवशेष या मशीनिंग-क्षति मौजूद थी या नहीं। सतह की तैयारी के बाद लिया गया नमूना मूल डीकार्बराइजेशन-गहराई स्थापित नहीं कर सकता, जब तक हटाए गए भत्ते की जानकारी ज्ञात और दस्तावेजीकृत न हो।

नमूना-स्थान और अभिविन्यास महत्वपूर्ण हैं। बार, तार, ट्यूब, प्लेट और फोर्जिंग के लिए उत्पाद-अक्ष, अनुप्रस्थ या अनुदैर्ध्य सेक्शन, बाहरी या आंतरिक सतह, कोना, किनारा और सिरे से दूरी की पहचान करें। उन स्थानों को भी शामिल करें जहाँ भट्ठी के संपर्क की स्थिति अलग हो सकती है, जैसे ऊपरी और निचली सतहें, वक्रित कोने, सिरे या फिक्स्चर द्वारा सुरक्षित क्षेत्र। जब शिकायत किसी स्थानीय दोष से संबंधित हो, तो बताए गए स्थान से होकर नमूना लें और संभव हो तो निकटवर्ती अप्रभावित तुलना-स्थान को भी सुरक्षित रखें। नमूनों की संख्या और प्रत्येक स्थान के चयन का कारण दर्ज करें।

विधि का चयन प्रश्न और अपेक्षित निर्णय-विश्वसनीयता के अनुसार करें। ISO 3887:2023 तीन मापन दृष्टिकोण प्रदान करता है; चयनित दृष्टिकोण, संस्करण और लागू खंड रिपोर्ट में दर्ज होने चाहिए। ASTM E1077-14(2021) स्क्रीनिंग, सूक्ष्मदर्शीय परीक्षण, माइक्रोइंडेंटेशन-कठोरता परीक्षण और रासायनिक विश्लेषण की अनुमति देता है। संदिग्ध क्षेत्रों का पता लगाने के लिए स्क्रीनिंग उपयोगी है, लेकिन जब स्वीकृति सीमा मापे गए मान के निकट हो, तब इसे निर्णायक परिणाम के रूप में प्रस्तुत नहीं किया जाना चाहिए। ASTM E1077-14(2021) विवादों में कठोर मात्रात्मक या रैखिक विश्लेषण को निर्णायक दृष्टिकोण के रूप में निर्दिष्ट करता है।

सूक्ष्मदर्शीय परीक्षण अक्सर पहला और सबसे व्यावहारिक मात्रात्मक तरीका होता है। सतह के अभिलंब सेक्शन तैयार करें, किनारे को सुरक्षित रखें और काटने, माउंटिंग, ग्राइंडिंग, पॉलिशिंग तथा एचिंग का क्रम स्पष्ट रूप से दर्ज करें। एचेंट और परीक्षण आवर्धन की पहचान करें। मापन से पहले संचालक को सीमा-मानदंड निर्धारित करना चाहिए: पर्लाइट या अन्य कार्बन-समृद्ध अवयवों का लोप, फेराइट की आकृति में परिवर्तन, निर्दिष्ट इमेज-थ्रेशोल्ड या चयनित मानक द्वारा अपेक्षित कोई अन्य मानदंड। रिपोर्ट करें कि परिणाम पूर्ण डीकार्बराइजेशन, आंशिक डीकार्बराइजेशन या दोनों को दर्शाता है।

माइक्रोइंडेंटेशन कठोरता प्रत्यक्ष कार्बन विश्लेषण के बजाय एक प्रोफ़ाइल प्रदान करती है। इंडेंटर का प्रकार, परीक्षण बल, इंडेंटों के बीच दूरी, सतह से दूरी, ट्रैवर्स का अभिविन्यास, कैलिब्रेशन की स्थिति और संक्रमण की पहचान के लिए प्रयुक्त नियम दर्ज करें। किनारे के अत्यधिक निकट, एक-दूसरे के बहुत पास या तीव्र सूक्ष्मसंरचनात्मक सीमा के आर-पार लगाए गए इंडेंट परिणाम को विकृत कर सकते हैं। कठोरता पर अनाज का आकार, फेज़ परिवर्तन, टेम्परिंग, अवशिष्ट तनाव और अवशिष्ट ऑस्टेनाइट भी प्रभाव डालते हैं; इसलिए कठोरता में कमी का सूक्ष्मदर्शीय परीक्षण से सहसंबंध स्थापित किया जाना चाहिए।

जब विवाद कार्बन सांद्रता से संबंधित हो, न कि किसी दृश्य सीमा से, तब रासायनिक विश्लेषण आवश्यक हो सकता है। तकनीक, नमूना-आंतराल, विश्लेषित क्षेत्र या द्रव्यमान, गहराई-रिज़ॉल्यूशन, कैलिब्रेशन सामग्री, पहचान-सीमा और यह तथ्य दर्ज करें कि परिणाम बिंदु-मापन, परत-औसत या पुनर्निर्मित प्रोफ़ाइल है। मोटी परतों से मापी गई कार्बन प्रवणता सूक्ष्म गहराई संबंधी दावे का समर्थन नहीं कर सकती।

कैलिब्रेशन और नमूना-तैयारी अभिलेख परिणाम का हिस्सा हैं। उपकरण की पहचान, कैलिब्रेशन की तारीख, संदर्भ मानक, आवर्धन सत्यापन, कठोरता सत्यापन, विश्लेषक तथा मापन-अनिश्चितता या पुनरावृत्तिता दर्ज करें। जहाँ मानक और स्वीकृति योजना अनुमति दें, वहाँ अनेक क्षेत्रों या ट्रैवर्सों का मापन करें और व्यक्तिगत मान, औसत, परास तथा अधिकतम मान की रिपोर्ट करें, क्योंकि प्रत्येक का निर्णय संबंधी महत्व अलग हो सकता है।

### भट्ठी के अभिलेखों को धातुकर्मीय साक्ष्य से जोड़ें

मापी गई सतही ज़ोन अंतिम सामग्री-स्थिति का साक्ष्य है, उसके उद्गम की पूर्ण व्याख्या नहीं। पूर्ण तापीय इतिहास की समीक्षा करें: भट्ठी की पहचान, चार्ज संख्या, लोडिंग पैटर्न, ताप बढ़ाने की दर, ऑस्टेनिटाइजिंग या सिंटरिंग तापमान, होल्डिंग समय, स्थानांतरण समय, शीतलन स्थितियाँ तथा कोई पुनःतापन या नॉर्मलाइजिंग प्रक्रिया। नमूने की पहचान को भट्ठी चार्ट और उत्पाद-ट्रेसबिलिटी अभिलेख से मिलाएँ। सही तारीख का लेकिन गलत चार्ज का भट्ठी अभिलेख सहायक साक्ष्य नहीं है।

वातावरण संबंधी आँकड़ों को तापमान और समय के साथ पढ़ना चाहिए। ASM का *Furnace Atmosphere Controls in Heat Treating* जल-वाष्प सांद्रता, कार्बन-डाइऑक्साइड सांद्रता और ऑक्सीजन आंशिक दाब को ऐसे चरों के रूप में पहचानता है जिनका उपयोग भट्ठी की कार्बन-पोटेंशियल नियंत्रित करने और डीकार्बराइजेशन रोकने के लिए किया जाता है। Eurotherm का *2704CP Handbook supplement* भट्ठी तापमान और कार्बन-मोनोऑक्साइड मात्रा के साथ जिरकोनिया-प्रोब ऑक्सीजन मापों के संयोजन से, अथवा ड्यू-पॉइंट मापन से, कार्बन-पोटेंशियल के सामान्य अनुमान का वर्णन करता है। वास्तविक सेंसर मान, अलार्म घटनाएँ, कैलिब्रेशन जाँच, प्रोब रिकवरी, गैस प्रवाह और ज्ञात सेंसर-आउटेज दर्ज करें; नियंत्रक के सेट-पॉइंट को लोड पर वास्तविक वातावरण का प्रमाण न मानें।

तंत्र परस्पर संबद्ध है। ऑस्टेनिटिक लौह के माध्यम से कार्बन उस सतह की ओर विसरित होता है जहाँ ऑक्सीजन-युक्त भट्ठी गैसों से संबंधित अभिक्रियाओं के कारण कार्बन गतिविधि कम हो जाती है। सतही-अभिक्रिया गतिकी, विसरण दूरी, तापमान, संपर्क समय और कार्बन-पोटेंशियल—सभी योगदान करते हैं। NIST डीकार्बराइजेशन ज़ोन को सतह के निकट कार्बन और कार्बन-समृद्ध फेज़ की हानि के रूप में वर्णित करता है, जब सतही कार्बन ऑक्सीजन के साथ अभिक्रिया करके गैसीय कार्बन मोनोऑक्साइड या कार्बन डाइऑक्साइड बनाता है। N2/H2 वातावरण में जल-वाष्प भी डीकार्बराइजेशन कर सकता है; Linde की 2023 सिंटरिंग मार्गदर्शिका में निर्दिष्ट परिस्थितियों के अंतर्गत 5% से कम हाइड्रोजन को कार्ब्यूराइजिंग और डीकार्बराइजिंग दरों को सीमित करने वाले प्रायोगिक दिशानिर्देश के रूप में बताया गया है, न कि सार्वभौमिक भट्ठी-नियम के रूप में।

केवल तापमान प्रत्येक परिणाम की व्याख्या नहीं कर सकता। 2021 के *Journal of Materials Research and Technology* अध्ययन में Fe-0.6C-1.8Si-0.8Mn स्प्रिंग स्टील का 700 से 1000 °C तक परीक्षण किया गया और पाया गया कि डीकार्बराइज्ड फेराइट की मोटाई लगभग 800–825 °C तक बढ़ी और उसके बाद घट गई। इसलिए विसरण और ऑक्सीकरण पर एक साथ विचार करना आवश्यक है।

रिपोर्ट में नमूने की पहचान तथा हीट या लॉट; ग्रेड और नियंत्रक विनिर्देशन; मूल सतह की स्थिति; नमूना-स्थान और अभिविन्यास; भट्ठी तथा तापीय इतिहास; वातावरण संबंधी अभिलेख; परीक्षण मानक और खंड; नमूना-तैयारी का विवरण; उपकरण कैलिब्रेशन; मापन ट्रैवर्स या रासायनिक प्रोफ़ाइल; पूर्ण और आंशिक गहराइयाँ; अनिश्चितता, पुनरावृत्तिता और सीमाएँ; फोटोग्राफ या मानचित्र; स्वीकृति आवश्यकता से तुलना; तथा निपटान के औचित्य को शामिल किया जाना चाहिए।

पुनरुत्पाद्य कार्यप्रवाह सीधा है: ग्रेड और तापीय इतिहास की पहचान करें, मूल सतह को सुरक्षित रखें, स्थानों और अभिविन्यास का चयन करके उनका दस्तावेजीकरण करें, ISO, ASTM या SAE विधि चुनें, तैयारी और मापन के मानदंड निर्धारित करें, मापी गई प्रोफ़ाइल की तुलना लागू आवश्यकता से करें, तथा निष्कर्ष का सहसंबंध वातावरण, तापमान, समय और सेंसर अभिलेखों से स्थापित करें। इसके बाद ही सामग्री को स्वीकार किया जाना चाहिए, पुनःप्रसंस्कृत किया जाना चाहिए, आगे की जांच के अधीन किया जाना चाहिए या अस्वीकार किया जाना चाहिए।

## संदर्भ

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 **एक नज़र में**

प्राथमिक घटना

सतह के निकट कार्बन या कार्बन-समृद्ध प्रावस्थाओं का ह्रास

प्रभावित क्षेत्र

डी-कार्बरीकृत क्षेत्र

सामान्य गैसीय उत्पाद

CO और CO₂

मुख्य नियंत्रक कारक

कार्बन सक्रियता, वातावरण का रसायन, विसरण, तापमान, समय और परीक्षण विधि

 [वापस ऊष्मा उपचार](/hi/विकी/ऊष्मा-उपचार "ऊष्मा उपचार — Steel Wiki")