इस्पात की कठोरणीयता और जोमिनी एंड-क्वेंच परीक्षण

हार्डनेबिलिटी, कठोरता नहीं है

इस्पात अपनी सतह पर कठोर हो सकता है, बिना गहराई तक कठोर हुए। जोमिनी परिणाम को सही ढंग से समझने के लिए यह कथन महत्वपूर्ण है। कठोरता किसी पदार्थ के इंडेंटेशन या विकृति के किसी अन्य निर्दिष्ट रूप के प्रति प्रतिरोध को कहते हैं, जिसे रॉकवेल, ब्रिनेल या विकर्स जैसी विधियों से मापा जाता है। हार्डनेबिलिटी इससे भिन्न है: यह बताती है कि परिभाषित ऑस्टेनिटाइज़िंग और शमन उपचार द्वारा परिभाषित शीतलन-इतिहास उत्पन्न होने पर इस्पात कितनी गहराई तक और कितनी समानता से कठोरता विकसित करता है।

यह भेद महत्वपूर्ण है, क्योंकि कठोरता किसी विशेष स्थान पर मापी गई अवस्था होती है, जबकि हार्डनेबिलिटी किसी अनुप्रस्थ काट के माध्यम से पदार्थ की प्रतिक्रिया का वर्णन करती है। सतह से लिया गया एकल रॉकवेल C मान यह निर्धारित नहीं करता कि उसे उत्पन्न करने वाली शीतलन दर क्या थी, उसके नीचे की सूक्ष्मसंरचना कैसी है, या किसी पुर्जे के केंद्र में कितनी कठोरता शेष रहती है। किसी इस्पात को केवल “कठोर” कहना इन प्रश्नों का उत्तर नहीं देता। इसलिए यह लेख कठोरता और हार्डनेबिलिटी को परस्पर विनिमेय गुण मानने के बजाय ASTM A255 और ASM International की पारिभाषिक शब्दावली का उपयोग करता है।

ASTM A255 और ASM International द्वारा प्रयुक्त परिभाषाएँ

ASTM A255-20 हार्डनेबिलिटी को “शमन किए जाने पर इस्पात जितनी गहराई तक कठोर होता है” के रूप में परिभाषित करता है। परिभाषा संक्षिप्त है, लेकिन इसमें महत्वपूर्ण शब्द गहराई है। हार्डनेबिलिटी किसी परीक्षण प्रमाणपत्र पर दिए गए कठोरता-अंक का दूसरा नाम नहीं है। यह शमन के दौरान सतह से आंतरिक भाग की ओर कठोरीकरण के प्रवेश से संबंधित है।

जोमिनी कठोरीकरण-क्षमता वक्रजोमिनी कठोरीकरण-क्षमता वक्र मानकीकृत नमूने के जल-शमनित सिरे से दूरी के फलन के रूप में मापी गई कठोरता दर्शाने वाला आलेख।

यही मानक मात्रात्मक एंड-क्वेंच या जोमिनी परीक्षण को भी निर्दिष्ट करता है। इसके परीक्षण नमूने का व्यास 1 इंच वाला बेलनाकार दंड होता है। निर्धारित ऑस्टेनिटाइज़िंग अवस्था तक गर्म करने के बाद, उसके एक सिरे को नियंत्रित जल-जेट द्वारा शमन किया जाता है। इसके बाद उस शमन किए गए सिरे से बढ़ती दूरियों पर कठोरता मापी जाती है। प्राप्त कठोरता-बनाम-दूरी आलेख को जोमिनी हार्डनेबिलिटी वक्र कहा जाता है।

ISO 642:2024 इस्पात के एंड-क्वेंच हार्डनेबिलिटी परीक्षण को 25 mm व्यास और कम-से-कम 100 mm लंबाई वाले परीक्षण-नमूने के साथ निर्दिष्ट करता है। ये आयाम ASTM विनिर्देशन के निकट हैं, लेकिन उसे मात्र अनौपचारिक रूप से दोहराते नहीं हैं। किसी परिणाम को उस मानक और संस्करण से संबद्ध होना चाहिए, जिसने नमूने, तापन-विधि, शमन व्यवस्था, मापन-स्थानों और रिपोर्टिंग-विधि को परिभाषित किया हो। अन्यथा, “जोमिनी कठोरता” किसी ऐसी संख्या का वर्णन कर सकती है, जिससे पुनरुत्पाद्य परीक्षण की पहचान न हो।

ASM International इसका अधिक व्यापक धातुकर्मीय अर्थ प्रस्तुत करता है। कार्बन और निम्न-मिश्रधातु इस्पातों पर इसके 1990 के अध्याय में हार्डनेबिलिटी को शमन द्वारा उत्पन्न कठोरता की गहराई और वितरण को नियंत्रित करने वाला गुण बताया गया है। ASM इस्पात की संरचना और ऑस्टेनाइट कण-आकार को भी हार्डनेबिलिटी को प्रभावित करने वाले प्राथमिक कारकों के रूप में पहचानता है। कार्बन की मात्रा मार्टेंसाइट से उपलब्ध कठोरता को प्रभावित करती है, जबकि मिश्रधातु तत्व शीतलन के दौरान मार्टेंसाइट-निर्माण से प्रतिस्पर्धा करने वाले रूपांतरणों में विलंब कर सकते हैं। ऑस्टेनाइट कण-आकार भी रूपांतरण-व्यवहार को बदलता है। ये कारक तापीय इतिहास के माध्यम से कार्य करते हैं; वे हार्डनेबिलिटी को किसी निश्चित कठोरता-मूल्य में परिवर्तित नहीं करते।

कठोर इस्पात में हार्डनेबिलिटी सीमित क्यों हो सकती है

ऐसे दो नमूनों पर विचार करें, जिनकी शमन की गई सतहों पर समान उच्च कठोरता दिखाई देती है। यह अवलोकन केवल इतना स्थापित करता है कि सतही क्षेत्रों ने ऐसी सूक्ष्मसंरचना और अवस्था प्राप्त की, जो उन रीडिंग्स को उत्पन्न करने में सक्षम थी। इससे यह स्थापित नहीं होता कि दोनों नमूने समान गहराई तक कठोर हुए।

पारंपरिक शमन के दौरान सतह सबसे तेजी से ठंडी होती है। यदि इस्पात की हार्डनेबिलिटी सीमित हो, तो सतह मुख्यतः मार्टेंसाइट में रूपांतरित हो सकती है, जबकि अंदर की ओर स्थित क्षेत्र अधिक धीरे-धीरे ठंडे होकर बैनाइट, पर्लाइट या अन्य रूपांतरण-उत्पादों जैसे मिश्रण बना सकते हैं। इन क्षेत्रों की कठोरता सतह की तुलना में बहुत कम हो सकती है। इसलिए छोटा प्रयोगशाला नमूना पूरी तरह कठोर दिखाई दे सकता है, जबकि उसी हीट से बने बड़े घटक का कोर नरम हो सकता है, क्योंकि उसके आंतरिक भाग से ऊष्मा कम तेजी से बाहर निकलती है।

इसी कारण कठोरता और हार्डनेबिलिटी अलग-अलग इंजीनियरिंग प्रश्नों का उत्तर देती हैं। कठोरता परीक्षण पूछता है, “यह स्थान निर्दिष्ट इंडेंटर के प्रति कितना प्रतिरोधी है?” हार्डनेबिलिटी परीक्षण पूछता है, “इस परिभाषित शीतलन व्यवस्था के अंतर्गत शमन की गई सतह से दूरी के साथ कठोरता कैसे बदलती है?” पहला प्रश्न किसी एक बिंदु पर संतुष्ट हो सकता है, जबकि दूसरे का परिणाम खराब रह सकता है।

इस्पात की रासायनिक संरचना इस अंतर को स्पष्ट करती है। कार्बन मार्टेंसाइट की अधिकतम कठोरता को बहुत प्रभावित करता है, लेकिन सतह की उच्च संभावित कठोरता गहराई तक कठोरीकरण की गारंटी नहीं देती। इसके विपरीत, प्रसरणीय रूपांतरणों में विलंब करने वाले मिश्रधातु तत्व इस्पात को शमन की गई सतह से अधिक दूर तक मार्टेंसाइट बनाने में सक्षम कर सकते हैं, भले ही किसी विशेष स्थान की कठोरता कार्बन की मात्रा और स्थानीय सूक्ष्मसंरचना पर निर्भर करती हो। कण-आकार, पूर्व तापीय उपचार, नमूने का आकार और शमन की तीव्रता भी देखे गए परिणाम को प्रभावित करते हैं। इसलिए हार्डनेबिलिटी परिस्थितियों के अंतर्गत इस्पात की प्रतिक्रिया है, न कि किसी ग्रेड से जुड़ा हुआ अलग-थलग लेबल।

सतह की कठोरता की रीडिंग डीकार्बरीकरण, ऑक्साइड-स्केल, घिसाई से हुई क्षति, अवशिष्ट ऑस्टेनाइट या अनुपयुक्त मापन-स्थान के कारण उत्पन्न असमानता को भी छिपा सकती है। ऐसी रीडिंग उस सतह के लिए वैध हो सकती है, फिर भी पूरे अनुप्रस्थ काट में कठोरता-वितरण के प्रमाण के रूप में अनुपयोगी हो सकती है।

शमन के बाद कठोरता की गहराई और वितरण

जोमिनी परीक्षण एक ही नमूने में शीतलन दरों की नियंत्रित सीमा उत्पन्न करता है। यूनिवर्सिटी ऑफ इलिनॉय की प्रक्रिया में बेलनाकार नमूने को उसके ऑस्टेनिटाइज़िंग तापमान तक गर्म किया जाता है, एक सिरे को जल-जेट से शमन किया जाता है और उस सिरे से बढ़ती दूरियों पर कठोरता मापी जाती है। यूनिवर्सिटी ऑफ कैम्ब्रिज भौतिक आधार स्पष्ट करती है: शमन किया गया सिरा सीधे पानी में ठंडा होता है, जबकि शेष भाग हवा में ठंडा होता है, जिससे दंड की लंबाई के साथ शीतलन दरों की एक सतत सीमा उत्पन्न होती है।

क्रमिक गिरावट और तीव्र गिरावट अलग-अलग कठोरीकरण-क्षमता प्रतिक्रियाएँ दर्शाती हैं, भले ही नमूनों की सिरे के निकट कठोरता समान हो। Strong evidence

इसलिए शमन किए गए सिरे से दूरी विभिन्न शीतलन-इतिहासों के व्यावहारिक नमूने लेने का माध्यम बनती है। सिरे के निकट शीतलन दर तीव्र होती है और कठोरता अधिक हो सकती है। अधिक दूर शीतलन धीमा होता है और वक्र नीचे गिर सकता है, क्योंकि मार्टेंसाइट के अलावा अन्य रूपांतरण-उत्पाद अधिक प्रमुख होने लगते हैं। वक्र का आकार और स्थिति परीक्षण-परिस्थितियों के अंतर्गत कठोरता के वितरण का वर्णन करते हैं। क्रमिक गिरावट तीव्र गिरावट से भिन्न प्रतिक्रिया दर्शाती है, भले ही दोनों नमूनों में पहली मापन-बिंदु पर समान कठोरता हो।

जोमिनी वक्र प्रत्येक वास्तविक घटक के कठोरता-प्रोफाइल को सीधे पुनरुत्पादित नहीं करता। घटक का व्यास, ज्यामिति, सतह-अवस्था, ऑस्टेनिटाइज़िंग चक्र, प्रवाहण-स्तर या शमन-माध्यम अलग हो सकता है। एंड-क्वेंच फिक्स्चर में बेलन से ऊष्मा-निष्कर्षण, गियर-दाँत, शाफ्ट, प्लेट या कोने से ऊष्मा-निष्कर्षण के समान नहीं होता। यह वक्र मानकीकृत तुलना और प्रक्रिया-डिज़ाइन के लिए इनपुट है, प्रत्येक अनुप्रस्थ काट के आकार के बारे में सार्वभौमिक आश्वासन नहीं।

वक्र असीमित परिशुद्धता के साथ हर संभावित शीतलन दर पर कठोरता को भी नहीं मापता। इसका अर्थ परीक्षण-विधि और निर्दिष्ट दूरियों पर किए गए सटीक कठोरता-मापों पर निर्भर करता है। इसी आधार पर Materials Education Foundation जोमिनी परीक्षण को शमन किए गए सिरे से बढ़ती दूरियों पर कठोरता मापकर इस्पात की हार्डनेबिलिटी निर्धारित करने वाला परीक्षण बताती है।

कठोरता और कठोरीकरण-क्षमता अलग-अलग गुण हैं, तथा केवल सतही कठोरता कठोरीकरण-क्षमता वक्र का स्थान नहीं ले सकती। Strong evidence

[1][1] Standard Test Methods for Determining Hardenability of Steel. ASTM International. ASTM International standard, 2020.

सही निष्कर्ष विशिष्ट है: कठोरता किसी परीक्षण किए गए स्थान के प्रतिरोध की रिपोर्ट करती है; हार्डनेबिलिटी किसी परिभाषित शमन द्वारा उत्पन्न कठोरता की गहराई और वितरण की रिपोर्ट करती है। ASTM A255-20, ISO 642:2024 और ASM International इस भेद को बनाए रखते हैं। केवल सतही कठोरता हार्डनेबिलिटी वक्र का विकल्प नहीं हो सकती।

जोमिनी एंड-क्वेंच परीक्षण क्या मापता है

जोमिनी परीक्षण किसी स्टील को कठोरता की केवल एक संख्या नहीं देता और उस संख्या को उसकी हार्डनेबिलिटी नहीं कहता। यह मापता है कि नियंत्रित शीतलन-स्थितियों की एक सीमा से गुज़रे नमूने के साथ कठोरता किस प्रकार बदलती है। इसका परिणाम एक हार्डनेबिलिटी वक्र होता है: बुझाए गए सिरे से दूरी के विरुद्ध आलेखित कठोरता।

यह अंतर महत्वपूर्ण है। कठोरता किसी विशिष्ट स्थान के इंडेंटेशन या विरूपण के प्रति प्रतिरोध को कहते हैं। हार्डनेबिलिटी, क्वेंचिंग के दौरान किसी निर्धारित गहराई तक कठोरता विकसित करने की स्टील की क्षमता है। ASTM A255-20 हार्डनेबिलिटी को “वह गहराई जिस तक क्वेंच किए जाने पर स्टील कठोर होता है” के रूप में परिभाषित करता है और 1 इंच व्यास वाले बेलनाकार नमूने का उपयोग करके मात्रात्मक एंड-क्वेंच, या जोमिनी, परीक्षण निर्दिष्ट करता है। ISO 642:2024, 25 mm व्यास और कम-से-कम 100 mm लंबाई वाले स्टील एंड-क्वेंच परीक्षण-टुकड़े को निर्दिष्ट करता है। आयामों में यह छोटा अंतर दो मानकों की घोषित आवश्यकताओं को दर्शाता है, हार्डनेबिलिटी के दो अलग-अलग अर्थों को नहीं।

यह परीक्षण स्टील के एक ही टुकड़े में अलग-अलग शीतलन-इतिहास उत्पन्न करता है। इसका बुझाया गया सिरा सबसे तीव्र शीतलन का अनुभव करता है, जबकि उससे दूर स्थित स्थान क्रमशः कम दरों पर ठंडे होते हैं। यदि इन परिस्थितियों में स्टील आसानी से मार्टेंसाइट बनाता है, तो उच्च कठोरता बार की लंबाई में अधिक दूर तक बनी रहती है। यदि अधिक दूर स्थित क्षेत्रों में पर्याप्त मार्टेंसाइट बनने से पहले रूपांतरण आरंभ हो जाता है, तो दूरी के साथ कठोरता अधिक तेज़ी से घटती है। इसलिए यह वक्र तीव्र क्वेंच के अंतर्गत विकसित कठोरता और उस दूरी—दोनों को दर्शाता है, जिस पर स्टील उस प्रतिक्रिया को बनाए रख सकता है।

बेलनाकार नमूने का ऑस्टेनिटाइजेशन

ऑस्टेनाइटीकरणऑस्टेनाइटीकरण इस्पात को निर्धारित तापमान-सीमा तक गर्म करना, ताकि शमन से पहले प्रारंभिक संरचना ऑस्टेनाइट बन जाए।

प्रक्रिया मशीन से तैयार किए गए एक बेलनाकार परीक्षण-टुकड़े से शुरू होती है। University of Illinois Materials Technology and Innovation Laboratory इस क्रम का वर्णन इस प्रकार करती है: नमूने को उसके ऑस्टेनिटाइजेशन तापमान तक गर्म करना, उसके एक सिरे पर जलधारा लगाना, उस सिरे से बढ़ती हुई दूरियों पर कठोरता मापना और कठोरता को दूरी के विरुद्ध आलेखित करना। ऑस्टेनिटाइजेशन आरंभिक संरचना को ऑस्टेनाइट में बदल देता है, जो उच्च-तापमान अवस्था है और जिससे क्वेंचिंग के बाद बनने वाले उत्पाद उत्पन्न होते हैं। गर्म करने का तापमान और धारण-अवधि स्टील तथा प्रक्रिया के अनुसार निर्धारित की जाती है; ये परस्पर विनिमेय विवरण नहीं हैं।

तैयारी का यह चरण वह अवस्था स्थापित करता है, जिससे शीतलन-प्रतिक्रिया को मापा जाएगा। कार्बन की मात्रा, मिश्रधातु-योग, पूर्ववर्ती सूक्ष्मसंरचना और ऑस्टेनाइट के दाने का आकार—ये सभी नमूने के भट्ठी से बाहर आने के बाद होने वाली प्रक्रिया को प्रभावित कर सकते हैं। ASM International ने कठोरता और स्टील की हार्डनेबिलिटी पर अपने 1990 के विवेचन में स्टील की संरचना और ऑस्टेनाइट के दाने के आकार को हार्डनेबिलिटी पर प्राथमिक प्रभाव डालने वाले कारकों के रूप में पहचाना। अनुपयुक्त ऑस्टेनिटाइजेशन उपचार के बाद किया गया परीक्षण उस नमूने से कठोरता का वैध पठन दे सकता है, लेकिन यह आवश्यक नहीं कि वह ग्रेड की निर्दिष्ट हार्डनेबिलिटी को दर्शाए।

जलधारा लगाने से पहले नमूने को इस प्रकार संभालना भी आवश्यक है कि उसका तापीय इतिहास नियंत्रित रहे। उद्देश्य प्रत्येक औद्योगिक क्वेंच ज्यामिति को दोहराना नहीं है। उद्देश्य एक दोहराने योग्य तुलना तैयार करना है, जिसमें नमूना एक परिभाषित ऑस्टेनिटिक अवस्था से शुरू हो और फिर ज्ञात एंड-क्वेंच व्यवस्था के संपर्क में आए। इसी कारण जोमिनी परिणाम को उसकी परीक्षण-स्थितियों, पदार्थ-निर्देशन और मानक के साथ प्रस्तुत किया जाना चाहिए। उस संदर्भ के बिना कोई वक्र अपूर्ण साक्ष्य होता है।

परीक्षण-टुकड़ा बेलनाकार होता है, क्योंकि दोहराने योग्य आकार एक परीक्षण से दूसरे परीक्षण तक तापमान और रूपांतरण-प्रतिक्रिया की तुलना को सरल बनाता है। ASTM A255-20 नमूने का व्यास 1 इंच बताता है, जबकि ISO 642:2024, 25 mm व्यास और कम-से-कम 100 mm लंबाई बताता है। उपयोग किए गए आयामों को उसी रूप में रिपोर्ट किया जाना चाहिए; उन्हें चुपचाप मिलाकर एक सामान्य “मानक जोमिनी बार” नहीं बना देना चाहिए।

एक सिरे को जल-क्वेंच करना

ऑस्टेनिटाइज किए गए नमूने को उपकरण में स्थापित करने के बाद, नियंत्रित जलधारा उसके एक सिरे पर पड़ती है। University of Illinois का विवरण इस जलधारा को क्वेंचिंग की निर्णायक क्रिया के रूप में पहचानता है। 2012 में प्रकाशित Cambridge के पदार्थ-विज्ञान शिक्षण संसाधन में भौतिक परिणाम समझाया गया है: एक सिरे को जल-क्वेंच किया जाता है, जबकि बार का शेष भाग वायु में ठंडा होता है।

जलधारा के नीचे स्थित सिरा सबसे तीव्र शीतलन का अनुभव करता है। उस क्षेत्र से ऊष्मा तेज़ी से निकलती है, जिससे तापमान के मार्टेंसिटिक सीमा तक पहुँचने से पहले ऑस्टेनाइट के फेराइट, पर्लाइट या अन्य धीमी गति से बनने वाले उत्पादों में रूपांतरित होने के लिए उपलब्ध समय कम हो जाता है। इसलिए बुझाए गए सिरे पर मार्टेंसाइट का अधिक अंश बन सकता है, जो स्टील की संरचना और पूर्ववर्ती ऑस्टेनिटिक अवस्था पर निर्भर करता है। उसकी मापी गई कठोरता अधिक हो सकती है, लेकिन यह एकल मान केवल इस विशिष्ट शीतलन-इतिहास के सबसे तीव्र भाग के अंतर्गत एक स्थान की प्रतिक्रिया है।

नमूने के शेष भाग पर सीधे जल का छिड़काव नहीं किया जाता। वह अपनी खुली सतहों के माध्यम से और चालन द्वारा बुझाए गए सिरे की ओर ऊष्मा खोता है तथा आसपास की वायु के साथ भी ऊष्मा का आदान-प्रदान करता है। परिणामस्वरूप, उसकी शीतलन दर सिरे की शीतलन दर से कम होती है, हालांकि वास्तविक दर स्थान, नमूने की ज्यामिति, जल की स्थितियों, तापमान, सतह की अवस्था और स्टील के तापीय गुणों पर निर्भर करती है। यह परीक्षण पूरे बेलन पर एक समान शीतलन दर लागू नहीं करता।

यह व्यवस्था यह भी स्पष्ट करती है कि जोमिनी परीक्षण केवल विशेष फिक्स्चर के साथ किया गया कठोरता परीक्षण नहीं है। पारंपरिक कठोरता परीक्षण किसी चुने हुए स्थान से एक मान रिपोर्ट कर सकता है। एंड-क्वेंच परीक्षण जानबूझकर अलग-अलग तापीय इतिहास वाले स्थानों की एक शृंखला उत्पन्न करता है और फिर उनकी कठोरता-प्रतिक्रियाओं की तुलना करता है। Materials Education Foundation इस विधि का वर्णन इन्हीं शब्दों में करता है: स्टील की हार्डनेबिलिटी निर्धारित करने के लिए बुझाए गए सिरे से बढ़ती हुई दूरियों पर कठोरता मापी जाती है।

परीक्षण-टुकड़े के साथ शीतलन-दर प्रवणता बनाना

मुख्य माप जल-क्वेंच किए गए सिरे से दूरी है। ठीक उस सिरे पर शीतलन सबसे तीव्र होता है। उससे दूर जाने पर शीतलन क्रमशः कम तीव्र होता जाता है और बार की लंबाई में शीतलन दरों की एक सतत सीमा उत्पन्न होती है, जैसा कि Cambridge समझाता है। इस प्रकार एक ही नमूना अनेक क्वेंचिंग-स्थितियों का प्रतिनिधित्व करता है—सिरे के पास तीव्र जल-क्वेंच प्रतिक्रिया से लेकर अधिक दूर स्थित भागों में धीमी वायु-शीतलित प्रतिक्रियाओं तक।

शीतलन के बाद, बुझाए गए सिरे से बढ़ती हुई दूरियों पर कठोरता मापी जाती है। इन पठनांकों को दूरी के विरुद्ध आलेखित करने पर जोमिनी हार्डनेबिलिटी वक्र प्राप्त होता है। धीरे-धीरे घटता हुआ वक्र दर्शाता है कि सिरे से अधिक दूरी तक पर्याप्त कठोरता बनी रहती है; तीव्र गिरावट दर्शाती है कि कठोरता तीव्र-क्वेंच क्षेत्र के निकट तक सीमित है। यह वक्र इस परिभाषित शीतलन व्यवस्था द्वारा उत्पन्न कठोरता के वितरण का वर्णन करता है। यह ASM के उस अध्याय से मेल खाता है जिसमें कार्बन और निम्न-मिश्रधातु स्टीलों की हार्डनेबिलिटी को क्वेंचिंग से उत्पन्न कठोरता की गहराई और वितरण को नियंत्रित करने वाले गुण के रूप में परिभाषित किया गया है।

वक्र अपने-आप में हर संभावित घटक की कठोरता नहीं बताता। मोटे गियर, प्लेट, शाफ्ट या बार में सतह से केंद्र तक अपने तापमान-प्रवणता होते हैं, और उसका क्वेंच माध्यम तथा हलचल जोमिनी व्यवस्था से भिन्न हो सकती है। जोमिनी दूरी को किसी अपेक्षित घटक-प्रतिक्रिया में बदलने के लिए उपयुक्त सहसंबंधों या अलग ऊष्मा-उपचार विश्लेषण की आवश्यकता होती है। वक्र संरचना या ऑस्टेनाइट के दाने के आकार के प्रभावों को भी समाप्त नहीं करता। वास्तव में, यही कारक पहले स्थान पर वक्र को निर्धारित करने में सहायता करते हैं।

इसलिए, जब नमूने और प्रक्रियाएँ नियंत्रित हों, तो जोमिनी परीक्षण स्टीलों या ऊष्मा-उपचार स्थितियों की तुलना कर सकता है। यह दिखा सकता है कि निर्धारित एंड-क्वेंच इतिहास के अंतर्गत स्टील की कठोरता-प्रतिक्रिया कितनी दूर तक विस्तृत होती है। यह कठोरता के एकल इंडेंटेशन मान को हार्डनेबिलिटी के पूर्ण विवरण में परिवर्तित नहीं कर सकता। उपयोगी परिणाम कठोरता और दूरी के बीच का संबंध है, जिसे नमूने के आयामों, ऑस्टेनिटाइजेशन उपचार, जल-क्वेंच स्थितियों, कठोरता-विधि और लागू मानक से संबद्ध किया गया हो।

नमूना ज्यामिति और परीक्षण मानक

Jominy परीक्षण का परिणाम तभी सार्थक होता है, जब नमूने, तापन-चक्र, शमन व्यवस्था, कठोरता-माप और रिपोर्टिंग विधि के बारे में जानकारी उपलब्ध हो। यह परीक्षण अपनी प्रक्रिया से अलग कोई पदार्थ-स्थिरांक उत्पन्न नहीं करता। यह दर्ज करता है कि कोई विशिष्ट इस्पात नमूना एक निर्धारित तापीय इतिहास पर कैसी प्रतिक्रिया देता है; इसमें मापी गई कठोरता शमन किए गए सिरे से दूरी बढ़ने के साथ बदलती रहती है।

यह अंतर महत्वपूर्ण है, क्योंकि कठोरता और कठोरीकरण-क्षमता अलग-अलग प्रश्नों के उत्तर देती हैं। कठोरता किसी निर्दिष्ट परीक्षण-विधि के अंतर्गत किसी विशेष स्थान पर मापा गया प्रतिरोध है। कठोरीकरण-क्षमता वह गहराई और कठोरता-वितरण है जो इस्पात के शमन किए जाने पर उत्पन्न होता है। ASTM A255-20 इसे “शमन किए जाने पर इस्पात के कठोर होने की गहराई” के रूप में परिभाषित करता है। इसलिए Jominy वक्र के लिए केवल कठोरता का एक मान पर्याप्त नहीं है: इसमें शमन किए गए सिरे से दूरी और उस शीतलन-ढाल को उत्पन्न करने वाली स्थितियों की जानकारी भी आवश्यक है।

ASTM A255 और 1 इंच का नमूना

ASTM A255-20, इस्पात की कठोरीकरण-क्षमता निर्धारित करने की मानक परीक्षण-विधियाँ, 1 इंच व्यास वाले बेलनाकार नमूने का उपयोग करते हुए मात्रात्मक अंतिम-सिरा शमन, या Jominy, परीक्षण निर्दिष्ट करता है। यह आयाम किसी परीक्षण-छड़ का सामान्य वर्णन मात्र नहीं है। यह परीक्षण-विधि का एक भाग है और अंतिम सिरे पर शमन से पहले, उसके दौरान तथा उसके बाद नमूने की तापीय प्रतिक्रिया को प्रभावित करता है।

सामान्य प्रक्रिया में बेलनाकार नमूने को पहले आवश्यक ऑस्टेनिटाइजिंग तापमान तक गर्म किया जाता है। इसके बाद उसे परीक्षण फिक्स्चर में स्थापित किया जाता है और एक जल-जेट उसके एक सिरे के संपर्क में लाया जाता है। शमन किया गया सिरा सबसे तेजी से ठंडा होता है; उससे अधिक दूरी पर स्थित स्थानों को प्रत्यक्ष शीतलन कम मिलता है और वे अलग-अलग परिस्थितियों में ठंडे होते हैं। ठंडा होने के बाद, शमन किए गए सिरे से बढ़ती दूरियों पर कठोरता मापी जाती है और उन रीडिंगों को आलेखित करके कठोरीकरण-क्षमता वक्र बनाया जाता है। University of Illinois Materials Technology and Innovation Laboratory इस क्रम का वर्णन इस प्रकार करती है: बेलनाकार नमूने को ऑस्टेनिटाइजिंग तापमान तक गर्म करना, एक सिरे को जल-जेट से शमन करना और नमूने की लंबाई के साथ कठोरता मापना।

ज्यामिति एकल शीतलन-दर के बजाय नियंत्रित सीमा उत्पन्न करती है। University of Cambridge के अनुसार, एक सिरे को जल-शमन दिया जाता है, जबकि शेष भाग वायु में ठंडा होता है; इससे छड़ की लंबाई के साथ शीतलन-दरों की एक सतत सीमा बनती है। परिणामस्वरूप वक्र यह दर्शाता है कि दूरी बढ़ने के साथ शीतलन की तीव्रता घटने पर इस्पात कठोर रूपांतरण-उत्पाद बनाने की अपनी क्षमता को कितनी दूर तक बनाए रखता है।

कठोरता में तीव्र गिरावट यह संकेत दे सकती है कि इस्पात केवल शमन किए गए सिरे के निकट ही अत्यधिक कठोर होता है। अधिक समतल वक्र यह दर्शाता है कि परीक्षण-स्थितियों में उस सिरे से अधिक दूरी तक कठोरता बनी रहती है। इनमें से किसी भी अवलोकन को प्रत्येक संभावित घटक के बारे में सार्वभौमिक कथन में परिवर्तित नहीं किया जाना चाहिए। वास्तविक अवयवों के व्यास, आकार, भट्ठी-इतिहास, स्थानांतरण-समय और शमन-माध्यम अलग-अलग होते हैं। Jominy वक्र प्रतिक्रिया की एक मानकीकृत तुलना है, न कि प्रत्येक ज्यामिति के लिए कठोरता का प्रत्यक्ष मानचित्र।

जब पदार्थ की पहचान ग्रेड-निर्देशन से की जाती है, तब ASTM A255 भी महत्वपूर्ण हो जाता है। कार्बन या निम्न-मिश्रधातु इस्पात के लिए रिपोर्ट किए गए परिणाम में, जहाँ लागू हो, ग्रेड, हीट या नमूना-पहचान, परीक्षण अभिलेख के लिए प्रासंगिक होने पर नमूने का अभिविन्यास, तथा विधि के लागू संस्करण का उल्लेख होना चाहिए। ASM International के अनुसार, इस्पात की संरचना और ऑस्टेनाइट कण-आकार कठोरीकरण-क्षमता को प्रभावित करने वाले प्राथमिक कारक हैं। इसलिए वक्र का संबंध परीक्षण किए गए पदार्थ और उसकी पूर्व तापीय अवस्था—दोनों से होता है।

ISO 642:2024 और कम-से-कम 100 mm लंबा 25 mm व्यास का परीक्षण-टुकड़ा

ISO 642:2024, इस्पात—अंतिम सिरे पर शमन द्वारा कठोरीकरण-क्षमता परीक्षण (Jominy परीक्षण), 25 mm व्यास और कम-से-कम 100 mm लंबाई वाले परीक्षण-टुकड़े को निर्दिष्ट करता है। यह ज्यामिति ASTM व्यवस्था से मिलती-जुलती है, लेकिन “समान” का अर्थ “एकसमान” नहीं होता। 25 mm का व्यास 1 इंच, अर्थात् 25.4 mm, से लगभग 0.4 mm छोटा है। यह अंतर मामूली दिखाई दे सकता है, फिर भी मानक-आधारित परीक्षण उसके निर्दिष्ट आयामों और प्रक्रियाओं से परिभाषित होता है, केवल दृश्य समानता से नहीं।

ISO का यह पदनाम न्यूनतम लंबाई भी निर्धारित करता है: परीक्षण-टुकड़ा कम-से-कम 100 mm लंबा होना चाहिए। व्यास और लंबाई को तापन, स्थिति-निर्धारण, अंतिम सिरे पर शमन, सतह-तैयारी, कठोरता-परीक्षण और परिणाम-प्रस्तुति संबंधी आवश्यकताओं के साथ पढ़ा जाना चाहिए। कोई प्रयोगशाला केवल किसी छड़ को जल-जेट के नीचे रखकर और कठोरता का आलेख बनाकर ISO 642:2024 के अनुरूपता का निर्धारण नहीं कर सकती। पूरी विधि ही परिणाम को नियंत्रित करती है।

यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, जब आँकड़े अलग-अलग प्रयोगशालाओं के बीच स्थानांतरित किए जाते हैं या प्रकाशित वक्रों से तुलना की जाती है। दो अभिलेखों में “Jominy” शब्द समान रूप से प्रयुक्त हो सकता है, फिर भी उनमें से एक ISO 642:2024 और दूसरा ASTM A255-20 निर्दिष्ट कर सकता है। उनका मूल परीक्षण-सिद्धांत समान है: गर्म किए गए इस्पात-टुकड़े के एक सिरे को शमन किया जाता है और क्रमशः बढ़ती दूरियों पर कठोरता मापी जाती है। फिर भी वक्रों को सीधे समतुल्य मानने से पहले उनके आयामी और प्रक्रियात्मक आवश्यकताओं की जाँच करनी चाहिए।

ISO परीक्षण-टुकड़े की न्यूनतम लंबाई यह भी स्पष्ट करती है कि नमूने का आयाम कोई अलग-थलग संख्या नहीं है। शमन किए गए सिरे से आगे पर्याप्त पदार्थ होना चाहिए, ताकि शीतलन-प्रतिक्रिया की इच्छित सीमा और मापन-स्थल उपलब्ध हो सकें। लंबाई, सिरे की दशा, फिक्स्चर, जल-प्रवाह या समय-निर्धारण में परिवर्तन तापीय इतिहास को बदल सकता है। तब मापा गया वक्र परिवर्तित परीक्षण का वर्णन करेगा, न कि आवश्यक रूप से ISO 642:2024 में निर्दिष्ट प्रतिक्रिया का।

मानकों और नमूने के आयामों को एक-दूसरे का पर्याय क्यों नहीं मानना चाहिए

ASTM A255 और ISO 642:2024 निकट रूप से संबंधित अंतिम-सिरे पर शमन परीक्षणों का वर्णन करते हैं, लेकिन मानकों को किसी अपरिभाषित “Jominy मान” में समेटने के बजाय उनके नाम स्पष्ट रूप से दिए जाने चाहिए। ASTM विधि 1 इंच व्यास वाले बेलनाकार नमूने को निर्दिष्ट करती है। ISO 642:2024 कम-से-कम 100 mm लंबे और 25 mm व्यास वाले परीक्षण-टुकड़े को निर्दिष्ट करता है। ये ठोस आयामी आवश्यकताएँ हैं, परस्पर विनिमेय लेबल नहीं।

इसलिए एक उचित रिपोर्ट में मानक और उसका संस्करण, नमूने के आयाम, इस्पात की पहचान, ऑस्टेनिटाइजिंग परिस्थितियाँ, शमन का विवरण, कठोरता-पैमाना, मापन-दूरियाँ तथा परिणामी वक्र या आँकड़ा-सारणी का उल्लेख होना चाहिए। यदि कोई प्रयोगशाला आवश्यक आयाम या प्रक्रिया में संशोधन करती है, तो रिपोर्ट में परीक्षण को संशोधित परीक्षण के रूप में पहचानना चाहिए, न कि पूर्ण अनुरूपता का संकेत देना चाहिए।

यह रिपोर्टिंग अनुशासन एक सामान्य त्रुटि को रोकता है: किसी एक कठोरता-मान को कठोरीकरण-क्षमता मान लेना। 10 mm, 20 mm या किसी अन्य दूरी पर कठोरता की रीडिंग प्रतिक्रिया-वक्र के एक बिंदु का वर्णन करती है। यह कठोरीकरण की पूरी गहराई या उसके वितरण को स्थापित नहीं करती। Materials Education Foundation Jominy परीक्षण का वर्णन शमन किए गए सिरे से बढ़ती दूरियों पर कठोरता मापकर इस्पात की कठोरीकरण-क्षमता निर्धारित करने के रूप में करती है; अनेक मापन-स्थल इस विधि के केंद्रीय तत्व हैं।

मानक परिणाम का एक अंग है। इसके बिना “Jominy कठोरता” यह प्रश्न अनुत्तरित छोड़ देती है कि किस नमूना-ज्यामिति, शीतलन-व्यवस्था, तैयारी और मापन-नियमों का उपयोग किया गया था। मानक की पहचान होने पर वक्र का अर्थ स्पष्ट रूप से निर्धारित होता है और उचित सावधानी के साथ उसकी तुलना की जा सकती है।

शमन-अंतराल से कठोरणीयता वक्र तक

जॉमिनी परीक्षण एक शमित नमूने से कठोरता के अनेक प्रेक्षण प्राप्त करता है। मुख्य चर केवल यह नहीं है कि किसी एक स्थान पर इस्पात कितना कठोर है। महत्वपूर्ण यह है कि जल-शमित सिरे से दूरी बढ़ने पर स्थानीय शीतलन-दर धीमी होती जाती है और उसके साथ मापी गई कठोरता किस प्रकार बदलती है।

ASTM A255-20 कठोरणीयता को उस गहराई के रूप में परिभाषित करता है तक, जहाँ शमन करने पर इस्पात कठोर होता है। इसकी मात्रात्मक एंड-क्वेंच विधि में 1 इंच व्यास वाले बेलनाकार नमूने का उपयोग किया जाता है (अमेरिकन सोसाइटी फॉर टेस्टिंग एंड मैटेरियल्स, 2020)। ISO 642:2024 एंड-क्वेंच परीक्षण के लिए 25 मिमी व्यास और कम-से-कम 100 मिमी लंबाई वाले इस्पात परीक्षण-टुकड़े को निर्दिष्ट करता है (अंतरराष्ट्रीय मानकीकरण संगठन, 2024)। ये आयाम लगभग समान हैं, लेकिन इन्हें प्रत्येक परीक्षण के परस्पर विनिमेय विवरण के रूप में नहीं माना जाना चाहिए। लागू मानक ही नमूने, तापन, शमन, कठोरता-विधि और रिपोर्टिंग संबंधी आवश्यकताओं को नियंत्रित करता है।

परीक्षण की शुरुआत बेलनाकार टुकड़े को निर्दिष्ट ऑस्टेनिटीकरण तापमान तक गर्म करने से होती है। इसके बाद एक सिरे को जलधारा के संपर्क में लाया जाता है, जबकि छड़ का शेष भाग वायु में ठंडा होता है। इलिनॉय विश्वविद्यालय इस क्रम को जॉमिनी प्रक्रिया का आधार बताता है (इलिनॉय विश्वविद्यालय, पदार्थ प्रौद्योगिकी और नवाचार प्रयोगशाला, 2024)। चूँकि शमित सिरा सबसे तेज़ी से ऊष्मा खोता है, इसलिए वहाँ सबसे तीव्र शीतलन होता है। छड़ पर आगे बढ़ने के साथ शीतलन क्रमशः कम तीव्र होता जाता है। कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय इस व्यवस्था को नमूने की लंबाई के साथ शीतलन-दरों की एक सतत श्रेणी उत्पन्न करने वाली व्यवस्था के रूप में वर्णित करता है (कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय, 2012)।

कठोरता-मापन सतह तैयार करना

स्केल, डीकार्बराइज़्ड पदार्थ, खुरदरे मशीनिंग-चिह्नों या असमान ऑक्साइड-परत से ढकी सतह पर कठोरता का विश्वसनीय मापन नहीं किया जा सकता। निर्धारित शमन पूरा हो जाने और नमूना संभालने योग्य रूप से पर्याप्त ठंडा हो जाने के बाद, रीडिंग के लिए प्रयुक्त सतह को इस प्रकार तैयार किया जाता है कि इंडेंटर को परिवर्तित या क्षतिग्रस्त पदार्थ के बजाय स्वस्थ इस्पात का सामना करना पड़े।

शमित सिरा ही एकमात्र प्रासंगिक स्थान नहीं है। मापन-सतह उस सिरे से लंबाई की दिशा में आगे तक जाती है, जिससे ज्ञात दूरियों पर कठोरता-रीडिंग ली जा सकें। इसलिए सतह की तैयारी से छड़ के साथ पर्याप्त रूप से समतल और स्वच्छ पट्टी बननी चाहिए। ग्राइंडिंग या मशीनिंग से स्केल और तापन से प्रभावित निकट-सतही परत हटती है, जबकि नियंत्रित फिनिशिंग खाँचों, लहरदारपन या अत्यधिक ग्राइंडिंग-ऊष्मा से होने वाली त्रुटियों को सीमित करती है। तैयारी के दौरान कोई नया तापीय प्रभाव उत्पन्न नहीं होना चाहिए और न ही इतना पदार्थ हटना चाहिए कि इच्छित नमूना-ज्यामिति तथा मापन-स्थानों में परिवर्तन आ जाए।

सटीक फिनिशिंग-प्रक्रिया, कठोरता-स्केल, अंतराल और रिपोर्टिंग-प्रारूप चुने गए परीक्षण-मानक के अंतर्गत आते हैं। ASTM A255-20 और ISO 642:2024 को बिना विचार के मिश्रित नहीं किया जाना चाहिए: ASTM आवश्यकताओं का पालन करने वाली प्रयोगशाला को नमूना ASTM के विनिर्देशों के अनुसार तैयार और मापना चाहिए, जबकि ISO परीक्षण में ISO 642 का पालन किया जाना चाहिए। मुद्दा केवल दिखावट का नहीं, बल्कि प्रक्रिया का है। स्केल या डीकार्बराइज़्ड इस्पात पर बनाया गया कठोरता-छाप उसके नीचे स्थित शमित इस्पात की स्थिति के बजाय उस सतह की स्थिति को दर्शा सकता है।

सतह में छापों के बीच पर्याप्त चौड़ाई और अंतर भी होना चाहिए, ताकि कठोरता-रीडिंग एक-दूसरे से स्वतंत्र बनी रहें। एक-दूसरे के बहुत पास, किनारे के अत्यधिक निकट या स्पष्ट रूप से दोषपूर्ण क्षेत्र पर बनाए गए इंडेंटेशन परिणाम को विकृत कर सकते हैं। यदि सतह वक्राकार या खराब ढंग से फिनिश की गई हो, तो इंडेंटर सही ढंग से नहीं बैठ सकता। यही कारण है कि जॉमिनी परिणाम छड़ पर कहीं भी अनौपचारिक रूप से की गई कठोरता-जाँच नहीं, बल्कि नियंत्रित मापन-क्रम का परिणाम होता है।

बढ़ती दूरियों पर कठोरता मापना

मापन-सतह तैयार हो जाने पर जल-शमित सिरे से बढ़ती दूरियों की एक शृंखला पर कठोरता दर्ज की जाती है। पहली रीडिंग उस इस्पात को दर्शाती है जो परीक्षण की सबसे तीव्र शीतलन-स्थिति में ठंडा हुआ। बाद की रीडिंग उन स्थानों को दर्शाती हैं जहाँ शीतलन अधिक धीमा था। दूरी शमित सिरे से नमूने की लंबाई की दिशा में मापी जाती है और प्रत्येक रीडिंग को उसके सटीक स्थान के साथ जोड़ा जाता है।

मैटेरियल्स एजुकेशन फाउंडेशन जॉमिनी परीक्षण को शमित सिरे से बढ़ती दूरियों पर कठोरता मापकर इस्पात की कठोरणीयता निर्धारित करने वाली विधि के रूप में वर्णित करता है (मैटेरियल्स एजुकेशन फाउंडेशन, 2024)। यह अभिव्यक्ति मूल अंतर को स्पष्ट करती है: परीक्षण केवल यह नहीं पूछता, “यह इस्पात कितना कठोर है?” बल्कि यह पूछता है, “परिभाषित नमूने के साथ शीतलन-स्थिति बदलने पर इस्पात की कठोरता-प्रतिक्रिया किस प्रकार बदलती है?”

कठोरता-स्केल की पहचान आवश्यक है। अनेक इस्पात जॉमिनी परिणामों में, जहाँ पदार्थ उस स्केल के लिए पर्याप्त कठोर हो, कठोरता को रॉकवेल C में रिपोर्ट किया जाता है; लेकिन अनुमत विधि का निर्धारण चुना गया मानक और मापी गई सीमा करते हैं। बिना स्केल के दिया गया मान अधूरा होता है। “52” HRC, किसी अन्य रॉकवेल स्केल या किसी भिन्न कठोरता-विधि को सूचित कर सकता है, और इन मानों की तुलना ऐसे नहीं की जा सकती मानो वे एक ही गुण का वर्णन करते हों।

शमित सिरे के पास की एकल रीडिंग यह दिखा सकती है कि एक तीव्र शीतलन-स्थिति में प्राप्त कठोरता कितनी है। इससे यह निर्धारित नहीं होता कि वह कठोरता कितनी दूर तक बनी रहती है। इसी प्रकार, सिरे से अधिक दूर ली गई कठोरता-रीडिंग धीमे शीतलन को दर्शा सकती है, लेकिन वह अकेले उच्च से निम्न कठोरता तक के पूरे संक्रमण का वर्णन नहीं कर सकती। कठोरणीयता किसी एक कठोरता-संख्या के बजाय प्रतिक्रिया का वितरण है।

ASM International के अनुसार, इस प्रतिक्रिया को प्रभावित करने वाले प्राथमिक कारक इस्पात की रासायनिक संरचना और ऑस्टेनाइट कण-आकार हैं (ASM International, 1990)। कार्बन रूपांतरित संरचना की प्राप्त की जा सकने वाली कठोरता को प्रभावित करता है, जबकि मिश्रधातु तत्व और कण-आकार प्रतिस्पर्धी रूपांतरणों के लिए आवश्यक शीतलन-स्थितियों को प्रभावित करते हैं। जॉमिनी वक्र निर्दिष्ट परीक्षण-इतिहास के अंतर्गत इन कारकों के संयुक्त परिणाम को दर्ज करता है। यह अपने-आप संरचना या कण-आकार को अलग-अलग निर्धारित नहीं करता।

शमित सिरे से दूरी के विरुद्ध कठोरता का आलेखन

जब कठोरता को ऊर्ध्वाधर अक्ष पर और शमित सिरे से दूरी को क्षैतिज अक्ष पर आलेखित किया जाता है, तब रीडिंग कठोरणीयता वक्र बन जाती हैं। ऊर्ध्वाधर अक्ष पर कठोरता-स्केल, जैसे लागू होने पर HRC, स्पष्ट रूप से लिखा होना चाहिए। क्षैतिज अक्ष पर दूरी की इकाइयाँ और संदर्भ-बिंदु दिए जाने चाहिए: शून्य जल-शमित सिरा है और बढ़ती दूरी क्रमशः कम तीव्र शीतलन को दर्शाती है।

वक्र सामान्यतः शमित सिरे के निकटतम मापी गई कठोरता से शुरू होता है और फिर छड़ के साथ कठोरता-प्रतिक्रिया को दर्शाता है। तीव्र गिरावट का अर्थ है कि कम दूरी में कठोरता काफी घट जाती है। व्यावहारिक रूप से, इस परीक्षण-नमूने के अपेक्षाकृत सीमित भाग में ही इस्पात अपनी उच्च शमन-कठोरता बनाए रखता है। अधिक क्रमिक गिरावट का अर्थ है कि शमित सिरे से दूर स्थित स्थानों पर भी मापी गई कठोरता अधिक बनी रहती है, जो जॉमिनी शीतलन-प्रवणता के अंतर्गत अधिक गहराई तक कठोर होने का संकेत देती है। पहले बिंदु जितना महत्वपूर्ण है, वक्र का आकार भी उतना ही महत्वपूर्ण है।

वक्र को मापे गए प्रेक्षणों से बनाया जाना चाहिए, न कि किसी एक चुने हुए मान से प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए। पुनरावृत्त परीक्षण, अनुमत फिटिंग-विधियाँ, मापन-अनिश्चितता तथा ASTM A255-20 या ISO 642:2024 के रिपोर्टिंग नियम यह निर्धारित करते हैं कि अंतिम परिणाम किस प्रकार प्रस्तुत किया जाए। एक चिकनी रेखा प्रवृत्ति दिखाने में सहायक हो सकती है, लेकिन उसे बिखरी हुई रीडिंग को छिपाना या ऐसी सटीकता का संकेत नहीं देना चाहिए जिसका समर्थन मापन नहीं करते।

जॉमिनी वक्र एक परिभाषित एंड-क्वेंच इतिहास की प्रतिक्रिया है। यह समान आवश्यकताओं के अंतर्गत परीक्षण किए गए इस्पातों की तुलना कर सकता है और दिखा सकता है कि दूरी के साथ कठोरता किस प्रकार बदलती है। लेकिन यह अपने-आप किसी विशेष टैंक में शमन किए गए मोटे गियर, प्लेट, शाफ्ट या ढलाई में कठोरता-प्रोफ़ाइल का सटीक पूर्वानुमान नहीं लगा सकता। अवयव की ज्यामिति, उत्तेजन, शमन-माध्यम, स्थानांतरण-समय, ऑस्टेनिटीकरण-प्रक्रिया और प्रारंभिक सूक्ष्मसंरचना शीतलन-इतिहास को बदलते हैं। इसलिए वक्र निर्दिष्ट परीक्षण-स्थितियों के अंतर्गत कठोरणीयता का प्रमाण है—यह किसी एक अवयव के ताप-उपचार विश्लेषण का विकल्प नहीं है।

शीतलन दर, रूपांतरण और वक्र का अर्थ

बार की लंबाई के साथ सतत शीतलन स्थितियाँ

Jominy नमूना एक सिरे से दूसरे सिरे तक समान क्वेंच तीव्रता का अनुभव नहीं करता। वह एक प्रवणता का अनुभव करता है। मानकीकृत परीक्षण में बेलनाकार इस्पात नमूने को पहले उसके ऑस्टेनाइटीकरण तापमान तक गर्म किया जाता है, फिर उसके एक सिरे को जलधारा के संपर्क में रखा जाता है, जबकि नमूने का शेष भाग वायु में ठंडा होता है। University of Illinois Materials Technology and Innovation Laboratory इस क्रम को मूल Jominy प्रक्रिया के रूप में वर्णित करती है (2024)। जल-शीतित सिरा तेजी से ऊष्मा खोता है; उससे दूर स्थित स्थानों को कम प्रत्यक्ष शीतलन मिलता है और वे मुख्यतः नमूने तथा आसपास की वायु के माध्यम से ऊष्मा का आदान-प्रदान करते हैं।

जैसा कि University of Cambridge अपने परीक्षण-विवरण में बताता है (2012), यह व्यवस्था बार की लंबाई के साथ शीतलन स्थितियों की एक सतत सीमा उत्पन्न करती है। शीतलन का वास्तविक इतिहास केवल दूरी से निर्धारित नहीं होता। यह नमूने की ज्यामिति, प्रारंभिक तापमान, जलधारा की व्यवस्था, क्वेंच की स्थिति, खुले हुए पृष्ठों और इस्पात के तापीय गुणों पर भी निर्भर करता है। इसलिए दूरी परीक्षण में एक नियंत्रित स्थान है, न कि ऐसी एक सार्वभौमिक शीतलन दर में रूपांतरण, जो प्रत्येक नमूने या प्रत्येक उत्पादन घटक पर लागू हो।

आयाम इस विधि का हिस्सा हैं, न कि महज गौण विवरण। ASTM A255-20 में 1 इंच व्यास वाले बेलनाकार नमूने के साथ मात्रात्मक एंड-क्वेंच परीक्षण निर्दिष्ट है। ISO 642:2024 में 25 mm व्यास और कम-से-कम 100 mm लंबाई वाला परीक्षण-टुकड़ा निर्दिष्ट है। परिणामों की तुलना करते समय इन पदनामों और आयामों को बिना विचार के एक-दूसरे के साथ नहीं मिलाना चाहिए, क्योंकि ज्यामिति या प्रक्रिया में परिवर्तन ऊष्मा-प्रवाह और इस प्रकार रूपांतरण-प्रतिक्रिया को बदल सकता है। Jominy वक्र का अर्थ केवल उस मानक और परीक्षण-स्थितियों के संदर्भ में होता है, जिनके अंतर्गत वह तैयार किया गया हो।

यह बार सरल “पृष्ठ बनाम केंद्र” शीतलन-पैटर्न वाला कोई लघु घटक भी नहीं है। तेल, जल, पॉलिमर विलयन या गैस में क्वेंच किया गया कोई घटक अपने आकार और पृष्ठों पर ऊष्मा-अंतरण द्वारा नियंत्रित स्थानिक शीतलन क्षेत्र विकसित करता है। इसके विपरीत, Jominy नमूना एक पुनरुत्पाद्य प्रयोगशाला-प्रवणता प्रदान करता है। यह एक ही परीक्षण में अनेक शीतलन तीव्रताओं का नमूना लेता है, लेकिन प्रत्येक घटक-ज्यामिति को पुनरुत्पादित नहीं करता।

यह अंतर इसलिए महत्वपूर्ण है क्योंकि हार्डनेबिलिटी एक परिभाषित तापीय इतिहास की प्रतिक्रिया है। ASTM A255-20 इसे उस गहराई के रूप में परिभाषित करता है, जहाँ तक क्वेंच करने पर इस्पात कठोर होता है। कार्बन और निम्न-मिश्रधातु इस्पातों पर ASM अध्याय इसी गुण को क्वेंचिंग से उत्पन्न कठोरता की गहराई और वितरण को नियंत्रित करने वाला गुण बताता है (ASM International, 1990)। इनमें से कोई भी परिभाषा यह नहीं कहती कि हार्डनेबिलिटी क्वेंचिंग से पहले या बाद में इस्पात की कठोरता-संख्या है।

क्वेंचिंग के दौरान ऑस्टेनाइट का रूपांतरण

यदि चयनित ऑस्टेनाइटीकरण उपचार ग्रेड और अवस्था के लिए उपयुक्त हो, तो गर्म करने से प्रारंभिक संरचना ऑस्टेनाइट में परिवर्तित हो जाती है। इसके बाद क्वेंचिंग ऊष्मा को इतनी तेजी से, या किसी विशेष स्थान पर इतनी धीमी गति से, हटाती है कि यह निर्धारित होता है कि ऑस्टेनाइट के ठंडा होने पर कौन-से रूपांतरण हो सकते हैं। मुख्य प्रश्न केवल यह नहीं है कि नमूना कितना ठंडा होता है। मुख्य प्रश्न यह है कि पदार्थ के निम्न-तापमान रूपांतरण स्थितियों तक पहुँचने से पहले ऑस्टेनाइट कितने समय तक उन तापमान-सीमाओं में रहता है, जहाँ विसरण-आधारित उत्पाद बन सकते हैं।

जल-क्वेंच किए गए सिरे पर शीतलन-इतिहास उन रूपांतरणों को दबा सकता है, जिनसे अन्यथा फेराइट, पर्लाइट या बैनाइटिक अवयव बनते; इससे आगे ठंडा होने पर ऑस्टेनाइट का अधिक बड़ा अनुपात मार्टेन्साइट में परिवर्तित हो सकता है। क्वेंच किए गए सिरे से दूर, कम तीव्र तापीय पथ प्रतिस्पर्धी रूपांतरणों को आरंभ होने के लिए अधिक अवसर देता है। तब अंतिम संरचना में रूपांतरण-उत्पादों का अलग मिश्रण हो सकता है और उसकी कठोरता तदनुसार घट सकती है। वक्र इस परिवर्तन को दर्ज करता है, लेकिन अपने-आप प्रत्येक अवयव की पहचान या किसी चरण-अंश को निर्धारित नहीं करता।

यह संयम आवश्यक है। कठोरता का कोई एक पठन पूर्ण रूपांतरण आरेख स्थापित नहीं कर सकता, और Jominy वक्र को शीतलन दरों की प्रत्यक्ष सूची के रूप में तब तक नहीं पढ़ा जा सकता, जब तक उन्हीं उपकरणों और स्थितियों के लिए उन दरों को अलग से निर्धारित न किया गया हो। वक्र एक अप्रत्यक्ष अभिलेख है: प्रत्येक दूरी उस परीक्षण में एक विशिष्ट तापीय प्रतिक्रिया से संबंधित होती है और मापी गई कठोरता उस प्रतिक्रिया से उत्पन्न सूक्ष्मसंरचना को दर्शाती है।

संघटन यह नियंत्रित करता है कि शीतलन के दौरान रूपांतरण कितनी आसानी से विलंबित या संभव होते हैं। कार्बन उस कठोरता को अत्यधिक प्रभावित करता है, जिसे मार्टेन्साइट प्राप्त कर सकता है, जबकि मिश्रधातु तत्व रूपांतरण-व्यवहार को परिवर्तित कर सकते हैं और उस गहराई को बढ़ा सकते हैं, जहाँ तक क्वेंच करने पर कठोर मार्टेन्साइटिक संरचना बनती है। ऑस्टेनाइट कण-आकार भी महत्वपूर्ण है। ASM इस्पात के संघटन और ऑस्टेनाइट कण-आकार को हार्डनेबिलिटी को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारकों के रूप में पहचानता है (ASM International, 1990)। पूर्ववर्ती ऑस्टेनाइट कण-आकार अधिक होने से नाभिकन स्थितियाँ और रूपांतरण की गतिज बदल सकती है। इसलिए नाममात्र रूप से एक ही ग्रेड के दो नमूने अलग-अलग वक्र दे सकते हैं, यदि उनके तापीय इतिहास या कण-संरचनाएँ भिन्न हों।

इसलिए परीक्षण किसी विशिष्ट पदार्थ-अवस्था की प्रतिक्रिया को मापता है, न कि किसी अमूर्त ग्रेड-लेबल की। ऑस्टेनाइटीकरण तापमान, धारण-समय, पूर्ववर्ती प्रसंस्करण, कण-आकार, पृष्ठीय स्थिति और क्वेंचिंग का विवरण—ये सभी प्रभावित करते हैं कि ऑस्टेनाइट किसमें परिवर्तित होगा। किसी एक अवस्था से प्राप्त परिणाम को इस बात के प्रमाण के रूप में नहीं माना जाना चाहिए कि उसी पदनाम के प्रत्येक ताप-उपचार से समान वक्र प्राप्त होगा।

दूरी के साथ कठोरता क्यों बदलती है

दूरी के साथ कठोरता इसलिए बदलती है क्योंकि दूरी शीतलन-इतिहास को बदलती है और शीतलन-इतिहास परिणामी सूक्ष्मसंरचना को बदलता है। क्वेंच किए गए सिरे के पास नमूना सबसे तीव्रता से ऊष्मा खोता है। अधिक दूर ऊष्मा बार में अधिक समय तक बनी रहती है और अलग-अलग स्थितियों में बाहर निकलती है। इसलिए परिणामी संरचनाएँ सिरे के पास मुख्यतः मार्टेन्साइटिक पदार्थ से लेकर उन स्थानों पर अधिक नरम रूपांतरण-उत्पादों वाले मिश्रणों तक हो सकती हैं, जहाँ शीतलन कम तीव्र था। सटीक संक्रमण ग्रेड और अवस्था पर निर्भर करता है; इसे मापा जाना चाहिए, किसी सामान्य आरेख से गढ़ा नहीं जाना चाहिए।

कार्बन-सामग्री मापे गए मान में योगदान देती है, लेकिन यह पूरे वक्र की व्याख्या नहीं करती। मार्टेन्साइट की कठोरता कार्बन पर अत्यधिक निर्भर होती है, इसलिए अलग-अलग कार्बन-सामग्री वाले दो इस्पात अलग कठोरता-स्तर दिखा सकते हैं, भले ही उनकी कठोरीकरण-प्रतिक्रिया अन्यथा समान हो। इसके विपरीत, समान कार्बन-सामग्री वाले इस्पातों में भी समान Jominy दूरी पर अलग कठोरता हो सकती है, जब मिश्रधातुकरण, कण-आकार, स्वच्छता या ऑस्टेनाइटीकरण पद्धति रूपांतरण-व्यवहार को बदल दे।

मापा गया मान कठोरता-विधि और परीक्षण की तैयारी पर भी निर्भर करता है। पृष्ठीय डीकार्ब्यूराइजेशन, खुरदरापन, संरेखण, इंडेंटेशन के बीच की दूरी, मापन-पैमाना और स्थानीय दोष परिणाम को विकृत कर सकते हैं। सामान्यतः परीक्षण क्वेंच किए गए सिरे से क्रमिक दूरियों पर किया जाता है। इसके लिए पहले लंबवत समतल या अन्यथा निर्दिष्ट मापन-पृष्ठ तैयार किया जाता है और फिर दूरी के विरुद्ध कठोरता का आलेखन किया जाता है। Materials Education Foundation इस मूल व्याख्या का वर्णन करता है: हार्डनेबिलिटी निर्धारित करने के लिए क्वेंच किए गए सिरे से बढ़ती दूरियों पर कठोरता मापी जाती है (2024)।

इस प्रकार आलेखित रेखा पूरे इस्पात की प्रत्यक्ष कठोरता-रेटिंग नहीं है। यह Jominy तापीय प्रवणता के अंतर्गत कठोरता-प्रतिक्रिया का मानचित्र है। क्वेंच किए गए सिरे से काफी दूर अपेक्षाकृत उच्च मान यह दर्शाता है कि सिरे पर अनुभव की गई स्थिति से कम तीव्र शीतलन-स्थिति में भी इस्पात ने कठोरीकरण-प्रतिक्रिया बनाए रखी। तीव्र गिरावट यह दर्शाती है कि शीतलन कम तीव्र होने पर सूक्ष्मसंरचना अधिक नरम हो जाती है। ये कथन प्रतिक्रिया-वक्र के आकार और स्थिति से संबंधित हैं, किसी एक अलग कठोरता-संख्या पर आधारित सार्वभौमिक क्रम-निर्धारण से नहीं।

कोई घटक-अभियंता वक्र का उपयोग किसी इस्पात की शीतलन-प्रतिक्रिया की तुलना किसी पुर्जे में अपेक्षित शीतलन स्थितियों से करने के लिए कर सकता है, लेकिन ऐसा करने से पहले अनुभाग-आकार, ज्यामिति, क्वेंच माध्यम और ताप-उपचार पद्धति को ध्यान में रखना आवश्यक है। Jominy परिणाम यह सिद्ध नहीं करता कि किसी घटक में प्रत्येक संगत स्थान पर समान कठोरता होगी। यह नियंत्रित प्रमाण प्रदान करता है कि शीतलन-तीव्रता घटने पर इस्पात किस प्रकार रूपांतरित होता है। यही वक्र का अर्थ है और यही कारण है कि हार्डनेबिलिटी को कठोरता से अलग रखा जाना चाहिए।

संघटन और ऑस्टेनाइट कण का आकार

हार्डनेबिलिटी, कठोरता का पर्यायवाची नहीं है। ASTM A255-20 हार्डनेबिलिटी को उस गहराई के रूप में परिभाषित करता है, जहाँ तक क्वेंच करने पर इस्पात कठोर होता है, जबकि ASM Handbook इसे क्वेंचिंग से उत्पन्न कठोरता की गहराई और वितरण को नियंत्रित करने वाले गुण के रूप में वर्णित करता है। कोई इस्पात क्वेंच की गई सतह के निकट उच्च कठोरता प्राप्त कर सकता है, फिर भी अंदर की ओर जाते हुए उसकी कठोरता तेजी से घट सकती है। किसी अन्य इस्पात में सतह पर समान कठोरता दिखाई दे सकती है, लेकिन वह क्वेंच की गई सतह से अधिक दूरी तक मार्टेंसाइट और इसलिए उपयोगी कठोरता बनाए रख सकता है।

यह अंतर जॉमिनी एंड-क्वेंच परीक्षण में स्पष्ट होता है। ASTM A255-20 में 1 इंच व्यास वाले बेलनाकार नमूने का विनिर्देश है; ISO 642:2024 में 25 मिमी व्यास और कम-से-कम 100 मिमी लंबाई वाले परीक्षण-टुकड़े का विनिर्देश है। परिणामों की तुलना करते समय ये आयाम आपस में बदले जा सकने वाले मामूली विवरण नहीं हैं। नमूने को निर्दिष्ट ऑस्टेनाइज़िंग दशा तक गर्म किया जाता है, उसे ऊर्ध्वाधर रूप से लटकाया जाता है और एक सिरे पर जलधारा द्वारा क्वेंच किया जाता है। University of Illinois इस क्वेंच किए गए सिरे से बढ़ती दूरियों पर कठोरता मापने का वर्णन करता है, जबकि University of Cambridge बताता है कि जल-शीतित सिरा और वायु-शीतित शेष भाग छड़ के साथ शीतलन दरों की एक सतत सीमा उत्पन्न करते हैं। दूरी के विरुद्ध कठोरता का ग्राफ जॉमिनी हार्डेनेबिलिटी वक्र कहलाता है।

यह वक्र संघटन, पूर्ववर्ती तापीय इतिहास, नमूने की ज्यामिति, ऑस्टेनाइज़िंग उपचार और लागू की गई शीतलन व्यवस्था की प्रतिक्रिया है। यह परीक्षण-दशाओं से अलग कोई एकल पदार्थ-स्थिरांक नहीं है। ASM International इस्पात के संघटन और ऑस्टेनाइट कण के आकार को हार्डेनेबिलिटी को प्रभावित करने वाले प्राथमिक कारकों के रूप में पहचानता है। ये कारक अलग-अलग तंत्रों के माध्यम से कार्य करते हैं और इन्हें इस एक प्रश्न में समेटना उचित नहीं है कि “इस्पात कितना कठोर है?”

इस्पात के संघटन की भूमिका

कठोरीकरण-क्षमताकठोरीकरण-क्षमता परिभाषित शमन के दौरान अधिक गहराई तक कठोरता विकसित करने और बनाए रखने की इस्पात की क्षमता; यह अधिकतम कठोरता से अलग गुण है।

संघटन मुख्यतः उन तापमानों और दरों को बदलकर हार्डेनेबिलिटी को प्रभावित करता है, जिन पर शीतलन के दौरान ऑस्टेनाइट रूपांतरित होता है। मैंगनीज, क्रोमियम, निकेल और मोलिब्डेनम जैसे मिश्रधातु तत्व ऑस्टेनाइट से फेराइट, पर्लाइट या बैनाइट में होने वाले रूपांतरणों को विलंबित कर सकते हैं। इन रूपांतरणों के अधिक लंबे समय की ओर खिसक जाने पर, क्वेंचिंग के दौरान किसी अनुप्रस्थ काट का अधिक बड़ा भाग उनसे बच सकता है और इसके बजाय मार्टेंसाइट बना सकता है। इसका परिणाम कठोरता-प्रोफ़ाइल की अधिक गहराई के रूप में मिलता है, बशर्ते शीतलन दर और इस्पात में कार्बन की मात्रा मार्टेंसाइट बनने की अनुमति दें।

कार्बन इस परिघटना में शामिल है, लेकिन इसकी भूमिकाओं को अलग-अलग समझना आवश्यक है। यह उस कठोरता में महत्वपूर्ण योगदान देता है जिसे मार्टेंसाइट प्राप्त कर सकता है। इसके विपरीत, मिश्रधातु मिलाव विशेष रूप से रूपांतरण गतिकी को बदलने में महत्वपूर्ण होते हैं और इसलिए पूरे अनुप्रस्थ काट में विसरण-आधारित उत्पादों को दबाने के लिए आवश्यक शीतलन दर को प्रभावित करते हैं। कार्बन भी रूपांतरण व्यवहार को बदलता है, इसलिए यह विभाजन पूर्ण नहीं है; यह केवल प्राथमिकता का अंतर है। यह कहना कि “अधिक मिश्रधातु का अर्थ अधिक कठोर इस्पात है” अत्यधिक सरलीकरण है। अधिक सटीक कथन यह है कि मिश्रधातु की मात्रा किसी दी गई शीतलन-इतिहास को गहराई पर मार्टेंसाइट उत्पन्न करने में अधिक सक्षम बना सकती है, जबकि कार्बन मुख्यतः उस मार्टेंसाइट की प्राप्त करने योग्य कठोरता निर्धारित करता है; इसके साथ टेम्परिंग और सूक्ष्मसंरचना जैसे कारक भी प्रभाव डालते हैं।

इसलिए संघटन की पहचान सटीक ग्रेड, विनिर्देशन और लागू पदनाम के आधार पर की जानी चाहिए। उदाहरण के लिए, “4140” क्रोमियम-मोलिब्डेनम मिश्रधातु इस्पात के एक पदनाम को दर्शाता है, लेकिन रिपोर्ट किए गए परिणाम के लिए संबंधित उत्पाद-विनिर्देशन, रासायनिक सीमाएँ, ताप-उपचार और परीक्षण-विधि की जानकारी भी आवश्यक होती है। किसी ग्रेड का नाम अनुमत संघटन-सीमाओं को समाप्त नहीं करता। एक ही पदनाम के अंतर्गत आने वाले दो गलन इन सीमाओं के भीतर अलग-अलग स्थितियों में हो सकते हैं, और कार्बन या मिश्रधातु की मात्रा में छोटे परिवर्तन रूपांतरण व्यवहार को बदल सकते हैं। “निम्न-मिश्रधातु इस्पात” परिवार का उपयोगी वर्णन है, लेकिन दो जॉमिनी वक्रों की तुलना के लिए यह पर्याप्त रासायनिक परिभाषा नहीं है।

यही सावधानी कार्बन इस्पातों और केस-हार्डेनिंग ग्रेडों पर भी लागू होती है। एक साधारण-कार्बन इस्पात और एक निकेल-क्रोमियम-मोलिब्डेनम इस्पात के क्वेंच किए गए सिरे पर समान कठोरता हो सकती है, लेकिन उनके ढाल और उस दूरी में अंतर हो सकता है जहाँ तक कठोरता बनी रहती है। इसके विपरीत, उच्च-कार्बन संघटन बड़े अनुप्रस्थ काट में गहराई तक कठोर हुए बिना सतह के निकट उच्च कठोरता उत्पन्न कर सकता है। परीक्षण किया गया वक्र उस शीतलन-दशा का प्रमाण देता है; केवल नाममात्र का ग्रेड पर्याप्त नहीं है।

जॉमिनी परिणाम को प्रत्येक घटक की आकृति पर सीधे लागू भी नहीं किया जा सकता। एक बेलनाकार छड़, एक प्लेट और एक जटिल फोर्जिंग अलग-अलग ढंग से ऊष्मा खोते हैं। अनुप्रस्थ काट का आकार, सतह की दशा, क्वेंचेंट का प्रवाह और कोनों की उपस्थिति स्थानीय शीतलन-इतिहास को बदलते हैं। ग्रॉसमैन हार्डेनेबिलिटी विश्लेषण और अन्य इंजीनियरिंग विधियाँ पदार्थ की प्रतिक्रिया को क्वेंचिंग की तीव्रता और अनुप्रस्थ काट की ज्यामिति से संबंधित कर सकती हैं, लेकिन अकेला जॉमिनी वक्र किसी मनमाने भाग में प्रत्येक स्थान की कठोरता नहीं बताता।

कार्बन की मात्रा और प्राप्त करने योग्य मार्टेंसाइटिक कठोरता

मार्टेंसाइट तब बनता है जब ऑस्टेनाइट को इतना तीव्रता से शीतित किया जाता है कि विसरण-आधारित रूपांतरण रुक जाए या सीमित हो जाए, लेकिन उस मार्टेंसाइट की कठोरता क्वेंचिंग से पहले ऑस्टेनाइट में घुले कार्बन पर अत्यधिक निर्भर करती है। उपयोगी कार्बन-सीमा में कार्बन बढ़ाने से सामान्यतः बिना-टेम्पर किए गए मार्टेंसाइट की प्राप्त करने योग्य कठोरता बढ़ती है, क्योंकि कार्बन मार्टेंसाइट जालक को विकृत करता है और विकृति के प्रति प्रतिरोध बढ़ाता है। यह कठोरता का प्रभाव है; इससे कार्बन की मात्रा को हार्डेनेबिलिटी का पूर्ण माप मानने का औचित्य नहीं मिलता।

उपयुक्त शीतलन-इतिहास के अंतर्गत निम्न-कार्बन इस्पात पूरे अनुप्रस्थ काट में कठोर हो सकता है और फिर भी उच्च-कार्बन इस्पात की तुलना में कम अधिकतम कठोरता दिखा सकता है। उच्च-कार्बन इस्पात जॉमिनी सिरे पर बहुत अधिक कठोरता दिखा सकता है, लेकिन यदि उसका संघटन पर्लाइट, फेराइट या बैनाइट के निर्माण को पर्याप्त रूप से विलंबित नहीं करता, तो दूरी के साथ उसकी कठोरता तेजी से घट सकती है। निम्न-कार्बन मिश्रधातु इस्पात की कठोरता की ऊपरी सीमा कम हो सकती है, लेकिन वह क्वेंच किए गए सिरे से अधिक दूरी तक उस कठोरता को बनाए रख सकता है। ये अलग-अलग परिणाम हैं: प्राप्त करने योग्य मार्टेंसाइटिक कठोरता और कठोरीकरण की गहराई।

कार्बन ऑस्टेनाइज़िंग के दौरान ऑस्टेनाइट की मात्रा और स्थिरता को भी प्रभावित करता है। यदि कार्बन पर्याप्त रूप से घुला न हो, तो ऑस्टेनाइट का संघटन नाममात्र के थोक संघटन से अलग होगा; यदि अत्यधिक घुलन हो, तो कण-वृद्धि और अन्य परिवर्तन हो सकते हैं। इसलिए मापा गया वक्र केवल रासायनिक संघटन को नहीं, बल्कि चुने गए ऑस्टेनाइज़िंग तापमान और होल्डिंग प्रक्रिया को भी दर्शाता है। क्वेंचिंग के बाद टेम्परिंग कठोरता को और बदलती है, इसलिए टेम्पर की गई कठोरता-प्रोफ़ाइल की तुलना क्वेंचिंग के बाद के जॉमिनी वक्र से इस प्रकार नहीं की जानी चाहिए मानो दोनों समान दशा को दर्शाते हों।

इसलिए जल-क्वेंच किए गए सिरे पर कठोरता का एक अंक अधूरा प्रमाण है। यह स्थानीय मार्टेंसाइटिक संघटन से उपलब्ध कठोरता का संकेत दे सकता है, लेकिन यह नहीं बताता कि कठोरता कितनी तेजी से घटती है, मिश्रित सूक्ष्मसंरचनाएँ कहाँ से शुरू होती हैं, या बड़े अनुप्रस्थ काट का कितना भाग कठोर हो सकता है। दूरी-निर्भर वक्र ही प्रासंगिक माप है।

हार्डेनेबिलिटी पर ऑस्टेनाइट कण के आकार का प्रभाव

पूर्ववर्ती ऑस्टेनाइट कण का आकार हार्डेनेबिलिटी को प्रभावित करता है, क्योंकि फेराइट और पर्लाइट जैसे रूपांतरण-उत्पाद सामान्यतः ऑस्टेनाइट कण-सीमाओं पर नाभिकित होते हैं। मोटे ऑस्टेनाइट कण प्रति इकाई आयतन कम कण-सीमा क्षेत्र उपलब्ध कराते हैं, जिससे संभावित नाभिकीकरण स्थलों की संख्या घटती है और शीतलन के दौरान विसरण-आधारित रूपांतरण में विलंब होने की प्रवृत्ति रहती है। यह विलंब कम शीतलन दर पर भी मार्टेंसाइट बनने की अनुमति दे सकता है; इसलिए मोटा पूर्ववर्ती ऑस्टेनाइट कण आकार मापी गई हार्डेनेबिलिटी बढ़ा सकता है।

यह प्रभाव बिना किसी हानि के होने वाला सुधार नहीं है। कण-वृद्धि से दृढ़ता घट सकती है और आयामी व्यवहार बदल सकता है; इसके अलावा, कठोरीकरण की प्रत्यक्ष गहराई बढ़ने पर भी अत्यधिक बड़ा कण आकार अस्वीकार्य हो सकता है। सूक्ष्म कण सामान्यतः विसरण-आधारित रूपांतरण को पहले आरंभ कराते हैं, लेकिन वे बेहतर दृढ़ता और अधिक स्थिर यांत्रिक कार्य-निष्पादन प्रदान कर सकते हैं। उपयोगी विकल्प घटक, ताप-उपचार और अपेक्षित गुणों पर निर्भर करता है, न कि किसी एक जॉमिनी दूरी को अधिकतम करने पर।

कण का आकार यह भी स्पष्ट करता है कि पूर्ववर्ती ताप-उपचार इतिहास के बिना वक्रों की तुलना क्यों नहीं की जा सकती। एक ही विनिर्देशन से काटे गए दो नमूने अलग-अलग परिणाम दे सकते हैं, यदि एक को सामान्यीकृत किया गया हो, दूसरे को अधिक उच्च ऑस्टेनाइज़िंग तापमान पर अधिक समय तक रखा गया हो, या गर्म करने और शीतलन की प्रक्रिया से पूर्ववर्ती ऑस्टेनाइट कण के अलग-अलग आकार उत्पन्न हुए हों। कार्बाइड, अघुले हुए मिश्रधातु-समृद्ध कण और पृथक्करण क्वेंचिंग के दौरान उपलब्ध ऑस्टेनाइट के संघटन को और प्रभावित कर सकते हैं। इसलिए परीक्षण-रिपोर्ट में रासायनिक संघटन के साथ ऑस्टेनाइज़िंग तापमान, होल्डिंग समय, नमूने की दशा और मापन-विधि भी दर्ज होनी चाहिए।

जब इन चर का नियंत्रण किया गया हो, तब जॉमिनी वक्र सार्थक होता है। संघटन, अन्य बातों के साथ, यह निर्धारित करता है कि रूपांतरण गतिकी शीतलन के प्रति कैसे प्रतिक्रिया करती है; कार्बन बनने वाले मार्टेंसाइट की कठोरता निर्धारित करने में सहायता करता है; और ऑस्टेनाइट कण का आकार यह बदलता है कि प्रतिस्पर्धी रूपांतरण कितनी आसानी से आरंभ होते हैं। ये सभी मिलकर स्पष्ट करते हैं कि हार्डेनेबिलिटी कठोरता के लेबल के बजाय एक मापी गई प्रतिक्रिया है। जब ग्रेड, कण का आकार, पूर्ववर्ती उपचार, नमूने के आयाम और परीक्षण-मानक स्पष्ट रूप से नियंत्रित हों, तब वक्र विश्वसनीय तुलना का आधार बन सकता है। इनके बिना, कठोरता का कोई अंक या बिना लेबल का वक्र वही भ्रम उत्पन्न कर सकता है जिसे रोकने के लिए यह परीक्षण बनाया गया है।

कार्बन स्टील, निम्न-मिश्रधातु स्टील और ग्रेड की तुलनाएँ

शमन के प्रति कार्बन स्टील की प्रतिक्रिया

कार्बन स्टील की कठोरीकरण-क्षमता की प्रतिक्रिया एक निश्चित प्रकार की नहीं होती। इसका व्यवहार कार्बन की मात्रा, पूर्ववर्ती ऑस्टेनाइट कण-आकार, अनुप्रस्थ काट के आकार, ऑस्टेनाइटकरण की प्रक्रिया और शमन की तीव्रता पर निर्भर करता है। कार्बन की मात्रा उस कठोरता को अत्यधिक प्रभावित करती है, जो मार्टेन्साइट प्राप्त कर सकता है, लेकिन केवल इस तथ्य से यह निर्धारित नहीं होता कि कोई विशिष्ट स्टील शमन की गई सतह से कितनी गहराई तक कठोर होगा। कोई छोटा नमूना उच्च सतही कठोरता विकसित कर सकता है, जबकि बड़े अनुप्रस्थ काट के केंद्र की ओर फेराइट, पर्लाइट या बैनाइट बचा रह सकता है, क्योंकि आंतरिक भाग अधिक धीरे ठंडा होता है।

यह अंतर ASM के 1990 में प्रकाशित अध्याय Hardenability of Carbon and Low-Alloy Steels में केंद्रीय विषय के रूप में प्रस्तुत किया गया है। इस अध्याय में कठोरीकरण-क्षमता को शमन द्वारा उत्पन्न कठोरता की गहराई और वितरण को नियंत्रित करने वाले गुण के रूप में परिभाषित किया गया है, न कि किसी एक स्थान पर मापी गई अधिकतम कठोरता के रूप में। ASTM A255-20 में भी लगभग इसी प्रकार की भाषा का उपयोग करते हुए कठोरीकरण-क्षमता को “वह गहराई, जहाँ तक शमन करने पर स्टील कठोर होता है” के रूप में परिभाषित किया गया है (ASTM International, 2020)। इसलिए कठोरता किसी निर्दिष्ट बिंदु पर देखा गया मान है; कठोरीकरण-क्षमता पदार्थ के भीतर प्रतिक्रिया के स्वरूप का वर्णन करती है।

साधारण कार्बन स्टील में कार्बन की मात्रा बढ़ाने से सामान्यतः पूर्णतः मार्टेन्साइटिक क्षेत्रों की प्राप्त की जा सकने वाली कठोरता बढ़ती है, बशर्ते स्टील की सूक्ष्मसंरचना और ताप-उपचार को ध्यान में रखा जाए। इससे यह निष्कर्ष नहीं निकलता कि प्रत्येक अधिक-कार्बन ग्रेड हर प्रकार के शमन में अधिक गहरी या अधिक समान रूप से कठोर परत उत्पन्न करेगा। कार्बन ऑस्टेनाइट के रूपांतरण व्यवहार को भी प्रभावित करता है, जबकि मैंगनीज और अवशिष्ट तत्व उस प्रतिक्रिया को बदल सकते हैं, भले ही पदनाम को व्यापक रूप से “कार्बन स्टील” कहा गया हो। वास्तविक रासायनिक संघटन-सीमा महत्वपूर्ण होती है।

Jominy एंड-क्वेंच परीक्षण इस स्थानिक प्रतिक्रिया को स्पष्ट करता है। University of Illinois Materials Technology and Innovation Laboratory के वर्णन के अनुसार, एक बेलनाकार नमूने को उसके निर्दिष्ट ऑस्टेनाइटकरण तापमान तक गर्म किया जाता है और उसके एक सिरे पर जलधारा द्वारा शमन किया जाता है (University of Illinois, 2024)। इसके बाद शमन किए गए सिरे से बढ़ती दूरी पर कठोरता मापी जाती है। प्राप्त कठोरता-बनाम-दूरी आलेख को Jominy वक्र कहा जाता है।

यह वक्र इसलिए प्राप्त होता है क्योंकि नमूना एक समान दर से नहीं ठंडा होता। Cambridge के पदार्थ-रूपांतरण संबंधी संसाधन के अनुसार, एक सिरे पर जल-शीतन और शेष भाग पर वायु-शीतन से छड़ के לאורך शीतलन दरों की एक सतत सीमा उत्पन्न होती है (University of Cambridge, 2012)। जलधारा के निकट ऑस्टेनाइट को सबसे तीव्र शीतलन मिलता है; दूरी बढ़ने पर शीतलन दर घटती जाती है। जिस कार्बन स्टील की कठोरता दूरी के साथ तीव्रता से घटती है, उसकी कठोरीकरण-क्षमता उस स्टील से भिन्न होती है जो नमूने के अधिक दूर तक लगभग समान कठोरता बनाए रखता है, भले ही दोनों में शमन किए गए सिरे पर समान कठोरता दिखाई दे।

परीक्षण की ज्यामिति और प्रक्रिया को परिणाम से अलग नहीं किया जाना चाहिए। ASTM A255-20 मात्रात्मक एंड-क्वेंच परीक्षण के लिए 1 इंच व्यास वाले बेलनाकार नमूने को निर्दिष्ट करता है। ISO 642:2024 स्टील एंड-क्वेंच परीक्षण के लिए 25 mm व्यास और कम-से-कम 100 mm लंबाई वाले परीक्षण-टुकड़े को निर्दिष्ट करता है। ये आयाम लगभग समान हैं, लेकिन इन्हें बिना स्पष्ट उल्लेख के परस्पर विनिमेय विनिर्देश नहीं माना जाना चाहिए। ऑस्टेनाइटकरण तापमान, धारण-अवधि, भट्ठी का वातावरण, स्थानांतरण-अवधि, जल का तापमान, जलधारा की स्थिति, कठोरता-पैमाना, मापन-अंतराल और सतह की तैयारी—सभी रिपोर्ट किए गए वक्र को प्रभावित कर सकते हैं।

निम्न-मिश्रधातुयोजक तत्व और पूर्ण-अनुप्रस्थ-काट कठोरीकरण की प्रतिक्रिया

निम्न-मिश्रधातुयोजक तत्व मुख्यतः उन रूपांतरणों में विलंब करके कठोरीकरण-क्षमता बदलते हैं, जो शीतलन के दौरान मार्टेन्साइट बनने की प्रक्रिया से प्रतिस्पर्धा करते हैं। मैंगनीज, क्रोमियम, मोलिब्डेनम और निकेल फेराइट, पर्लाइट और बैनाइट बनने के तापमान तथा समय-क्रम को बदल सकते हैं। इन रूपांतरणों में विलंब होने पर धीमी गति से ठंडा होने वाला आंतरिक भाग भी मार्टेन्साइटिक क्षेत्र तक पहुँच सकता है। अनेक मिश्रधातु स्टीलों में अधिक गहरी कठोरता प्राप्त होने का धातुकर्मीय आधार यही है।

यह प्रभाव “अधिक मिश्रधातु का अर्थ अधिक कठोरता” जैसे सरल नियम से नहीं समझा जा सकता। मिश्रधातुयोजक तत्व विभिन्न तंत्रों के माध्यम से कठोरीकरण-क्षमता, कार्बाइड-निर्माण, टेम्परिंग प्रतिक्रिया, अवशिष्ट ऑस्टेनाइट और अंतिम सूक्ष्मसंरचना की कठोरता को प्रभावित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, क्रोमियम और मोलिब्डेनम कार्बाइड के समूहों में भाग ले सकते हैं और रूपांतरण की गतिशीलता को प्रभावित कर सकते हैं; निकेल रूपांतरण व्यवहार को बदलता है, लेकिन यह किसी प्रबल कार्बाइड-निर्माता तत्व के समान तरीके से कार्य नहीं करता। मैंगनीज कठोरीकरण-क्षमता बढ़ा सकता है, लेकिन इसके प्रभाव का आकलन कार्बन, सल्फर-नियंत्रण, पूर्ववर्ती प्रसंस्करण और शेष संघटन के साथ किया जाना चाहिए। बोरॉन की थोड़ी मात्रा भी सही धातुकर्मीय स्थिति में उपस्थित होने पर कठोरीकरण-क्षमता पर पर्याप्त प्रभाव डाल सकती है, लेकिन इसका परिणाम कार्बन, नाइट्रोजन, टाइटेनियम या एल्युमिनियम की प्रक्रिया तथा प्रसंस्करण-इतिहास पर निर्भर करता है।

ASM स्टील के संघटन और ऑस्टेनाइट कण-आकार को कठोरीकरण-क्षमता को प्रभावित करने वाले प्राथमिक कारकों के रूप में पहचानता है (ASM International, 1990)। कण-आकार महत्वपूर्ण है, क्योंकि बड़े पूर्ववर्ती-ऑस्टेनाइट कण कुछ प्रसारी रूपांतरण-उत्पादों के नाभिकन के लिए कम कण-सीमा क्षेत्र उपलब्ध कराते हैं। हालांकि, कणों का मोटा होना कोई निःशुल्क सुधार नहीं है: इससे दृढ़ता और आयामी व्यवहार प्रभावित हो सकते हैं। इसलिए यदि अभिप्रेत ताप-उपचार अलग हो, तो केवल मापे गए वक्र के आधार पर की गई तुलना फिर भी अपूर्ण हो सकती है।

“पूर्ण-अनुप्रस्थ-काट कठोरीकरण” शब्द का प्रयोग भी सावधानी से किया जाना चाहिए। इसका अर्थ यह नहीं है कि स्टील के किसी पुर्जे का प्रत्येक अनुप्रस्थ काट समान रूप से मार्टेन्साइटिक हो जाएगा। Jominy वक्र शीतलन दरों के एक प्रवणता-क्षेत्र के प्रति मानकीकृत प्रतिक्रिया प्रदान करता है; यह प्रत्येक व्यास, ज्यामिति, हलचल की स्थिति या शमन-माध्यम के लिए प्रत्यक्ष भविष्यवाणी नहीं है। इंजीनियरिंग विधियाँ Jominy आँकड़ों का उपयोग अनुप्रस्थ-काट आकार और शीतलन-संबंधों के साथ कर सकती हैं, लेकिन पूर्वानुमान उन्हीं विधियों के आधारभूत अनुमानों से बँधा रहता है। जल-शमित छड़, तेल-शमित गियर और पॉलिमर-शमित प्लेट का शीतलन-इतिहास एक सार्वभौमिक प्रकार का नहीं होता।

इसी प्रकार, Jominy सिरे पर उच्च कठोरता का मान गहरे कठोरीकरण का प्रमाण नहीं है। यह सिरा सबसे तीव्र शीतलन के संपर्क में होता है और उस स्टील में भी मार्टेन्साइट बना सकता है जिसकी कठोरता थोड़ी ही दूरी पर तेजी से घट जाती है। इसके विपरीत, कम मापी गई कठोरता केवल खराब कठोरीकरण-क्षमता को नहीं दर्शाती; वह कार्बन की मात्रा, टेम्परिंग, अवशिष्ट ऑस्टेनाइट या विभिन्न प्रावस्थाओं के मिश्रण का परिणाम भी हो सकती है। मापन की व्याख्या ताप-उपचार और सूक्ष्मसंरचना के साथ की जानी चाहिए।

ग्रेड के पदनाम परीक्षण आँकड़ों का विकल्प क्यों नहीं हैं

कोई पदनाम किसी विनिर्देश, नाममात्र संघटन या रासायनिक सीमा की पहचान करता है; वह मापे गए Jominy वक्र को उपलब्ध नहीं कराता। “कार्बन स्टील” और “निम्न-मिश्रधातु स्टील” की तुलना कठोरीकरण-क्षमता संबंधी दावे के लिए बहुत व्यापक है। यहाँ तक कि नामित ग्रेडों के बीच तुलना के लिए भी वही सटीक पदनाम आवश्यक है जैसा विनिर्देश में दिया गया हो, साथ ही लागू मानक, हीट या उत्पाद का रासायनिक संघटन और परीक्षण-सामग्री की स्थिति भी ज्ञात होनी चाहिए।

विश्वसनीय तुलना में कम-से-कम पाँच बातों की पहचान होनी चाहिए: स्टील का पदनाम और लागू मानक; मापी गई रासायनिक संघटन-सीमा, जिसमें प्रासंगिक मिश्रधातुयोजक और अवशिष्ट तत्व शामिल हों; ऑस्टेनाइटकरण तापमान और धारण-उपचार; शमन उपकरण और माध्यम; तथा मापन-विधि और कठोरता-पैमाना। यह भी बताया जाना चाहिए कि परिणाम ASTM A255, ISO 642, किसी अन्य परिभाषित प्रक्रिया या संयंत्र-विशिष्ट परीक्षण से प्राप्त हुआ है। 1 इंच के ASTM नमूने से प्राप्त वक्र को समान नाममात्र परीक्षण-टुकड़ा आयाम होने के बावजूद स्वतः ISO 642 का परिणाम प्रस्तुत नहीं किया जाना चाहिए।

उत्पादन में होने वाला परिवर्तन भी इस बात की सीमा निर्धारित करता है कि कोई पदनाम क्या स्थापित कर सकता है। एक ही पदनाम के अंतर्गत बेची गई दो हीट अनुमत रासायनिक सीमा के भीतर अलग-अलग हो सकती हैं। कण-आकार, फोर्जिंग में कमी, सामान्यीकरण का इतिहास, डीकार्ब्यूराइजेशन और ऑस्टेनाइटकरण की प्रक्रिया में अंतर मापी गई प्रतिक्रिया को बदल सकते हैं। इसलिए प्रकाशित नाममात्र संघटन संदर्भ प्रदान करता है, किसी विशिष्ट कठोरीकरण-क्षमता वक्र का प्रमाण नहीं।

Materials Education Foundation Jominy विधि का वर्णन इस प्रकार करता है कि शमन किए गए सिरे से बढ़ती दूरी पर कठोरता मापकर स्टील की कठोरीकरण-क्षमता निर्धारित की जाती है (Materials Education Foundation, 2024)। यह भाषा परीक्षण की उचित सीमा को स्पष्ट करती है: परीक्षण एक परिभाषित शीतलन-प्रवणता द्वारा उत्पन्न कठोरता-प्रतिक्रिया को मापता है। यह किसी ग्रेड के नाम को सार्वभौमिक प्रदर्शन-रैंकिंग में परिवर्तित नहीं करता और जहाँ शीतलन की दशाएँ या ज्यामिति भिन्न हों, वहाँ अनुप्रस्थ-काट-विशिष्ट सत्यापन का विकल्प नहीं बनता।

इसलिए किसी ग्रेड की उचित तुलना यह पूछती है: “किस परिस्थिति में कौन-सी प्रतिक्रिया मापी गई?” यह केवल यह नहीं पूछती कि कथित रूप से कौन-सा पदनाम अधिक कठोर है। केवल पहला प्रश्न कठोरीकरण-क्षमता से संबंधित है।

जोमिनी वक्रों को पढ़ना और उनकी तुलना करना

जोमिनी वक्र, इस्पात के नमूने के शमन किए गए सिरे से दूरी के विरुद्ध मापी गई कठोरता का आलेख होता है। क्षैतिज अक्ष सामान्यतः जल-शीतित सिरे से शुरू होकर वायु-शीतित सिरे की ओर बढ़ता है; ऊर्ध्वाधर अक्ष किसी निर्दिष्ट पैमाने पर कठोरता दर्शाता है, जैसे रॉकवेल सी (HRC), रॉकवेल बी (HRB) या विकर्स कठोरता (HV)। वक्र को कठोरता की एकल रेटिंग के रूप में नहीं, बल्कि नियंत्रित शीतन-परिस्थितियों की एक सीमा के प्रति इस्पात की प्रतिक्रिया के अभिलेख के रूप में पढ़ना चाहिए।

ASTM A255-20 कठोरीकरण-क्षमता को उस गहराई के रूप में परिभाषित करता है, जहाँ तक शमन करने पर इस्पात कठोर होता है, और 1-इंच-व्यास वाले बेलनाकार नमूने के साथ मात्रात्मक एंड-क्वेंच परीक्षण निर्दिष्ट करता है। ISO 642:2024 में 25 मिमी व्यास और कम-से-कम 100 मिमी लंबाई वाला परीक्षण-नमूना निर्दिष्ट है। ये आयाम लगभग समान हैं, लेकिन यह मान लेना उचित नहीं है कि दोनों मानक परस्पर विनिमेय हैं। परीक्षण पर लागू दस्तावेज़ ही निर्णायक होता है।

शमन किए गए सिरे के पास वक्र की ऊँचाई

वक्र का बायाँ, अर्थात शमन किए गए सिरे वाला भाग, परीक्षण में सबसे तीव्र शीतन-परिस्थिति के अंतर्गत उत्पन्न कठोरता दर्शाता है। वहाँ उच्च मान यह संकेत देता है कि उस विशेष ऑस्टेनिटीकरण और जल-शमन प्रक्रिया के अंतर्गत परीक्षण की गई सामग्री ने सतह के निकट कठोर रूपांतरण-उत्पाद बनाया। केवल इस आधार पर उच्च कठोरीकरण-क्षमता स्थापित नहीं होती।

यह भेद महत्वपूर्ण है, क्योंकि कार्बन की मात्रा मार्टेन्साइट की कठोरता पर प्रबल प्रभाव डालती है, जबकि कठोरीकरण-क्षमता इस बात पर भी निर्भर करती है कि शीतन के दौरान पर्लाइट या बेनाइट जैसे रूपांतरण कितनी आसानी से दबाए जाते हैं। दो इस्पात शमन किए गए सिरे के निकट समान कठोरता तक पहुँच सकते हैं, फिर भी नमूने की अधिक दूरी पर उनके व्यवहार में पर्याप्त अंतर हो सकता है। जिस इस्पात की कठोरता धीरे-धीरे घटती है, उसने धीमे शीतन के अंतर्गत कठोर सूक्ष्मसंरचना बनाए रखी है और इसलिए इस परीक्षण में अधिक कठोरीकरण-गहराई दर्शाता है।

शमन किए गए सिरे का मान ऐसी परिस्थितियों से भी प्रभावित हो सकता है, जो केवल ग्रेड का गुण नहीं हैं। ऑस्टेनिटीकरण तापमान और धारण-अवधि ऑस्टेनाइट की अवस्था को प्रभावित करते हैं। ASM International ने इस्पात की कठोरता और कठोरीकरण-क्षमता पर अपने 1990 के विवेचन में बताया है कि ऑस्टेनाइट कण-आकार कठोरीकरण-क्षमता को प्रभावित करने वाला प्रमुख कारक है; अत्यधिक कण-वृद्धि वक्र को बदल सकती है। सतही डीकार्बुरीकरण, ऑक्सीकरण, घिसाई से हुई क्षति, जल-जेट का गलत संरेखण या किनारे के बहुत पास बनाया गया कठोरता-इंडेंट प्रारंभिक मापों को विकृत कर सकता है।

इसलिए, जो वक्र अधिक ऊँचाई से शुरू होता है, उसे स्वतः “अधिक कठोरीकरण-क्षम” नहीं कहा जाना चाहिए। उसके सिरे पर शमन-पश्चात कठोरता अधिक हो सकती है, कठोरीकरण-क्षमता अधिक हो सकती है, या दोनों ही अधिक हो सकते हैं। इन प्रभावों को अलग करने के लिए आवश्यक प्रमाण प्रोफ़ाइल का शेष भाग प्रदान करता है।

जब प्रश्न स्थानीय कठोरता-प्रतिक्रिया का हो, तब वक्र की ऊँचाई उपयोगी हो सकती है। उदाहरण के लिए, किसी विनिर्देशन में निर्दिष्ट जोमिनी दूरी पर न्यूनतम कठोरता की आवश्यकता हो सकती है। यह आवश्यकता स्वीकृति का मानदंड है, वक्र के अर्थ की सामान्य परिभाषा नहीं। किसी मापे गए मान के स्वीकार्य होने का निर्णय लागू सामग्री या उत्पाद विनिर्देशन पर आधारित होना चाहिए।

दूरी के साथ वक्र का आकार और कठोरता का बने रहना

जोमिनी वक्र की केंद्रीय विशेषता दूरी बढ़ने पर कठोरता-हानि की दर है। University of Illinois Materials Technology and Innovation Laboratory द्वारा वर्णित प्रक्रिया में बेलनाकार नमूने को उसके ऑस्टेनिटीकरण तापमान तक गर्म किया जाता है, एक सिरे को जल-जेट से शमन किया जाता है, बढ़ती दूरियों पर कठोरता मापी जाती है और परिणामों का आलेख बनाया जाता है। University of Cambridge स्पष्ट करता है कि इससे प्रोफ़ाइल क्यों बनती है: शमन किया गया सिरा तेजी से ठंडा होता है, जबकि उससे दूर स्थित स्थान वायु में क्रमशः धीमी गति से ठंडे होते हैं।

तीव्र नीचे की ओर ढलान का अर्थ है कि कम दूरी में कठोरता घट जाती है। ऐसा इस्पात तीव्र से धीमे शीतन में होने वाले परिवर्तन के प्रति प्रबल प्रतिक्रिया देता है। अधिक समतल वक्र का अर्थ है कि शमन किए गए सिरे से दूर तक कठोरता बनी रहती है। व्यावहारिक धातुकर्मीय दृष्टि से, बाद वाली प्रतिक्रिया यह दर्शाती है कि नमूने की अधिक गहराई अंत की तुलना में कम तीव्र शीतन के अंतर्गत भी कठोर संरचना में रूपांतरित हो सकती है।

वक्र का सीधी रेखा होना आवश्यक नहीं है। यह सिरे के पास तीव्रता से गिर सकता है, मध्य क्षेत्र में समतल हो सकता है या अलग-अलग शीतन-दरों पर होने वाले रूपांतरणों से संबद्ध ढलान में परिवर्तन दिखा सकता है। गिरावट के बाद अल्प समतल भाग और फिर दूसरी बार समतल होने वाले वक्र को एकल “औसत कठोरीकरण-क्षमता” संख्या में सीमित करने के बजाय प्रतिक्रियाओं के क्रम के रूप में पढ़ना चाहिए। आकार संघटन, ऑस्टेनाइट कण-आकार, पूर्ववर्ती सूक्ष्मसंरचना और परीक्षण में प्रयुक्त तापीय इतिहास को प्रतिबिंबित करता है। कार्बन और निम्न-मिश्रधातु इस्पातों पर ASM के 1990 के अध्याय में कठोरीकरण-क्षमता को शमन से उत्पन्न कठोरता की गहराई और वितरण को नियंत्रित करने वाली विशेषता के रूप में वर्णित किया गया है; इसी कारण पूरी प्रोफ़ाइल महत्वपूर्ण है।

किसी निश्चित दूरी पर अधिक ऊँचा रहने वाला वक्र उस परीक्षण-परिस्थिति में अधिक कठोरता बनाए रखता है। इससे यह सिद्ध नहीं होता कि किसी उत्पादन घटक का प्रत्येक भाग उतनी ही कठोरता रखेगा। वास्तविक घटक की ज्यामिति, द्रव्यमान, सतही अवस्था और शीतन-पथ अलग होते हैं। जोमिनी परिणाम को घटक की अनुमानित प्रतिक्रिया में बदलने के लिए परिभाषित शीतन मॉडल या ग्रॉसमैन विश्लेषण जैसी विधि आवश्यक होती है; केवल दृश्य तुलना से यह रूपांतरण नहीं किया जा सकता।

न ही अधिक ऊँचा वक्र किसी ग्रेड को सार्वभौमिक रूप से बेहतर बनाता है। किसी अभिकल्पना में कठोरता, दृढ़ता, विकृति-नियंत्रण, वेल्डनीयता और टेम्परिंग-प्रतिक्रिया के विशेष संयोजन की आवश्यकता हो सकती है। जोमिनी परीक्षण एक निर्धारित शमन-इतिहास के प्रति एक प्रतिक्रिया का मूल्यांकन करता है। यह यांत्रिक परीक्षण या तैयार भाग पर लागू विनिर्देशन का स्थान नहीं लेता।

वक्रों की तुलना करते समय संगत दूरियों और संगत कठोरता-पैमाने की तुलना करें। HRC में बनाए गए वक्र की संख्यात्मक तुलना HV में बनाए गए वक्र से उचित और स्पष्ट रूप से निर्दिष्ट रूपांतरण-विधि के बिना नहीं की जा सकती। कठोरता-रूपांतरण सटीक भौतिक समानताएँ नहीं होते, विशेषकर विभिन्न सूक्ष्मसंरचनाओं के बीच। आलेखीय प्रस्तुति की परंपरा भी महत्वपूर्ण है: सीधी रेखाओं से जुड़े बिंदु, फिट किया गया वक्र और अंतर्वेशित सारणी समान मापों को अलग-अलग रूप में प्रस्तुत कर सकते हैं।

प्रसरण, पुनरुत्पादनीयता और तुलना की परिस्थितियाँ

वास्तविक जोमिनी आँकड़ों में प्रसरण होता है। कुछ परिवर्तन कठोरता-मापन से आते हैं, लेकिन अधिक बड़े अंतर नमूना-तैयारी और तापीय प्रक्रिया से उत्पन्न हो सकते हैं। सिरे के तल पर इच्छित जल-जेट पड़ना चाहिए, नमूना सही ढंग से केंद्रित होना चाहिए और कठोरता-पथ इस प्रकार तैयार किया जाना चाहिए कि डीकार्बुरीकृत सामग्री या खुरदरी सतह न रह जाए। मापों के बीच दूरी और उनकी रिपोर्टिंग लागू प्रक्रिया के अनुसार होनी चाहिए।

किसी एक अनियमित बिंदु को धातुकर्मीय खोज नहीं मानना चाहिए। पहले जाँचें कि वह बिंदु अपेक्षित मापन-पुनरुत्पादनीयता की सीमा से बाहर है या नहीं, इंडेंटों के बीच दूरी पर्याप्त थी या नहीं, और नमूने की सतह या कठोरता-पैमाना सही था या नहीं। वक्र के आकार में समान परिवर्तन दिखाने वाले दोहराए गए परीक्षण, किसी एक अलग उच्च या निम्न माप से अधिक विश्वसनीय होते हैं।

अर्थपूर्ण तुलना के लिए केवल समान नाममात्र ग्रेड वाले नमूनों का परीक्षण करना पर्याप्त नहीं है। समान मानक, नमूना-आयाम, सतह-तैयारी, ऑस्टेनिटीकरण तापमान, धारण-प्रक्रिया, स्थानांतरण-अवधि, शमन-व्यवस्था, कठोरता-पैमाना, मापन-स्थान और रिपोर्टिंग-परंपरा का उपयोग करें। ASTM A255-20 में 1-इंच-व्यास वाला नमूना निर्दिष्ट है, जबकि ISO 642:2024 में 25 मिमी व्यास और न्यूनतम 100 मिमी लंबाई निर्दिष्ट है; इन मानकों के अंतर्गत प्राप्त परिणामों को उसी के अनुसार चिह्नित किया जाना चाहिए, न कि बिना बताए एक साथ मिला दिया जाना चाहिए।

इस्पात की पूर्ववर्ती अवस्था पर भी विचार करना चाहिए। संघटन महत्वपूर्ण है, लेकिन गर्म करने के दौरान स्थापित ऑस्टेनाइट कण-आकार भी उतना ही महत्वपूर्ण है। एक ताप-उपचार से प्राप्त प्रयोगशाला वक्र को उसी नामांकन वाले प्रत्येक इस्पात-ताप के लिए प्रतिनिधि नहीं माना जा सकता, यदि ऑस्टेनिटीकरण प्रक्रिया अलग हो। यही एक कारण है कि जहाँ भी वक्र को पुनः प्रस्तुत किया जाए, वहाँ उसके परीक्षण-परिस्थितियाँ भी दी जानी चाहिए।

अंततः, व्याख्या और अनुपालन को अलग-अलग रखें। वक्र को पढ़ने से यह पता चल सकता है कि कठोरता तेजी से घटती है, शमन किए गए सिरे से दूर तक कठोरता बनी रहती है या दोहराए गए परीक्षणों में प्रसरण होता है। अनुमत सीमा, न्यूनतम मान, नमूना-ग्रहण की आवश्यकता और स्वीकृति-निर्णय केवल लागू विनिर्देशन ही निर्धारित कर सकता है। जोमिनी वक्र, परिभाषित परिस्थितियों में कठोरीकरण-क्षमता का प्रमाण है—यह अपने-आप में उत्पाद-सिफारिश, ग्रेड-क्रम निर्धारण या सामग्री से संबद्ध स्वीकृति-आवश्यकताओं का विकल्प नहीं है।

Jominy, Grossman और वायु-कठोरीकरण-क्षमता परीक्षण

कठोरीकरण-क्षमता, कठोरता के समान गुण नहीं है। ASTM A255-20 कठोरीकरण-क्षमता को “शमन किए जाने पर इस्पात जितनी गहराई तक कठोर होगा” के रूप में परिभाषित करता है, जबकि कठोरता किसी विशिष्ट परीक्षण-विधि के अंतर्गत किसी विशिष्ट स्थान पर मापा गया प्रतिरोध है। किसी इस्पात की सतही कठोरता अधिक हो सकती है, फिर भी सतह के नीचे केवल थोड़ी दूरी तक ही कठोरता विकसित हो सकती है। किसी अन्य इस्पात की सतह पर समान कठोरता प्राप्त हो सकती है और वह कठोरता अनुप्रस्थ काट के भीतर कहीं अधिक गहराई तक बनी रह सकती है।

ASM Handbook, Jominy, Grossman और वायु-कठोरीकरण-क्षमता परीक्षणों को इस प्रत्युत्तर की जाँच के लिए संबंधित विधियाँ मानता है, परंतु परस्पर विनिमेय परीक्षण नहीं। प्रत्येक विधि अलग तापीय इतिहास उत्पन्न करती है। Jominy एक ही नमूने के साथ उसकी लंबाई के boyunca शीतलन-दरों की नियंत्रित श्रेणी उत्पन्न करता है; Grossman विश्लेषण इस्पात के प्रत्युत्तर को शमन-तीव्रता और अवयव के आकार से जोड़ता है; जबकि वायु-कठोरीकरण-क्षमता परीक्षण यह जाँचता है कि निर्दिष्ट शीतलन माध्यम वायु होने पर क्या होता है। किसी एक विधि से प्राप्त परिणाम को परिभाषित रूपांतरण या मॉडल के बिना दूसरी विधि के परिणाम के स्थान पर उपयोग नहीं किया जा सकता।

Jominy अंतिम-शमन विधि

Jominy अंतिम-शमन परीक्षण एक बेलनाकार नमूने से कठोरीकरण-क्षमता वक्र प्राप्त करने की मानकीकृत विधि है। मात्रात्मक अंतिम-शमन परीक्षण के लिए ASTM A255-20, 1 इंच व्यास वाले बेलनाकार नमूने को निर्दिष्ट करता है। ISO 642:2024, 25 मिमी व्यास और कम-से-कम 100 मिमी लंबाई वाला इस्पात परीक्षण-टुकड़ा निर्दिष्ट करता है। व्यावहारिक दृष्टि से ये आयाम लगभग समान हैं, लेकिन दोनों मानक अलग-अलग दस्तावेज़ हैं और नमूना-तैयारी, तापन, शमन, कठोरता-मापन तथा रिपोर्टिंग के लिए उनकी अपनी आवश्यकताएँ हैं।

मूल क्रम सरल है। मशीनिंग द्वारा तैयार नमूने को निर्दिष्ट ऑस्टेनाइटीकरण तापमान तक गर्म किया जाता है, निर्धारित तापीय स्थिति प्राप्त करने के लिए पर्याप्त समय तक उसी तापमान पर रखा जाता है और फिर एक फिक्स्चर में स्थानांतरित किया जाता है। एक जल-जेट नमूने के एक सिरे पर प्रहार करता है। University of Illinois Materials Technology and Innovation Laboratory ने अपनी 2024 की Jominy प्रक्रिया में इस तापन और एक-सिरे के जल-शमन क्रम का वर्णन किया है। ठंडा होने के बाद नमूने की लंबाई के साथ सामान्यतः एक समतल सतह तैयार की जाती है और शमित सिरे से बढ़ती दूरियों पर कठोरता के पाठ लिए जाते हैं।

परीक्षण का महत्व इसकी भौतिकी से आता है। शमित सिरे पर सबसे तीव्र शीतलन होता है, जबकि उससे दूर स्थित स्थानों पर शीतलन क्रमशः कम तीव्र होता जाता है, क्योंकि वे अप्रत्यक्ष रूप से और आंशिक रूप से वायु द्वारा ठंडे होते हैं। University of Cambridge स्पष्ट करता है कि यह व्यवस्था दंड की लंबाई के साथ शीतलन-दरों की एक सतत श्रेणी उत्पन्न करती है। इसलिए दूरी के विरुद्ध कठोरता का आलेख यह दर्शाता है कि शीतलन-दर घटने पर इस्पात की मापी गई कठोरता-प्रतिक्रिया किस प्रकार बदलती है।

शमित सिरे के निकट कठोरता कार्बन की मात्रा और इस बात पर अत्यधिक निर्भर करती है कि ऑस्टेनाइट मार्टेंसाइट में रूपांतरित होता है या पर्लाइट अथवा बैनाइट जैसे अपेक्षाकृत नरम उत्पादों में। सिरे से दूर जाने पर मिश्रधातु तत्त्व और ऑस्टेनाइट के दाने का आकार महत्वपूर्ण हो जाते हैं, क्योंकि धीमे शीतलन के दौरान वे विसरणीय रूपांतरणों में विलंब उत्पन्न करते हैं। ASM International ने कठोरता और कठोरीकरण-क्षमता पर अपने 1990 के विवेचन में इस्पात की संघटन और ऑस्टेनाइट के दाने के आकार को कठोरीकरण-क्षमता को प्रभावित करने वाले प्राथमिक कारकों के रूप में पहचाना।

वक्र ही परिणाम है, कोई एकल कठोरता-संख्या नहीं। इसका आकार यह संकेत दे सकता है कि कोई इस्पात किसी निर्धारित कठोरता-प्रतिक्रिया को कितनी दूरी तक बनाए रखता है, लेकिन यह प्रत्येक वास्तविक अवयव में कठोरता के वितरण को सीधे नहीं बताता। किसी दंड, गियर, प्लेट या फोर्जिंग का अपना व्यास, ज्यामिति, सतह-अवस्था, ऑस्टेनाइटीकरण इतिहास और शीतलन-पथ होता है। Jominy नमूने में एक विशेष एक-आयामी तापीय प्रवणता भी होती है, जो मोटे अवयव के प्रत्येक भाग में पुनरुत्पादित नहीं होती।

केवल Jominy वक्र के आधार पर यह निर्धारित नहीं किया जा सकता कि कोई अवयव तेल, जल, पॉलिमर या वायु में अपने केंद्र तक पूर्णतः कठोर होगा। इसी प्रकार, शमित सिरे से लिया गया कोई कठोरता-मूल्य इस्पात की संपूर्ण कठोरीकरण-क्षमता का वर्णन नहीं कर सकता। वक्र की व्याख्या इच्छित अनुप्रस्थ-काट आकार और शमन-इतिहास को ध्यान में रखकर करनी आवश्यक है।

Grossman क्रांतिक-व्यास विश्लेषण

Grossman विश्लेषण एक अलग इंजीनियरी प्रश्न पर केंद्रित है: इस्पात की रूपांतरण-प्रतिक्रिया, अनुप्रस्थ-काट का आकार और शमन की तीव्रता मिलकर कठोरीकरण की गहराई कैसे निर्धारित करते हैं? यह उन दो विचारों को अलग करता है जिन्हें अक्सर भ्रमित किया जाता है। इस्पात की एक अंतर्निहित कठोरीकरण-प्रतिक्रिया होती है, जबकि शमन-माध्यम और अवयव की ज्यामिति यह नियंत्रित करते हैं कि ऊष्मा कितनी तेजी से हटाई जाती है।

ग्रॉसमैन H गुणकग्रॉसमैन H गुणक शमन-तीव्रता को निरूपित करने के लिए प्रयुक्त पैरामीटर, जो सतही ऊष्मा-अंतरण को अनुभाग के आकार और इस्पात की कठोरीकरण-प्रतिक्रिया से जोड़ता है।

इस विधि में शमन-तीव्रता का उपयोग किया जाता है, जिसे सामान्यतः Grossman $H$ कारक द्वारा व्यक्त किया जाता है, ताकि सतह पर ऊष्मा-अंतरण की प्रभावशीलता का वर्णन किया जा सके। अधिक तीव्र शमन, कम तीव्र शमन की तुलना में ऊष्मा को अधिक तेजी से निकालता है, यद्यपि वास्तविक परिणाम हलचल, तापमान, वाष्प-फिल्म के व्यवहार, सतह-अवस्था और अवयव के आकार पर भी निर्भर करता है। इसके बाद Grossman विश्लेषण इस तीव्रता को अनुप्रस्थ-काट के आकार और एक सीमित कठोरीकरण-स्थिति से संबंधित करता है।

आदर्श क्रांतिक-व्यास किसी काल्पनिक गोल दंड का वह व्यास है, जो आदर्शीकृत शमन के अंतर्गत केंद्र पर निर्दिष्ट स्थिति तक पहुँचता है। वास्तविक क्रांतिक-व्यास में चयनित शमन-तीव्रता को अवयव पर लागू किया जाता है। ये पद Jominy दूरी के वैकल्पिक नाम नहीं हैं। Jominy दूरी परीक्षण-दंड के साथ किसी स्थान को दर्शाती है; क्रांतिक-व्यास शमन-तीव्रता और इस्पात की प्रतिक्रिया के विश्लेषण से प्राप्त अनुप्रस्थ-काट आकार का परिणाम है।

Jominy आँकड़े Grossman गणनाओं या आलेखों के लिए इस्पात-प्रतिक्रिया का इनपुट प्रदान कर सकते हैं, लेकिन गणना में ज्यामिति और ऊष्मा-अंतरण से संबंधित अतिरिक्त मान्यताएँ जुड़ जाती हैं। इसलिए, इस्पात की एक ही हीट से बने दो अवयव अलग-अलग गहराइयों तक कठोर हो सकते हैं, यदि उनके आकार या शमन-विधियाँ अलग हों। अलग-अलग $H$ मानों के अंतर्गत एक ही इस्पात से अलग-अलग क्रांतिक-व्यास भी प्राप्त हो सकते हैं। इस प्रकार Grossman विश्लेषण प्रयोगशाला-प्रतिक्रिया और एक परिभाषित शमन-स्थिति के बीच सेतु का कार्य करता है; यह स्वतंत्र कठोरता-परीक्षण नहीं है।

वायु-कठोरीकरण-क्षमता परीक्षण

वायु-कठोरीकरण-क्षमता परीक्षण Jominy जल-जेट लागू करने या Grossman शमन-तीव्रता मान निर्धारित करने के बजाय वायु-शीतलन के अंतर्गत इस्पात की जाँच करता है। नमूने को निर्दिष्ट प्रक्रिया के अनुसार ऑस्टेनाइटीकृत किया जाता है, भट्ठी से निकाला जाता है और परीक्षण-स्थितियों के अंतर्गत वायु में ठंडा किया जाता है। इसके बाद विधि की आवश्यकताओं के अनुसार कठोरता, सूक्ष्मसंरचना या अनुप्रस्थ-काट में कठोरता का परिवर्तन मापा जाता है।

यह अंतर महत्वपूर्ण है, क्योंकि “वायु-कठोरीकरण” का अर्थ यह नहीं है कि इस्पात का आकार से स्वतंत्र कोई निश्चित कठोरता-मूल्य होता है। स्थिर वायु, प्रवाहित वायु और नियंत्रित वातावरण में शीतलन से ऊष्मा-अंतरण की अलग-अलग स्थितियाँ उत्पन्न होती हैं। कोई छोटा नमूना पर्याप्त तेजी से ठंडा हो सकता है और पर्याप्त मात्रा में मार्टेंसाइट बना सकता है, जबकि बड़े अनुप्रस्थ-काट के केंद्र में शीतलन धीमा हो सकता है और रूपांतरण-उत्पादों का अलग मिश्रण बन सकता है। भट्ठी का तापमान, नमूने के आयाम, आधार या सहारे, वायु-प्रवाह और सतह-अवस्था—सभी मापी गई प्रतिक्रिया को प्रभावित कर सकते हैं।

इसलिए वायु-कठोरीकरण-क्षमता का परिणाम निर्दिष्ट वायु-शीतलन इतिहास के अंतर्गत व्यवहार का वर्णन करता है। यह Jominy वक्र का स्थान नहीं लेता, क्योंकि इसमें सिरे से सिरे तक वही सतत शीतलन-प्रवणता उत्पन्न नहीं होती। यह Grossman विश्लेषण का स्थान भी नहीं लेता, क्योंकि यह अपने-आप शमन-तीव्रता और विभिन्न अनुप्रस्थ-काट आकारों के बीच संबंध व्यक्त नहीं करता। तीनों विधियाँ आपस में संबंधित प्रश्नों का उत्तर देती हैं, लेकिन उनके परिणामों के अर्थ अलग-अलग बने रहते हैं।

कार्बन और निम्न-मिश्रधातु इस्पातों पर ASM के 1990 के अध्याय में कठोरीकरण-क्षमता को उस गुण के रूप में परिभाषित किया गया है, जो शमन द्वारा उत्पन्न कठोरता की गहराई और उसके वितरण को नियंत्रित करता है। यही व्यावहारिक परीक्षण है: केवल यह न पूछें कि कोई एक बिंदु कितना कठोर हुआ, बल्कि यह पूछें कि निर्दिष्ट तापीय इतिहास के बाद कठोरता किस प्रकार वितरित हुई है।

जॉमिनी वक्र से वास्तविक घटक तक

जॉमिनी वक्र नियंत्रित शीतलन की एक व्यवस्था के प्रति स्टील की प्रतिक्रिया का वर्णन करता है। अतिरिक्त विश्लेषण के बिना यह तैयार घटक के प्रत्येक बिंदु पर कठोरता का पूर्वानुमान नहीं देता। यह अंतर महत्वपूर्ण है, क्योंकि मानक परीक्षण-नमूना छोटा, सरल और निर्धारित विधि से ठंडा किया जाता है, जबकि किसी घटक में पतले किनारे, मोटे हब, छेद, कोने, बदलती हुई सतही दशाएँ और ऐसे क्षेत्र हो सकते हैं जो बहुत भिन्न दरों से ठंडे होते हैं।

ASTM A255-20 हार्डनेबिलिटी को उस गहराई के रूप में परिभाषित करता है, जहाँ तक शमन करने पर स्टील कठोर होता है। इसकी मात्रात्मक एंड-क्वेंच प्रक्रिया में 1 इंच व्यास वाले बेलनाकार नमूने का उपयोग किया जाता है। ISO 642:2024 में 25 मिमी व्यास और कम-से-कम 100 मिमी लंबाई वाले स्टील एंड-क्वेंच परीक्षण-नमूने को निर्दिष्ट किया गया है। ये आयाम और निर्धारित परीक्षण-स्थितियाँ विभिन्न हीट, ग्रेड या प्रसंस्करण-स्थितियों के बीच दोहराने योग्य तुलना संभव बनाती हैं; वे नमूने को किसी मशीन-भाग का स्केल मॉडल नहीं बनातीं।

University of Illinois Materials Technology and Innovation Laboratory द्वारा वर्णित प्रक्रिया में नमूने को उसके ऑस्टेनाइट-निर्माण तापमान तक गर्म किया जाता है और एक सिरे को जल-जेट से शमन किया जाता है। इसके बाद शमन किए गए सिरे से बढ़ती दूरी पर कठोरता मापी जाती है। प्राप्त कठोरता-बनाम-दूरी आलेख जॉमिनी वक्र कहलाता है। University of Cambridge के अनुसार, जल-शीतित सिरा और वायु-शीतित शेष भाग छड़ की लंबाई के साथ शीतलन दरों की एक सतत श्रेणी उत्पन्न करते हैं। इसलिए प्रत्येक स्थिति उसी नमूने के भीतर एक अलग तापीय प्रतिक्रिया को दर्शाती है।

यह प्रतिक्रिया उपयोगी है, लेकिन इसका सावधानीपूर्वक रूपांतरण आवश्यक है।

अनुप्रस्थ-काट की मोटाई और तापीय प्रवणताएँ

किसी घटक की अनुप्रस्थ-काट की मोटाई यह नियंत्रित करती है कि रूपांतरण शुरू होने से पहले उसके आंतरिक भाग से कितनी ऊष्मा बाहर निकलनी होगी। पतली दीवार में सतह तक पहुँचने का मार्ग छोटा होता है और उसके अधिकांश अनुप्रस्थ-काट में तीव्र शीतलन हो सकता है। मोटा बॉस, शाफ्ट, फ्लैंज या गियर-ब्लैंक अपने केंद्र में ऊष्मा बनाए रखता है; सतह मार्टेन्साइटिक रूपांतरण सीमा से गुजर सकती है, जबकि कोर इतनी धीमी गति से ठंडा हो सकता है कि संरचना और वास्तविक तापीय चक्र पर निर्भर करते हुए बैनाइट, पर्लाइट या फेराइट बन जाए।

जॉमिनी छड़ में भी तापीय प्रवणता होती है, लेकिन यह जानबूझकर व्यवस्थित की गई अनुदैर्ध्य प्रवणता होती है। शमन किए गए सिरे को सबसे तीव्र प्रत्यक्ष शीतलन प्राप्त होता है, जबकि उससे दूर की स्थितियाँ क्रमशः धीमी गति से ठंडी होती हैं। वास्तविक घटक में सामान्यतः एक से अधिक दिशाओं में प्रवणताएँ होती हैं। ऊष्मा कोर से सतह की ओर रेडियल दिशा में, किसी सिरे की ओर अक्षीय दिशा में और समीपवर्ती विशेषताओं के माध्यम से प्रवाहित हो सकती है। कोई कोना कई सतहों के माध्यम से ऊष्मा खो सकता है। कोई बोर अंदर से शीतलन-पथ को बदल सकता है, जबकि फिक्स्चर के साथ संपर्क स्थानीय रूप से ऊष्मा-प्रवाह को सीमित कर सकता है या एक अन्य ऊष्मा-सिंक उपलब्ध करा सकता है।

यह अंतर अनुप्रस्थ-काट के आकार को केवल एक साधारण आयामी सुधार से अधिक महत्वपूर्ण बना देता है। बाहरी सतह से समान दूरी पर स्थित दो स्थान अलग-अलग शीतलन इतिहास अनुभव कर सकते हैं, यदि उनमें से एक कोने के पास हो और दूसरा मोटे अनुप्रस्थ-काट के केंद्र में। उदाहरण के लिए, बेलनाकार छड़ का केंद्र केवल इसलिए सतह के पास स्थित किसी बिंदु के समतुल्य नहीं होता कि दोनों एक ही स्टील ग्रेड में हैं। इसी प्रकार, किसी बड़े घटक का केंद्र स्वतः ही जॉमिनी वक्र के दूरस्थ सिरे द्वारा निरूपित नहीं होता। घटक की ज्यामिति ऊष्मा-प्रवाह क्षेत्र निर्धारित करती है और शमन यह निर्धारित करता है कि वह क्षेत्र कितनी तेजी से ऊष्मा खोता है।

संघटन और ऑस्टेनाइट के दाने का आकार महत्वपूर्ण प्रारंभिक चर बने रहते हैं। ASM International इन दोनों को हार्डनेबिलिटी को प्रभावित करने वाले प्राथमिक कारकों के रूप में पहचानता है। ऑस्टेनाइट-निर्माण तापमान, धारण-समय, पूर्ववर्ती सूक्ष्मसंरचना और दाना-वृद्धि भी शमन के समक्ष प्रस्तुत रूपांतरण-प्रतिक्रिया को बदल सकते हैं। इसलिए किसी एक ताप-उपचार स्थिति से प्राप्त जॉमिनी परिणाम को घटक पर लागू करते समय उस स्थिति से अलग नहीं किया जाना चाहिए।

सतही दशा एक और जटिलता जोड़ती है। ऑक्साइड-स्केल, डीकार्बराइजेशन, मशीनिंग-चिह्न, कोटिंग और अवशेष स्टील तथा शमन-माध्यम के बीच संपर्क को बदल सकते हैं। डीकार्बराइज्ड सतह कम मापी गई कठोरता दिखा सकती है, भले ही उसके नीचे स्थित स्टील की प्रतिक्रिया काफी भिन्न हो। खुरदरी या दूषित सतह शमन के दौरान वाष्प रोक सकती है या द्रव-संपर्क कम कर सकती है। इसलिए ऐसी परत को मशीनिंग द्वारा हटाने के बाद मापी गई कठोरता, सीधे शमन-के-बाद की सतह पर मापी गई कठोरता से भिन्न हो सकती है।

शमन-माध्यम और शमन-तीव्रता

जॉमिनी उपकरण में प्रयुक्त जल “तीव्र शमन” का कोई सामान्य प्रतीक नहीं है। जेट का प्रवाह, तापमान, दाब, संरेखण और अनावृत क्षेत्र नियंत्रित किए जाते हैं, क्योंकि ये शमन किए गए सिरे पर ऊष्मा-हस्तांतरण को प्रभावित करते हैं। नमूने के विपरीत भाग वायु में ठंडे होते हैं। इसके विपरीत, उत्पादन-घटक को हिलाए गए जल, पॉलिमर-विलयन, तेल, पिघले हुए लवण या किसी अन्य माध्यम में डुबोया जा सकता है; प्रत्येक माध्यम अलग शीतलन-पथ उत्पन्न करता है।

शमन-तीव्रता किसी संदर्भ-स्थिति की तुलना में ऊष्मा निकालने की शमन-तंत्र की क्षमता का वर्णन करती है। यह माध्यम पर निर्भर करती है, लेकिन साथ ही हिलाने की स्थिति, द्रव का तापमान, परिसंचरण, भाग की अभिविन्यास-दिशा, वाष्प-फिल्म का व्यवहार और अनावृत सतह तथा आयतन के अनुपात पर भी निर्भर करती है। किसी बड़े भाग के चारों ओर स्थिर द्रव, छोटे भाग के चारों ओर गतिशील द्रव की तुलना में ऊष्मा को बहुत कम प्रभावी ढंग से हटा सकता है। एक ही टैंक में भी प्रबल प्रवाह की ओर उन्मुख सतहें, परिरक्षित सतहों से भिन्न दर से ठंडी हो सकती हैं।

शमन के प्रारंभिक चरण में हिलाना विशेष रूप से महत्वपूर्ण होता है, जब गर्म स्टील के चारों ओर वाष्प-आवरण बन सकता है। गति इस आवरण को तोड़ सकती है और ठंडे द्रव के साथ संपर्क को नवीनीकृत कर सकती है। हालांकि, यदि भाग को भट्ठी से धीरे-धीरे स्थानांतरित किया जाता है, तो इच्छित शमन शुरू होने से पहले ही वह ठंडा होना आरंभ कर देता है। इसलिए स्थानांतरण-समय तापीय इतिहास का भाग है, केवल संचालन-संबंधी विवरण नहीं। अज्ञात अवधि का विलंब नाममात्र रूप से समान शमन की जॉमिनी स्थिति के साथ तुलना को कठिन बना देता है।

माध्यम एक ही भाग के भीतर स्थानीय अंतर भी उत्पन्न कर सकता है। ऊर्ध्वाधर शाफ्ट से द्रव का निकास, क्षैतिज शाफ्ट की तुलना में अलग ढंग से हो सकता है। बंद छेद में वाष्प फँस सकती है। संकरे चैनल प्रवाह को सीमित कर सकते हैं, जबकि बड़े समतल फलक स्थायी वाष्प-फिल्म उत्पन्न कर सकते हैं। इन प्रभावों के कारण कठोरता में ऐसा फैलाव उत्पन्न हो सकता है जिसे एकल जॉमिनी वक्र प्रकट नहीं कर सकता।

इसी कारण, किसी चयनित दूरी पर किसी विशेष जॉमिनी कठोरता वाले स्टील को केवल दूरी के आधार पर घटक की सुनिश्चित कठोरता नहीं दी जा सकती। वक्र यह दर्शाता है कि ज्ञात शीतलन-स्थितियों की एक श्रेणी के प्रति पदार्थ कैसी प्रतिक्रिया करता है। यह किसी घटक-स्थान पर शीतलन दर निर्दिष्ट नहीं करता और न ही यह स्थापित करता है कि वह स्थान संबंधित जॉमिनी स्थिति के समान सूक्ष्मसंरचना बनाएगा।

प्रयोगशाला-प्रतिक्रिया को घटक-स्थानों से संबद्ध करना

व्यावहारिक प्रश्न यह नहीं है कि “इस ग्रेड की कठोरता कितनी है?” बल्कि यह है कि “इस स्थान को कौन-सा शीतलन इतिहास प्राप्त होगा और उस इतिहास के अंतर्गत स्टील कौन-सी कठोरता और सूक्ष्मसंरचना उत्पन्न करेगा?” जॉमिनी वक्र इस प्रश्न के उत्तर का एक भाग देता है। घटक का आकलन शेष भाग उपलब्ध कराता है।

अभियंता सामान्यतः अनुप्रस्थ-काट की ज्यामिति और शमन-प्रक्रिया से स्थानीय शीतलन-स्थितियों का अनुमान लगाते हैं, फिर इन स्थितियों की तुलना मानकीकृत हार्डनेबिलिटी आँकड़ों से करते हैं या ग्रॉसमैन पद्धति जैसी अनुप्रस्थ-काट-आकार विधि का उपयोग करते हैं। तुलना में पदार्थ की प्रतिक्रिया और प्रक्रिया-परिणाम के बीच अंतर बनाए रखना आवश्यक है। जॉमिनी आँकड़े पहली बात का वर्णन करते हैं; परिकलित या मापा गया शीतलन-पथ उन्हें दूसरे से जोड़ता है।

प्रत्येक स्थान पर अलग-अलग विचार किया जाना चाहिए। मोटे शाफ्ट की सतह इतनी तेजी से ठंडी हो सकती है कि वह मुख्यतः मार्टेन्साइटिक बन जाए, जबकि उसका केंद्र मिश्रित संरचना और कम कठोरता विकसित करे। कोई पतला वेब अपने पूरे अनुप्रस्थ-काट में कठोर हो सकता है, जबकि निकटवर्ती हब ऐसा न कर पाए। कोई फिलेट उससे जुड़े मुख्य भाग की तुलना में तेजी से ठंडा हो सकता है, जबकि थ्रेडेड रिकेस या बंद छेद में द्रव की गति सीमित होने के कारण शीतलन धीमा हो सकता है। इन पूर्वानुमानों की जाँच के लिए कठोरता-ट्रैवर्स, धातुवैज्ञानिक नमूने, थर्मोकपल या मान्य ऊष्मा-हस्तांतरण गणनाएँ आवश्यक हो सकती हैं।

प्रासंगिक स्थान का निर्धारण विनिर्देशन द्वारा भी किया जाता है। किसी ड्रॉइंग में सतह पर, निर्दिष्ट गहराई पर या संदर्भ अनुप्रस्थ-काट के केंद्र में कठोरता की आवश्यकता हो सकती है। ये अलग-अलग स्वीकृति-बिंदु हैं। केवल सबसे आसानी से उपलब्ध बाहरी सतह को मापने से नरम कोर या स्थानीय रूप से अत्यधिक कठोर किनारा छूट सकता है।

इसलिए जॉमिनी वक्र तुलनात्मक पदार्थ-प्रतिक्रिया का उपकरण है, न कि यह गारंटी कि किसी भाग का प्रत्येक स्थान एक विशेष कठोरता तक पहुँचेगा। ASTM A255-20 और ISO 642:2024 नमूने की ज्यामिति और शीतलन-स्थितियों को नियंत्रित करके परीक्षण को दोहराने योग्य बनाते हैं। इसके परिणाम को जिम्मेदारीपूर्वक लागू करने के लिए उन आँकड़ों का घटक की अनुप्रस्थ-काट की मोटाई, ज्यामिति, सतही अवस्था, स्थानांतरण-समय, शमन-माध्यम, हिलाने की स्थिति और स्थानीय तापीय इतिहास से मिलान करना आवश्यक है। कठोरता का कोई अंक तभी सार्थक होता है जब उसे उत्पन्न करने वाला शीतलन-पथ भी समझा गया हो।

सामान्य गलत व्याख्याएँ और रिपोर्टिंग संबंधी त्रुटियाँ

कठोरीकरणीयता को कठोरता के समान मानना

कठोरता और कठोरीकरणीयता आपस में संबंधित हैं, लेकिन ये एक ही गुण नहीं हैं। कठोरता किसी पदार्थ के इंडेंटेशन के प्रति प्रतिरोध को कहते हैं, जिसे सामान्यतः Rockwell, Brinell या Vickers मापन से दर्ज किया जाता है। कठोरीकरणीयता यह बताती है कि निर्दिष्ट शमन के दौरान स्टील कितनी गहराई तक और कितनी समानता से मार्टेंसाइटिक या अन्य कठोर रूपांतरित संरचनाएँ विकसित कर सकता है। ASTM A255-20 कठोरीकरणीयता को “शमन किए जाने पर स्टील के कठोर होने की गहराई” के रूप में परिभाषित करता है (ASTM International, 2020)। यह परिभाषा पूरे अनुप्रस्थ खंड में सामग्री की प्रतिक्रिया से संबंधित है, न कि किसी एक स्थान से प्राप्त एकमात्र कठोरता-संख्या से।

यह अंतर इसलिए महत्वपूर्ण है क्योंकि कार्बन की मात्रा मार्टेंसाइट द्वारा प्राप्त की जा सकने वाली कठोरता को बहुत अधिक प्रभावित करती है, जबकि मिश्रधातु तत्व और ऑस्टेनाइट कण का आकार उस शीतलन-तीव्रता को बहुत अधिक प्रभावित करते हैं जो मार्टेंसाइट बनाने के लिए आवश्यक होती है। ASM International स्टील की संरचना और ऑस्टेनाइट कण के आकार को कठोरीकरणीयता पर प्राथमिक प्रभाव डालने वाले कारकों के रूप में पहचानता है (ASM International, 1990)। अधिक-कार्बन वाला स्टील शमन किए गए सिरे के निकट बहुत अधिक कठोरता दिखा सकता है, लेकिन उससे थोड़ी दूरी पर ही कठोरता तेजी से घट सकती है। कम-कार्बन वाला मिश्रधातु स्टील अधिकतम रूप से कम कठोरता दिखा सकता है, लेकिन शमनित सतह से अधिक दूरी तक उपयोगी कठोरता बनाए रख सकता है। केवल इसलिए पहले स्टील को “अधिक कठोरीकरणीय” कहना कि उसकी अंतिम कठोरता अधिक है, कठोरता की संभाव्यता और कठोरीकरण की गहराई को भ्रमित करना है।

यही त्रुटि तब भी दिखाई देती है जब रिपोर्ट में केवल अधिकतम मान दिया जाता है। “Jominy hardness: 62 HRC” कठोरीकरणीयता का परिणाम नहीं बताता, जब तक कि शमनित सिरे से दूरी न दी गई हो। तब भी यह संख्या प्रतिक्रिया-वक्र पर केवल एक बिंदु होती है। Jominy परीक्षण शमनित सिरे से बढ़ती दूरियों पर कठोरता मापता है, और प्राप्त कठोरता-बनाम-दूरी आलेख ही कठोरीकरणीयता वक्र होता है, जैसा कि Materials Education Foundation (2024) ने बताया है। यह वक्र दर्शाता है कि स्थानीय शीतलन-दर कम तीव्र होने पर स्टील किस प्रकार प्रतिक्रिया करता है।

इसलिए सिरे से अधिक दूरी पर प्राप्त कम मान की व्याख्या करते समय कार्बन की मात्रा को ध्यान में रखना आवश्यक है। सिरे के निकट 60 HRC से निर्दिष्ट दूरी पर 35 HRC तक की गिरावट का मध्यम-कार्बन स्टील के लिए वही अर्थ नहीं होगा जो कम-कार्बन स्टील के लिए होगा। व्याख्या इस बात पर भी निर्भर करती है कि मापे गए क्षेत्र में मार्टेंसाइट, बेनाइट, पर्लाइट या इनका मिश्रण मौजूद है, और किस कठोरता-पैमाने का उपयोग किया गया है। एक अकेली कठोरता-संख्या रूपांतरित सूक्ष्मसंरचना की पहचान नहीं कर सकती और न ही उस गहराई को स्थापित कर सकती है जहाँ आवश्यक कठोरता बनी रहती है।

यह मान लेना कि शमनित सिरा पूरे स्टील का प्रतिनिधित्व करता है

शमनित सिरा Jominy नमूने का सबसे तेजी से ठंडा होने वाला भाग होता है, न कि पूरी छड़ की प्रतिनिधि औसत स्थिति। मानक व्यवस्था में एक सिरे पर जलधारा डाली जाती है, जबकि शेष नमूना हवा में ठंडा होता है। इससे नमूने की लंबाई के साथ शीतलन-दरों की एक सतत सीमा बनती है—सिरे पर तीव्र शीतलन से लेकर बढ़ती दूरी के साथ क्रमशः धीमे शीतलन तक। University of Cambridge इस प्रवणता को परीक्षण का भौतिक आधार बताता है (2012), जबकि University of Illinois की प्रक्रिया में बेलनाकार नमूने को उसके ऑस्टेनाइटीकरण तापमान तक गर्म करना, एक सिरे को जलधारा से शमन करना और बढ़ती दूरियों पर कठोरता मापना निर्दिष्ट है (2024)।

यह व्यवस्था सिरे को उपयोगी बनाती है, लेकिन उसकी सीमाएँ भी हैं। यह परीक्षण में सबसे अधिक शीतलन-तीव्रता के लिए एक संदर्भ-बिंदु प्रदान करता है और तैयार मापन-पथ पर सामान्यतः सबसे अधिक कठोरता उत्पन्न करता है। यह सिद्ध नहीं करता कि उत्पादन में प्रयुक्त कोई बड़ा अनुप्रस्थ खंड उसी गहराई तक कठोर होगा। अनुप्रस्थ खंड का आकार, पुर्जे की ज्यामिति, सतह की स्थिति, भट्ठी की प्रक्रिया, स्थानांतरण का समय, शमन-माध्यम का संचलन और वास्तविक शीतलन इतिहास—ये सभी Jominy व्यवस्था से भिन्न हो सकते हैं। Jominy वक्र नियंत्रित परिस्थितियों में पदार्थ की प्रतिक्रिया दर्शाता है; यह हर संभावित घटक के लिए प्रत्यक्ष कठोरता-मानचित्र नहीं है।

इसी प्रकार, सिरे पर अधिक कठोरता गहरी कठोरीकरणीयता सिद्ध नहीं करती। सिरा इतनी तेजी से ठंडा हो सकता है कि कठोर संरचना बन जाए, भले ही धीमे शीतलन के दौरान स्टील का आंतरिक भाग अधिक नरम उत्पादों में रूपांतरित हो। गहरी कठोरीकरणीयता का प्रमाण वक्र के आकार और उसकी स्थिरता से मिलता है—अर्थात् शीतलन-तीव्रता कम होने पर भी निर्दिष्ट दूरी पर बनी रहने वाली कठोरता से। संबंधित दूरी की पहचान और आवश्यक कठोरता का मानदंड स्पष्ट रूप से निर्धारित होना चाहिए।

इसके विपरीत गलती भी सामान्य है। सिरे से अधिक दूरी पर कम कठोरता अपने-आप में खराब स्टील गुणवत्ता या विफल परीक्षण का प्रमाण नहीं है। यह स्टील के कार्बन स्तर, ऑस्टेनाइट कण के आकार, मिश्रधातु तत्वों की मात्रा, ऑस्टेनाइटीकरण उपचार या उस स्थान पर नरम मिश्रित संरचना बनने को प्रतिबिंबित कर सकती है। ASM का कार्बन और निम्न-मिश्रधातु स्टीलों से संबंधित विवेचन कठोरीकरणीयता को शमन से उत्पन्न कठोरता की गहराई और वितरण को नियंत्रित करने वाले गुण के रूप में परिभाषित करता है (ASM International, 1990)। “वितरण” महत्वपूर्ण शब्द है: नमूने के साथ होने वाला परिवर्तन ही परिणाम है, न कि ऐसी अवांछित जटिलता जिसे अनदेखा किया जाए।

जोमिनी वक्र घटक के अनुमान में तभी सहायक हो सकता है जब उसे उपयुक्त शीतलन मॉडल, अनुभाग-आकार विधि या सत्यापित सहसंबंध के साथ जोड़ा जाए। Limited evidence

Jominy वक्र परीक्षण-प्रक्रिया के अंतर्गत तुलनात्मक कठोरीकरण प्रतिक्रिया स्थापित कर सकता है। लेकिन केवल इसके आधार पर तेल, पॉलिमर, गैस या किसी अन्य माध्यम में शमन किए गए पुर्जे की अंतिम कठोरता-प्रोफ़ाइल स्थापित नहीं की जा सकती। Jominy परिणाम को अनुमानित घटक-कठोरता में बदलने के लिए स्पष्ट रूप से निर्दिष्ट विधि तथा ज्यामिति और शीतलन से संबंधित मान्यताओं की आवश्यकता होती है।

मानक और परीक्षण-स्थितियों के बिना परिणाम दर्ज करना

परीक्षण-मानक और परीक्षण-स्थितियों के बिना Jominy परिणाम अधूरा होता है। “10 mm पर Jominy hardness” का पद विश्वसनीय तुलना के लिए पर्याप्त जानकारी नहीं देता, जब तक कि रिपोर्ट में नमूने की ज्यामिति, ऑस्टेनाइटीकरण उपचार, शमन व्यवस्था, कठोरता-विधि और दूरी निर्धारित करने की परंपरा भी न बताई गई हो।

ASTM A255-20 में 1-इंच-व्यास वाले बेलनाकार नमूने के साथ सिरे-शमन परीक्षण निर्दिष्ट है (ASTM International, 2020)। ISO 642:2024 में 25 mm व्यास और कम-से-कम 100 mm लंबाई वाले स्टील सिरे-शमन परीक्षण-टुकड़े का विनिर्देश है (International Organization for Standardization, 2024)। इन दोनों के व्यास लगभग समान हैं, लेकिन केवल इसलिए इन्हें परस्पर विनिमेय नहीं माना जा सकता कि दोनों प्रक्रियाओं को Jominy परीक्षण कहा जाता है। रिपोर्ट में लागू मानक, जैसे ASTM A255-20 या ISO 642:2024, का नाम दिया जाना चाहिए; “standard Jominy” का उपयोग इस प्रकार नहीं होना चाहिए मानो केवल एक ही प्रक्रिया अस्तित्व में हो।

ऊष्मा-उपचार की जानकारी भी दर्ज की जानी चाहिए। इसमें स्टील का designation, नमूने की अवस्था, ऑस्टेनाइटीकरण तापमान, धारण-समय, जहाँ प्रासंगिक हो वहाँ भट्ठी का वातावरण, और शमन तक स्थानांतरण का समय शामिल हैं। जलधारा की व्यवस्था, जल का तापमान या निर्दिष्ट सीमा, नोज़ल की स्थिति और शमन की अवधि शीतलन इतिहास को प्रभावित कर सकते हैं। यदि परीक्षण नामित मानक से अलग किया गया हो, तो उस विचलन को परिणाम में शामिल किया जाना चाहिए।

कठोरता-संबंधी आँकड़ों में भी समान स्तर की सटीकता आवश्यक है। यह स्पष्ट करें कि मापन HRC, HRB, HBW, HV या किसी अन्य पैमाने में हैं; जहाँ आवश्यक हो वहाँ उपकरण या विधि की पहचान दें; और कठोरता-पथ की दूरी तथा उसकी तैयारी दर्ज करें। “सिरे से 10 mm” का अर्थ निर्दिष्ट सतह के साथ शमनित फलक से मापी गई दूरी होना चाहिए, न कि नमूने पर कोई अनिर्दिष्ट स्थिति। यदि कोई मानक विशेष घिसाई-भत्ता, समतल भाग या मापन-रेखा निर्धारित करता है, तो वह विवरण सुरक्षित रखा जाना चाहिए।

अंततः केवल सबसे अधिक रीडिंग नहीं, बल्कि पूरा वक्र या प्रत्येक दूरी–कठोरता युग्म दर्ज करें। उपलब्ध होने पर नमूने की पहचान और स्टील की रासायनिक संरचना या grade designation भी शामिल करें। एक बचावयोग्य कथन इस प्रकार हो सकता है: “Jominy end-quench hardenability का परीक्षण ASTM A255-20 के अनुसार 1-इंच-व्यास वाले नमूने पर किया गया; नमूने को निर्दिष्ट तापमान पर ऑस्टेनाइटीकृत किया गया, एक सिरे पर जल-शमन किया गया और मानक दूरियों पर HRC में मापन किया गया।” इन स्थितियों के बिना यह संख्या उस शीतलन इतिहास से अलग की गई कठोरता-टिप्पणी मात्र है, जो कठोरीकरणीयता को उसका अर्थ प्रदान करता है।

कठोरणक्षमता परिणाम को निर्दिष्ट और दस्तावेजीकृत करने की विधि

कठोरणक्षमता का परिणाम तभी सार्थक होता है, जब इस्पात, नमूना, तापीय चक्र, शमन, मापन विधि और रिपोर्टिंग प्रारूप—इन सभी की एक साथ पहचान की गई हो। इस जानकारी के बिना कठोरता का कोई एक अंक केवल एक मापी गई अवस्था का वर्णन करता है; इससे यह स्थापित नहीं होता कि इस्पात कितनी गहराई तक या कितनी समानता से कठोर हो सकता है। ASTM A255-20 कठोरणक्षमता को शमन किए जाने पर इस्पात के कठोर होने की गहराई के रूप में परिभाषित करता है, जबकि कार्बन और निम्न-मिश्रधातु इस्पात पर ASM अध्याय इसे शमन से उत्पन्न कठोरता की गहराई और वितरण को नियंत्रित करने वाले गुण के रूप में वर्णित करता है। इसलिए अभिलेख में केवल शमनित सिरे के पास प्राप्त उच्चतम मान ही नहीं, बल्कि परीक्षण का पूरा इतिहास सुरक्षित रहना चाहिए।

आवश्यक सामग्री और ऊष्मा-उपचार पहचान

सामग्री का पदनाम ठीक उसी रूप में लिखकर आरंभ करें, जिस रूप में वह क्रय दस्तावेज़, सामग्री प्रमाणपत्र या लागू विनिर्देशन में दिखाई देता है। ग्रेड, मानक, हीट या कास्ट संख्या, उत्पाद का रूप और नमूना पहचान दर्ज करें। उदाहरण के लिए, यदि नियंत्रक आवश्यकता ASTM A193/A193M Grade B7, EN 10083-3:2006 42CrMo4 या किसी अन्य निर्दिष्ट पदनाम के रूप में लिखी गई हो, तो केवल “AISI 4140” पर्याप्त नहीं हो सकता। औपचारिक पदनाम को कार्यशाला में प्रयुक्त संक्षिप्त नाम से प्रतिस्थापित न करें। यदि परीक्षण से पहले सामग्री को सामान्यीकृत, तापानुशीतित, फोर्ज, रोल या अन्य प्रकार से प्रसंस्कृत किया गया हो, तो उस अवस्था का उल्लेख करें और किसी भी प्रासंगिक पूर्व ऊष्मा-उपचार की पहचान दें।

हीट संख्या विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, क्योंकि कठोरणक्षमता संघटन और पूर्व धातुकर्मीय इतिहास पर निर्भर करती है। ASM International इस्पात के संघटन और ऑस्टेनाइट कण-आकार को कठोरणक्षमता को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारकों के रूप में पहचानता है। इसलिए, जहाँ उपलब्ध हो, रिपोर्ट में जॉमिनी नमूने को रासायनिक विश्लेषण या प्रमाणित हीट अभिलेख से जोड़ा जाना चाहिए। इसमें कार्बन और वे मिश्रधातु तत्व भी शामिल होने चाहिए, जिनका नियंत्रण लागू विनिर्देशन करता है। यदि कण-आकार मापा गया हो, तो विधि और परिणाम दर्ज करें; यदि उसका मापन नहीं किया गया हो, तो यह संकेत न दें कि ऑस्टेनाइट कण-संरचना ज्ञात है।

जहाँ ये विवरण व्याख्या को प्रभावित करते हों, वहाँ उत्पाद के भीतर नमूने की दिशा और स्थिति की पहचान करें। किसी बार का केंद्र, सतह का नमूना, फोर्जित खंड और रोलित खंड समान तापीय या विरूपण इतिहास का प्रतिनिधित्व नहीं कर सकते। यह दर्ज करें कि नमूना सीधे आपूर्ति किए गए उत्पाद से मशीनिंग द्वारा तैयार किया गया था या उसी हीट से अलग रूप में उत्पादित किया गया था।

ऑस्टेनिटाइजिंग अभिलेख में भट्ठी या ताप-विधि, लक्षित तापमान, वास्तविक तापमान सीमा, होल्ड समय और होल्ड समय निर्धारित करने का आधार—जैसे नमूने के लक्षित तापमान तक पहुँचने के बाद का समय—स्पष्ट होना चाहिए। प्रयुक्त भट्ठी-वायुमंडल या सुरक्षा-विधि भी शामिल करें, क्योंकि ऑक्सीकरण, डीकार्बराइजेशन और कार्ब्यूराइजेशन कठोरता प्रोफ़ाइल को बदल सकते हैं। दर्ज करें कि नमूने को पहले से गरम भट्ठी में रखा गया था या भट्ठी के साथ ही गरम किया गया था, और दिखाई देने वाली किसी भी स्केल या सतही क्षति का उल्लेख करें। ये विवरण शमनित सिरे पर महत्वपूर्ण होते हैं, जहाँ डीकार्बराइज्ड परत की थोड़ी-सी मोटाई भी प्रारंभिक कठोरता रीडिंग को विकृत कर सकती है।

मानक, ज्यामिति और शमन संबंधी विवरण

प्रत्येक रिपोर्ट में परीक्षण मानक और उसका संस्करण लिखें। ASTM A255-20 एक इंच व्यास वाले बेलनाकार नमूने का उपयोग करते हुए मात्रात्मक एंड-क्वेंच या जॉमिनी परीक्षण निर्दिष्ट करता है। ISO 642:2024 में 25 mm व्यास और कम-से-कम 100 mm लंबाई वाला इस्पात एंड-क्वेंच परीक्षण-टुकड़ा निर्दिष्ट है। व्यावहारिक आकार की दृष्टि से ये पदनाम निकट हैं, लेकिन इन्हें परस्पर विनिमेय निर्देश नहीं माना जा सकता। रिपोर्ट में यह स्पष्ट होना चाहिए कि कार्य ASTM A255-20, ISO 642:2024 या इनमें से किसी एक पर आधारित ग्राहक अथवा राष्ट्रीय प्रक्रिया के अनुसार किया गया था।

नमूने के वास्तविक रूप से मापे गए आयाम दर्ज करें, जिनमें व्यास, लंबाई, सिरे की तैयारी, चैम्फर और शमनित पृष्ठ का हाल शामिल हैं। यदि आयाम उल्लिखित मानक से भिन्न हों, तो परिणाम को मानक-अनुरूप प्रस्तुत करने से पहले उस विचलन का दस्तावेजीकरण करें। रिपोर्ट में नमूना संख्या भी होनी चाहिए और, जहाँ कई टुकड़ों का परीक्षण किया गया हो, प्रत्येक वक्र की अलग पहचान की जानी चाहिए; उन्हें चुपचाप औसत में नहीं मिलाना चाहिए।

शमन व्यवस्था का पर्याप्त विवरण दें, ताकि शीतलन इतिहास को पुनर्निर्मित किया जा सके। University of Illinois की प्रक्रिया में बेलनाकार नमूने को ऑस्टेनिटाइजिंग तापमान तक गरम करके उसके एक सिरे को जल-जेट से शमित किया जाता है। University of Cambridge बताता है कि यह व्यवस्था उपयोगी प्रोफ़ाइल क्यों उत्पन्न करती है: शमनित सिरा तेजी से ठंडा होता है, जबकि शेष भाग वायु में ठंडा होता है, जिससे बार की लंबाई के साथ शीतलन दरों की एक सतत सीमा बनती है। यह स्पष्ट करें कि कौन-सा सिरा शमित किया गया, नमूने को किस प्रकार सहारा दिया गया, तथा जल-स्रोत और उसकी अवस्था क्या थी। जहाँ निर्दिष्ट हो, वहाँ जेट का तापमान, नोज़ल या ऑरिफ़िस का विवरण, जल-दाब या प्रवाह, जेट का संरेखण और नोज़ल तथा नमूने के सिरे के बीच की दूरी दर्ज करें। भट्ठी से निकालने और जल-शमन आरंभ करने के बीच का समय भी दर्ज करें।

परिणाम को केवल “जल-शमित” कहकर वर्णित न करें। जल का तापमान, प्रवाह की स्थिरता, जेट का आकार, नमूने की स्थिति और स्थानांतरण में हुई देरी शीतलन प्रतिक्रिया को बदल सकती है। रिपोर्ट में यह पहचानना चाहिए कि परीक्षण से पहले व्यवस्था की जाँच की गई थी या नहीं, और क्या कोई रुकावट, छींटे, गलत संरेखण या असामान्य शीतलन घटना हुई थी। कोई विचलन अपने-आप परीक्षण को विफल नहीं बनाता, लेकिन परिणाम का मूल्यांकन करने वाले प्रत्येक व्यक्ति के लिए वह स्पष्ट रूप से दर्ज होना चाहिए।

तापीय चक्र और शमन अभिलेख को एक विशिष्ट परीक्षण संख्या के माध्यम से सामग्री पहचान से जोड़ा जाना चाहिए। यह संबंध उस समय वक्र को उसकी ऊष्मा-उपचार स्थितियों से अलग होने से रोकता है, जब परिणामों को किसी स्प्रेडशीट या प्रमाणपत्र में कॉपी किया जाता है।

कठोरता आँकड़े, वक्र प्रस्तुति और अनुरेखणीयता

शमन के बाद कठोरता-विधि, स्केल, उपकरण, इंडेंटर, भार, अंशांकन स्थिति और परीक्षण सतह की तैयारी की पहचान करें। रिपोर्ट में यह स्पष्ट होना चाहिए कि रीडिंग Rockwell C, Rockwell B, Vickers या किसी अन्य अनुमत स्केल में ली गई थीं; केवल “कठोरता” लिखना अधूरा है। उपकरण की पहचान और सत्यापन स्थिति दर्ज करें, विशेष रूप से तब, जब परिणाम स्वीकृति के लिए उपयोग किए जाने हों।

जॉमिनी विधि में शमनित सिरे से बढ़ती दूरी पर कठोरता मापी जाती है। Materials Education Foundation इस दूरी-निर्भर प्रतिक्रिया को इस्पात की कठोरणक्षमता निर्धारित करने का आधार बताता है। दूरी शून्य के संदर्भ-बिंदु, मापन-पक्ष की तैयारी और प्रत्येक मापन स्थान को स्पष्ट रूप से दर्ज करें। दूरियों में इकाइयाँ शामिल होनी चाहिए और उन्हें किसी सामान्य टेम्पलेट से अनुमानित करने के बजाय वास्तविक मापन के रूप में रिपोर्ट किया जाना चाहिए। यदि परीक्षण से पहले सतह को ग्राइंड या मशीन किया गया हो, तो हटाई गई मात्रा और तैयारी की दिशा दर्ज करें।

किसी भी स्मूद या फिट किए गए वक्र से पहले कच्ची रीडिंग को तालिका में प्रस्तुत करें। उपयोगी तालिका में नमूना संख्या, शमनित सिरे से दूरी, कठोरता मान, कठोरता स्केल, दोहराई गई रीडिंग, जहाँ गणना की गई हो वहाँ माध्य, और टिप्पणियाँ शामिल होती हैं। यदि विपरीत पक्षों या अनेक ट्रैकों पर मापन किया गया हो, तो प्रत्येक ट्रैक की पहचान करें। केवल औसत रिपोर्ट करके फैलाव को छिपाएँ नहीं। वक्र में ऊर्ध्वाधर अक्ष पर कठोरता और क्षैतिज अक्ष पर शमनित सिरे से दूरी प्रदर्शित होनी चाहिए। कैप्शन में इकाइयाँ, स्केल, नमूना पहचान, परीक्षण मानक और कठोरता स्केल शामिल करें। यदि इंटरपोलेशन, वक्र-फिटिंग या कठोरता स्केलों के बीच रूपांतरण किया गया हो, तो विधि का उल्लेख करें और मूल रीडिंग सुरक्षित रखें।

वक्र दस्तावेजीकृत एंड-क्वेंच इतिहास से उत्पन्न कठोरता प्रतिक्रिया दर्शाता है। यह अपने-आप किसी विशिष्ट उत्पादन घटक में कठोरता स्थापित नहीं करता, किसी सूक्ष्मसंरचना की गारंटी नहीं देता और अलग शमन, खंड-आकार या टेम्परिंग उपचार के बाद प्रदर्शन की भविष्यवाणी नहीं करता। संघटन, ऑस्टेनाइट कण-आकार, नमूने की ज्यामिति, स्थानांतरण समय और शमन स्थितियाँ—सभी व्याख्या को प्रभावित करती हैं। कठोरता का एकल मान, यहाँ तक कि शमनित सिरे पर लिया गया मान भी, दूरी-बनाम-कठोरता अभिलेख का विकल्प नहीं हो सकता।

अंत में, स्वीकृति मानदंड की पहचान मापे गए परिणाम से अलग करें। ASTM A255-20 और ISO 642:2024 परीक्षण की रूपरेखा प्रदान करते हैं; लागू सामग्री विनिर्देशन, ड्रॉइंग, क्रय आवश्यकता या ग्राहक दस्तावेज़ यह निर्धारित करता है कि कोई वक्र या सारणीबद्ध मान स्वीकृत है या नहीं। जहाँ लागू हो, रिपोर्ट में उस आवश्यकता और उसके संशोधन का स्पष्ट उद्धरण होना चाहिए। यदि कोई स्वीकृति सीमा निर्दिष्ट नहीं है, तो यह लिखें कि परिणाम वर्णनात्मक है और न्यूनतम कठोरता, अधिकतम दूरी, ग्रेड-रैंकिंग या उत्तीर्ण/अनुत्तीर्ण निष्कर्ष स्वयं से निर्धारित न करें। मूल उपकरण फ़ाइल, अंशांकन अभिलेख, ऊष्मा-उपचार लॉग, जहाँ प्रासंगिक हों वहाँ नमूने के फ़ोटोग्राफ, कच्ची तालिका, आलेखित वक्र, ऑपरेटर की पहचान, परीक्षण की तारीख और विचलनों को उसी अनुरेखणीय परीक्षण संख्या के अंतर्गत सुरक्षित रखें।

Jominy विधि की सीमाएँ

Jominy एंड-क्वेंच परीक्षण एक नियंत्रित तुलना है, न कि प्रत्येक क्वेंच प्रक्रिया का लघु रूप। ASTM A255-20 कठोरणीयता को “क्वेंच किए जाने पर स्टील जितनी गहराई तक कठोर होता है” के रूप में परिभाषित करता है और मात्रात्मक एंड-क्वेंच परीक्षण के लिए 1 इंच व्यास वाले बेलनाकार नमूने को निर्दिष्ट करता है (ASTM International, 2020)। ISO 642:2024 में 25 mm व्यास और कम-से-कम 100 mm लंबाई वाला परीक्षण-नमूना निर्दिष्ट है (International Organization for Standardization, 2024)। ये आयाम, ऑस्टेनिटाइजिंग उपचार, जल-जेट की व्यवस्था और कठोरता-मापन प्रक्रिया—सभी परिणाम का हिस्सा हैं। इनमें परिवर्तन करने पर प्रतिक्रिया भी बदल सकती है।

इसलिए Jominy वक्र एक निर्धारित प्रश्न का उत्तर देता है: निर्दिष्ट तापीय इतिहास के बाद मानक नमूने के एक सिरे से दूरी के साथ कठोरता किस प्रकार बदलती है? यह इस प्रश्न के लिए ज्यामिति-स्वतंत्र एकल संख्या प्रदान नहीं करता कि स्टील “कितना कठोर” है। न ही यह गारंटी देता है कि उत्पादन का कोई पुर्जा समान कठोरता-प्रोफ़ाइल विकसित करेगा।

एक-आयामी शीतलन क्या प्रदर्शित कर सकता है

परीक्षण की शुरुआत बेलनाकार नमूने को उसके निर्दिष्ट ऑस्टेनिटाइजिंग तापमान तक गर्म करने से होती है। इसके बाद एक सिरे को जल-जेट द्वारा क्वेंच किया जाता है, जबकि छड़ का शेष भाग वायु में ठंडा होता है। University of Illinois इस क्रम को परीक्षण का आधार बताता है (University of Illinois Materials Technology and Innovation Laboratory, 2024); University of Cambridge बताता है कि इससे छड़ की लंबाई के साथ शीतलन-दरों की एक सतत श्रेणी बनती है (University of Cambridge, 2012)। क्वेंच किए गए सिरे के निकट ऊष्मा तेजी से हटती है। उससे दूर, ऊष्मा को ठंडे सिरे की ओर चालन द्वारा जाना और खुले पृष्ठ से बाहर निकलना पड़ता है, इसलिए शीतलन-दर क्रमशः घटती जाती है।

यह व्यवस्था उपयोगी है क्योंकि एक ही नमूना अनेक शीतलन-तीव्रताओं का प्रतिनिधित्व करता है। परिणामस्वरूप प्राप्त कठोरता-बनाम-दूरी वक्र यह दिखा सकता है कि कोई ग्रेड क्वेंच किए गए सिरे से अधिक दूरी पर भी मार्टेंसाइटीय कठोरता बनाए रखता है या नहीं—ऐसे क्षेत्र में जहाँ bainite अथवा ferrite और pearlite जैसे रूपांतरण-उत्पाद बनने की संभावना बढ़ जाती है। यह एकल कठोरता-पठन के बजाय प्रतिक्रिया का वितरण भी दर्शाता है। इसी कारण दूर स्थित किसी बिंदु पर कम कठोरता को इस बात का प्रमाण नहीं माना जा सकता कि क्वेंच से पहले स्टील “नरम” था; यह संकेत दे सकता है कि स्थानीय शीतलन-दर विसरणात्मक रूपांतरण को दबाने के लिए अपर्याप्त थी।

एक-आयामी तापीय क्षेत्र एक सन्निकटन है। वास्तविक पुर्जा कई पृष्ठों के माध्यम से ठंडा होता है, उसमें कोने, छेद, शोल्डर, keyway या संपर्क-अंतरफलक हो सकते हैं, और अभिविन्यास के अनुसार उसका agitation बदल सकता है। उसका केंद्र उस समय भी गर्म रह सकता है जब उसका पृष्ठ पहले ही रूपांतरित हो रहा हो। ऊष्मा-प्रवाह रेडियल, अक्षीय या अत्यधिक त्रि-आयामी हो सकता है। Jominy छड़ में पुर्जे-विशिष्ट ऐसी कोई सीमा-स्थितियाँ नहीं होतीं।

यह परीक्षण oil, polymer, brine, gas या interrupted quench के सटीक शीतलन-इतिहास को भी पुनरुत्पादित नहीं करता। एक सिरे पर निर्देशित जल-जेट एक विशिष्ट सीमा-स्थिति लागू करता है; यह tank, spray, pressurized gas या staged quench का सार्वभौमिक विकल्प नहीं है। जब प्रक्रिया स्थिर रखी जाती है, तब वक्र विभिन्न heats, compositions और austenite grain conditions की तुलना कर सकता है, लेकिन छड़ के साथ दूरी को सीधे पुर्जे के किसी स्थान में बदलने के लिए तापीय विश्लेषण या मान्य correlation आवश्यक है।

Composition और austenite grain size का अत्यधिक महत्त्व है। ASM दोनों को hardenability को प्रभावित करने वाले प्राथमिक कारकों के रूप में पहचानता है (ASM International, 1990)। इसलिए Jominy परिणाम नमूने की पूर्ववर्ती processing, austenitizing के दौरान grain growth और स्टील की वास्तविक chemistry के प्रति भी संवेदनशील होता है। केवल grade designation इन चरों को समाप्त नहीं करता।

तैयारी और मापन के प्रति संवेदनशीलता

Jominy विधि अनेक धातुकर्मीय निर्णयों को एक ऐसे परीक्षण में समेट देती है जो देखने में सरल लगता है। नमूने के आयाम और पृष्ठ-स्थिति निर्दिष्ट मानकों के अनुरूप होने चाहिए, उसे समान रूप से गर्म किया जाना चाहिए, इच्छित austenitic state तक पहुँचाना चाहिए और शीघ्रता से quench fixture में स्थानांतरित करना चाहिए। विलंब, decarburization, oxidation, गलत furnace temperature या holding time में परिवर्तन—इनमें से कोई भी water jet शुरू होने से पहले रूपांतरण-प्रतिक्रिया को बदल सकता है।

क्वेंच के बाद पृष्ठ की तैयारी भी उतनी ही महत्त्वपूर्ण है। कठोरता-पठन सामान्यतः क्वेंच किए गए सिरे से बढ़ती दूरियों पर तैयार समतल या machined track पर लिए जाते हैं। यदि grinding से पृष्ठ अत्यधिक गर्म हो जाए, scale बचा रह जाए, या indentation को पिछले impression अथवा किसी किनारे के बहुत निकट रखा जाए, तो मापा गया मान अंतर्निहित स्टील का प्रतिनिधित्व नहीं कर सकता। पठन-विधि भी महत्त्वपूर्ण है: Rockwell, Vickers या किसी अन्य scale को standard की आवश्यकताओं और लागू conversion limits पर विचार किए बिना मनमाने ढंग से एक-दूसरे के स्थान पर नहीं अपनाया जा सकता।

वक्र के तीव्र ढाल वाले भाग के निकट छोटी त्रुटियाँ विशेष रूप से स्पष्ट हो जाती हैं। दूरी की मामूली त्रुटि किसी कठोरता-मान को गलत शीतलन-स्थिति से संबद्ध कर सकती है, जबकि indentation मापों में scatter लगभग समतल क्षेत्र को ढलानयुक्त दिखा सकता है। केवल उच्चतम कठोरता या केवल किसी एक दूरी पर प्राप्त मान की रिपोर्ट करने से वह वितरण नष्ट हो जाता है जो इस विधि को उपयोगी बनाता है। Materials Education Foundation परीक्षण का वर्णन क्वेंच किए गए सिरे से बढ़ती दूरियों पर कठोरता मापकर hardenability निर्धारित करने वाली विधि के रूप में करता है (Materials Education Foundation, 2024)। अनेक readings कोई वैकल्पिक सजावटी विवरण नहीं हैं; वे प्रमाण हैं।

किसी वक्र के साथ संदर्भ भी आवश्यक है। रिपोर्ट में प्रयुक्त standard, नमूने के आयाम, austenitizing conditions, quench medium और उसकी व्यवस्था, hardness scale, measurement positions तथा प्रक्रिया से किए गए किसी भी विचलन का उल्लेख होना चाहिए। ASTM A255-20 के अंतर्गत तैयार वक्र की तुलना ISO 642:2024 के अंतर्गत तैयार वक्र से तभी उचित हो सकती है जब पहले यह सुनिश्चित कर लिया जाए कि संबंधित conditions और reporting conventions समतुल्य हैं। इस जानकारी के बिना “Jominy value” अधूरी है।

किसी अन्य मूल्यांकन-विधि की आवश्यकता कब होती है

जब engineering question का संबंध स्टील की hardenability और quench severity के परस्पर प्रभाव से हो, तब Grossman analysis उपयुक्त होता है। यह स्टील की intrinsic response को निर्दिष्ट quenching environment की cooling severity के साथ संयोजित करता है, जिसे प्रायः $H$ factor के माध्यम से व्यक्त किया जाता है, ताकि किसी विशेष geometry में hardness या transformed depth का अनुमान लगाया जा सके। Jominy curve अपने नमूने के साथ प्रतिक्रिया का वर्णन करता है; Grossman analysis इसमें quench और geometry का एक model जोड़ता है। यह Jominy परिणाम को production part के प्रत्यक्ष मापन में परिवर्तित नहीं करता।

Air-hardenability testing एक अलग समस्या का समाधान करता है। Still या forced air में harden होने के लिए अभिकल्पित steels के लिए air-cooling test उस cooling path से उत्पन्न hardness और microstructure को दर्शा सकता है। इसका output water end-quench curve के साथ interchangeable नहीं है, क्योंकि नमूना अलग thermal history और surface heat-transfer condition से गुजरता है। चयन वास्तविक process के अनुरूप होना चाहिए।

जब furnace loading, transfer time, agitation, masking, fixtures, distortion control या quench interruption परिणाम को प्रभावित कर सकते हों, तब process trials आवश्यक हो जाते हैं। Representative parts का उपयोग करने वाला trial ऐसे प्रभावों को उजागर कर सकता है जिन्हें standard bar प्रदर्शित नहीं कर सकती। फिर भी hardness को design requirement से संबद्ध स्थानों पर मापा जाना चाहिए, और martensite को bainite, ferrite, pearlite या tempered structures से अलग पहचानने के लिए metallographic examination आवश्यक हो सकता है।

Critical components के लिए qualification component-specific होनी चाहिए। Crankshaft, gear, shaft या thick plate के लिए thermocouples, hardness traverses, microstructure checks, residual-stress या distortion measurements तथा production-representative repeated quenches आवश्यक हो सकते हैं। समान प्रक्रिया के अंतर्गत steels की तुलना करने के लिए Jominy test अब भी मूल्यवान है, लेकिन यह standardized response के बारे में प्रमाण है—validation से छूट नहीं।

संदर्भ

1. [1]ASTM International. Standard Test Methods for Determining Hardenability of Steel. ASTM International standard, 2020. https://store.astm.org/a0255-20.html