তাপক্রিয়াকে সাধারণত পাঁচটি ভাগে ভাগ করা যায়। যেমন-

১. অ্যানিলিং (Annealing)

(ক) স্কেরোডাইজিং (Spheroidizing)

২. নরমালাইজিং (Normalizing)

৩. কুয়েন্সিং (Quenching / Hardening) 

(ক) কার্বুরাইজিং (Carburising)

(খ) সায়ানাইজিং (Cyaniding) 

(গ) নাইট্রাইন্ডিং (Nitriding)

(ঘ)ইন্ডাকশন হার্ডেনিং (Induction hardening)

(ঙ) ফ্রেম হার্ডেনিং (Flame hardening)

৪. টেম্পারিং (Tempering)

৫. স্ট্রেস রিলিজিং (Stress Relieving)

বিভিন্ন প্রকার তাপক্রিয়ার ছবি-

৩.৫.১ অ্যানিশিং প্রক্রিয়া (Annealing Process) 

ধাতুকে নরম করার প্রক্রিয়াকেই অ্যানি‍ি বলে। গাঠনিক পরিবর্তন পর্যন্ত ধাতুকে উত্তপ্ত করে শুকনো বালির মধ্যে রেখে অথবা চুল্লির মধ্যে রেখে ধীরে ধীরে ঠান্ডা করাকে জ্যানিশিং বলে। ঠাণ্ডা অবস্থায় রোল করা, কাঁটা, পেটা বা অন্য যে কোন অপারেশনের ফলে ধাতু কিছুটা শক্ত হতে পারে। ধাতুর এই হার্ডনেস বা কাঠিন্যতা দূর করতে ও অ্যানিলিং করা হয়। এই পদ্ধতিতে ধাতুর সকল স্থানে সমান তাপ প্রয়োগ করতে হয় এবং একই তাপমাত্রায় নির্দিষ্ট সময় পর্যন্ত রেখে ধীরে ধীরে ঠান্ডা করতে হয়। এই একই তাপমাত্রায় কিছুক্ষণ রাখাকে সোকিং (Soaking) বলে।

অ্যানিলিংএর প্রয়োজনীয়তা (Necessity of Annealing)

তাপক্রিয়ায় অ্যানিলিং এর গুরুত্ব অপরিসীম। সাধারণত নিম্নলিখিত কারণে অ্যানিলিং করা হয়ে থাকে।

(ক) ধাতুকে কাজের উপযোগী নরম (Soft) করা।

(খ) ধাতুর অভ্যন্তরীণ পীড়ন (Internal Stress) অপসারণ করা।

(গ) ধাতব দানার সূক্ষ্মতা (Grain Refinement) বৃদ্ধি করা।

(ঘ) ধাতুর তান্ডবতা, ভঙ্গুরতা, বৈদ্যুতিক চুম্বকীয় ও যান্ত্রিক গুণাগুণের পরিবর্তন করা। 

(ঙ) নির্দিষ্ট মাইক্রোস্ট্রাকচার (Microstructure) সৃষ্টি করা। 

(চ) স্টিলকে পরবর্তী প্রক্রিয়ার জন্য প্রস্তুত করা।

অ্যানিলিং এর প্রভাব (Effect of Annealing)

বিভিন্ন স্টিল মিলে কোল্ড রোলিং, ষ্ট্যাম্পিং প্রভৃতি প্রক্রিয়ার ফলে স্টিলের স্ফটিক গঠন ভেঙ্গে যায়। ফলে স্টিলের তান্ডবতা গুণ হ্রাস পায়, শক্ততা বৃদ্ধি পায় এবং আঘাত প্রতিরোধ করার ক্ষমতা হ্রাস পায়। অ্যানিলিং এর ফলে পুনঃ কেলাসন হয় এবং ঐ সমস্ত যান্ত্রিক গুণাগুণ পুনরুদ্ধার হয়। এছাড়া-

• অ্যানিলিং ধাতুর উপাদানের গঠনযোগ্যতা উন্নত করে। শক্ত, ভঙ্গুর ধাতুকে ভাঙ্গা ছাড়া বাঁকানো বা চাপানো কঠিন কাজ, কিন্তু অ্যানিলিং এই ঝুঁকি দূর করে।

• অ্যানিলিং ধাতুকে মেশিনিং দক্ষতা বৃদ্ধি করে। ধাতুর উপাদান অত্যন্ত শক্ত ও ভঙ্গুর হওয়ার ফলে কাটিং টুল ক্ষতিগ্রস্ত হয়ে। অ্যানিলিং এর ফলে ধাতুর উপাদানের কাঠিন্যতা হ্রাসের ফলে টুলের কার্যক্ষমতা বৃদ্ধি পায় এবং ফেটে যাওয়া বা ক্র্যাক হওয়া থেকে নিরাপদ থাকে ।

• অভ্যন্তরীণ স্ট্রেসের ফলে ধাতুর উপর ফাটল এবং অন্যান্য যান্ত্রিক জটিলতা সৃষ্টি হয়। অ্যানিলিং ধাতু বা কার্যবস্তুর অভ্যন্তরীণ স্ট্রেস দূর করে।

অ্যানিলিং প্রক্রিয়া ৩ টি ধাপে সম্পন্ন হয়। যেমন-

• রিকভারি/পুনরুদ্ধার ধাপ (Recovery stage) 

• পুনঃস্ফটিক গঠন ধাপ (Recrystallization stage)

• দানা বৃদ্ধি ধাপ (Grain growth stage)

নরমালাইজিং (Normalizing)

স্টিলকে ঊর্ধ্ব ক্রিটিক্যান ভাগমাত্রায় এর উপরে ৫০ হতে ১৩০০° সেন্টিগ্রেড তাপমাত্রার উত্তর করে, উক্ত ভাপমাত্রায় কিছু সময় রেখে চুল্লীর বাইরে যুক্ত বায়ুতে শীতল করাকে নরমালাইজিং বলে। নরমালাইজিং কথার অর্থ হল ধাতুকে নরমাল করা বা সাধারণ এবং সুৰম অবস্থায় জানা। স্টিলকে হার্ডেনিং এর আগে নরমালাইজ করে নিতে হয়। নরমালাইজিং এর তাপমাত্রা চিনের মধ্যে কার্বনের পরিমাণের উপর নির্ভর করে।

নরমালাইজিং এর প্রয়োগ ও প্রভাব (Application of Normalizing and Effects)

• নরমালাইজিং এর ফলে রোলিং (Rolling), ফোর্জিং (Forging), স্ট্যাম্পিং (Stamping) প্রভৃতি কাজে স্টিলে যে সোটা গ্রেইনের সৃষ্টি হয় তা অনেকাংশে সূক্ষ্ম হয়। মিডিয়াম কার্বন স্টিলের শক্তি বৃদ্ধি পায়, লো কার্বন স্টিলে মেশিনিবিলিটি বৃদ্ধি পায় এবং অভ্যন্তরীণ পীড়ন (Internal Stress) হ্রাস পায়।

যে সকল যন্ত্রাংশ উচ্চ পীড়নে (Stress) ব্যবহৃত হয়, সেগুলিতে নরমালাইজিং করা হয়। 

৩.৫.৩ ক্রুরেঞ্চিং (Quenching)

ঊর্ধ্ব ক্রিটিক্যাল তাপমাত্রার কিছু উপরের তাপমাত্রায় স্টিলকে উত্তপ্ত করে লবণাক্ত পানি বা তৈল প্রভৃতির সাহায্যে অতি দ্রুত শীতল করাকে কুরেঞ্চিং (Quenching) বলে। উত্তর স্টিপকে পানিতে ডুবিয়ে ঠাণ্ডা করলে খুব অল্পসময়ে ঠাণ্ডা হয় এবং বাতাসে ঠাণ্ডা করলে দেরিতে ঠান্ডা হয়। ধাতুকে কতটুকু শক্ত করতে হবে তার উপর কুয়েঞ্চিং মিডিয়াম বা মধ্যম ব্যবহার নির্ভর করে। সময় ও তাপমাত্রার উপর গাঠনিক পরিবর্তন নির্ভরশীল। অতিদ্রুত শীতল করলে স্টিলের শক্তভা/কাঠিন্যতা বৃদ্ধি পায়।

১৩.৫.৪ টেম্পারিং (Tempering)

কুয়েঞ্চিং করার ফলে স্টিলের গাঠনিক পরিবর্তন হয়। ঘাতসহতা বৃদ্ধি পায়, সাধারণত ইস্পাত্তকে (কার্বনের হার অনুযায়ী) ২২০° হলে ৫০০ সেলসিয়াস তাপমাত্রার পুনঃ উত্তপ্ত করে লবণাক্ত পানি অথবা তেলের মধ্যে ডুবিয়ে শীতল করা হয়। টেম্পারিং করার ফলে স্টিলের টাফনেস বাড়ে এবং ভঙ্গুরতা কমে। অনেক সময় হার্ডেনিং এর অর্থে টেম্পারিং শব্দটি ব্যবহৃত হয়। কিন্তু আসলে এটা ঠিক নয়। টেম্পারিং প্রক্রিয়ার ফলে জনের কোন বিশেষ অংশকেও শক্ত করা হয়। হার্ডেনিং করার পর স্টিলে টাফনেস বাড়ানোর প্রক্রিয়াই হল টেম্পারিং।

স্টিলের উপর টেম্পারিং এর প্রভাব:

• স্টিলের ভঙ্গুরতা কমায়।

• নমনীয়তা বৃদ্ধি করে।

• সহজে স্টিলে  ঝালাই করা যায়।

• ঘর্ষণ প্রতিরোধের ক্ষমতা বৃদ্ধি পায় ইত্যাদি।

▪️টেমপার্ট স্টিলের সাধারণ ব্যবহার 

• ব্রীজ বা বিল্ডিং নির্মাণে (Bridge and building construction) 

• দীর্ঘস্থায়ী স্টোরেজ ট্যাংক (Durable storage tanks)

• স্লিপ ও করাতের দাঁত (Cutting edges for drills and saws)

• ডাম্প ট্রাক ও ফুট (dump trucks and chutes)

• গিয়ার (Gears)

• ডিফলেক্টর প্লেট  (deflector plated)

৩.৫.৫ স্ট্রেস রিলিভিং (Stress Relieving):

স্ট্রেস রিলিভিং হল ধাতু বা সংকর ধাতুকে তার নিম্ন রূপান্তর তাপমাত্রায় (পূর্বনির্ধারিত তাপমাত্রায়) উত্তপ্ত করে বাতাসে আস্তে আস্তে ঠান্ডা করার প্রক্রিয়া। কোন শিল্পকারখানায় ধাতব কার্যবস্তুর উপর ফর্মিং, স্ট্রেস্থদেনিং (Straightening), মেশিনিং (Machining) বা রোলিং (Rolling) করার ফলে এর ভিতরের স্ট্রেস দূর করার জন্য এ প্রক্রিয়া করা হয়ে থাকে।

৩.৬ হিট ট্রিটমেন্ট চুল্লি ও ইকুইপমেন্ট (Heat Treatment Furnace & Equipment) 

ধাতুর তাপক্রিয়ার কাজে বিভিন্ন ধরনের চুল্লি ও ইকুইপমেন্ট ব্যবহৃত হয়ে থাকে। এগুলি সাধারণত তাপসহ পদার্থ (Refractory) দিয়ে তৈরি করা হয়। 

৩.৬.১ তাপক্রিয়া চুরি (Heat Treatment Furnace )

তাপক্রিয়ার চুল্লিগুলি মূলত গরম করার চেম্বার, যেখানে একটি তাপসহ পাত্রে ইস্পাত স্টক এবং তাপ ধরে রাখে। ফার্নেস চেম্বারটি তাপের কিছু উৎসের মাধ্যমে উত্তপ্ত করা হয়। তাপের সরবরাহ চেম্বারে তাপের প্রয়োজনীয়তার উপর নির্ভর করে নিয়ন্ত্রণ করা হয়। প্রাথমিক অবস্থায় বেশি তাপের প্রযোজন হয়, এক পর্যায়ে তাপের সমতা বজায় রাখতে হয়। চুল্লির সমগ্র অংশে যাতে সমভাবে তাপ সরবরাহ/স্থির থাকতে পারে সেভাবেই ডিজাইন করা হয়। অনেক ক্ষেত্রে চুল্লির কিছু অংশ উত্তপ্ত বা অতিরিক্ত উত্তপ্ত করার প্রয়োজন হয়। তাপের অপচয় রোধের জন্য চুল্লির দরজা যতটা সম্ভব ছোট আকারের হয়। টেম্পারিং এবং নিম্ন তাপমাত্রার চুল্লিগুলিতে প্রবল গতিতে বায়ু সঞ্চালনের জন্য ব্যবস্থা রাখা হয়। কার্বারাইজিং পদ্ধতিতে কার্যবস্তু চুল্লির ভিতরেই আস্তে আস্তে ঠান্ডা হয়ে থাকে।

হিট ট্রিটমেন্ট অপারেশন অনুযায়ী চুল্লি সাধারণত দুই প্রকার। যেমন-

• ব্যাচ টাইপ (Batch Type)

• কন্টিনিউয়াস টাইপ (Continous Type) 

তলের উৎসের উপর নির্ভর করে দুই ভাগে ভাগ করা যায়। যেমন-

• প্রাকৃতিক গ্যাস সরবরাহ টাইপ (Natural Gas Type)

• বিদ্যুৎ সরবরাহ টাইপ (Electricity Type)

হিট ট্রিটমেন্টের ধরণ অনুসারে চুন্নি বিভিন্ন ধরনের হয়ে থাকে। যেমন-

 ক) স্টিমের টেম্পারিং বা জ্যানিজিং অনুসারে- (ভাপমাত্র সীমা ০ থেকে ৭০০ ডিগ্রী সেন্টিগ্রেড)

• ড্রাই ফারনেস উইথ ফোর্সড এয়ার সার্কুলেশন (Dry fumace with forced air circulation)

• লিকুইড বাখ-তৈল, লিভ /লবণ (Liquid Batha - Oil, Lead / Salt) 

(খ) সাধারণ কাজ অনুসারে (General Purpose ): (তাপমাত্রা সীমা ৭০০ থেকে ১০৫০ সেন্টিগ্রেডে হার্ডেনিং, নরমালাইজিং, কার্বুরাইজিং ও লো-এলয় স্টিলের জন্য)

• ড্রাই ফারনেস (Dry Furnace)

• লিকুইড ৰাখ- পিভল (Liquid Baths - Lead Salty

(গ) হাই টেম্পারেচার ফারনেস (High Temperature Furnacea) : (তাপমাত্র সীমা ১০০০ থেকে ১৪০০" হাই স্পিড স্টিলের জন্য)

• ড্রাই ফারনেস (Dry furnace )

• লিকুইড বাখ- লিড/লবণ (Liquid Baths- Salt Baths)

(ঘ) কারাইজিং বা কারোনাইড (Carburising or Carbonitriding Furnaces) : (তাপমাত্র সীমা ১০০০° থেকে ১৪০০° হাই স্পিড স্টিলের জন্য)

• সিদ্ধ কুইঞ্চ ফারনেস (Sealed quench furnace )

বিভিন্ন প্রকারের হিটট্রিটমেন্ট ফারনেস এর ছবি-