स्टील के लिए तीन कठोरता मानक

कठोर वस्तुओं द्वारा सतह के इंडेंटेशन का विरोध करने की धातु सामग्री की क्षमता को कठोरता कहा जाता है। विभिन्न परीक्षण विधियों और अनुप्रयोग दायरे के अनुसार, कठोरता को ब्रिनेल कठोरता, रॉकवेल कठोरता, विकर्स कठोरता, तट कठोरता, सूक्ष्म कठोरता और उच्च तापमान कठोरता में विभाजित किया जा सकता है। पाइपों के लिए आमतौर पर तीन कठोरताओं का उपयोग किया जाता है: ब्रिनेल, रॉकवेल और विकर्स कठोरता।

ए. ब्रिनेल कठोरता (एचबी)

निर्दिष्ट परीक्षण बल (एफ) के साथ नमूना सतह पर दबाने के लिए एक निश्चित व्यास की स्टील की गेंद या कार्बाइड गेंद का उपयोग करें। निर्दिष्ट होल्डिंग समय के बाद, परीक्षण बल हटा दें और नमूना सतह पर इंडेंटेशन व्यास (एल) को मापें। ब्रिनेल कठोरता मान इंडेंटेड गोले के सतह क्षेत्र द्वारा परीक्षण बल को विभाजित करके प्राप्त भागफल है। एचबीएस (स्टील बॉल) में व्यक्त, इकाई एन/एमएम2 (एमपीए) है।

गणना सूत्र है:
सूत्र में: एफ-धातु के नमूने की सतह पर दबाया गया परीक्षण बल, एन;
डी-परीक्षण के लिए स्टील बॉल का व्यास, मिमी;
डी- इंडेंटेशन का औसत व्यास, मिमी।
ब्रिनेल कठोरता का माप अधिक सटीक और विश्वसनीय है, लेकिन आम तौर पर एचबीएस केवल 450N/mm2 (MPa) से नीचे की धातु सामग्री के लिए उपयुक्त है, और कठोर स्टील या पतली प्लेटों के लिए उपयुक्त नहीं है। स्टील पाइप मानकों में, ब्रिनेल कठोरता का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। इंडेंटेशन व्यास d का उपयोग अक्सर सामग्री की कठोरता को व्यक्त करने के लिए किया जाता है, जो सहज और सुविधाजनक दोनों है।
उदाहरण: 120HBS10/1000130: इसका मतलब है कि 30 सेकंड (सेकंड) के लिए 1000Kgf (9.807KN) के परीक्षण बल के तहत 10 मिमी व्यास वाली स्टील बॉल का उपयोग करके मापा गया ब्रिनेल कठोरता मान 120N/mm2 (MPa) है।

बी. रॉकवेल कठोरता (एचआर)

रॉकवेल कठोरता परीक्षण, ब्रिनेल कठोरता परीक्षण की तरह, एक इंडेंटेशन परीक्षण विधि है। अंतर यह है कि यह इंडेंटेशन की गहराई को मापता है। अर्थात्, प्रारंभिक परीक्षण बल (Fo) और कुल परीक्षण बल (F) की अनुक्रमिक क्रिया के तहत, इंडेंटर (स्टील मिल का शंकु या स्टील की गेंद) को नमूने की सतह में दबाया जाता है। निर्दिष्ट होल्डिंग समय के बाद, मुख्य बल हटा दिया जाता है। परीक्षण बल, कठोरता मान की गणना करने के लिए मापी गई अवशिष्ट इंडेंटेशन गहराई वृद्धि (ई) का उपयोग करें। इसका मान एक अनाम संख्या है, जिसे प्रतीक एचआर द्वारा दर्शाया जाता है, और उपयोग किए गए पैमानों में 9 स्केल शामिल हैं, जिनमें ए, बी, सी, डी, ई, एफ, जी, एच और के शामिल हैं। उनमें से, आमतौर पर स्टील के लिए उपयोग किए जाने वाले स्केल कठोरता परीक्षण आम तौर पर ए, बी, और सी, अर्थात् एचआरए, एचआरबी और एचआरसी होते हैं।

कठोरता मान की गणना निम्न सूत्र का उपयोग करके की जाती है:
ए और सी स्केल के साथ परीक्षण करते समय, एचआर=100-ई
बी स्केल के साथ परीक्षण करते समय, एचआर=130-ई
सूत्र में, ई - अवशिष्ट इंडेंटेशन गहराई वृद्धि 0.002 मिमी की निर्दिष्ट इकाई में व्यक्त की जाती है, यानी, जब इंडेंटर का अक्षीय विस्थापन एक इकाई (0.002 मिमी) होता है, तो यह रॉकवेल कठोरता में एक बदलाव के बराबर होता है संख्या। ई मान जितना बड़ा होगा, धातु की कठोरता उतनी ही कम होगी, और इसके विपरीत।
उपरोक्त तीन पैमानों का लागू दायरा इस प्रकार है:
एचआरए (डायमंड कोन इंडेंटर) 20-88
एचआरसी (हीरा शंकु इंडेंटर) 20-70
एचआरबी (व्यास 1.588 मिमी स्टील बॉल इंडेंटर) 20-100
रॉकवेल कठोरता परीक्षण वर्तमान में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विधि है, जिसमें एचआरसी का उपयोग ब्रिनेल कठोरता एचबी के बाद स्टील पाइप मानकों में किया जाता है। रॉकवेल कठोरता का उपयोग धातु सामग्री को अत्यंत नरम से अत्यंत कठोर तक मापने के लिए किया जा सकता है। यह ब्रिनेल विधि की कमियों को पूरा करता है। यह ब्रिनेल विधि से सरल है और कठोरता मान सीधे कठोरता मशीन के डायल से पढ़ा जा सकता है। हालाँकि, इसके छोटे इंडेंटेशन के कारण, कठोरता मान ब्रिनेल विधि जितना सटीक नहीं है।

सी. विकर्स कठोरता (एचवी)

विकर्स कठोरता परीक्षण भी एक इंडेंटेशन परीक्षण विधि है। यह एक चयनित परीक्षण बल (एफ) पर विपरीत सतहों के बीच 1360 के सम्मिलित कोण के साथ एक वर्गाकार पिरामिड डायमंड इंडेंटर को परीक्षण सतह में दबाता है, और निर्दिष्ट होल्डिंग समय के बाद इसे हटा देता है। बल, इंडेंटेशन के दो विकर्णों की लंबाई मापें।

विकर्स कठोरता मान इंडेंटेशन सतह क्षेत्र द्वारा विभाजित परीक्षण बल का भागफल है। इसका गणना सूत्र है:
सूत्र में: एचवी-विकर्स कठोरता प्रतीक, एन/एमएम2 (एमपीए);
एफ-परीक्षण बल, एन;
डी- इंडेंटेशन के दो विकर्णों का अंकगणितीय माध्य, मिमी।
विकर्स कठोरता में प्रयुक्त परीक्षण बल F 5 (49.03), 10 (98.07), 20 (196.1), 30 (294.2), 50 (490.3), 100 (980.7) Kgf (N) और अन्य छह स्तर हैं। कठोरता मान मापा जा सकता है सीमा 5~1000HV है।
अभिव्यक्ति विधि का उदाहरण: 640HV30/20 का अर्थ है कि 20S (सेकंड) के लिए 30Hgf (294.2N) के परीक्षण बल के साथ मापा गया विकर्स कठोरता मान 640N/mm2 (MPa) है।
विकर्स कठोरता विधि का उपयोग बहुत पतली धातु सामग्री और सतह परतों की कठोरता निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। इसमें ब्रिनेल और रॉकवेल विधियों के मुख्य लाभ हैं और यह उनकी बुनियादी कमियों को दूर करता है, लेकिन यह रॉकवेल विधि जितना सरल नहीं है। स्टील पाइप मानकों में विकर्स विधि का उपयोग शायद ही कभी किया जाता है।