इस्पात के लिए तीन कठोरता मानक

किसी धातु सामग्री की सतह पर कठोर वस्तुओं के द्वारा होने वाले इंडेंटेशन का प्रतिरोध करने की क्षमता को कठोरता कहा जाता है। विभिन्न परीक्षण विधियों और अनुप्रयोग क्षेत्र के अनुसार, कठोरता को ब्रिनेल कठोरता, रॉकवेल कठोरता, विकर्स कठोरता, शोर कठोरता, माइक्रोहार्डनेस और उच्च तापमान कठोरता में विभाजित किया जा सकता है। पाइपों के लिए आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली तीन कठोरताएँ हैं: ब्रिनेल, रॉकवेल और विकर्स कठोरता।

ए. ब्रिनेल कठोरता (एचबी)

निर्दिष्ट परीक्षण बल (F) के साथ नमूना सतह में दबाने के लिए एक निश्चित व्यास की स्टील बॉल या कार्बाइड बॉल का उपयोग करें। निर्दिष्ट होल्डिंग समय के बाद, परीक्षण बल को हटा दें और नमूना सतह पर इंडेंटेशन व्यास (L) को मापें। ब्रिनेल कठोरता मान परीक्षण बल को इंडेंट किए गए गोले के सतह क्षेत्र से विभाजित करके प्राप्त भागफल है। HBS (स्टील बॉल) में व्यक्त, इकाई N/mm2 (MPa) है।

गणना सूत्र है:
सूत्र में: F–धातु के नमूने की सतह पर लगाया गया परीक्षण बल, N;
डी-परीक्षण के लिए स्टील बॉल का व्यास, मिमी;
d-इंडेंटेशन का औसत व्यास, मिमी.
ब्रिनेल कठोरता का माप अधिक सटीक और विश्वसनीय है, लेकिन आम तौर पर एचबीएस केवल 450N/mm2 (MPa) से कम धातु सामग्री के लिए उपयुक्त है, और कठोर स्टील या पतली प्लेटों के लिए उपयुक्त नहीं है। स्टील पाइप मानकों में, ब्रिनेल कठोरता सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाती 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 अर्थ है कि 1000Kgf (9.807KN) के परीक्षण बल के तहत 30s (सेकंड) के लिए 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। यही है, प्रारंभिक परीक्षण बल (Fo) और कुल परीक्षण बल (F) की अनुक्रमिक कार्रवाई के तहत, इंडेंटर (स्टील मिल का शंकु या स्टील बॉल) नमूने की सतह में दबाया जाता है। निर्दिष्ट होल्डिंग समय के बाद, मुख्य बल हटा दिया जाता है। परीक्षण बल, कठोरता मूल्य की गणना करने के लिए मापा अवशिष्ट इंडेंटेशन गहराई वृद्धि (e) का उपयोग करें। इसका मूल्य एक अनाम संख्या है, जिसे प्रतीक HR द्वारा दर्शाया गया है, और उपयोग किए जाने वाले पैमानों में A, B, C, D, E, F, G, H, और K सहित 9 पैमाने शामिल हैं। उनमें से, स्टील कठोरता परीक्षण के लिए आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले पैमाने आम तौर पर A, B, और C होते हैं, अर्थात् HRA, HRB, और HRC।

कठोरता मान की गणना निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके की जाती है:
ए और सी स्केल के साथ परीक्षण करते समय, एचआर=100-ई
बी स्केल पर परीक्षण करते समय, HR=130-e
सूत्र में, ई - अवशिष्ट इंडेंटेशन गहराई वृद्धि 0.002 मिमी की निर्दिष्ट इकाई में व्यक्त की जाती है, अर्थात, जब इंडेंटर का अक्षीय विस्थापन एक इकाई (0.002 मिमी) होता है, तो यह रॉकवेल कठोरता में एक संख्या से परिवर्तन के बराबर होता है। ई मान जितना बड़ा होगा, धातु की कठोरता उतनी ही कम होगी, और इसके विपरीत।
उपरोक्त तीनों पैमानों का लागू दायरा इस प्रकार है:
एचआरए (डायमंड कोन इंडेंटर) 20-88
एचआरसी (डायमंड कोन 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, जिनमें से HRC का उपयोग स्टील पाइप मानकों में ब्रिनेल कठोरता HB के बाद दूसरे स्थान पर 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 की तुलना में सरल है और कठोरता मान को कठोरता मशीन के डायल से सीधे 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 विपरीत सतहों के बीच 1360 के सम्मिलित कोण के साथ एक वर्ग पिरामिडल डायमंड इंडेंटर को चयनित परीक्षण बल (F) पर परीक्षण सतह में दबाता है, और निर्दिष्ट होल्डिंग समय के बाद इसे हटा देता है। बल, इंडेंटेशन के दो विकर्णों की लंबाई को मापता है।

विकर्स कठोरता मान परीक्षण बल के भागफल को इंडेंटेशन सतह क्षेत्र से विभाजित करके प्राप्त किया जाता है। इसकी गणना का सूत्र है:
सूत्र में: एचवी-विकर्स कठोरता प्रतीक, एन/मिमी2 (एमपीए);
एफ-परीक्षण बल, एन;
d-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।