સ્ટીલ માટે ત્રણ કઠિનતા ધોરણો

ધાતુના પદાર્થની કઠણ પદાર્થો દ્વારા સપાટી પરના ઇન્ડેન્ટેશનનો પ્રતિકાર કરવાની ક્ષમતાને કઠિનતા કહેવામાં આવે છે. વિવિધ પરીક્ષણ પદ્ધતિઓ અને એપ્લિકેશન અવકાશ અનુસાર, કઠિનતાને બ્રિનેલ કઠિનતા, રોકવેલ કઠિનતા, વિકર્સ કઠિનતા, કિનારાની કઠિનતા, માઇક્રોકઠિનતા અને ઉચ્ચ તાપમાન કઠિનતામાં વિભાજિત કરી શકાય છે. પાઈપો માટે સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી ત્રણ કઠિનતા છે: બ્રિનેલ, રોકવેલ અને વિકર્સ કઠિનતા.

A. બ્રિનેલ કઠિનતા (HB)

ચોક્કસ વ્યાસના સ્ટીલ બોલ અથવા કાર્બાઇડ બોલનો ઉપયોગ કરીને નમૂનાની સપાટી પર ચોક્કસ પરીક્ષણ બળ (F) સાથે દબાવો. ઉલ્લેખિત હોલ્ડિંગ સમય પછી, પરીક્ષણ બળ દૂર કરો અને નમૂનાની સપાટી પર ઇન્ડેન્ટેશન વ્યાસ (L) માપો. બ્રિનેલ કઠિનતા મૂલ્ય એ ઇન્ડેન્ટેડ ગોળાના સપાટી ક્ષેત્રફળ દ્વારા પરીક્ષણ બળને વિભાજીત કરીને મેળવેલ ભાગ છે. HBS (સ્ટીલ બોલ) માં વ્યક્ત કરાયેલ, એકમ N/mm2 (MPa) છે.

ગણતરી સૂત્ર છે:
સૂત્રમાં: F–ધાતુના નમૂનાની સપાટી પર દબાવવામાં આવેલ પરીક્ષણ બળ, N;
પરીક્ષણ માટે સ્ટીલ બોલનો D–વ્યાસ, મીમી;
d–ઇન્ડેન્ટેશનનો સરેરાશ વ્યાસ, મીમી.
બ્રિનેલ કઠિનતાનું માપન વધુ સચોટ અને વિશ્વસનીય છે, પરંતુ સામાન્ય રીતે HBS ફક્ત 450N/mm2 (MPa) થી ઓછી ધાતુની સામગ્રી માટે જ યોગ્ય છે, અને તે કઠણ સ્ટીલ અથવા પાતળી પ્લેટો માટે યોગ્ય નથી. સ્ટીલ પાઇપ ધોરણોમાં, બ્રિનેલ કઠિનતા સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાય છે. ઇન્ડેન્ટેશન વ્યાસ d નો ઉપયોગ ઘણીવાર સામગ્રીની કઠિનતાને વ્યક્ત કરવા માટે થાય છે, જે સાહજિક અને અનુકૂળ બંને છે.
ઉદાહરણ: 120HBS10/1000130: તેનો અર્થ એ છે કે 1000Kgf (9.807KN) ના પરીક્ષણ બળ હેઠળ 30s (સેકન્ડ) માટે 10mm વ્યાસવાળા સ્ટીલ બોલનો ઉપયોગ કરીને માપવામાં આવેલ બ્રિનેલ કઠિનતા મૂલ્ય 120N/mm2 (MPa) છે.

બી. રોકવેલ કઠિનતા (HR)

રોકવેલ કઠિનતા પરીક્ષણ, બ્રિનેલ કઠિનતા પરીક્ષણની જેમ, એક ઇન્ડેન્ટેશન પરીક્ષણ પદ્ધતિ છે. તફાવત એ છે કે તે ઇન્ડેન્ટેશનની ઊંડાઈને માપે છે. એટલે કે, પ્રારંભિક પરીક્ષણ બળ (Fo) અને કુલ પરીક્ષણ બળ (F) ની ક્રમિક ક્રિયા હેઠળ, ઇન્ડેન્ટર (સ્ટીલ મિલનો શંકુ અથવા સ્ટીલ બોલ) નમૂનાની સપાટી પર દબાવવામાં આવે છે. ઉલ્લેખિત હોલ્ડિંગ સમય પછી, મુખ્ય બળ દૂર કરવામાં આવે છે. પરીક્ષણ બળ, કઠિનતા મૂલ્યની ગણતરી કરવા માટે માપેલા અવશેષ ઇન્ડેન્ટેશન ઊંડાઈ વૃદ્ધિ (e) નો ઉપયોગ કરો. તેનું મૂલ્ય એક અનામી સંખ્યા છે, જે પ્રતીક HR દ્વારા રજૂ થાય છે, અને ઉપયોગમાં લેવાતા ભીંગડામાં A, B, C, D, E, F, G, H, અને K સહિત 9 ભીંગડા શામેલ છે. તેમાંથી, સ્ટીલ કઠિનતા પરીક્ષણ માટે સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા ભીંગડા સામાન્ય રીતે A, B, અને C છે, એટલે કે HRA, HRB, અને HRC.

કઠિનતા મૂલ્યની ગણતરી નીચેના સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે:
A અને C સ્કેલ સાથે પરીક્ષણ કરતી વખતે, HR=100-e
B સ્કેલ સાથે પરીક્ષણ કરતી વખતે, HR=130-e
સૂત્રમાં, e – શેષ ઇન્ડેન્ટેશન ઊંડાઈ વધારો 0.002mm ના ઉલ્લેખિત એકમમાં દર્શાવવામાં આવે છે, એટલે કે, જ્યારે ઇન્ડેન્ટરનું અક્ષીય વિસ્થાપન એક એકમ (0.002mm) હોય છે, ત્યારે તે રોકવેલ કઠિનતામાં એક સંખ્યા દ્વારા ફેરફારની સમકક્ષ હોય છે. e મૂલ્ય જેટલું મોટું હશે, ધાતુની કઠિનતા ઓછી હશે, અને ઊલટું.
ઉપરોક્ત ત્રણેય સ્કેલનો લાગુ પડતો અવકાશ નીચે મુજબ છે:
HRA (ડાયમંડ કોન ઇન્ડેન્ટર) 20-88
HRC (ડાયમંડ કોન ઇન્ડેન્ટર) 20-70
HRB (વ્યાસ 1.588 મીમી સ્ટીલ બોલ ઇન્ડેન્ટર) 20-100
રોકવેલ કઠિનતા પરીક્ષણ હાલમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિ છે, જેમાં HRC નો ઉપયોગ સ્ટીલ પાઇપ ધોરણોમાં બ્રિનેલ કઠિનતા HB પછી બીજા ક્રમે છે. રોકવેલ કઠિનતાનો ઉપયોગ ધાતુની સામગ્રીને અત્યંત નરમથી અત્યંત કઠિન સુધી માપવા માટે કરી શકાય છે. તે બ્રિનેલ પદ્ધતિની ખામીઓને પૂર્ણ કરે છે. તે બ્રિનેલ પદ્ધતિ કરતાં સરળ છે અને કઠિનતા મૂલ્ય સીધા કઠિનતા મશીનના ડાયલમાંથી વાંચી શકાય છે. જો કે, તેના નાના ઇન્ડેન્ટેશનને કારણે, કઠિનતા મૂલ્ય બ્રિનેલ પદ્ધતિ જેટલું સચોટ નથી.

સી. વિકર્સ કઠિનતા (HV)

વિકર્સ કઠિનતા પરીક્ષણ પણ એક ઇન્ડેન્ટેશન પરીક્ષણ પદ્ધતિ છે. તે પસંદ કરેલા પરીક્ષણ બળ (F) પર પરીક્ષણ સપાટીમાં વિરુદ્ધ સપાટીઓ વચ્ચે 1360 ના સમાવિષ્ટ ખૂણા સાથે ચોરસ પિરામિડલ ડાયમંડ ઇન્ડેન્ટરને દબાવશે, અને ઉલ્લેખિત હોલ્ડિંગ સમય પછી તેને દૂર કરશે. બળ, ઇન્ડેન્ટેશનના બે કર્ણની લંબાઈ માપો.

વિકર્સ કઠિનતા મૂલ્ય એ ઇન્ડેન્ટેશન સપાટી ક્ષેત્રફળ દ્વારા ભાગ્યા પરીક્ષણ બળનો ભાગ છે. તેનું ગણતરી સૂત્ર છે:
સૂત્રમાં: HV–વિકર્સ કઠિનતા પ્રતીક, N/mm2 (MPa);
F–પરીક્ષણ બળ, N;
d–ઇન્ડેન્ટેશનના બે કર્ણનો અંકગણિત સરેરાશ, mm.
વિકર્સ કઠિનતામાં વપરાતું પરીક્ષણ બળ F 5 (49.03), 10 (98.07), 20 (196.1), 30 (294.2), 50 (490.3), 100 (980.7) Kgf (N) અને અન્ય છ સ્તરો છે. કઠિનતા મૂલ્ય માપી શકાય છે. શ્રેણી 5~1000HV છે.
અભિવ્યક્તિ પદ્ધતિનું ઉદાહરણ: 640HV30/20 નો અર્થ એ છે કે 20S (સેકન્ડ) માટે 30Hgf (294.2N) ના પરીક્ષણ બળ સાથે માપવામાં આવેલ વિકર્સ કઠિનતા મૂલ્ય 640N/mm2 (MPa) છે.
વિકર્સ કઠિનતા પદ્ધતિનો ઉપયોગ ખૂબ જ પાતળા ધાતુ પદાર્થો અને સપાટીના સ્તરોની કઠિનતા નક્કી કરવા માટે થઈ શકે છે. તેમાં બ્રિનેલ અને રોકવેલ પદ્ધતિઓના મુખ્ય ફાયદા છે અને તે તેમની મૂળભૂત ખામીઓને દૂર કરે છે, પરંતુ તે રોકવેલ પદ્ધતિ જેટલી સરળ નથી. સ્ટીલ પાઇપ ધોરણોમાં વિકર્સ પદ્ધતિનો ભાગ્યે જ ઉપયોગ થાય છે.