સ્ટીલ માટે ત્રણ કઠિનતા ધોરણો

સખત વસ્તુઓ દ્વારા સપાટીના ઇન્ડેન્ટેશનનો પ્રતિકાર કરવા માટે મેટલ સામગ્રીની ક્ષમતાને કઠિનતા કહેવામાં આવે છે. વિવિધ પરીક્ષણ પદ્ધતિઓ અને એપ્લિકેશનના અવકાશ અનુસાર, કઠિનતાને બ્રિનેલ કઠિનતા, રોકવેલ કઠિનતા, વિકર્સની કઠિનતા, કિનારાની કઠિનતા, માઇક્રોહાર્ડનેસ અને ઉચ્ચ તાપમાનની કઠિનતામાં વિભાજિત કરી શકાય છે. પાઈપો માટે સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી ત્રણ કઠિનતા છે: બ્રિનેલ, રોકવેલ અને વિકર્સ કઠિનતા.

A. બ્રિનેલ કઠિનતા (HB)

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

ગણતરી સૂત્ર છે:
સૂત્રમાં: F–ધાતુના નમૂનાની સપાટી પર દબાવવામાં આવેલ પરીક્ષણ બળ, N;
પરીક્ષણ માટે સ્ટીલ બોલનો ડી-વ્યાસ, મીમી;
d–ઇન્ડેન્ટેશનનો સરેરાશ વ્યાસ, mm.
બ્રિનેલ કઠિનતાનું માપન વધુ સચોટ અને ભરોસાપાત્ર છે, પરંતુ સામાન્ય રીતે HBS માત્ર 450N/mm2 (MPa) થી ઓછી ધાતુની સામગ્રી માટે જ યોગ્ય છે, અને સખત સ્ટીલ અથવા પાતળી પ્લેટ માટે તે 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 30 (સેકંડ) માટે 1000Kgf (9.807KN) ના પરીક્ષણ બળ હેઠળ 10mm વ્યાસવાળા સ્ટીલ બોલનો ઉપયોગ કરીને માપવામાં આવેલ બ્રિનેલ કઠિનતા મૂલ્ય 120N/mm2 (MPa) છે.

B. 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 અનુક્રમિક ક્રિયા હેઠળ, ઇન્ડેન્ટર (સ્ટીલ મિલનો શંકુ અથવા સ્ટીલ બોલ) નમૂનાની સપાટી પર દબાવવામાં આવે છે. નિર્દિષ્ટ હોલ્ડિંગ સમય પછી, મુખ્ય બળ દૂર કરવામાં આવે છે. પરીક્ષણ બળ, કઠિનતા મૂલ્યની ગણતરી કરવા માટે માપેલ શેષ ઇન્ડેન્ટેશન ઊંડાઈ વૃદ્ધિ (e) નો ઉપયોગ કરો. તેનું મૂલ્ય એક અનામી સંખ્યા છે, જે પ્રતીક HR દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે, અને ઉપયોગમાં લેવાતા ભીંગડામાં A, B, C, D, E, F, G, H અને K સહિત 9 ભીંગડાઓનો સમાવેશ થાય છે. તેમાંથી સામાન્ય રીતે સ્ટીલ માટે ઉપયોગમાં લેવાતા ભીંગડા કઠિનતા પરીક્ષણ 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 રોકવેલની કઠિનતામાં એક દ્વારા ફેરફારની સમકક્ષ હોય છે. સંખ્યા ઇ મૂલ્ય જેટલું મોટું છે, ધાતુની કઠિનતા ઓછી છે, અને ઊલટું.
ઉપરોક્ત ત્રણ સ્કેલનો લાગુ પડતો અવકાશ નીચે મુજબ છે:
HRA (હીરા શંકુ ઇન્ડેન્ટર) 20-88
HRC (હીરા શંકુ ઇન્ડેન્ટર) 20-70
HRB (વ્યાસ 1.588mm સ્ટીલ બોલ ઇન્ડેન્ટર) 20-100
રોકવેલ કઠિનતા પરીક્ષણ હાલમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિ છે, જેમાંથી બ્રિનેલ કઠિનતા HB પછી બીજા ક્રમે સ્ટીલ પાઇપ ધોરણોમાં HRC નો ઉપયોગ થાય છે. રોકવેલ કઠિનતાનો ઉપયોગ મેટલ સામગ્રીને અત્યંત નરમથી અત્યંત સખત સુધી માપવા માટે કરી શકાય છે. તે બ્રિનેલ પદ્ધતિની ખામીઓ માટે બનાવે છે. તે બ્રિનેલ પદ્ધતિ કરતાં સરળ છે અને કઠિનતાના મૂલ્યને કઠિનતા મશીનના ડાયલમાંથી સીધા વાંચી શકાય છે. જો કે, તેના નાના ઇન્ડેન્ટેશનને લીધે, કઠિનતા મૂલ્ય બ્રિનેલ પદ્ધતિ જેટલું સચોટ નથી.

C. વિકર્સ કઠિનતા (HV)

વિકર્સ કઠિનતા પરીક્ષણ પણ ઇન્ડેન્ટેશન ટેસ્ટ પદ્ધતિ છે. તે પસંદ કરેલ ટેસ્ટ ફોર્સ (F) પર વિરોધી સપાટીઓ વચ્ચે 1360 ના સમાવિષ્ટ કોણ સાથે ચોરસ પિરામિડલ ડાયમંડ ઇન્ડેન્ટરને પરીક્ષણ સપાટી પર દબાવે છે, અને નિર્દિષ્ટ હોલ્ડિંગ સમય પછી તેને દૂર કરે છે. બળ, ઇન્ડેન્ટેશનના બે કર્ણની લંબાઈને માપો.

વિકર્સ કઠિનતા મૂલ્ય એ ઇન્ડેન્ટેશન સપાટી વિસ્તાર દ્વારા વિભાજિત પરીક્ષણ બળનો ભાગ છે. તેની ગણતરી સૂત્ર છે:
સૂત્રમાં: HV–વિકર્સ કઠિનતા પ્રતીક, N/mm2 (MPa);
એફ-ટેસ્ટ ફોર્સ, એન;
d–ઇન્ડેન્ટેશનના બે કર્ણનો અંકગણિત સરેરાશ, mm.
વિકર્સ કઠિનતામાં વપરાયેલ 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 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 અત્યંત પાતળી ધાતુની સામગ્રી અને સપાટીના સ્તરોની કઠિનતા નક્કી કરવા માટે થઈ શકે છે. તે બ્રિનેલ અને રોકવેલ પદ્ધતિઓના મુખ્ય ફાયદા ધરાવે છે અને તેમની મૂળભૂત ખામીઓને દૂર કરે છે, પરંતુ તે રોકવેલ પદ્ધતિ જેટલી સરળ નથી. વિકર્સ પદ્ધતિનો ઉપયોગ સ્ટીલ પાઇપ ધોરણોમાં ભાગ્યે જ થાય છે.