स्टीलसाठी तीन कठीणता मानके

धातूच्या पृष्ठभागावर कठीण वस्तू आदळून उमटणाऱ्या ठशांना प्रतिकार करण्याच्या क्षमतेला कठीणता म्हणतात. वेगवेगळ्या चाचणी पद्धती आणि उपयोगाच्या व्याप्तीनुसार, कठीणतेचे ब्रिनेल कठीणता, रॉकवेल कठीणता, विकर्स कठीणता, शोर कठीणता, सूक्ष्मकठीणता आणि उच्च तापमान कठीणता यांमध्ये वर्गीकरण केले जाऊ शकते. पाईप्ससाठी सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या तीन कठीणता आहेत: ब्रिनेल, रॉकवेल आणि विकर्स कठीणता.

ए. ब्रिनेल कठीणता (एचबी)

एका विशिष्ट व्यासाचा स्टीलचा गोळा किंवा कार्बाइडचा गोळा वापरून, निर्दिष्ट चाचणी बलाने (F) नमुन्याच्या पृष्ठभागावर दाबा. निर्दिष्ट धरून ठेवण्याच्या वेळेनंतर, चाचणी बल काढून टाका आणि नमुन्याच्या पृष्ठभागावरील खळगीचा व्यास (L) मोजा. ब्रिनेल कठीणता मूल्य हे, चाचणी बलाला खळगी पडलेल्या गोळ्याच्या पृष्ठभागाच्या क्षेत्रफळाने भागून मिळणारे भागाकार मूल्य आहे. हे HBS (स्टीलचा गोळा) मध्ये व्यक्त केले जाते आणि त्याचे एकक N/mm² (MPa) आहे.

गणनेचे सूत्र खालीलप्रमाणे आहे:
सूत्रामध्ये: F – धातूच्या नमुन्याच्या पृष्ठभागावर दाबलेले चाचणी बल, N;
D– चाचणीसाठी वापरल्या जाणाऱ्या स्टील बॉलचा व्यास, मिमी;
d – खळगीचा सरासरी व्यास, मिमी.
ब्रिनेल कठीणतेचे मापन अधिक अचूक आणि विश्वसनीय आहे, परंतु सामान्यतः एचबीएस (HBS) फक्त ४५० N/mm² (MPa) पेक्षा कमी कठीणता असलेल्या धातूंसाठीच योग्य आहे आणि ते अधिक कठीण स्टील किंवा पातळ प्लेट्ससाठी योग्य नाही. स्टील पाईपच्या मानकांमध्ये, ब्रिनेल कठीणता सर्वात जास्त वापरली जाते. पदार्थाची कठीणता व्यक्त करण्यासाठी अनेकदा इंडेंटेशन व्यास d वापरला जातो, जो सहज समजण्याजोगा आणि सोयीस्कर आहे.
उदाहरण: 120HBS10/1000130: याचा अर्थ असा आहे की 10mm व्यासाचा स्टील बॉल वापरून 1000Kgf (9.807KN) च्या चाचणी बलाखाली 30s (सेकंद) साठी मोजलेले ब्रिनेल कठीणता मूल्य 120N/mm2 (MPa) आहे.

ब. रॉकवेल कठीणता (एचआर)

रॉकवेल कठीणता चाचणी, ब्रिनेल कठीणता चाचणीप्रमाणेच, एक इंडेंटेशन चाचणी पद्धत आहे. फरक एवढाच आहे की यात इंडेंटेशनची खोली मोजली जाते. म्हणजेच, प्रारंभिक चाचणी बल (Fo) आणि एकूण चाचणी बल (F) यांच्या अनुक्रमिक क्रियेखाली, इंडेंटर (शंकू किंवा स्टील मिलचा स्टील बॉल) नमुन्याच्या पृष्ठभागावर दाबला जातो. निर्दिष्ट होल्डिंग वेळेनंतर, मुख्य चाचणी बल काढून टाकले जाते आणि मोजलेल्या अवशिष्ट इंडेंटेशन खोलीतील वाढीचा (e) वापर करून कठीणता मूल्याची गणना केली जाते. त्याचे मूल्य एक अनामिक संख्या असते, जी HR या चिन्हाने दर्शविली जाते, आणि वापरल्या जाणाऱ्या स्केलमध्ये A, B, C, D, E, F, G, H, आणि K या ९ स्केलचा समावेश आहे. त्यापैकी, स्टीलच्या कठीणता चाचणीसाठी सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या स्केल म्हणजे A, B, आणि C, म्हणजेच HRA, HRB, आणि HRC.

कठोरतेचे मूल्य खालील सूत्रानुसार मोजले जाते:
A आणि C स्केलने चाचणी करताना, HR=100-e
बी स्केलने तपासणी केल्यावर, HR=130-e
सूत्रामध्ये, e – अवशिष्ट इंडेंटेशन खोलीतील वाढ ही 0.002 मिमी या निर्दिष्ट एककात व्यक्त केली जाते, म्हणजेच, जेव्हा इंडेंटरचे अक्षीय विस्थापन एक एकक (0.002 मिमी) असते, तेव्हा ते रॉकवेल कठीणतेमध्ये एका अंकाने होणाऱ्या बदलाच्या समतुल्य असते. e चे मूल्य जितके जास्त, तितकी धातूची कठीणता कमी आणि याउलट.
वरील तीन प्रमाणांची लागू व्याप्ती खालीलप्रमाणे आहे:
एचआरए (डायमंड कोन इंडेंटर) २०-८८
एचआरसी (डायमंड कोन इंडेंटर) २०-७०
एचआरबी (१.५८८ मिमी व्यासाचा स्टील बॉल इंडेंटर) २०-१००
रॉकवेल कठीणता चाचणी ही सध्या मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाणारी पद्धत आहे, ज्यामध्ये ब्रिनेल कठीणता (HB) नंतर दुसऱ्या क्रमांकावर स्टील पाईप मानकांमध्ये HRC चा वापर केला जातो. रॉकवेल कठीणता चाचणीचा उपयोग अत्यंत मऊ ते अत्यंत कठीण अशा धातूंच्या पदार्थांचे मोजमाप करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. ही पद्धत ब्रिनेल पद्धतीतील उणिवा भरून काढते. ही ब्रिनेल पद्धतीपेक्षा सोपी आहे आणि कठीणता मशीनच्या डायलवरून कठीणतेचे मूल्य थेट वाचता येते. तथापि, यातील लहान खाचांमुळे, कठीणतेचे मूल्य ब्रिनेल पद्धतीइतके अचूक नसते.

सी. विकर्स कठीणता (एचव्ही)

विकर्स कठीणता चाचणी ही देखील एक इंडेंटेशन चाचणी पद्धत आहे. यामध्ये, विरुद्ध पृष्ठभागांमध्ये १३६० अंशांचा समाविष्ट कोन असलेला एक चौरस पिरॅमिडल हिऱ्याचा इंडेंटर, निवडलेल्या चाचणी बलाने (F) चाचणी पृष्ठभागावर दाबला जातो आणि निर्दिष्ट होल्डिंग वेळेनंतर तो काढला जातो. दाबलेल्या इंडेंटेशनच्या दोन्ही कर्णांची लांबी मोजा.

विकर्स कठीणता मूल्य हे चाचणी बलाला दाब पृष्ठभागाच्या क्षेत्रफळाने भागल्यावर मिळणारे गुणोत्तर असते. त्याच्या गणनेचे सूत्र खालीलप्रमाणे आहे:
सूत्रामध्ये: HV–विकर्स कठीणता चिन्ह, N/mm2 (MPa);
F–चाचणी बल, N;
d – खळगीच्या दोन्ही कर्णांची अंकगणितीय सरासरी, मिमी.
विकर्स कठोरता मापनात वापरले जाणारे चाचणी बल F हे 5 (49.03), 10 (98.07), 20 (196.1), 30 (294.2), 50 (490.3), 100 (980.7) Kgf (N) आणि इतर सहा पातळ्यांवर असते. कठोरतेचे मूल्य 5~1000HV या श्रेणीत मोजले जाऊ शकते.
अभिव्यक्ती पद्धतीचे उदाहरण: 640HV30/20 म्हणजे 30Hgf (294.2N) च्या चाचणी बलाने 20S (सेकंद) साठी मोजलेले विकर्स कठोरता मूल्य 640N/mm2 (MPa) आहे.
अत्यंत पातळ धातूंच्या पदार्थांची आणि पृष्ठभागाच्या थरांची कठोरता निश्चित करण्यासाठी विकर्स कठोरता पद्धतीचा वापर केला जाऊ शकतो. यात ब्रिनेल आणि रॉकवेल पद्धतींचे मुख्य फायदे आहेत आणि त्यांच्या मूलभूत उणिवांवर मात केली जाते, परंतु ती रॉकवेल पद्धतीइतकी सोपी नाही. स्टील पाईपच्या मानकांमध्ये विकर्स पद्धतीचा वापर क्वचितच केला जातो.