स्टीलसाठी तीन कठोरता मानके

कठोर वस्तूंद्वारे पृष्ठभागाच्या इंडेंटेशनचा प्रतिकार करण्यासाठी धातूच्या सामग्रीच्या क्षमतेला कठोरता म्हणतात. वेगवेगळ्या चाचणी पद्धती आणि अनुप्रयोगाच्या व्याप्तीनुसार, कडकपणा ब्रिनेल कडकपणा, रॉकवेल कडकपणा, विकर्स कडकपणा, किनार्यावरील कडकपणा, मायक्रोहार्डनेस आणि उच्च तापमान कडकपणामध्ये विभागला जाऊ शकतो. पाईप्ससाठी तीन सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या कडकपणा आहेत: ब्रिनेल, रॉकवेल आणि विकर्स कडकपणा.

A. ब्रिनेल कडकपणा (HB)

निर्दिष्ट चाचणी बल (F) सह नमुना पृष्ठभागावर दाबण्यासाठी विशिष्ट व्यासाचा स्टील बॉल किंवा कार्बाइड बॉल वापरा. निर्दिष्ट होल्डिंग वेळेनंतर, चाचणी शक्ती काढून टाका आणि नमुना पृष्ठभागावरील इंडेंटेशन व्यास (L) मोजा. ब्रिनेल कठोरता मूल्य हे इंडेंट केलेल्या गोलाच्या पृष्ठभागाच्या क्षेत्रफळाने चाचणी बल विभाजित करून प्राप्त केलेले भागफल आहे. HBS (स्टील बॉल) मध्ये व्यक्त केलेले, युनिट N/mm2 (MPa) आहे.

गणना सूत्र आहे:
सूत्रामध्ये: F–धातूच्या नमुन्याच्या पृष्ठभागावर दाबले जाणारे चाचणी बल, N;
D–चाचणीसाठी स्टील बॉलचा व्यास, मिमी;
d–इंडेंटेशनचा सरासरी व्यास, मिमी.
ब्रिनेल कडकपणाचे मोजमाप अधिक अचूक आणि विश्वासार्ह आहे, परंतु सामान्यतः HBS फक्त 450N/mm2 (MPa) पेक्षा कमी धातूच्या सामग्रीसाठी योग्य आहे, आणि कठोर स्टील किंवा पातळ प्लेटसाठी योग्य नाही. स्टील पाईप मानकांमध्ये, ब्रिनेल कडकपणा सर्वात मोठ्या प्रमाणावर वापरला जातो. इंडेंटेशन व्यास d हा सहसा सामग्रीची कठोरता व्यक्त करण्यासाठी वापरला जातो, जो अंतर्ज्ञानी आणि सोयीस्कर दोन्ही आहे.
उदाहरण: 120HBS10/1000130: याचा अर्थ 30 (सेकंद) साठी 1000Kgf (9.807KN) चाचणी फोर्स अंतर्गत 10mm व्यासाचा स्टील बॉल वापरून मोजलेले ब्रिनेल कठोरता मूल्य 120N/mm2 (MPa) आहे.

B. रॉकवेल कडकपणा (HR)

रॉकवेल कडकपणा चाचणी, ब्रिनेल कडकपणा चाचणी, इंडेंटेशन चाचणी पद्धत आहे. फरक असा आहे की ते इंडेंटेशनची खोली मोजते. म्हणजेच, प्रारंभिक चाचणी बल (Fo) आणि एकूण चाचणी बल (F) च्या अनुक्रमिक क्रियेखाली, इंडेंटर (स्टील मिलचा शंकू किंवा स्टील बॉल) नमुन्याच्या पृष्ठभागावर दाबला जातो. निर्दिष्ट होल्डिंग वेळेनंतर, मुख्य शक्ती काढून टाकली जाते. चाचणी बल, कठोरता मूल्य मोजण्यासाठी मोजलेले अवशिष्ट इंडेंटेशन खोली वाढ (ई) वापरा. त्याचे मूल्य एक निनावी संख्या आहे, जी एचआर चिन्हाद्वारे दर्शविली जाते, आणि वापरलेल्या स्केलमध्ये A, B, C, D, E, F, G, H, आणि K यासह 9 स्केल समाविष्ट आहेत. त्यापैकी, सामान्यतः स्टीलसाठी वापरले जाणारे स्केल कठोरता चाचणी साधारणपणे A, B, आणि C, म्हणजे HRA, HRB, आणि HRC.

कठोरता मूल्य खालील सूत्र वापरून मोजले जाते:
A आणि C स्केलसह चाचणी करताना, HR=100-e
बी स्केलसह चाचणी करताना, HR=130-e
सूत्रामध्ये, e – अवशिष्ट इंडेंटेशन खोली वाढ 0.002 मिमीच्या निर्दिष्ट युनिटमध्ये व्यक्त केली जाते, म्हणजेच, जेव्हा इंडेंटरचे अक्षीय विस्थापन एक युनिट (0.002 मिमी) असते, तेव्हा ते रॉकवेलच्या कडकपणामध्ये एकाने बदल करण्यासारखे असते. संख्या ई मूल्य जितके मोठे असेल तितका धातूचा कडकपणा कमी असेल आणि त्याउलट.
वरील तीन स्केलची लागू व्याप्ती खालीलप्रमाणे आहे:
एचआरए (डायमंड कोन इंडेंटर) 20-88
HRC (डायमंड कोन इंडेंटर) 20-70
HRB (व्यास 1.588 मिमी स्टील बॉल इंडेंटर) 20-100
रॉकवेल कडकपणा चाचणी ही सध्या मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाणारी पद्धत आहे, ज्यामध्ये HRC चा वापर स्टील पाईप मानकांमध्ये ब्रिनेल कडकपणा HB नंतर दुसऱ्या क्रमांकावर केला जातो. अत्यंत मऊ ते अत्यंत कठोर अशा धातूच्या पदार्थांचे मोजमाप करण्यासाठी रॉकवेल कडकपणा वापरला जाऊ शकतो. हे ब्रिनेल पद्धतीच्या उणीवा भरून काढते. हे ब्रिनेल पद्धतीपेक्षा सोपे आहे आणि कठोरता मूल्य थेट कठोरता मशीनच्या डायलमधून वाचले जाऊ शकते. तथापि, त्याच्या लहान इंडेंटेशनमुळे, कठोरता मूल्य ब्रिनेल पद्धतीइतके अचूक नाही.

C. विकर्स कडकपणा (HV)

विकर्स कडकपणा चाचणी ही इंडेंटेशन चाचणी पद्धत देखील आहे. हे निवडलेल्या चाचणी फोर्स (F) वर विरुद्ध पृष्ठभागांदरम्यान 1360 च्या कोनासह एक चौरस पिरॅमिडल डायमंड इंडेंटर दाबते आणि निर्दिष्ट होल्डिंग वेळेनंतर ते काढून टाकते. जबरदस्तीने, इंडेंटेशनच्या दोन कर्णांची लांबी मोजा.

विकर्स कठोरता मूल्य हे इंडेंटेशन पृष्ठभागाच्या क्षेत्रफळाने भागलेल्या चाचणी बलाचे भागफल आहे. त्याची गणना सूत्र आहे:
सूत्रात: HV–विकर्स कठोरता चिन्ह, N/mm2 (MPa);
F–चाचणी बल, N;
d–इंडेंटेशनच्या दोन कर्णांचा अंकगणितीय माध्य, मिमी.
विकर्स कडकपणामध्ये वापरलेले चाचणी बल F 5 (49.03), 10 (98.07), 20 (196.1), 30 (294.2), 50 (490.3), 100 (980.7) Kgf (N) आणि इतर सहा स्तर आहेत. कठोरता मूल्य मोजले जाऊ शकते श्रेणी 5 ~ 1000HV आहे.
अभिव्यक्ती पद्धतीचे उदाहरण: 640HV30/20 म्हणजे 20S (सेकंद) साठी 30Hgf (294.2N) च्या चाचणी बलाने मोजलेले विकर्स कठोरता मूल्य 640N/mm2 (MPa) आहे.
विकर्स कडकपणा पद्धतीचा वापर अत्यंत पातळ धातूचा पदार्थ आणि पृष्ठभागाच्या थरांचा कडकपणा निश्चित करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. यात ब्रिनेल आणि रॉकवेल पद्धतींचे मुख्य फायदे आहेत आणि त्यांच्या मूलभूत कमतरतांवर मात करते, परंतु हे रॉकवेल पद्धतीइतके सोपे नाही. स्टील पाईप मानकांमध्ये विकर्स पद्धत क्वचितच वापरली जाते.