स्टीलको लागि तीन कठोरता मापदण्डहरू

कडा वस्तुहरूद्वारा सतहको इन्डेन्टेसन प्रतिरोध गर्ने धातुको सामग्रीको क्षमतालाई कठोरता भनिन्छ। विभिन्न परीक्षण विधिहरू र प्रयोगको दायरा अनुसार, कठोरतालाई ब्रिनेल कठोरता, रकवेल कठोरता, विकर्स कठोरता, किनारा कठोरता, माइक्रोहार्डनेस र उच्च तापक्रम कठोरतामा विभाजन गर्न सकिन्छ। पाइपहरूको लागि सामान्यतया प्रयोग हुने तीन कठोरताहरू छन्: ब्रिनेल, रकवेल, र विकर्स कठोरता।

A. ब्रिनेल कठोरता (HB)

निर्दिष्ट परीक्षण बल (F) को साथ नमूना सतहमा थिच्न निश्चित व्यासको स्टील बल वा कार्बाइड बल प्रयोग गर्नुहोस्। निर्दिष्ट होल्डिंग समय पछि, परीक्षण बल हटाउनुहोस् र नमूना सतहमा इन्डेन्टेसन व्यास (L) मापन गर्नुहोस्। ब्रिनेल कठोरता मान इन्डेन्टेड गोलाको सतह क्षेत्रफलले परीक्षण बललाई विभाजन गरेर प्राप्त गरिएको भागफल हो। HBS (स्टील बल) मा व्यक्त गरिएको, एकाइ N/mm2 (MPa) हो।

गणना सूत्र यस्तो छ:
सूत्रमा: F–धातुको नमूनाको सतहमा थिचिएको परीक्षण बल, N;
परीक्षणको लागि स्टील बलको D–व्यास, मिमी;
d–इन्डेन्टेसनको औसत व्यास, मिमी।
ब्रिनेल कठोरताको मापन बढी सटीक र भरपर्दो छ, तर सामान्यतया HBS ४५०N/mm2 (MPa) भन्दा कम धातु सामग्रीहरूको लागि मात्र उपयुक्त हुन्छ, र कडा स्टील वा पातलो प्लेटहरूको लागि उपयुक्त हुँदैन। स्टील पाइप मापदण्डहरू मध्ये, ब्रिनेल कठोरता सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। इन्डेन्टेसन व्यास d प्रायः सामग्रीको कठोरता व्यक्त गर्न प्रयोग गरिन्छ, जुन सहज र सुविधाजनक दुवै हो।
उदाहरण: १२०HBS१०/१०००१३०: यसको अर्थ १०००Kgf (९.८०७KN) को परीक्षण बल अन्तर्गत ३० सेकेन्ड (सेकेन्ड) को लागि १० मिमी व्यासको स्टील बल प्रयोग गरेर मापन गरिएको ब्रिनेल कठोरता मान १२०N/mm२ (MPa) हो।

ख. रकवेल कठोरता (HR)

रकवेल कठोरता परीक्षण, ब्रिनेल कठोरता परीक्षण जस्तै, एक इन्डेन्टेसन परीक्षण विधि हो। भिन्नता यो हो कि यसले इन्डेन्टेसनको गहिराई मापन गर्दछ। अर्थात्, प्रारम्भिक परीक्षण बल (Fo) र कुल परीक्षण बल (F) को क्रमिक कार्य अन्तर्गत, इन्डेन्टर (स्टील मिलको कोन वा स्टील बल) नमूनाको सतहमा थिचिन्छ। निर्दिष्ट होल्डिंग समय पछि, मुख्य बल हटाइन्छ। परीक्षण बल, कठोरता मान गणना गर्न मापन गरिएको अवशिष्ट इन्डेन्टेसन गहिराई वृद्धि (e) प्रयोग गर्नुहोस्। यसको मान एक बेनामी संख्या हो, जुन प्रतीक HR द्वारा प्रतिनिधित्व गरिन्छ, र प्रयोग गरिएका स्केलहरूमा A, B, C, D, E, F, G, H, र K सहित 9 स्केलहरू समावेश छन्। तिनीहरूमध्ये, स्टील कठोरता परीक्षणको लागि सामान्यतया प्रयोग हुने स्केलहरू सामान्यतया A, B, र C हुन्, अर्थात् HRA, HRB, र HRC।

कठोरता मान निम्न सूत्र प्रयोग गरेर गणना गरिन्छ:
A र C स्केलहरूसँग परीक्षण गर्दा, HR=100-e
B स्केलको साथ परीक्षण गर्दा, HR=130-e
सूत्रमा, e – अवशिष्ट इन्डेन्टेसन गहिराई वृद्धि ०.००२ मिमीको निर्दिष्ट एकाइमा व्यक्त गरिएको छ, अर्थात्, जब इन्डेन्टरको अक्षीय विस्थापन एक एकाइ (०.००२ मिमी) हुन्छ, यो रकवेल कठोरतामा एक संख्याले परिवर्तन बराबर हुन्छ। e मान जति ठूलो हुन्छ, धातुको कठोरता त्यति नै कम हुन्छ, र यसको विपरीत पनि हुन्छ।
माथिका तीन स्केलहरूको लागू हुने क्षेत्र यस प्रकार छ:
HRA (डायमन्ड कोन इन्डेन्टर) २०-८८
HRC (डायमन्ड कोन इन्डेन्टर) २०-७०
HRB (व्यास १.५८८ मिमी स्टील बल इन्डेन्टर) २०-१००
रकवेल कठोरता परीक्षण हाल व्यापक रूपमा प्रयोग हुने विधि हो, जसमध्ये HRC ब्रिनेल कठोरता HB पछि दोस्रो स्थानमा रहेको स्टील पाइप मापदण्डहरूमा प्रयोग गरिन्छ। रकवेल कठोरतालाई अत्यन्त नरम देखि अत्यन्त कडा सम्म धातु सामग्रीहरू मापन गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। यसले ब्रिनेल विधिको कमजोरीहरूको पूर्ति गर्दछ। यो ब्रिनेल विधि भन्दा सरल छ र कठोरता मान कठोरता मेसिनको डायलबाट सिधै पढ्न सकिन्छ। यद्यपि, यसको सानो इन्डेन्टेसनको कारण, कठोरता मान ब्रिनेल विधि जत्तिकै सही छैन।

C. विकर्स कठोरता (HV)

विकर्स कठोरता परीक्षण पनि एक इन्डेन्टेसन परीक्षण विधि हो। यसले चयन गरिएको परीक्षण बल (F) मा विपरीत सतहहरू बीच १३६० को समावेश कोण भएको वर्ग पिरामिडल हीरा इन्डेन्टरलाई परीक्षण सतहमा थिच्छ, र निर्दिष्ट होल्डिंग समय पछि यसलाई हटाउँछ। बल, इन्डेन्टेसनको दुई विकर्णहरूको लम्बाइ नाप्नुहोस्।

विकर्स कठोरता मान भनेको इन्डेन्टेसन सतह क्षेत्रफलले भाग गर्दा परीक्षण बलको भागफल हो। यसको गणना सूत्र यस प्रकार छ:
सूत्रमा: HV–विकर कठोरता प्रतीक, N/mm2 (MPa);
F–परीक्षण बल, N;
d–इन्डेन्टेसनको दुई विकर्णको अंकगणितीय माध्य, मिमी।
विकर्स कठोरतामा प्रयोग हुने परीक्षण बल F ५ (४९.०३), १० (९८.०७), २० (१९६.१), ३० (२९४.२), ५० (४९०.३), १०० (९८०.७) Kgf (N) र अन्य छ स्तरहरू हुन्। कठोरता मान मापन गर्न सकिन्छ। दायरा ५~१०००HV हो।
अभिव्यक्ति विधिको उदाहरण: 640HV30/20 को अर्थ 20S (सेकेन्ड) को लागि 30Hgf (294.2N) को परीक्षण बलसँग मापन गरिएको विकर्स कठोरता मान 640N/mm2 (MPa) हो।
विकर्स कठोरता विधि धेरै पातलो धातु सामग्री र सतह तहहरूको कठोरता निर्धारण गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। यसमा ब्रिनेल र रकवेल विधिहरूको मुख्य फाइदाहरू छन् र तिनीहरूका आधारभूत कमजोरीहरूलाई पार गर्दछ, तर यो रकवेल विधि जत्तिकै सरल छैन। विकर्स विधि स्टील पाइप मापदण्डहरूमा विरलै प्रयोग गरिन्छ।