धातु सामग्री की कठोरता

धातु सामग्री की कठोरता स्थानीय विरूपण, विशेष रूप से प्लास्टिक विरूपण, इंडेंटेशन या खरोंच का विरोध करने की सामग्री की क्षमता को संदर्भित करती है। यह सामग्री की कोमलता या कठोरता का सूचक है।

परीक्षण विधियों के आधार पर कठोरता को तीन प्रकारों में विभाजित किया गया है।

खरोंच कठोरता: इसका उपयोग मुख्य रूप से विभिन्न खनिजों की कठोरता की तुलना करने के लिए किया जाता है। इस विधि में एक छड़ का उपयोग करना शामिल है जिसका एक सिरा कठोर और दूसरा नरम होता है, और फिर परीक्षण की जा रही सामग्री पर छड़ को खींचना शामिल होता है। वह स्थान जहाँ खरोंचें दिखाई देती हैं, सामग्री की कठोरता निर्धारित करती है। गुणात्मक रूप से, एक सख्त वस्तु लंबी खरोंच छोड़ती है, जबकि एक नरम वस्तु छोटी खरोंच छोड़ती है।

इंडेंटेशन कठोरता: इसका उपयोग मुख्य रूप से धातु सामग्री के लिए किया जाता है। इस विधि में परीक्षण की जा रही सामग्री में एक निर्दिष्ट इंडेंटर को दबाने के लिए एक विशिष्ट भार लागू करना शामिल है। सामग्री की कठोरता सतह पर स्थानीय प्लास्टिक विरूपण की सीमा से निर्धारित होती है। इंडेंटर, लोड और लोड की अवधि में भिन्नता के कारण, कई प्रकार के इंडेंटेशन कठोरता परीक्षण होते हैं, जिनमें ब्रिनेल कठोरता, रॉकवेल कठोरता, विकर्स कठोरता और माइक्रोहार्डनेस शामिल हैं।

रिबाउंड कठोरता: इसका उपयोग मुख्य रूप से धातु सामग्री के लिए किया जाता है। इस विधि में विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए हथौड़े को एक निश्चित ऊंचाई से स्वतंत्र रूप से गिरने देना और परीक्षण की जा रही सामग्री के नमूने को प्रभावित करना शामिल है। सामग्री की कठोरता प्रभाव के दौरान नमूना द्वारा अवशोषित (और फिर छोड़ी गई) तनाव ऊर्जा की मात्रा से निर्धारित होती है, जिसे उस ऊंचाई से मापा जाता है जिस तक हथौड़ा पलटता है।

धातु सामग्री के लिए सबसे आम कठोरता परीक्षण - ब्रिनेल कठोरता, रॉकवेल कठोरता, और विकर्स कठोरता - इंडेंटेशन कठोरता की श्रेणी में आते हैं। कठोरता मान किसी अन्य वस्तु को उसकी सतह पर दबाए जाने पर प्लास्टिक विरूपण का विरोध करने की सामग्री की क्षमता का प्रतिनिधित्व करता है। रिबाउंड कठोरता परीक्षण (शोर, लीब) धातु के लोचदार विरूपण की सीमा के आधार पर कठोरता को मापते हैं, कठोरता मूल्य लोचदार विरूपण के लिए सामग्री की क्षमता को दर्शाता है।

ब्रिनेल कठोरता

व्यास वाला एक इंडेंटरDकठोर स्टील या कार्बाइड की गेंद को संबंधित परीक्षण बल के साथ नमूने की सतह पर दबाया जाता हैF. निर्दिष्ट होल्डिंग समय के बाद, व्यास के साथ एक इंडेंटेशन छोड़कर, परीक्षण बल हटा दिया जाता हैd. ब्रिनेल कठोरता मान की गणना परीक्षण बल को इंडेंटेशन के सतह क्षेत्र से विभाजित करके की जाती है। परिणामी मान ब्रिनेल कठोरता है, जिसे इस रूप में दर्शाया गया हैएच.बी.एसयाएचबीडब्ल्यू.

एच के बीच का अंतरएच.बी.एसऔरएचबीडब्ल्यूप्रयुक्त इंडेंटर के प्रकार में निहित है।एच.बी.एसइंडेंटर के रूप में एक कठोर स्टील की गेंद का उपयोग करने वाले परीक्षण को संदर्भित करता है, जिसे आमतौर पर 450 से नीचे कठोरता वाली सामग्रियों में ब्रिनेल कठोरता मूल्यों को मापने के लिए नियोजित किया जाता है, जैसे नरम स्टील्स, ग्रे कास्ट आयरन और गैर-लौह धातुएं।एचबीडब्ल्यूदूसरी ओर, इंडेंटर के रूप में कार्बाइड बॉल का उपयोग किया जाता है और 650 से कम कठोरता वाली सामग्रियों में ब्रिनेल कठोरता मान को मापने के लिए उपयोग किया जाता है।

एक ही परीक्षण टुकड़े के लिए और समान परीक्षण स्थितियों के तहत, दो तरीकों से परिणाम अलग-अलग होंगेएचबीडब्ल्यूमान प्रायः इससे अधिक होते हैंएच.बी.एसमूल्य. हालाँकि, दोनों के बीच कोई निश्चित मात्रात्मक संबंध नहीं है।

2003 से, चीन ने अंतर्राष्ट्रीय मानक को अपनाया है और ब्रिनेल कठोरता परीक्षण के लिए कठोर स्टील गेंदों के उपयोग को कार्बाइड गेंदों से बदल दिया है। नतीजतन,एच.बी.एसअब उपयोग नहीं किया जाता है, औरएचबीडब्ल्यूब्रिनेल कठोरता के लिए मानक संकेतन बन गया है। कई मामलों में,मॉडिफ़ाइड अमेरिकन प्लानब्रिनेल कठोरता का प्रतिनिधित्व करने के लिए अकेले प्रयोग किया जाता है, जो आम तौर पर संदर्भित करता हैएचबीडब्ल्यू. तथापि,एच.बी.एसअभी भी कुछ साहित्य और अकादमिक पत्रों में देखा जा सकता है।

ब्रिनेल कठोरता परीक्षण कच्चा लोहा, अलौह मिश्र धातु और विभिन्न एनील्ड या टेम्पर्ड स्टील्स जैसी सामग्रियों के लिए उपयुक्त है। यह उन सामग्रियों के परीक्षण के लिए उपयुक्त नहीं है जो बहुत कठोर, बहुत छोटी, बहुत पतली हैं, या ऐसे नमूने जो अपनी सतहों पर बड़े इंडेंटेशन को सहन नहीं कर सकते हैं।

रॉकवेल कठोरता

यह विधि एक विशिष्ट लोड कॉन्फ़िगरेशन के संयोजन में, 120 डिग्री के शीर्ष कोण के साथ एक हीरे के शंकु इंडेंटर या इंडेंटर के रूप में एक कठोर स्टील की गेंद का उपयोग करती है। परीक्षण 10 किलोग्राम के प्रारंभिक भार के साथ शुरू होता है, इसके बाद 60, 100, या 150 किलोग्राम का कुल भार (जो प्रारंभिक भार और मुख्य भार का योग होता है) लगाया जाता है। इन भारों के तहत नमूने में इंडेंटर को क्रमिक रूप से दबाया जाता है। कुल भार लागू होने के बाद, कठोरता प्रारंभिक भार के तहत गहराई और मुख्य भार हटा दिए जाने के बाद कुल भार के तहत गहराई के बीच इंडेंटेशन गहराई के अंतर से निर्धारित होती है, जबकि प्रारंभिक भार बना रहता है।

इस विधि का प्रयोग आमतौर पर किया जाता हैरॉकवेल कठोरतापरीक्षण. प्रारंभिक भार और कुल भार के तहत इंडेंटेशन गहराई का उपयोग कठोरता मूल्य की गणना करने के लिए किया जाता है, जो दोनों भारों के तहत इंडेंटेशन के लिए सामग्री के प्रतिरोध को दर्शाता है।

रॉकवेल कठोरता परीक्षण तीन अलग-अलग परीक्षण बलों और तीन प्रकार के इंडेंटर्स का उपयोग करता है, जिसके परिणामस्वरूप नौ संभावित संयोजन होते हैं, जिनमें से प्रत्येक नौ रॉकवेल कठोरता स्केल में से एक के अनुरूप होता है। ये नौ पैमाने आमतौर पर उपयोग की जाने वाली लगभग सभी धातु सामग्री को कवर करते हैं। सबसे अधिक उपयोग किये जाने वाले तराजू हैंएचआरए, एच आर बी, औरएचआरसी, साथएचआरसीसबसे व्यापक रूप से लागू किया जा रहा है।

सामान्य रॉकवेल कठोरता परीक्षण मानक तालिका

एचआरसी स्केलआमतौर पर 20 से 70 एचआरसी तक की कठोरता मूल्यों के लिए उपयोग किया जाता है। जब कठोरता मान 20 एचआरसी से कम होता है, तो परीक्षण की संवेदनशीलता कम हो जाती है क्योंकि इंडेंटर की शंक्वाकार नोक सामग्री में बहुत गहराई तक प्रवेश करती है। इस मामले में,एचआरबी स्केलइसके बजाय इसका उपयोग किया जाना चाहिए, क्योंकि यह नरम सामग्री के लिए अधिक उपयुक्त है।

जब नमूने की कठोरता 67 एचआरसी से अधिक हो जाती है, तो इंडेंटर की नोक पर दबाव बहुत अधिक हो जाता है, जो हीरे को नुकसान पहुंचा सकता है और इंडेंटर का जीवनकाल काफी कम हो सकता है। इसलिए, आम तौर पर इस पर स्विच करने की अनुशंसा की जाती हैएचआरए स्केल67 एचआरसी से अधिक कठोरता वाली सामग्रियों के लिए।

रॉकवेल कठोरता परीक्षण संचालित करने में आसान, त्वरित है, और छोटे इंडेंटेशन उत्पन्न करता है, जो इसे तैयार उत्पाद सतहों के साथ-साथ कठोर और पतले वर्कपीस के परीक्षण के लिए उपयुक्त बनाता है। छोटे इंडेंटेशन के कारण, असमान माइक्रोस्ट्रक्चर या कठोरता वाली सामग्रियों के लिए कठोरता मान में अधिक महत्वपूर्ण उतार-चढ़ाव हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप ब्रिनेल कठोरता परीक्षण की तुलना में कम सटीकता होती है। रॉकवेल कठोरता परीक्षण का उपयोग आमतौर पर स्टील्स, अलौह धातुओं, कार्बाइड सामग्री और अन्य मिश्र धातुओं की कठोरता को मापने के लिए किया जाता है।

विकर्स कठोरता

विकर्स कठोरता माप का सिद्धांत ब्रिनेल कठोरता के समान है। 136 डिग्री के शामिल कोण के साथ एक हीरे के पिरामिड इंडेंटर का उपयोग किया जाता है, और एक निर्दिष्ट परीक्षण बल होता हैFसामग्री की सतह पर लगाया जाता है। एक निर्दिष्ट अवधि तक भार बनाए रखने के बाद, परीक्षण बल हटा दिया जाता है। कठोरता मान वर्ग-आधारित पिरामिड इंडेंटेशन के इकाई सतह क्षेत्र पर लगाए गए औसत दबाव से निर्धारित होता है, और कठोरता मान को प्रतीक द्वारा दर्शाया जाता हैएचवी.

विकर्स कठोरता परीक्षण में एक विस्तृत माप सीमा होती है, जो कठोरता मूल्यों वाली सामग्रियों को मापने में सक्षम होती है10 से 1000 एच.वी. इंडेंटेशन छोटा है, जो इसे पतली सामग्री और सतह-कठोर परतों, जैसे कार्बराइज्ड या नाइट्राइड सतहों को मापने के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाता है।

लीब कठोरता

लीब कठोरता परीक्षण में, टंगस्टन कार्बाइड बॉल इंडेंटर के साथ एक प्रभाव निकाय का उपयोग एक विशिष्ट बल के तहत नमूने की सतह पर प्रहार करने के लिए किया जाता है, जिससे यह पलट जाता है। सामग्री की अलग-अलग कठोरता के कारण, पलटाव की गति भिन्न होती है। प्रभाव उपकरण एक स्थायी चुंबक से सुसज्जित है, और जैसे ही प्रभाव शरीर ऊपर और नीचे चलता है, आसपास का तार एक विद्युत चुम्बकीय संकेत उत्पन्न करता है जो रिबाउंड वेग के समानुपाती होता है। इस सिग्नल को फिर इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के माध्यम से लीब कठोरता मान में परिवर्तित किया जाता है, और मान को प्रतीक द्वारा दर्शाया जाता हैएचएल.

लीब कठोरता परीक्षक को कार्यक्षेत्र की आवश्यकता नहीं होती है; इसका कठोरता सेंसर पेन जितना छोटा है और इसे सीधे हाथ से संचालित किया जा सकता है। इससे बिना किसी कठिनाई के बड़े, भारी वर्कपीस या ज्यामितीय रूप से जटिल नमूनों का परीक्षण करना आसान हो जाता है।

लीब कठोरता परीक्षक का एक अन्य लाभ यह है कि यह उत्पाद की सतह को बहुत कम नुकसान पहुंचाता है, और कुछ मामलों में, इसका उपयोग किया जा सकता हैगैर विनाशकारी परीक्षण. यह विभिन्न दिशाओं, संकीर्ण स्थानों और विशेष क्षेत्रों में कठोरता परीक्षण के लिए विशेष रूप से अद्वितीय है, जहां अन्य तरीकों को लागू करना चुनौतीपूर्ण हो सकता है।