ఉక్కుకు మూడు కాఠిన్య ప్రమాణాలు

కఠినమైన వస్తువుల వల్ల ఉపరితలంపై ఏర్పడే గుంతలను నిరోధించే లోహ పదార్థం యొక్క సామర్థ్యాన్ని కాఠిన్యం అంటారు. వివిధ పరీక్షా పద్ధతులు మరియు అనువర్తన పరిధిని బట్టి, కాఠిన్యాన్ని బ్రినెల్ కాఠిన్యం, రాక్‌వెల్ కాఠిన్యం, వికర్స్ కాఠిన్యం, షోర్ కాఠిన్యం, మైక్రోకాఠిన్యం మరియు అధిక ఉష్ణోగ్రత కాఠిన్యంగా విభజించవచ్చు. పైపుల కోసం సాధారణంగా ఉపయోగించే మూడు కాఠిన్యాలు ఉన్నాయి: బ్రినెల్, రాక్‌వెల్ మరియు వికర్స్ కాఠిన్యం.

ఎ. బ్రినెల్ కాఠిన్యం (HB)

నిర్దిష్ట వ్యాసం గల స్టీల్ బంతిని లేదా కార్బైడ్ బంతిని ఉపయోగించి, నిర్దేశించిన పరీక్షా బలం (F)తో నమూనా ఉపరితలంపై నొక్కండి. నిర్దేశించిన హోల్డింగ్ సమయం తర్వాత, పరీక్షా బలాన్ని తొలగించి, నమూనా ఉపరితలంపై ఉన్న ఇండెంటేషన్ వ్యాసాన్ని (L) కొలవండి. బ్రినెల్ కాఠిన్య విలువ అనేది, పరీక్షా బలాన్ని ఇండెంటేషన్ ఉన్న గోళం యొక్క ఉపరితల వైశాల్యంతో భాగించడం ద్వారా పొందిన భాగఫలం. దీనిని HBS (స్టీల్ బంతి)లో వ్యక్తపరుస్తారు, దీని యూనిట్ N/mm2 (MPa).

గణన సూత్రం:
సూత్రంలో: F–లోహ నమూనా ఉపరితలంపై నొక్కిన పరీక్షా బలం, N;
D–పరీక్ష కోసం ఉక్కు బంతి వ్యాసం, మి.మీ;
d–గుంట యొక్క సగటు వ్యాసం, మి.మీ.
బ్రినెల్ కాఠిన్యం కొలత మరింత కచ్చితమైనది మరియు విశ్వసనీయమైనది, కానీ సాధారణంగా HBS 450N/mm2 (MPa) కంటే తక్కువ లోహ పదార్థాలకు మాత్రమే అనుకూలంగా ఉంటుంది మరియు గట్టి ఉక్కు లేదా పలుచని పలకలకు తగినది కాదు. ఉక్కు పైపు ప్రమాణాలలో, బ్రినెల్ కాఠిన్యం అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. పదార్థం యొక్క కాఠిన్యాన్ని వ్యక్తీకరించడానికి ఇండెంటేషన్ వ్యాసం d తరచుగా ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది స్పష్టంగా మరియు సౌకర్యవంతంగా ఉంటుంది.
ఉదాహరణ: 120HBS10/1000130: దీని అర్థం, 10mm వ్యాసం గల స్టీల్ బంతిని ఉపయోగించి 1000Kgf (9.807KN) పరీక్షా బలం కింద 30 సెకన్ల పాటు కొలిచినప్పుడు బ్రినెల్ కాఠిన్య విలువ 120N/mm2 (MPa) అని.

బి. రాక్‌వెల్ కాఠిన్యం (HR)

బ్రినెల్ కాఠిన్య పరీక్ష వలె, రాక్‌వెల్ కాఠిన్య పరీక్ష కూడా ఒక ఇండెంటేషన్ పరీక్షా పద్ధతి. తేడా ఏమిటంటే, ఇది ఇండెంటేషన్ యొక్క లోతును కొలుస్తుంది. అంటే, ప్రారంభ పరీక్షా బలం (Fo) మరియు మొత్తం పరీక్షా బలం (F) యొక్క వరుస చర్య కింద, ఇండెంటర్ (కోన్ లేదా స్టీల్ మిల్ యొక్క స్టీల్ బాల్) నమూనా ఉపరితలంపైకి నొక్కబడుతుంది. నిర్దిష్ట హోల్డింగ్ సమయం తర్వాత, ప్రధాన పరీక్షా బలాన్ని తొలగించి, కొలవబడిన అవశేష ఇండెంటేషన్ లోతు పెరుగుదల (e)ను ఉపయోగించి కాఠిన్య విలువను లెక్కిస్తారు. దీని విలువ ఒక అనామక సంఖ్య, దీనిని HR అనే గుర్తుతో సూచిస్తారు, మరియు ఉపయోగించే స్కేల్‌లలో A, B, C, D, E, F, G, H, మరియు Kతో సహా 9 స్కేల్‌లు ఉన్నాయి. వాటిలో, స్టీల్ కాఠిన్య పరీక్ష కోసం సాధారణంగా ఉపయోగించే స్కేల్‌లు A, B, మరియు C, అనగా HRA, HRB, మరియు HRC.

కాఠిన్య విలువను ఈ క్రింది సూత్రాన్ని ఉపయోగించి లెక్కిస్తారు:
A మరియు C స్కేల్‌లతో పరీక్షించేటప్పుడు, HR=100-e
B స్కేల్‌తో పరీక్షించినప్పుడు, HR=130-e
ఈ సూత్రంలో, e – అనగా అవశేష ఇండెంటేషన్ లోతు పెరుగుదలను 0.002mm అనే నిర్దిష్ట యూనిట్‌లో వ్యక్తపరుస్తారు, అంటే, ఇండెంటర్ యొక్క అక్షసంబంధ స్థానభ్రంశం ఒక యూనిట్ (0.002mm) ఉన్నప్పుడు, అది రాక్‌వెల్ కాఠిన్యంలో ఒక సంఖ్య మార్పుకు సమానం. e విలువ ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, లోహం యొక్క కాఠిన్యం అంత తక్కువగా ఉంటుంది, మరియు దీనికి విరుద్ధంగా ఉంటుంది.
పైన పేర్కొన్న మూడు స్కేళ్ల వర్తించే పరిధి ఈ క్రింది విధంగా ఉంది:
HRA (డైమండ్ కోన్ ఇండెంటర్) 20-88
HRC (డైమండ్ కోన్ ఇండెంటర్) 20-70
హెచ్‌ఆర్‌బి (వ్యాసం 1.588 మిమీ స్టీల్ బాల్ ఇండెంటర్) 20-100
ప్రస్తుతం రాక్‌వెల్ కాఠిన్య పరీక్ష అనేది విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్న పద్ధతి, దీనిలో స్టీల్ పైపు ప్రమాణాలలో బ్రినెల్ కాఠిన్యం (HB) తర్వాత రెండవ స్థానంలో HRC ఉపయోగించబడుతుంది. రాక్‌వెల్ కాఠిన్యాన్ని అత్యంత మృదువైన వాటి నుండి అత్యంత కఠినమైన వాటి వరకు లోహ పదార్థాలను కొలవడానికి ఉపయోగించవచ్చు. ఇది బ్రినెల్ పద్ధతి యొక్క లోపాలను పూరిస్తుంది. ఇది బ్రినెల్ పద్ధతి కంటే సరళమైనది మరియు కాఠిన్య విలువను కాఠిన్య యంత్రం యొక్క డయల్ నుండి నేరుగా చదవవచ్చు. అయితే, దీని చిన్న ఇండెంటేషన్ కారణంగా, కాఠిన్య విలువ బ్రినెల్ పద్ధతి అంత కచ్చితమైనది కాదు.

C. వికర్స్ కాఠిన్యం (HV)

విక్కర్స్ కాఠిన్య పరీక్ష కూడా ఒక ఇండెంటేషన్ పరీక్షా పద్ధతి. ఇది, ఎదురెదురు ఉపరితలాల మధ్య 1360 కోణం కలిగిన ఒక చతురస్రాకార పిరమిడ్ ఆకారపు వజ్రపు ఇండెంటర్‌ను, ఎంచుకున్న పరీక్షా బలం (F) తో పరీక్షా ఉపరితలంపైకి నొక్కి, నిర్దిష్ట హోల్డింగ్ సమయం తర్వాత దానిని తొలగిస్తుంది. ఈ బలం వద్ద, ఇండెంటేషన్ యొక్క రెండు కర్ణాల పొడవును కొలుస్తారు.

విక్కర్స్ కాఠిన్య విలువ అనేది పరీక్షా బలాన్ని ఇండెంటేషన్ ఉపరితల వైశాల్యంతో భాగించగా వచ్చే భాగఫలం. దీని గణన సూత్రం:
సూత్రంలో: HV–విక్కర్స్ కాఠిన్య చిహ్నం, N/mm2 (MPa);
F–పరీక్ష బలం, N;
d–గుంట యొక్క రెండు కర్ణాల అంకగణిత సగటు, మి.మీ.
విక్కర్స్ కాఠిన్యతలో ఉపయోగించే పరీక్షా బలం F 5 (49.03), 10 (98.07), 20 (196.1), 30 (294.2), 50 (490.3), 100 (980.7) Kgf (N) మరియు ఇతర ఆరు స్థాయిలు. కాఠిన్య విలువను 5~1000HV పరిధిలో కొలవవచ్చు.
వ్యక్తీకరణ పద్ధతికి ఉదాహరణ: 640HV30/20 అంటే 30Hgf (294.2N) పరీక్షా బలంతో 20S (సెకన్లు) పాటు కొలిచిన వికర్స్ కాఠిన్య విలువ 640N/mm2 (MPa) అని అర్థం.
చాలా పలుచని లోహ పదార్థాలు మరియు ఉపరితల పొరల కాఠిన్యాన్ని నిర్ధారించడానికి వికర్స్ కాఠిన్య పద్ధతిని ఉపయోగించవచ్చు. ఇది బ్రినెల్ మరియు రాక్‌వెల్ పద్ధతుల యొక్క ప్రధాన ప్రయోజనాలను కలిగి ఉండి, వాటి ప్రాథమిక లోపాలను అధిగమిస్తుంది, కానీ ఇది రాక్‌వెల్ పద్ధతి అంత సులభమైనది కాదు. స్టీల్ పైపు ప్రమాణాలలో వికర్స్ పద్ధతిని అరుదుగా ఉపయోగిస్తారు.