ଇସ୍ପାତ ପାଇଁ ତିନୋଟି କଠୋରତା ମାନଦଣ୍ଡ

କଠିନ ବସ୍ତୁ ଦ୍ୱାରା ପୃଷ୍ଠର ଇଣ୍ଡେଣ୍ଟେସନ୍ ପ୍ରତିରୋଧ କରିବା ପାଇଁ ଧାତୁ ସାମଗ୍ରୀର କ୍ଷମତାକୁ କଠୋରତା କୁହାଯାଏ। ବିଭିନ୍ନ ପରୀକ୍ଷା ପଦ୍ଧତି ଏବଂ ପ୍ରୟୋଗ ପରିସର ଅନୁସାରେ, କଠୋରତାକୁ ବ୍ରିନେଲ୍ କଠୋରତା, ରକୱେଲ୍ କଠୋରତା, ଭିକର୍ସ କଠୋରତା, କୂଳ କଠୋରତା, ମାଇକ୍ରୋକଠୋରତା ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ତାପମାତ୍ରା କଠୋରତାରେ ବିଭକ୍ତ କରାଯାଇପାରେ। ପାଇପ୍ ପାଇଁ ସାଧାରଣତଃ ବ୍ୟବହୃତ ତିନୋଟି କଠୋରତା ଅଛି: ବ୍ରିନେଲ୍, ରକୱେଲ୍ ଏବଂ ଭିକର୍ସ କଠୋରତା।

A. ବ୍ରିନେଲ୍ କଠୋରତା (HB)

ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ପରୀକ୍ଷଣ ବଳ (F) ସହିତ ନମୁନା ପୃଷ୍ଠରେ ଚାପିବା ପାଇଁ ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ବ୍ୟାସର ଏକ ଷ୍ଟିଲ୍ ବଲ୍ କିମ୍ବା କାର୍ବାଇଡ୍ ବଲ୍ ବ୍ୟବହାର କରନ୍ତୁ। ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ଧରିବା ସମୟ ପରେ, ପରୀକ୍ଷଣ ବଳକୁ ବାହାର କରନ୍ତୁ ଏବଂ ନମୁନା ପୃଷ୍ଠରେ ଇଣ୍ଡେଣ୍ଟେସନ୍ ବ୍ୟାସ (L) ମାପନ୍ତୁ। ବ୍ରିନେଲ୍ କଠୋରତା ମୂଲ୍ୟ ହେଉଛି ପରୀକ୍ଷଣ ବଳକୁ ଇଣ୍ଡେଣ୍ଟ ହୋଇଥିବା ଗୋଲକର ପୃଷ୍ଠ କ୍ଷେତ୍ରଫଳ ଦ୍ୱାରା ବିଭକ୍ତ କରି ପ୍ରାପ୍ତ ଭାଗଫଣ୍ଟ। HBS (ଷ୍ଟିଲ୍ ବଲ୍) ରେ ପ୍ରକାଶିତ, ଏକକ ହେଉଛି N/mm2 (MPa)।

ଗଣନା ସୂତ୍ର ହେଉଛି:
ସୂତ୍ରରେ: F–ଧାତୁ ନମୁନାର ପୃଷ୍ଠରେ ଚାପି ଦିଆଯାଇଥିବା ପରୀକ୍ଷଣ ବଳ, N;
ପରୀକ୍ଷଣ ପାଇଁ ଇସ୍ପାତ ବଲ୍‌ର D–ବ୍ୟସାୟ, ମିମି;
d–ଇଣ୍ଡେଣ୍ଟେସନର ହାରାହାରି ବ୍ୟାସ, ମିମି।
ବ୍ରିନେଲ୍ କଠୋରତାର ମାପ ଅଧିକ ସଠିକ୍ ଏବଂ ନିର୍ଭରଯୋଗ୍ୟ, କିନ୍ତୁ ସାଧାରଣତଃ HBS କେବଳ 450N/mm2 (MPa) ତଳେ ଥିବା ଧାତୁ ସାମଗ୍ରୀ ପାଇଁ ଉପଯୁକ୍ତ, ଏବଂ କଠିନ ଇସ୍ପାତ କିମ୍ବା ପତଳା ପ୍ଲେଟ୍ ପାଇଁ ଉପଯୁକ୍ତ ନୁହେଁ। ଷ୍ଟିଲ୍ ପାଇପ୍ ମାନକ ମଧ୍ୟରେ, ବ୍ରିନେଲ୍ କଠୋରତା ସର୍ବାଧିକ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ। ଇଣ୍ଡେଣ୍ଟେସନ୍ ବ୍ୟାସ d ପ୍ରାୟତଃ ସାମଗ୍ରୀର କଠୋରତା ପ୍ରକାଶ କରିବା ପାଇଁ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ, ଯାହା ଉଭୟ ସହଜ ଏବଂ ସୁବିଧାଜନକ।
ଉଦାହରଣ: 120HBS10/1000130: ଏହାର ଅର୍ଥ ହେଉଛି 1000Kgf (9.807KN) ପରୀକ୍ଷା ବଳରେ 30 ସେକେଣ୍ଡ (ସେକେଣ୍ଡ) ପାଇଁ 10mm ବ୍ୟାସ ଷ୍ଟିଲ୍ ବଲ୍ ବ୍ୟବହାର କରି ମାପ କରାଯାଇଥିବା ବ୍ରିନେଲ୍ କଠୋରତା ମୂଲ୍ୟ ହେଉଛି 120N/mm2 (MPa)।

B. ରକୱେଲ କଠୋରତା (HR)

ବ୍ରିନେଲ୍ କଠୋରତା ପରୀକ୍ଷା ପରି ରକୱେଲ୍ କଠୋରତା ପରୀକ୍ଷା ଏକ ଇଣ୍ଡେଣ୍ଟେସନ୍ ପରୀକ୍ଷା ପଦ୍ଧତି। ପାର୍ଥକ୍ୟ ହେଉଛି ଏହା ଇଣ୍ଡେଣ୍ଟେସନ୍ ର ଗଭୀରତା ମାପ କରେ। ଅର୍ଥାତ୍, ପ୍ରାରମ୍ଭିକ ପରୀକ୍ଷଣ ବଳ (Fo) ଏବଂ ମୋଟ ପରୀକ୍ଷଣ ବଳ (F) ର କ୍ରମିକ କାର୍ଯ୍ୟ ଅଧୀନରେ, ଇଣ୍ଡେଣ୍ଟର (ଇସ୍ପାତ କାରଖାନାର କୋନ୍ କିମ୍ବା ଇସ୍ପାତ ବଲ୍) ନମୁନାର ପୃଷ୍ଠରେ ଚାପି ଦିଆଯାଏ। ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ଧରିବା ସମୟ ପରେ, ମୁଖ୍ୟ ବଳ ଅପସାରିତ ହୁଏ। ପରୀକ୍ଷଣ ବଳ, କଠୋରତା ମୂଲ୍ୟ ଗଣନା କରିବା ପାଇଁ ମାପ କରାଯାଇଥିବା ଅବଶିଷ୍ଟ ଇଣ୍ଡେଣ୍ଟେସନ୍ ଗଭୀରତା ବୃଦ୍ଧି (e) ବ୍ୟବହାର କରନ୍ତୁ। ଏହାର ମୂଲ୍ୟ ହେଉଛି ଏକ ଅଜ୍ଞାତ ସଂଖ୍ୟା, ଯାହା HR ପ୍ରତୀକ ଦ୍ୱାରା ପ୍ରତିନିଧିତ୍ୱ କରାଯାଏ, ଏବଂ ବ୍ୟବହୃତ ସ୍କେଲ୍ ଗୁଡିକରେ A, B, C, D, E, F, G, H, ଏବଂ K ସମେତ 9 ଟି ସ୍କେଲ୍ ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ। ସେମାନଙ୍କ ମଧ୍ୟରେ, ଇସ୍ପାତ କଠୋରତା ପରୀକ୍ଷା ପାଇଁ ସାଧାରଣତଃ ବ୍ୟବହୃତ ସ୍କେଲ୍ ଗୁଡିକ ହେଉଛି A, B, ଏବଂ C, ଯଥା HRA, HRB, ଏବଂ HRC।

କଠୋରତା ମୂଲ୍ୟ ନିମ୍ନଲିଖିତ ସୂତ୍ର ବ୍ୟବହାର କରି ଗଣନା କରାଯାଏ:
A ଏବଂ C ସ୍କେଲ୍ ସହିତ ପରୀକ୍ଷଣ କରିବା ସମୟରେ, HR=100-e
B ସ୍କେଲରେ ପରୀକ୍ଷଣ କରିବା ସମୟରେ, HR=130-e
ସୂତ୍ରରେ, e – ଅବଶିଷ୍ଟ ଇଣ୍ଡେଣ୍ଟେସନ୍ ଗଭୀରତା ବୃଦ୍ଧିକୁ 0.002mm ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ଏକକରେ ପ୍ରକାଶ କରାଯାଇଛି, ଅର୍ଥାତ୍, ଯେତେବେଳେ ଇଣ୍ଡେଣ୍ଟରର ଅକ୍ଷୀୟ ବିସ୍ଥାପନ ଗୋଟିଏ ୟୁନିଟ୍ (0.002mm) ହୋଇଥାଏ, ଏହା ରକୱେଲ୍ କଠୋରତାରେ ଗୋଟିଏ ସଂଖ୍ୟା ଦ୍ୱାରା ପରିବର୍ତ୍ତନ ସହିତ ସମାନ। e ମୂଲ୍ୟ ଯେତେ ବଡ଼ ହେବ, ଧାତୁର କଠୋରତା ସେତେ କମ୍ ହେବ, ଏବଂ ବିପରୀତ।
ଉପରୋକ୍ତ ତିନୋଟି ସ୍କେଲର ପ୍ରଯୁଜ୍ୟ ପରିସର ନିମ୍ନଲିଖିତ ଅଟେ:
HRA (ହୀରା କୋନ୍ ଇଣ୍ଡେଣ୍ଟର୍) 20-88
HRC (ହୀରା କୋନ୍ ଇଣ୍ଡେଣ୍ଟର୍) 20-70
HRB (ବ୍ୟସାୟ 1.588mm ଷ୍ଟିଲ୍ ବଲ୍ ଇଣ୍ଡେଣ୍ଟର୍) 20-100
ରକୱେଲ କଠୋରତା ପରୀକ୍ଷା ବର୍ତ୍ତମାନ ଏକ ବହୁଳ ଭାବରେ ବ୍ୟବହୃତ ପଦ୍ଧତି, ଯାହା ମଧ୍ୟରେ HRC ବ୍ରିନେଲ କଠୋରତା HB ପରେ ଦ୍ୱିତୀୟ ସ୍ଥାନରେ ଇସ୍ପାତ ପାଇପ୍ ମାନଦଣ୍ଡରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ। ରକୱେଲ କଠୋରତାକୁ ଅତ୍ୟନ୍ତ ନରମରୁ ଅତ୍ୟନ୍ତ କଠିନ ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ଧାତୁ ସାମଗ୍ରୀ ମାପ କରିବା ପାଇଁ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇପାରିବ। ଏହା ବ୍ରିନେଲ ପଦ୍ଧତିର ତ୍ରୁଟିଗୁଡ଼ିକୁ ପୂରଣ କରେ। ଏହା ବ୍ରିନେଲ ପଦ୍ଧତି ଅପେକ୍ଷା ସରଳ ଏବଂ କଠୋରତା ମୂଲ୍ୟକୁ କଠୋରତା ମେସିନର ଡାଏଲରୁ ସିଧାସଳଖ ପଢ଼ାଯାଇପାରିବ। ତଥାପି, ଏହାର ଛୋଟ ଇଣ୍ଡେଣ୍ଟେସନ୍ ଯୋଗୁଁ, କଠୋରତା ମୂଲ୍ୟ ବ୍ରିନେଲ ପଦ୍ଧତି ପରି ସଠିକ୍ ନୁହେଁ।

C. ଭିକର୍ସ କଠୋରତା (HV)

ଭିକର୍ସ କଠୋରତା ପରୀକ୍ଷା ମଧ୍ୟ ଏକ ଇଣ୍ଡେଣ୍ଟେସନ୍ ପରୀକ୍ଷା ପଦ୍ଧତି। ଏହା ଏକ ଚୟନିତ ପରୀକ୍ଷା ବଳ (F) ରେ ବିପରୀତ ପୃଷ୍ଠ ମଧ୍ୟରେ 1360 କୋଣ ସହିତ ଏକ ବର୍ଗାକାର ପିରାମିଡାଲ୍ ହୀରା ଇଣ୍ଡେଣ୍ଟରକୁ ପରୀକ୍ଷା ପୃଷ୍ଠରେ ଦବାଏ, ଏବଂ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ଧରିବା ସମୟ ପରେ ଏହାକୁ ବାହାର କରେ। ବଳ ପ୍ରୟୋଗ କରି, ଇଣ୍ଡେଣ୍ଟେସନ୍ ର ଦୁଇଟି କର୍ଣ୍ଣର ଲମ୍ବ ମାପ କରନ୍ତୁ।

ଭିକର୍ସ କଠୋରତା ମୂଲ୍ୟ ହେଉଛି ପରୀକ୍ଷଣ ବଳର ଭାଗଫଳ ଯାହାକୁ ଇଣ୍ଡେଣ୍ଟେସନ୍ ପୃଷ୍ଠ କ୍ଷେତ୍ରଫଳ ଦ୍ୱାରା ବିଭାଜିତ କରାଯାଏ। ଏହାର ଗଣନା ସୂତ୍ର ହେଉଛି:
ସୂତ୍ରରେ: HV–ଭିକର କଠୋରତା ପ୍ରତୀକ, N/mm2 (MPa);
F–ପରୀକ୍ଷଣ ବଳ, N;
d–ଇଣ୍ଡେଣ୍ଟେସନର ଦୁଇଟି କର୍ଣ୍ଣର ଗାଣିତିକ ମଧ୍ୟମା, mm।
ଭିକରସ୍ କଠୋରତାରେ ବ୍ୟବହୃତ ପରୀକ୍ଷଣ ବଳ F ହେଉଛି 5 (49.03), 10 (98.07), 20 (196.1), 30 (294.2), 50 (490.3), 100 (980.7) Kgf (N) ଏବଂ ଅନ୍ୟାନ୍ୟ ଛଅଟି ସ୍ତର। କଠୋରତା ମୂଲ୍ୟ ମାପ କରାଯାଇପାରିବ ପରିସର ହେଉଛି 5~1000HV।
ପ୍ରକାଶନ ପଦ୍ଧତିର ଉଦାହରଣ: 640HV30/20 ଅର୍ଥ ହେଉଛି 20S (ସେକେଣ୍ଡ) ପାଇଁ 30Hgf (294.2N) ପରୀକ୍ଷଣ ବଳ ସହିତ ମାପ କରାଯାଇଥିବା ଭିକରସ୍ କଠୋରତା ମୂଲ୍ୟ ହେଉଛି 640N/mm2 (MPa)।
ଭିକର୍ସ କଠୋରତା ପଦ୍ଧତିକୁ ଅତି ପତଳା ଧାତୁ ସାମଗ୍ରୀ ଏବଂ ପୃଷ୍ଠ ସ୍ତରର କଠୋରତା ନିର୍ଣ୍ଣୟ କରିବା ପାଇଁ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଇପାରିବ। ଏଥିରେ ବ୍ରିନେଲ ଏବଂ ରକୱେଲ ପଦ୍ଧତିର ମୁଖ୍ୟ ସୁବିଧା ଅଛି ଏବଂ ଏହା ସେମାନଙ୍କର ମୌଳିକ ତ୍ରୁଟିକୁ ଦୂର କରିଥାଏ, କିନ୍ତୁ ଏହା ରକୱେଲ ପଦ୍ଧତି ପରି ସରଳ ନୁହେଁ। ଷ୍ଟିଲ୍ ପାଇପ୍ ମାନକରେ ଭିକର୍ସ ପଦ୍ଧତି କ୍ୱଚିତ୍ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ।