धातुओं की कठोरता। धातु कठोरता तालिका

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-18 04:10

भागों और तंत्रों को लंबे समय तक और मज़बूती से सेवा देने के लिए, जिन सामग्रियों से उन्हें बनाया जाता है, उन्हें आवश्यक कार्य परिस्थितियों को पूरा करना चाहिए। इसलिए उनके मुख्य यांत्रिक मापदंडों के अनुमेय मूल्यों को नियंत्रित करना महत्वपूर्ण है। यांत्रिक गुणों में कठोरता, शक्ति, प्रभाव शक्ति, लचीलापन शामिल हैं। धातुओं की कठोरता एक प्राथमिक संरचनात्मक विशेषता है।

अवधारणा

धातुओं और मिश्र धातुओं की कठोरता एक सामग्री का प्रतिरोध पैदा करने का गुण है जब कोई अन्य शरीर इसकी सतह परतों में प्रवेश करता है, जो विकृत नहीं होता है और साथ में लोड (इंडेंटर) के तहत नहीं गिरता है। उद्देश्य के साथ परिभाषित:

• स्वीकार्य डिज़ाइन सुविधाओं और संचालन संभावनाओं के बारे में जानकारी प्राप्त करना;
• समय के प्रभाव में राज्य का विश्लेषण;
• गर्मी उपचार के परिणामों की निगरानी करना।

उम्र बढ़ने के लिए सतह की ताकत और प्रतिरोध आंशिक रूप से इस सूचक पर निर्भर करता है। मूल के रूप में एक्सप्लोर करेंसामग्री और तैयार भाग।

शोध विकल्प

सूचक एक मान है जिसे कठोरता संख्या कहा जाता है। धातुओं की कठोरता को मापने की विभिन्न विधियाँ हैं। सबसे सटीक शोध विभिन्न प्रकार की गणना, इंडेंटर्स और उपयुक्त कठोरता परीक्षकों का उपयोग करना है:

1. ब्रिनेल: उपकरण का सार अध्ययन के तहत धातु या मिश्र धातु में एक गेंद को दबा रहा है, छाप के व्यास की गणना कर रहा है और फिर गणितीय रूप से यांत्रिक पैरामीटर की गणना कर रहा है।
2. रॉकवेल: बॉल या डायमंड कोन का इस्तेमाल किया जाता है। मान एक पैमाने पर प्रदर्शित किया जाता है या गणना की जाती है।
3. विकर्स: हीरे की पिरामिड टिप का उपयोग करके धातु की कठोरता का सबसे सटीक माप।

एक ही सामग्री के लिए विभिन्न माप विधियों के संकेतकों के बीच पैरामीट्रिक पत्राचार निर्धारित करने के लिए विशेष सूत्र और टेबल हैं।

माप विकल्प निर्धारित करने वाले कारक

उपकरणों की आवश्यक श्रेणी के साथ प्रयोगशाला स्थितियों में, वर्कपीस की कुछ विशेषताओं के आधार पर अनुसंधान पद्धति का चुनाव किया जाता है।

1. यांत्रिक पैरामीटर का सांकेतिक मूल्य। 450-650 एचबी तक कम कठोरता वाले संरचनात्मक स्टील्स और सामग्रियों के लिए, ब्रिनेल विधि का उपयोग किया जाता है; उपकरण, मिश्र धातु स्टील्स और अन्य मिश्र धातुओं के लिए - रॉकवेल; कठोर मिश्र धातुओं के लिए - विकर्स।
2. परीक्षण नमूने के आयाम। विशेष रूप से छोटे और नाजुक हिस्सों की जांच की जाती हैविकर्स कठोरता परीक्षक का उपयोग करना।
3. माप बिंदु पर धातु की मोटाई, विशेष रूप से कार्बराइज्ड या नाइट्राइड परत।

सभी आवश्यकताओं और अनुपालनों को GOST द्वारा प्रलेखित किया गया है।

ब्रिनेल तकनीक की विशेषताएं

ब्रिनेल कठोरता परीक्षक का उपयोग करके धातुओं और मिश्र धातुओं का कठोरता परीक्षण निम्नलिखित विशेषताओं के साथ किया जाता है:

1. इंडेंटर - 1, 2, 2, 5, 5 या 10 मिमी (GOST 3722-81) के व्यास के साथ मिश्र धातु इस्पात या टंगस्टन कार्बाइड मिश्र धातु से बनी एक गेंद।
2. स्थिर इंडेंटेशन की अवधि: कच्चा लोहा और स्टील के लिए - 10-15 एस, अलौह मिश्र धातुओं के लिए - 30, 60 एस की अवधि भी संभव है, और कुछ मामलों में - 120 और 180 एस।
3. यांत्रिक पैरामीटर की सीमा मान: 450 HB जब स्टील की गेंद से मापा जाता है; कार्बाइड का उपयोग करते समय 650 एचबी।
4. संभावित भार। किट में शामिल वज़न का उपयोग करके, परीक्षण नमूने पर वास्तविक विरूपण बल को ठीक किया जाता है। उनके न्यूनतम स्वीकार्य मान: 153, 2, 187, 5, 250 एन; अधिकतम - 9807, 14710, 29420 एन (गोस्ट 23677-79)।

सूत्रों का उपयोग करके, चयनित गेंद के व्यास और परीक्षण की जा रही सामग्री के आधार पर, उपयुक्त स्वीकार्य इंडेंटेशन बल की गणना की जा सकती है।

मिश्र धातु प्रकार	गणितीय भार गणना
स्टील, निकल और टाइटेनियम मिश्र धातु	30डी2
कच्चा लोहा	10डी2, 30डी2
तांबे और तांबे की मिश्रधातु	5डी2, 10डी2, 30डी2
हल्की धातु और मिश्रधातु	2, 5डी2, 5डी2, 10डी2, 15डी 2
सीसा, टिन	1डी2

नोटेशन उदाहरण:

400HB10/1500/20, जहां 400HB धातु की ब्रिनेल कठोरता है; 10 - गेंद का व्यास, 10 मिमी; 1500 - स्थिर भार, 1500 किग्रा; 20 - इंडेंटेशन की अवधि, 20 एस।

सटीक संख्याओं को स्थापित करने के लिए, एक ही नमूने की कई जगहों पर जांच करना और प्राप्त औसत का पता लगाकर समग्र परिणाम निर्धारित करना तर्कसंगत है।

ब्रिनेल कठोरता परीक्षण

अनुसंधान प्रक्रिया निम्नलिखित क्रम में आगे बढ़ती है:

1. आवश्यकताओं के अनुपालन के लिए भाग की जाँच करना (GOST 9012-59, GOST 2789)।
2. डिवाइस के स्वास्थ्य की जांच करना।
3. आवश्यक गेंद का चयन, संभावित बल का निर्धारण, इसके गठन के लिए भार निर्धारित करना, इंडेंटेशन अवधि।
4. नमूने की कठोरता परीक्षक और विरूपण शुरू करना।
5. एक अवकाश के व्यास को मापना।
6. अनुभवजन्य गणना।

НВ=एफ/ए, जहाँ F भार है, kgf या N; ए - छाप क्षेत्र, मिमी²।

НВ=(0, 102F)/(πDh), जहां डी - गेंद का व्यास, मिमी; एच - छाप गहराई, मिमी।

इस विधि द्वारा मापी गई धातुओं की कठोरता का के साथ अनुभवजन्य संबंध हैशक्ति मापदंडों की गणना। विधि सटीक है, विशेष रूप से नरम मिश्र धातुओं के लिए। यह इस यांत्रिक संपत्ति के मूल्यों को निर्धारित करने के लिए सिस्टम में मौलिक है।

रॉकवेल तकनीक की विशेषताएं

माप की इस पद्धति का आविष्कार XX सदी के 20 के दशक में किया गया था, जो पिछले एक की तुलना में अधिक स्वचालित था। कठिन सामग्री के लिए उपयोग किया जाता है। इसकी मुख्य विशेषताएं (GOST 9013-59; GOST 23677-79):

1. 10 किग्रा. के प्राथमिक भार की उपस्थिति।
2. धारण अवधि: 10-60 सेकंड।
3. संभावित संकेतकों के सीमा मूल्य: एचआरए: 20-88; एचआरबी: 20-100; एचआरसी: 20-70.
4. कठोरता परीक्षक के डायल पर संख्या की कल्पना की जाती है, इसकी गणना अंकगणितीय रूप से भी की जा सकती है।
5. स्केल और इंडेंटर्स। इंडेंटर के प्रकार और अधिकतम स्वीकार्य स्थिर भार के आधार पर 11 अलग-अलग पैमाने हैं। सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला: ए, बी और सी।

A: डायमंड कोन टिप, 120˚ पॉइंट एंगल, 60kgf टोटल स्टैटिक फोर्स, HRA; पतले उत्पादों की जांच की जाती है, मुख्यतः रोल्ड उत्पाद।

C: 150kgf HRC हीरा शंकु, कठोर और कठोर सामग्री के लिए उपयुक्त।

B: कठोर स्टील या हार्ड टंगस्टन कार्बाइड से बनी 1.588 मिमी की गेंद, 100 kgf लोड, HRB, एनाल्ड उत्पादों की कठोरता का मूल्यांकन करने के लिए उपयोग किया जाता है।

रॉकवेल बी, एफ, जी स्केल के लिए बॉल के आकार का टिप (1.588 मिमी) लागू होता है। ई, एच, के स्केल भी होते हैं, जिसके लिए 3.175 मिमी (GOST 9013-59) के व्यास के साथ एक गेंद होती है। प्रयोग किया जाता है।

नमूनों की संख्या,एक क्षेत्र में रॉकवेल कठोरता परीक्षक के साथ बनाया गया भाग के आकार से सीमित है। विरूपण के पिछले स्थान से 3-4 व्यास की दूरी पर एक दूसरे परीक्षण की अनुमति है। परीक्षण के तहत उत्पाद की मोटाई को भी विनियमित किया जाता है। यह टिप के प्रवेश की गहराई से 10 गुना से कम नहीं होना चाहिए।

नोटेशन उदाहरण:

50HRC - धातु की रॉकवेल कठोरता, हीरे की नोक से मापी जाती है, इसकी संख्या 50 है।

रॉकवेल स्टडी प्लान

ब्रिनेल विधि की तुलना में धातु की कठोरता का मापन अधिक सरल है।

1. किसी भाग के आयाम और सतह की विशेषताओं का आकलन करना।
2. डिवाइस के स्वास्थ्य की जांच करना।
3. टिप प्रकार और भार क्षमता निर्धारित करें।
4. पैटर्न सेट करना।
5. सामग्री पर प्राथमिक बल का कार्यान्वयन, 10 kgf का मान।
6. एक पूर्ण और उचित प्रयास करना।
7. प्राप्त नंबर को डायल के पैमाने पर पढ़ना।

यांत्रिक पैरामीटर को सटीक रूप से निर्धारित करने के लिए गणितीय गणना भी संभव है।

60 या 150 kgf के भार वाले हीरे के शंकु का उपयोग करते समय:

एचआर=100-((एच-एच)/0, 002;

100 kgf के बल के तहत गेंद से परीक्षण करते समय:

एचआर=130-((एच-एच)/0, 002, जहाँ h 10 kgf के प्राथमिक बल पर इंडेंटर की प्रवेश गहराई है; एच पूर्ण लोड पर इंडेंटर की प्रवेश गहराई है; 0, 002 एक गुणांक है जो टिप की गति की मात्रा को नियंत्रित करता है जब कठोरता संख्या 1 इकाई से बदल जाती है।

रॉकवेल की विधि सरल है लेकिन पर्याप्त सटीक नहीं है। साथ ही, यह कठोर धातुओं और मिश्र धातुओं के यांत्रिक गुणों को माप सकता है।

विकर्स तकनीक की विशेषताएं

इस विधि का उपयोग करके धातुओं की कठोरता का निर्धारण करना सबसे सरल और सटीक है। कठोरता परीक्षक का काम हीरे के पिरामिड टिप के नमूने में इंडेंटेशन पर आधारित है।

मुख्य विशेषताएं:

1. सूचकांक: 136° शीर्ष हीरा पिरामिड।
2. अधिकतम अनुमेय भार: मिश्र धातु वाले कच्चा लोहा और स्टील के लिए - 5-100 किग्रा; तांबे की मिश्र धातुओं के लिए - 2.5-50 किग्रा; एल्यूमीनियम और उस पर आधारित मिश्र धातुओं के लिए - 1-100 किग्रा.
3. स्टेटिक लोड होल्डिंग अवधि: 10 से 15 सेकेंड
4. परीक्षित सामग्री: रासायनिक गर्मी उपचार के बाद उत्पादों सहित 450-500 एचबी से अधिक की कठोरता वाले स्टील और अलौह धातुएं।

नोटेशन उदाहरण:

700HV20/15, जहां 700HV विकर्स कठोरता संख्या है; 20 - भार, 20 किग्रा; 15 - स्थिर प्रयास की अवधि, 15 s.

विकर्स स्टडी सीक्वेंस

प्रक्रिया अत्यंत सरल है।

1. सैंपल और इंस्ट्रूमेंटेशन की जांच करें। भाग की सतह पर विशेष ध्यान दिया जाता है।
2. स्वीकार्य प्रयास का चयन।
3. परीक्षण सामग्री स्थापित करना।
4. कठोरता परीक्षक को चालू करना।
5. परिणाम डायल पर पढ़ें।

इस विधि द्वारा गणितीय गणना इस प्रकार है:

एचवी=1, 8544(एफ/डी²), जहां F भार है,केजीएफ; d, छाप के विकर्णों की लंबाई का औसत मान है, मिमी।

यह आपको परिणाम की उच्च सटीकता प्रदान करते हुए धातुओं, पतले और छोटे भागों की कठोरता को मापने की अनुमति देता है।

पैमानों के बीच संक्रमण के तरीके

विशेष उपकरणों का उपयोग करके प्रिंट के व्यास को निर्धारित करने के बाद, आप कठोरता को निर्धारित करने के लिए तालिकाओं का उपयोग कर सकते हैं। इस यांत्रिक पैरामीटर की गणना में धातुओं की कठोरता तालिका एक सिद्ध सहायक है। इसलिए, यदि ब्रिनेल मान ज्ञात है, तो संबंधित विकर्स या रॉकवेल संख्या आसानी से निर्धारित की जा सकती है।

कुछ मेल खाने वाले मानों का उदाहरण:

प्रिंट व्यास, मिमी	शोध विधि
	ब्रिनेल	रॉकवेल			विकर्स
		ए	सी	बी
3, 90	241	62, 8	24, 0	99, 8	242
4, 09	218	60, 8	20, 3	96, 7	218
4, 20	206	59, 6	17, 9	94, 6	206
4, 99	143	49, 8	-	77, 6	143

धातुओं की कठोरता की तालिका प्रयोगात्मक डेटा के आधार पर संकलित की जाती है और इसमें उच्च सटीकता होती है। आयरन-कार्बन मिश्र धातु में कार्बन सामग्री पर ब्रिनेल कठोरता की चित्रमय निर्भरताएँ भी हैं। तो, इस तरह की निर्भरता के अनुसार, 0.2% के बराबर संरचना में कार्बन की मात्रा वाले स्टील के लिए, यह 130 HB है।

नमूना आवश्यकताएँ

गोस्ट की आवश्यकताओं के अनुसार, परीक्षण किए गए भागों को निम्नलिखित विशेषताओं को पूरा करना चाहिए:

1. वर्कपीस समतल होना चाहिए, कठोरता परीक्षक की मेज पर मजबूती से लेटना चाहिए, इसके किनारे चिकने या सावधानीपूर्वक संसाधित होने चाहिए।
2. सतह में न्यूनतम खुरदरापन होना चाहिए। रासायनिक यौगिकों की मदद से रेत और साफ किया जाना चाहिए। उसी समय, मशीनिंग प्रक्रियाओं के दौरान, कार्य सख्त होने और उपचारित परत के तापमान में वृद्धि को रोकने के लिए महत्वपूर्ण है।
3. पैरामीट्रिक गुणों द्वारा कठोरता निर्धारित करने के लिए भाग को चयनित विधि का पालन करना चाहिए।

सटीक माप के लिए प्राथमिक आवश्यकताओं की पूर्ति एक पूर्वापेक्षा है।

धातुओं की कठोरता एक महत्वपूर्ण मौलिक यांत्रिक संपत्ति है जो उनकी कुछ अन्य यांत्रिक और तकनीकी विशेषताओं, पिछली प्रसंस्करण प्रक्रियाओं के परिणाम, समय कारकों के प्रभाव और संभावित परिचालन स्थितियों को निर्धारित करती है। शोध पद्धति का चुनाव नमूने की अनुमानित विशेषताओं पर निर्भर करता है, इसकीपैरामीटर और रासायनिक संरचना।