ब्रिनेल, रॉकवेल और विकर्स कठोरता इकाइयों के बीच संबंध (कठोरता प्रणाली)

उत्पादन में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली कठोरता मापन विधि प्रेस-इन कठोरता है, जैसे ब्रिनेल कठोरता, रॉकवेल कठोरता, विकर्स कठोरता और सूक्ष्म कठोरता। प्राप्त कठोरता मान मूलतः बाहरी वस्तुओं के प्रवेश से उत्पन्न प्लास्टिक विरूपण के प्रति धातु की सतह के प्रतिरोध को दर्शाता है।

कठोरता की विभिन्न इकाइयों का संक्षिप्त परिचय निम्नलिखित है:

1. ब्रिनेल कठोरता (एचबी)

किसी निश्चित आकार (आमतौर पर 10 मिमी व्यास) की कठोर इस्पात की गेंद को किसी पदार्थ की सतह पर एक निश्चित भार (सामान्यतः 3000 किलोग्राम) से दबाएँ और कुछ समय तक दबाए रखें। भार हटाने के बाद, भार और धंसे हुए क्षेत्र का अनुपात ब्रिनेल कठोरता मान (HB) होता है, जिसे किलोग्राम बल/मिमी² (N/मिमी²) में व्यक्त किया जाता है।

2. रॉकवेल कठोरता (एचआर)

जब HB>450 हो या नमूना बहुत छोटा हो, तो ब्रिनेल कठोरता परीक्षण का उपयोग नहीं किया जा सकता है और इसके बजाय रॉकवेल कठोरता माप का उपयोग किया जाना चाहिए। इसमें 120° के शीर्ष कोण वाले हीरे के शंकु या 1.59 मिमी और 3.18 मिमी व्यास वाली स्टील की गेंद का उपयोग करके परीक्षण की जाने वाली सामग्री की सतह पर एक निश्चित भार के तहत दबाव डाला जाता है, और दबाव की गहराई से सामग्री की कठोरता प्राप्त की जाती है। परीक्षण सामग्री की कठोरता के अनुसार, इसे तीन अलग-अलग पैमानों में व्यक्त किया जा सकता है:

एचआरए: यह 60 किलोग्राम के भार और डायमंड कोन इंडेंटर का उपयोग करके प्राप्त की गई कठोरता है, और इसका उपयोग अत्यधिक उच्च कठोरता वाली सामग्रियों (जैसे सीमेंटेड कार्बाइड, आदि) के लिए किया जाता है।

एचआरबी: यह 100 किलोग्राम भार और 1.58 मिमी व्यास वाली कठोर इस्पात की गेंद का उपयोग करके प्राप्त की गई कठोरता है। इसका उपयोग कम कठोरता वाली सामग्रियों (जैसे एनील्ड स्टील, कच्चा लोहा आदि) के लिए किया जाता है।

एचआरसी: यह 150 किलोग्राम के भार और डायमंड कोन इंडेंटर का उपयोग करके प्राप्त की गई कठोरता है, और इसका उपयोग उच्च कठोरता वाली सामग्रियों (जैसे कठोर स्टील, आदि) के लिए किया जाता है।

3. विकर्स कठोरता (एचवी)

सामग्री की सतह पर दबाव डालने के लिए 120 किलोग्राम से कम भार और 136° के शीर्ष कोण वाले हीरे के आकार के वर्गाकार शंकु इंडेंटर का उपयोग करें, और सामग्री के इंडेंटेशन गड्ढे के सतह क्षेत्र को भार मान से विभाजित करें, जो कि विकर्स कठोरता HV मान (kgf/mm2) है।

ब्रिनेल और रॉकवेल कठोरता परीक्षणों की तुलना में, विकर्स कठोरता परीक्षण के कई फायदे हैं। ब्रिनेल की तरह इसमें भार P और इंडेंटर व्यास D की निर्दिष्ट स्थितियों की बाध्यताएँ नहीं होतीं, न ही इंडेंटर के विरूपण की समस्या होती है; और न ही रॉकवेल की कठोरता मानों के एकीकरण न होने की समस्या होती है। यह रॉकवेल की तरह ही किसी भी नरम और कठोर पदार्थ का परीक्षण कर सकता है, और रॉकवेल की तुलना में अत्यंत पतले भागों (या पतली परतों) की कठोरता का बेहतर परीक्षण कर सकता है, जो केवल रॉकवेल सतह कठोरता द्वारा ही संभव है। लेकिन इन परिस्थितियों में भी, इसकी तुलना केवल रॉकवेल पैमाने के भीतर ही की जा सकती है, और इसे अन्य कठोरता स्तरों के साथ एकीकृत नहीं किया जा सकता है। इसके अलावा, चूंकि रॉकवेल इंडेंटेशन की गहराई को माप सूचकांक के रूप में उपयोग करता है, और इंडेंटेशन की गहराई हमेशा इंडेंटेशन की चौड़ाई से कम होती है, इसलिए इसकी सापेक्ष त्रुटि भी अधिक होती है। अतः, रॉकवेल कठोरता डेटा ब्रिनेल और विकर्स जितना स्थिर नहीं होता, और निश्चित रूप से विकर्स की परिशुद्धता जितना स्थिर भी नहीं होता।

ब्रिनेल, रॉकवेल और विकर्स के बीच एक निश्चित रूपांतरण संबंध है, और एक रूपांतरण संबंध तालिका है जिसे क्वेरी किया जा सकता है।