एक कठोरता परीक्षण प्रमाणपत्र सामग्री या वेल्ड की मापी गई कठोरता को मानकीकृत इंडेंटेशन स्केल में से एक का उपयोग करके रिकॉर्ड करता है। कठोरता तन्यता शक्ति, पहनने के प्रतिरोध और तनाव संक्षारण दरार के प्रति संवेदनशीलता का एक संकेतक है — जो इसे निर्माण, ताप उपचार सत्यापन और अम्लीय सेवा योग्यता में एक महत्वपूर्ण गुणवत्ता नियंत्रण पैरामीटर बनाता है।
त्वरित उत्तर
Quick Answer
एक कठोरता परीक्षण प्रमाणपत्र Brinell (HB/HBW), Vickers (HV) या Rockwell (HRC/HRB) स्केल का उपयोग करके विशिष्ट सामग्री बैच या वेल्ड पर मापी गई कठोरता मान रिपोर्ट करता है। प्रमाणपत्र को परीक्षण स्केल, लागू लोड, इंडेंटर प्रकार, व्यक्तिगत रीडिंग, नमूना स्थान और लागू स्वीकृति मानदंड की पहचान करनी चाहिए। NACE MR0175 और ASME विनिर्देश अम्लीय और दबाव सेवा अनुप्रयोगों के लिए अधिकतम कठोरता सीमाएं परिभाषित करते हैं।
तीन मुख्य कठोरता स्केल
Brinell कठोरता (HB / HBW)
सिद्धांत: एक टंगस्टन कार्बाइड गेंद (मानक परीक्षण के लिए 10 मिमी व्यास) को एक परिभाषित लोड (स्टील के लिए आमतौर पर 3000 kgf) के तहत सतह पर दबाया जाता है। इंडेंटेशन का व्यास ऑप्टिकली मापा जाता है और HBW मान लोड और इंडेंटेशन क्षेत्र से गणना की जाती है।
लोड विकल्प: 500 kgf (HBW 10/500), 1500 kgf (HBW 10/1500), 3000 kgf (HBW 10/3000)
शासन मानक: ASTM E10, EN ISO 6506
विशिष्ट सीमा: 80–650 HBW। ~450 HBW के ऊपर की सामग्री को एक छोटी गेंद या कम लोड की आवश्यकता होती है।
कब उपयोग किया जाता है:
- रोलिंग उत्पाद कठोरता रिपोर्टिंग (प्लेटें, जाली, बार)
- खुरदुरी सतहें या मोटे माइक्रोस्ट्रक्चर जहां एक बड़े इंडेंटेशन पर औसत वांछनीय है
- तन्यता शक्ति के साथ सहसंबंध (स्टील के लिए UTS ≈ 3.45 × HBW MPa में)
प्रमाणपत्र फ़ील्ड: पूर्ण स्केल पदनाम (HBW 10/3000) निर्दिष्ट करें, केवल "Brinell" नहीं। गणना की गई HBW मान के अलावा इंडेंटेशन व्यास की रिपोर्ट करें।
Vickers कठोरता (HV)
सिद्धांत: एक हीरे का पिरामिडल इंडेंटर (136° फेस एंगल) को एक परिभाषित लोड के तहत सतह में दबाया जाता है। वर्गाकार इंडेंटेशन की विकर्ण लंबाई मापी जाती है और HV मान की गणना की जाती है।
लोड रेंज: 1 gf से 100 kgf तक। माइक्रो-Vickers (HV 0.01–1.0 kgf) पतली कोटिंग और व्यक्तिगत माइक्रोस्ट्रक्चरल घटकों के लिए उपयोग किया जाता है।
शासन मानक: ASTM E92, EN ISO 6507
विशिष्ट सीमा: 5–3000 HV (Brinell की तुलना में व्यावहारिक रूप से असीमित ऊपरी सीमा)
कब उपयोग किया जाता है:
- PWHT कठोरता सर्वेक्षण (ASME और EN मानकों में सबसे पसंद की विधि)
- वेल्ड क्रॉस-सेक्शन ट्रैवर्स (HAZ, वेल्ड मेटल, बेस मेटल प्रोफाइलिंग)
- सतह-कठोरता वाले घटकों पर केस गहराई माप
- पतली सामग्री, कोटिंग और पतली दीवार ट्यूबिंग
PWHT सर्वेक्षणों के लिए प्रमाणपत्र आवश्यकता: वेल्ड ट्रैवर्स में प्रत्येक स्थान पर अलग-अलग HV रीडिंग की रिपोर्ट करें (आमतौर पर बेस मेटल → HAZ → वेल्ड मेटल → HAZ → बेस मेटल न्यूनतम), केवल अधिकतम मान नहीं।
Rockwell कठोरता (HRC / HRB)
सिद्धांत: एक हीरे का शंकु (HRC) या कठोरीकृत गेंद (HRB) दो चरणों में दबाई जाती है; कठोरता स्थायी प्रवेश गहराई की वृद्धि से निर्धारित होती है।
सामान्य स्केल:
- HRC (C स्केल): हीरे का Brale इंडेंटर, कुल 150 kgf लोड। रेंज: 20–70 HRC। कठोर स्टील और ताप-उपचारित घटकों के लिए उपयोग किया जाता है।
- HRB (B स्केल): 1/16" गेंद, 100 kgf लोड। रेंज: 25–100 HRB। नरम स्टील, एल्यूमीनियम, पीतल के लिए उपयोग किया जाता है।
- HRA: हीरा, 60 kgf। सीमेंटेड कार्बाइड के लिए उपयोग किया जाता है।
शासन मानक: ASTM E18, EN ISO 6508
कब उपयोग किया जाता है:
- बार स्टॉक और जाली की आने वाली निरीक्षण
- कठोरीकृत fastener सत्यापन (ISO 898 संपत्ति वर्ग)
- ताप-उपचारित घटक स्वीकृति (उदाहरण के लिए, कठोरीकृत वाल्व ट्रिम)
- सत्यापन कि कठोरता एक ऊपरी सीमा से नीचे है (उदाहरण के लिए, NACE MR0175 के अनुसार < 22 HRC)
प्रमाणपत्र नोट: हमेशा पूर्ण स्केल (HRC, HRB, आदि) बताएं — "Rockwell कठोरता: 20" स्केल पहचानकर्ता के बिना अर्थहीन है।
कठोरता रूपांतरण तालिका
अनुमानित रूपांतरण (केवल कार्बन स्टील — स्टेनलेस, गैर-लौह या सतह-कठोरीकृत सामग्री के लिए अमान्य):
| HBW | HV | HRC | HRB | UTS अनुमानित (MPa) |
|---|---|---|---|---|
| 85 | 87 | — | 43 | 290 |
| 120 | 124 | — | 70 | 415 |
| 180 | 185 | — | 88 | 620 |
| 200 | 207 | 14 | 93 | 690 |
| 250 | 263 | 24 | — | 860 |
| 300 | 319 | 31 | — | 1035 |
| 350 | 374 | 37 | — | 1210 |
| 400 | 423 | 42 | — | 1380 |
| 450 | 475 | 46 | — | 1555 |
संदर्भ: ASTM E140। धातु परिवारों में रूपांतरण लागू न करें।
PWHT कठोरता सीमाएं
वेल्ड के बाद गर्मी उपचार कठोरता सत्यापन दबाव उपकरण निर्माण में कठोरता परीक्षण प्रमाणपत्र के सबसे सामान्य अनुप्रयोगों में से एक है।
ASME BPVC आवश्यकताएं (P4/P5 सामग्री के लिए ASME VIII-1 UHA-51):
- PWHT के बाद: अधिकतम 225 HBW (या सामग्री विनिर्देश के अनुसार)
- सर्वेक्षण विधि: Vickers पसंदीदा; Brinell या Rockwell स्वीकार्य
NACE MR0175 / ISO 15156 (अम्लीय सेवा):
- कार्बन और कम-alloy स्टील बेस मेटल और वेल्ड HAZ: ≤ 22 HRC (~248 HBW / 265 HV के बराबर)
- अपवाद: कुछ ग्रेड दस्तावेजित SSC (सल्फाइड तनाव संक्षारण दरार) प्रतिरोध परीक्षण के साथ उच्च कठोरता की अनुमति देते हैं
EN 13445-4 (गैर-दबाव वाले दबाव के बर्तन, यूरोपीय):
- सामग्री समूह द्वारा निर्दिष्ट अधिकतम HV10 मान; आमतौर पर कार्बन स्टील HAZ के लिए 350 HV, PWHT के बाद 200 HV
कठोरता परीक्षण प्रमाणपत्र पर आवश्यक फ़ील्ड
- सामग्री / घटक पहचान — ताप संख्या, ड्राइंग संख्या, वेल्ड ID
- परीक्षण की तारीख और स्थान
- परीक्षण विधि और स्केल — HBW 10/3000, HV10, HRC, आदि।
- उपकरण पहचान — कठोरता परीक्षक ब्रांड, मॉडल, सीरीज़, कैलिब्रेशन की तारीख
- संदर्भ ब्लॉक कैलिब्रेशन — परीक्षण से पहले और बाद में प्रमाणित संदर्भ ब्लॉक पर सत्यापित कठोरता मान
- परीक्षण स्थान — स्केच या विवरण जो दिखाता है कि प्रत्येक रीडिंग कहां ली गई
- व्यक्तिगत रीडिंग — हर माप, केवल औसत नहीं
- औसत मान (यदि स्वीकृति औसत पर आधारित है)
- स्वीकृति मानदंड — विनिर्देश संदर्भ और अधिकतम/न्यूनतम सीमा
- परिणाम — पास / फेल
- तकनीशियन का नाम, योग्यता, हस्ताक्षर
NACE MR0175 अम्लीय सेवा सीमा के लिए कौन सा कठोरता स्केल का उपयोग करता है?
NACE MR0175 / ISO 15156 मुख्य रूप से HRC (Rockwell C स्केल) में कठोरता सीमा व्यक्त करता है। H₂S वातावरण में कार्बन और कम-alloy स्टील के लिए अधिकतम 22 HRC है। अन्य स्केल में समान सीमाएं लगभग 248 HBW या 265 HV हैं। परिवर्तित करते समय, अनुभवजन्य सन्निकटन के बजाय हमेशा ASTM E140 रूपांतरण तालिकाओं का उपयोग करके सत्यापित करें।
क्या कठोरता परिणाम तन्यता शक्ति का अनुमान लगाने के लिए उपयोग किए जा सकते हैं?
हाँ, लगभग। कार्बन स्टील के लिए, UTS (MPa) ≈ 3.45 × HBW। हालांकि, यह सहसंबंध मिश्र धातु स्टील, स्टेनलेस स्टील और गैर-लौह सामग्री के लिए कम विश्वसनीय है। ASTM E140 और ASME Section II सूचित अनिश्चितता रेंज के साथ सहसंबंध तालिकाएं प्रदान करते हैं। कठोरता से प्राप्त तन्यता अनुमान स्क्रीनिंग के लिए स्वीकार्य हैं लेकिन कोड निर्माण में तन्यता परीक्षण के विकल्प के रूप में नहीं।
Vickers macro-कठोरता परीक्षण और micro-कठोरता परीक्षण में क्या अंतर है?
Macro-कठोरता (HV1 और ऊपर, लोड के साथ ≥ 1 kgf) एक सामग्री या वेल्ड क्षेत्र की समग्र कठोरता को मापता है। Micro-कठोरता (HV 0.01–0.5 kgf) व्यक्तिगत माइक्रोस्ट्रक्चरल सुविधाओं की कठोरता को मापने के लिए उपयोग किया जाता है — विशिष्ट चरण, पूर्वसर्ग, या बहुत पतली कोटिंग — जहां एक बड़ा इंडेंटेशन कई घटकों में औसत होगा। वेल्ड कठोरता सर्वेक्षण आमतौर पर एक मानक macro-कठोरता विधि के रूप में HV5 या HV10 का उपयोग करते हैं।
PWHT सर्वेक्षण के लिए कितनी कठोरता रीडिंग की आवश्यकता है?
वेल्ड क्रॉस-सेक्शन के प्रत्येक चेहरे पर क्षेत्र के प्रति कम से कम तीन रीडिंग (बेस मेटल, HAZ, वेल्ड मेटल) आम अभ्यास है। विशिष्ट कोड अधिक विस्तृत आवश्यकताओं को परिभाषित करते हैं: ASME VIII-1 UHA-51 के लिए P4 और P5 बेस मेटल्स पर उत्पादन वेल्ड में कठोरता रीडिंग की आवश्यकता होती है; BS PD 5500 Annex D न्यूनतम ट्रैवर्स पैटर्न निर्दिष्ट करता है। प्रमाणपत्र सभी व्यक्तिगत रीडिंग दिखाना चाहिए, केवल अधिकतम नहीं।
क्या annealing या PWHT हमेशा कठोरता को कम करते हैं?
PWHT (तनाव राहत) कार्बन और कम-alloy स्टील में अवशिष्ट तनाव को कम करता है और कठोरीकृत माइक्रोस्ट्रक्चर को tempers, आमतौर पर HAZ कठोरता को महत्वपूर्ण रूप से कम करता है। पूर्ण annealing (ऊपरी महत्वपूर्ण तापमान के ऊपर गर्मी और धीमी शीतलन) भी कठोरता को कम करता है। हालांकि, austenitic स्टेनलेस स्टील का समाधान annealing कठोरता को एक ही तरीके से कम नहीं करता है — यह precipitates को विघटित करता है और माइक्रोस्ट्रक्चर को समान करता है, जो भारी cold-worked सामग्री में कठोरता को थोड़ा बढ़ा सकता है।
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