হার্ডনেস টেস্টিং গাইড: ভিকারস, রকওয়েল, ব্রিনেল এবং স্যাম্পল প্রিপ

মেটালোগ্রাফিক নমুনা প্রস্তুতি: কেন এটি কোন কঠোরতা পরীক্ষার আগে গুরুত্বপূর্ণ

ইন্ডেন্টার নমুনার সাথে যোগাযোগ করার অনেক আগেই সঠিক কঠোরতা পরীক্ষা শুরু হয়। মেটালোগ্রাফিক নমুনা প্রস্তুতি একটি ধাতব নমুনা সেকশনিং, মাউন্টিং, গ্রাইন্ডিং এবং পলিশ করার নিয়ন্ত্রিত প্রক্রিয়া - সরাসরি নির্ণয় করে যে একটি কঠোরতা রিডিং উপাদানটির প্রকৃত বৈশিষ্ট্য বা হ্যান্ডলিংয়ের সময় প্রবর্তিত একটি শিল্পকর্ম প্রতিফলিত করে কিনা।

বিশেষ করে মাইক্রো-হার্ডনেস পদ্ধতির জন্য, পৃষ্ঠের অবস্থা গুরুতর। একটি খারাপভাবে পালিশ করা নমুনা টপোগ্রাফিক বৈচিত্র্যের পরিচয় দেয় যা ইন্ডেন্টারকে ডিফ্লেক্ট করে, স্ক্যাটারকে স্ফীত করে এবং রিডিং তৈরি করে যা কোনো প্রকাশিত রূপান্তর টেবিলের সাথে সম্পর্কযুক্ত হতে পারে না। Vickers এবং Knoop মাইক্রো-হার্ডনেস টেস্টিং-এর জন্য সাধারণ প্রয়োজন হল 0.1 µm Ra বা আরও ভাল - শুধুমাত্র পদ্ধতিগত মেটালোগ্রাফিক প্রস্তুতির মাধ্যমে অর্জনযোগ্য।

প্রস্তুতির ক্রম সাধারণত অন্তর্ভুক্ত করে:

1. তাপীয় ক্ষতি প্রতিরোধ করার জন্য পর্যাপ্ত কুল্যান্ট ব্যবহার করে একটি ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম কাটা-অফ চাকা দিয়ে বিভাগ করা
2. প্রান্ত সমর্থন এবং নিরাপদ হ্যান্ডলিং প্রদানের জন্য ইপোক্সি বা ফেনোলিক রজনে ঠান্ডা বা গরম মাউন্ট করা
3. সেকশনিং ক্ষতি অপসারণ এবং একটি সমতল রেফারেন্স সমতল অর্জন করতে প্ল্যানার গ্রাইন্ডিং
4. ক্রমান্বয়ে সূক্ষ্ম SiC ঘষিয়া তুলিয়া ফেলিতে সক্ষম অনুক্রমিক গ্রাইন্ডিং (সাধারণত 240 → 400 → 600 → 1200 গ্রিট)
5. সমস্ত গ্রাইন্ডিং স্ক্র্যাচ দূর করতে ডায়মন্ড পলিশিং (6 µm, তারপর 3 µm, তারপর 1 µm)
6. মাইক্রো-হার্ডনেস স্ট্যান্ডার্ড দ্বারা প্রয়োজনীয় মিরর-ফিনিশ সারফেসগুলির জন্য কোলয়েডাল সিলিকা (0.04–0.05 µm OPS) দিয়ে চূড়ান্ত পলিশিং

প্রতিটি পর্যায়ে পূর্ববর্তী এক থেকে সম্পূর্ণরূপে ক্ষতি অপসারণ করা আবশ্যক. পদক্ষেপগুলি এড়িয়ে যাওয়া বা দ্রুত বাস করার সময় বিকৃত উপ-পৃষ্ঠের স্তরগুলিকে এম্বেড করে — পরিশ্রমী-কঠিন অঞ্চল যা 10-50 HV এর পরিসরে মিথ্যা-উচ্চ ভিকার রিডিং তৈরি করে, পাতলা আবরণ, তাপ-আক্রান্ত অঞ্চল বা কেস-কঠিন স্তরগুলি পরীক্ষা করার সময় একটি উল্লেখযোগ্য ত্রুটি।

ভিকারস হার্ডনেস টেস্ট কিসের জন্য ব্যবহৃত হয়?

Vickers কঠোরতা পরীক্ষা একটি 136° মুখ কোণ সহ একটি বর্গ-ভিত্তিক ডায়মন্ড পিরামিড ইন্ডেন্টার ব্যবহার করে স্থায়ী ইন্ডেন্টেশনের জন্য একটি উপাদানের প্রতিরোধের পরিমাপ করতে ব্যবহৃত হয়। এটি সবচেয়ে বহুমুখী ম্যাক্রো- এবং মাইক্রো-হার্ডনেস পদ্ধতি উপলব্ধ , কঠোরতা স্তর নির্বিশেষে কার্যত কোন কঠিন উপাদানের জন্য প্রযোজ্য, এবং যখন নির্ভুলতা, ট্রেসেবিলিটি, বা মাইক্রোস্ট্রাকচারাল রেজোলিউশন প্রয়োজন হয় তখন এটি পছন্দের পদ্ধতি।

অনুশীলনে, ভিকার পরীক্ষাটি এর জন্য ব্যবহৃত হয়:

• কেস গভীরতা পরিমাপ — পৃষ্ঠ থেকে ক্রমবর্ধমান দূরত্বে একাধিক ইন্ডেন্টেশন তৈরি করে কার্বারাইজড, নাইট্রাইডেড বা ইন্ডাকশন-কঠিন পৃষ্ঠ জুড়ে কঠোরতার গ্রেডিয়েন্টের প্রোফাইলিং
• পাতলা আবরণ মূল্যায়ন — PVD/CVD হার্ড আবরণ, ইলেক্ট্রোপ্লেটেড লেয়ার এবং ডিফিউশন ট্রিটমেন্টের মূল্যায়ন করা যেখানে প্রভাবিত জোন মাত্র কয়েক মাইক্রন পুরু হতে পারে
• ঢালাই গুণমান পরিদর্শন - নরম হওয়া, অতিরিক্ত শক্ত হওয়া বা হাইড্রোজেন ক্র্যাকিং সংবেদনশীলতা সনাক্ত করতে বেস মেটাল, তাপ-আক্রান্ত অঞ্চল এবং ওয়েল্ড বিড জুড়ে কঠোরতা ম্যাপিং
• ব্যর্থতা বিশ্লেষণ - স্থানীয় কঠোরতা পরিমাপের মাধ্যমে ডিকারবুরাইজেশন, অপ্রস্তুত মার্টেনসাইট, ধরে রাখা অস্টিনাইট বা ফেজ সীমানা চিহ্নিত করা
• উপাদান সার্টিফিকেশন — AMS, ISO 6507, এবং ASTM E92 এর মতো স্পেসিফিকেশন অনুযায়ী মহাকাশ, স্বয়ংচালিত এবং টুলিং উপাদানগুলিতে তাপ চিকিত্সার ফলাফল যাচাই করা
• গবেষণা এবং উন্নয়ন — নতুন উন্নত সংকর ধাতু, সিন্টারযুক্ত সিরামিক এবং যৌগিক পদার্থের বৈশিষ্ট্য যেখানে কোনো পূর্ব-বিদ্যমান রূপান্তর স্কেল নেই

যেহেতু Vickers স্কেল মোটামুটি 5 HV (খুব নরম সীসা সংকর ধাতু) থেকে 3000 HV (হীরা) পর্যন্ত একটানা থাকে, তাই কোনো পরিসর পরিবর্তনের প্রয়োজন নেই। একটি একক পদ্ধতি নরম তামা (40-80 HV), শক্ত টুল ইস্পাত (700-900 HV), এবং সিমেন্টযুক্ত কার্বাইড (1400-1800 HV) কভার করে। এই ধারাবাহিকতা ভিকার্সকে সমস্ত আন্তর্জাতিক কঠোরতা রূপান্তর টেবিলের ভিত্তি করে তোলে।

রকওয়েল হার্ডনেস রেফারেন্স ব্লক: ক্রমাঙ্কন, ট্রেসেবিলিটি এবং সঠিক ব্যবহার

A রকওয়েল কঠোরতা রেফারেন্স ব্লক (একটি পরীক্ষা ব্লক বা ক্রমাঙ্কন ব্লকও বলা হয়) হল একটি নির্ভুল-গ্রাউন্ড, প্রত্যয়িত ধাতব কুপন যা যাচাই করতে ব্যবহৃত হয় যে রকওয়েল কঠোরতা পরীক্ষক বর্ণিত নির্ভুলতার সীমার মধ্যে পারফর্ম করছে। এটি ব্যবহারযোগ্য নয় - সঠিকভাবে ব্যবহার করা হলে একটি একক প্রত্যয়িত ব্লক সাধারণত শত শত যাচাইকরণ পরিমাপ সমর্থন করে।

ASTM E18 এবং ISO 6508 অনুসারে, রেফারেন্স ব্লকগুলিকে অবশ্যই একটি প্রাথমিক মানক মেশিনে ক্যালিব্রেট করতে হবে যা একটি জাতীয় মেট্রোলজি ইনস্টিটিউটে (যুক্তরাষ্ট্রে NIST, জার্মানিতে PTB, ইত্যাদি) সনাক্ত করা যায়। প্রতিটি ব্লক একটি শংসাপত্র সহ প্রত্যয়িত কঠোরতা মান, পরিমাপের অনিশ্চয়তা এবং ব্লক পৃষ্ঠে অবশিষ্ট বৈধ পরীক্ষার অবস্থানের সংখ্যা উল্লেখ করে পাঠানো হয়।

রেফারেন্স ব্লকের সঠিক ব্যবহার

রেফারেন্স ব্লক পরিমাপকে বাতিল করে এমন সাধারণ ত্রুটিগুলির মধ্যে রয়েছে চ্যামফার্ড প্রান্তগুলিতে পরীক্ষা করা, 3-ইন্ডেন্ট-ব্যাস বর্জন অঞ্চলের মধ্যে ইন্ডেন্টেশন সাইটগুলি পুনরায় ব্যবহার করা এবং নীচের মুখের উপর পরীক্ষা করা (যার ক্যালিব্রেটেড উপরের মুখের চেয়ে আলাদা অবশিষ্ট স্ট্রেস স্টেট রয়েছে)। শুধুমাত্র স্পষ্টভাবে চিহ্নিত উপরের পৃষ্ঠটি যাচাইকরণ পরীক্ষার জন্য বৈধ।

দৈনিক যাচাইকরণ উপাদান পরীক্ষা করা হচ্ছে কঠোরতা কাছাকাছি ব্লক সঙ্গে সঞ্চালিত করা উচিত. 25টি HRC যন্ত্রাংশ পরীক্ষা করবে এমন একটি মেশিন যাচাই করতে 60 HRC ব্লক ব্যবহার করা প্রযুক্তিগতভাবে অনুমোদিত কিন্তু পদ্ধতিগত ত্রুটিগুলির জন্য কার্যত কম সংবেদনশীল — অ্যাভিল সিটিং, ইনডেনটার কন্ডিশন এবং লোড সেল ড্রিফ্ট — যা মধ্য-পরিসরের রিডিংগুলিকে প্রভাবিত করে৷

ব্লকগুলি আর্দ্রতা এবং কম্পন থেকে দূরে একটি বদ্ধ ক্ষেত্রে সংরক্ষণ করা উচিত এবং পালিশ করা পৃষ্ঠের ক্ষয় রোধ করতে তুলার গ্লাভস দিয়ে পরিচালনা করা উচিত। একটি ব্লক যা বাদ দেওয়া হয়েছে, তার সক্রিয় অঞ্চলের মধ্য দিয়ে স্ক্র্যাচ করা হয়েছে, বা পৃষ্ঠের অক্সিডেশন দেখায় তা ক্রমাঙ্কন ব্যবহার থেকে অবসর নেওয়া উচিত।

কঠোরতা মধ্যে HK কি? মাইক্রো-হার্ডনেস ওয়ার্কের জন্য নূপ বনাম ভিকার

HK মানে হার্ডনেস নূপ , নূপ মাইক্রো-হার্ডনেস টেস্টে ব্যবহৃত স্কেল। ভিকারস (এইচভি) এর মত, Knoop একটি ডায়মন্ড পিরামিড ইন্ডেন্টার এবং ফলাফলের ছাপের অপটিক্যাল পরিমাপ ব্যবহার করে — কিন্তু জ্যামিতি মৌলিকভাবে আলাদা। নূপ ইন্ডেন্টার 7.11:1 তির্যক অনুপাত সহ একটি প্রসারিত রম্বোহেড্রাল ইন্ডেন্টেশন তৈরি করে, যেখানে ভিকার্স প্রায় বর্গাকার ইন্ডেন্ট তৈরি করে।

এই জ্যামিতিক পার্থক্যের দুটি গুরুত্বপূর্ণ ব্যবহারিক ফলাফল রয়েছে:

• অগভীর অনুপ্রবেশ গভীরতা — একই তির্যক দৈর্ঘ্যের একটি Vickers ইন্ডেন্টের জন্য 1/7 তম তুলনায় নূপ ইন্ডেন্ট গভীরতার দীর্ঘ তির্যকের প্রায় 1/30 তম। এটি খুব পাতলা আবরণ, ভঙ্গুর সিরামিক এবং কাচের জন্য নূপকে উল্লেখযোগ্যভাবে ভাল করে তোলে যেখানে গভীর অনুপ্রবেশ ক্র্যাকিং বা সাবস্ট্রেটের প্রভাব সৃষ্টি করবে।
• দিকনির্দেশনা সংবেদনশীলতা — প্রসারিত আকৃতি ইন্ডেন্টার অক্ষের সাপেক্ষে নমুনাটিকে ঘোরানোর মাধ্যমে একক স্ফটিক বা উচ্চ টেক্সচারযুক্ত পদার্থে ক্রিস্টালোগ্রাফিক অ্যানিসোট্রপি প্রকাশ করতে পারে।

পরীক্ষার জন্য ASTM E384-এর অধীনে Knoop হল পছন্দের পদ্ধতি: সিমেন্টেড কার্বাইড, শক্ত কাচ, পাতলা গ্যালভানিক স্তর এবং উপকরণ যেখানে ভিকারস ইন্ডেন্টের চারপাশে ক্র্যাক করা পরিমাপের বৈধতাকে আপস করবে। বেশিরভাগ ইস্পাত, অ্যালুমিনিয়াম এবং কপার অ্যালয় অ্যাপ্লিকেশানগুলির জন্য, ভিকারস মাইক্রো-হার্ডনেস (HV 0.1 থেকে HV 1) হল ডিফল্ট পছন্দ কারণ এটির সহজ জ্যামিতি এবং অন্যান্য কঠোরতা স্কেলে সরাসরি রূপান্তরযোগ্য।

ব্রিনেল হার্ডনেসকে চূড়ান্ত প্রসার্য শক্তিতে রূপান্তর করা

ব্রিনেল কঠোরতা (HBW) বিস্তৃত স্টিল এবং ঢালাই লোহার জন্য চূড়ান্ত প্রসার্য শক্তি (UTS) এর সাথে রৈখিকভাবে সম্পর্কযুক্ত , এটিকে প্রকৌশলে ব্যবহারিকভাবে কার্যকর কঠোরতা থেকে শক্তি রূপান্তরগুলির মধ্যে একটি করে তুলেছে। সম্পর্কটি উদ্ভূত হয় কারণ উভয় বৈশিষ্ট্যই ঘনীভূত লোডের অধীনে প্লাস্টিকের প্রবাহে উপাদানের মাইক্রোস্ট্রাকচারের প্রতিরোধের দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়।

কার্বন এবং কম খাদ স্টিলের জন্য ব্যাপকভাবে প্রয়োগ করা অনুমান হল:

UTS (MPa) ≈ 3.45 × HBW

মার্কিন প্রথাগত ইউনিটগুলিতে: UTS (psi) ≈ 500 × HBW

এই সহগগুলি 150-400 HBW এর পরিসরে ফেরিটিক, পার্লিটিক এবং মার্টেনসিটিক স্টিলের জন্য যুক্তিসঙ্গতভাবে ধরে রাখে। যথার্থতা সাধারণত ±7% এর মধ্যে পড়ে স্বাভাবিক বা নিভে যাওয়া এবং টেম্পারড কার্বন স্টিলের জন্য, যা উপাদান যাচাইকরণ এবং ইনকামিং পরিদর্শনের উদ্দেশ্যে যথেষ্ট।

সম্পর্ক অবনতি হয় এবং নিম্নলিখিত ক্ষেত্রে উপাদান-নির্দিষ্ট ডেটা ছাড়া ব্যবহার করা উচিত নয়:

• অস্টেনিটিক স্টেইনলেস স্টীল — কাজ কঠোর করার আচরণ ফেরিটিক স্টিল থেকে উল্লেখযোগ্যভাবে পৃথক; গুণকটি 3.3–3.55 এর কাছাকাছি এবং খাদ দ্বারা পরিবর্তিত হয়
• অ্যালুমিনিয়াম খাদ — 3.6-3.8 এর কাছাকাছি একটি গুণক প্রায়শই উদ্ধৃত করা হয়, তবে বিভিন্ন মেজাজের অবস্থার মধ্যে ছড়িয়ে পড়ে
• ঢালাই লোহা — গ্রাফাইট আকারবিদ্যা (ফ্লেক বনাম নোডুলার) একটি সেকেন্ডারি মাইক্রোস্ট্রাকচারাল পরিবর্তনশীল প্রবর্তন করে; নমনীয় লোহা এবং ধূসর লোহার জন্য প্রকাশিত টেবিলগুলি আলাদাভাবে পরামর্শ করা উচিত
• HBW > 400 - রৈখিক সম্পর্ক ভেঙ্গে যায়; ASTM E140 এর মাধ্যমে Vickers বা Rockwell C রূপান্তর উচ্চ কঠোরতা স্তরে আরও নির্ভরযোগ্য

ASTM A370 এবং EN ISO 18265 উভয়ই বিবৃত প্রযোজ্য সীমা এবং প্রত্যাশিত অনিশ্চয়তার সাথে সারণীযুক্ত কঠোরতা-থেকে-টেনসিল-শক্তি রূপান্তর ডেটা সরবরাহ করে এবং যেকোন স্পেসিফিকেশন-সমালোচনামূলক রূপান্তরের জন্য রেফারেন্স নথি হওয়া উচিত।

রকওয়েল কঠোরতা থেকে প্রসার্য শক্তি: রূপান্তর পদ্ধতি এবং সীমা

রকওয়েল কঠোরতা থেকে প্রসার্য শক্তি অনুমান করা একটি দ্বি-পদক্ষেপ প্রক্রিয়া অনুসরণ করে: প্রথমে ASTM E140 রূপান্তর টেবিল ব্যবহার করে রকওয়েলকে Brinell-এ রূপান্তর করুন, তারপর উপরে বর্ণিত Brinell-to-UTS সম্পর্ক প্রয়োগ করুন — অথবা উভয় ধাপকে একীভূত করে এমন সরাসরি UTS পারস্পরিক সম্পর্ক সারণী ব্যবহার করুন৷

HRC 20-65 পরিসরে শক্ত ইস্পাত জন্য , নিম্নলিখিত আনুমানিক সমতা একটি ব্যবহারিক সূচনা পয়েন্ট প্রদান করে:

HRC 40 (~400 HBW) এর উপরে, Brinell পরীক্ষা নিজেই আর বৈধ নয় কারণ 10 মিমি কার্বাইড বল উচ্চ লোডে স্থিতিস্থাপকভাবে বিকৃত হয়, অ-প্রজননযোগ্য ফলাফল তৈরি করে। এই পরিসরে, ভিকার বা রকওয়েল সি সঠিক কঠোরতা পদ্ধতি , এবং ইউটিএস অনুমান জেনেরিক রৈখিক সূত্রের পরিবর্তে নির্দিষ্ট ইস্পাত গ্রেডের জন্য সরাসরি অভিজ্ঞতামূলক টেবিল উল্লেখ করা উচিত।

নিরাপত্তা-গুরুত্বপূর্ণ উপাদানগুলির সাথে জড়িত ইঞ্জিনিয়ারিং সিদ্ধান্তগুলির জন্য — চাপের জাহাজ, কাঠামোগত ফাস্টেনার, ক্র্যাঙ্কশ্যাফ্ট — কঠোরতা থেকে প্রাপ্ত UTS মানগুলিকে শুধুমাত্র স্ক্রীনিং ডেটা হিসাবে বিবেচনা করা উচিত। ডিজাইনের ভিত্তিতে সার্টিফিকেশনের জন্য ASTM E8 বা ISO 6892 অনুযায়ী শারীরিক প্রসার্য পরীক্ষা প্রয়োজন৷