ASTM E384-22 - વિકર્સ અને નૂપ માઇક્રોહાર્ડનેસ ટેસ્ટ

ASTM E384-22 "સામગ્રીની માઇક્રોઇન્ડેન્ટેશન કઠિનતા માટે માનક પરીક્ષણ પદ્ધતિ" વિકર્સ અથવા નૂપ ઇન્ડેન્ટરનો ઉપયોગ કરીને સામગ્રીની માઇક્રોકઠિનતા નક્કી કરવા માટેની પદ્ધતિનો ઉલ્લેખ કરતી એક અમેરિકન ASTM માનક છે. આ પદ્ધતિ ઓછા લોડિંગ ફોર્સ સાથે કરવામાં આવતા માપન માટે રચાયેલ છે, જે ખૂબ જ નાના સામગ્રી વિસ્તારો, પાતળા સ્તરો, કોટિંગ્સ, વ્યક્તિગત માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરલ ઘટકો અને ટૂંકા અંતર પર થતા કઠિનતા ફેરફારોની તપાસને સક્ષમ બનાવે છે.
ASTM E384-22 ઇન્ડેન્ટરનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવતા માઇક્રોહાર્ડનેસ પરીક્ષણને આવરી લે છે. વિકર્સ અને નૂપ સંશોધન દળો સાથે 9,8 × 10^-3 ઉષ્ણતામાન થી ૯.૮ ઉષ્ણતામાન, એટલે કે થી ૧ થી ૧૦૦૦ ગ્રામ ફોર્ટ.
ASTM E384 મુખ્યત્વે ધાતુઓ અને એલોયના પરીક્ષણ માટે વિકસાવવામાં આવ્યું હતું, પરંતુ તેમાં વર્ણવેલ પ્રક્રિયાઓ અન્ય સામગ્રી પર પણ લાગુ કરી શકાય છે જો સામગ્રીની પ્રકૃતિ યોગ્ય ઇન્ડેન્ટેશન અને માપન માટે પરવાનગી આપે છે.

ASTM E384-22 ધોરણનો અવકાશ

ASTM E384-22 પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને સામગ્રીની સૂક્ષ્મ કઠિનતા માપવા માટેના નિયમોનો ઉલ્લેખ કરે છે વિકર્સ i નૂપઆ ધોરણ, અન્ય બાબતોની સાથે, માપન, સપાટીની તૈયારી, ઇન્ડેન્ટરનો ઉપયોગ, પરીક્ષણ બળનો ઉપયોગ, ઇન્ડેન્ટેશનનું માપન અને પરિણામને પ્રભાવિત કરતા પરિબળોના વિશ્લેષણ માટેની આવશ્યકતાઓનું વર્ણન કરે છે.
ASTM E384-22 નું એક મહત્વપૂર્ણ તત્વ માપન ભૂલોના સંભવિત સ્ત્રોતોનું વિશ્લેષણ અને માપનની ચોકસાઇ, પૂર્વગ્રહ, પુનરાવર્તિતતા અને પ્રજનનક્ષમતા પર તેમની અસર પણ છે.
કઠિનતા પરીક્ષકોની સીધી ચકાસણી અને માપાંકન અને વિકર્સ અને નૂપ કઠિનતા સંદર્ભ બ્લોક્સના ઉત્પાદન અને માપાંકન માટેની આવશ્યકતાઓ ધોરણ સાથે જોડાયેલી છે. એએસટીએમ E92.

ASTM E384-22 અનુસાર પરીક્ષણ બળ શ્રેણી

માઇક્રોહાર્ડનેસ પરીક્ષણ શું છે?

આ પરીક્ષણમાં યોગ્ય રીતે તૈયાર કરેલા નમૂનાની સપાટી પર ચોક્કસ રીતે વ્યાખ્યાયિત ભૂમિતિના હીરાના ઇન્ડેન્ટરને દબાવવાનો સમાવેશ થાય છે. ભાર દૂર કર્યા પછી, પાછળ રહેલ છાપના પરિમાણો માપવામાં આવે છે.
કઠિનતા મૂલ્ય લાગુ બળ અને ઇન્ડેન્ટેશનના પરિમાણોના આધારે નક્કી કરવામાં આવે છે. રોકવેલ પદ્ધતિથી વિપરીત, ઇન્ડેન્ટેશનની ઘૂંસપેંઠ ઊંડાઈ સીધી માપવામાં આવતી નથી, પરંતુ યોગ્ય વિસ્તૃતીકરણ હેઠળ અવલોકન કરાયેલ ઇન્ડેન્ટેશનના પરિમાણો માપવામાં આવે છે.
ઇન્ડેન્ટેશનના ખૂબ જ નાના કદને કારણે, સપાટીની તૈયારીની ગુણવત્તા અને ઓપ્ટિકલ સિસ્ટમની ચોકસાઈ ઘણા મેક્રોહાર્ડનેસ માપન કરતાં વધુ મહત્વપૂર્ણ છે.

વિકર્સ માઇક્રોહાર્ડનેસ - એચવી

વિકર્સ પદ્ધતિમાં ચોરસ આધાર સાથે પિરામિડના આકારમાં ડાયમંડ ઇન્ડેન્ટરનો ઉપયોગ થાય છે. ઇન્ડેન્ટેશન બનાવ્યા પછી, તેના બે કર્ણ માપવામાં આવે છે, અને તેમના મૂલ્યોનો ઉપયોગ વિકર્સ કઠિનતા નક્કી કરવા માટે થાય છે.
ઇન્ડેન્ટરની સપ્રમાણ ભૂમિતિ વિકર્સ પદ્ધતિને ખૂબ જ બહુમુખી બનાવે છે. તેનો ઉપયોગ પ્રમાણમાં નરમ ધાતુઓથી લઈને ખૂબ જ સખત સ્ટીલ્સ, એલોય અને સપાટીના સ્તરો સુધીની વિશાળ શ્રેણીની સામગ્રીની તપાસ કરવા માટે થઈ શકે છે.
એક સમાન અને સમદેશિક સામગ્રી માટે, છાપના બંને કર્ણ લગભગ સમાન લંબાઈના હોવા જોઈએ. તેમની વચ્ચેનો નોંધપાત્ર તફાવત, અન્ય બાબતોની સાથે, માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર, સામગ્રી એનિસોટ્રોપી, અયોગ્ય સપાટી તૈયારી અથવા માપન ભૂલનો પ્રભાવ સૂચવી શકે છે.

નૂપ માઇક્રોહાર્ડનેસ - HK

નૂપ પદ્ધતિમાં પણ ડાયમંડ ઇન્ડેન્ટરનો ઉપયોગ થાય છે, પરંતુ તેની ભૂમિતિ વિકર્સ ઇન્ડેન્ટરથી નોંધપાત્ર રીતે અલગ છે. પરિણામી ઇન્ડેન્ટેશન ખૂબ જ વિસ્તરેલ છે, જે સમાન પરીક્ષણ બળ માટે વિકર્સ પદ્ધતિ કરતાં છીછરા ભેદવાની મંજૂરી આપે છે.
આ ગુણધર્મ નોપ પદ્ધતિને ખાસ કરીને અભ્યાસ કરતી વખતે ઉપયોગી બનાવે છે:

• ખૂબ જ પાતળા સ્તરો અને આવરણ,
• સપાટી-કઠણ સ્તરો,
• કઠિનતા ગ્રેડિયન્ટ્સ,
• સૂક્ષ્મ માળખાના નાના ઘટકો,
• બરડ પદાર્થો,
• સપાટીની ખૂબ નજીક અથવા સામગ્રી વચ્ચેની સીમા.

વિકર્સ કે નૂપ - કઈ પદ્ધતિ પસંદ કરવી?

ASTM E384-22 શેના માટે વપરાય છે?

માઇક્રોહાર્ડનેસ પરીક્ષણનો સૌથી મોટો ફાયદો એ છે કે સામગ્રીના ખૂબ જ નાના વિસ્તારોના ગુણધર્મો નક્કી કરવાની ક્ષમતા. ક્લાસિકલ મેક્રોહાર્ડનેસ માપન એકસાથે ઘણા વિવિધ માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરલ ઘટકોને કેપ્ચર કરી શકે છે. જોકે, માઇક્રોહાર્ડનેસ વધુ સ્થાનિક પરીક્ષણ માટે પરવાનગી આપે છે.
ASTM E384-22 નો ઉપયોગ, અન્ય બાબતોમાં થાય છે:

• વ્યક્તિગત તબક્કાઓ અને માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર ઘટકોનું કઠિનતા પરીક્ષણ,
• કાર્બ્યુરાઇઝ્ડ, નાઇટ્રાઇડેડ અને અન્ય સપાટી-કઠણ સ્તરોનું વિશ્લેષણ,
• પાતળી ફિલ્મ પરીક્ષણ,
• સામગ્રીના ક્રોસ-સેક્શનમાં કઠિનતામાં ફેરફાર નક્કી કરવા માટે,
• વેલ્ડેડ સાંધામાં ગરમીથી પ્રભાવિત ઝોનની તપાસ,
• નાના તત્વોનું વિશ્લેષણ જે મેક્રોહાર્ડનેસ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને યોગ્ય રીતે તપાસી શકાતા નથી,
• વૈજ્ઞાનિક સંશોધન અને નવી સામગ્રીનો વિકાસ,
• ગરમી અને થર્મોકેમિકલ સારવાર પ્રક્રિયાઓનું નિયંત્રણ.

ASTM E384-22 અને ગરમીથી પ્રભાવિત ઝોન પરીક્ષણ

માઇક્રોહાર્ડનેસનો એક રસપ્રદ ઉપયોગ વેલ્ડેડ સાંધાઓની તપાસ છે. સાંધાના ક્રોસ-સેક્શનમાં શ્રેણીબદ્ધ ઇન્ડેન્ટેશન બનાવી શકાય છે, જે બેઝ મટિરિયલ, ગરમીથી પ્રભાવિત ઝોન અને વેલ્ડમાંથી પસાર થાય છે.

આનાથી કઠિનતા પ્રોફાઇલ બનાવવામાં આવે છે અને વધેલી અથવા ઘટેલી કઠિનતાના સ્થાનિક વિસ્તારોને શોધવામાં આવે છે જે એક જ મેક્રોકઠિનતા માપન દ્વારા વિશ્વસનીય રીતે દર્શાવી શકાતા નથી.

ASTM E384-22 અને કાર્બ્યુરાઇઝ્ડ અને નાઇટ્રાઇડેડ સ્તરો

થર્મોકેમિકલ રીતે સારવાર કરાયેલા ઘટકોનું વિશ્લેષણ કરતી વખતે માઇક્રોહાર્ડનેસ પરીક્ષણ ખાસ કરીને ઉપયોગી છે. નમૂનાનો ક્રોસ-સેક્શન તૈયાર કર્યા પછી, સપાટીથી વિવિધ અંતરે અનુગામી ઇન્ડેન્ટેશન કરી શકાય છે.

આ એક પ્રોફાઇલ બનાવે છે જે કઠણ સપાટીથી સામગ્રીના મુખ્ય ભાગ તરફ કઠિનતામાં ફેરફાર દર્શાવે છે. આવા માપનો ઉપયોગ કાર્બ્યુરાઇઝ્ડ, નાઇટ્રાઇડેડ અને અન્ય સ્તરોને ગુણધર્મ ગ્રેડિયન્ટ સાથે દર્શાવવા માટે કરી શકાય છે.

સપાટીની તૈયારી શા માટે આટલી મહત્વપૂર્ણ છે?

માઇક્રોહાર્ડનેસ પરીક્ષણમાં, ઇન્ડેન્ટેશન પરિમાણો ખૂબ નાના હોઈ શકે છે. તેથી, નમૂનાની સપાટીની સ્થિતિ માપનની ચોકસાઈ પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે.
સપાટી છાપની ધારને સ્પષ્ટ રીતે ઓળખવા માટે પરવાનગી આપવી જોઈએ. વધુ પડતી ખરબચડીપણું, પીસવાના ખંજવાળ, સપાટી ગોળાકાર, દૂષણ અથવા નમૂના તૈયાર કરતી વખતે થયેલ નુકસાન નોંધપાત્ર ભૂલોનું કારણ બની શકે છે.
તે જ સમયે, મેટલોગ્રાફિક તૈયારી પરીક્ષણ કરવામાં આવતી સામગ્રીને બદલી શકતી નથી. ગ્રાઇન્ડીંગ, સપાટી સખત બનાવવા અથવા અયોગ્ય પોલિશિંગ દરમિયાન વધુ પડતી ગરમી સ્થાનિક કઠિનતામાં ફેરફાર કરી શકે છે અને પરિણામ તરફ દોરી શકે છે જે નમૂનાના વાસ્તવિક ગુણધર્મોનું પ્રતિનિધિત્વ કરતું નથી.

માઇક્રોહાર્ડનેસ પરિણામ પર પરીક્ષણ બળનો પ્રભાવ

ખૂબ ઓછા ભાર પર, માપન પરિણામ સપાટીની ગુણવત્તા, ત્રાંસા માપનની ચોકસાઈ, ઉપકરણના સ્પંદનો, ઇન્ડેન્ટર ભૂમિતિ અને સ્થાનિક સામગ્રીની અસંગતતા પ્રત્યે ખાસ કરીને સંવેદનશીલ બને છે.
બળ ઘટાડવાથી નાના અને નાના વિસ્તારોની તપાસ શક્ય બને છે, પરંતુ આ આપમેળે વધુ સચોટ પરિણામમાં પરિણમતું નથી. પ્રિન્ટ જેટલી નાની હશે, તેના પરિમાણો નક્કી કરવામાં નાની ભૂલ પણ એટલી જ નોંધપાત્ર હોઈ શકે છે.

સૂક્ષ્મ કઠિનતા અને સામગ્રીની સૂક્ષ્મ રચના

એક જ સૂક્ષ્મ કઠિનતા માપનનું પરિણામ હંમેશા સમગ્ર સામગ્રીની કઠિનતાનું પ્રતિનિધિત્વ કરતું નથી. આ ખાસ કરીને બહુપક્ષીય અને વિજાતીય સામગ્રીમાં મહત્વપૂર્ણ છે.
એક જ દાણા, અવક્ષેપ, કાર્બાઇડ, મેટ્રિક્સ અથવા અનેક માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરલ ઘટકોને આવરી લેતા વિસ્તારમાં ઇન્ડેન્ટેશન થઈ શકે છે. તેથી, ક્રમિક પરિણામો વચ્ચેનો તફાવત હંમેશા માપન ભૂલ સૂચવતો નથી; તેઓ ભૌતિક ગુણધર્મોમાં વાસ્તવિક સ્થાનિક તફાવતોને પ્રતિબિંબિત કરી શકે છે.

માઇક્રોહાર્ડનેસ માપતી વખતે ભૂલના સૌથી મહત્વપૂર્ણ સ્ત્રોતો

ASTM E384-22 માપનની ગુણવત્તા અને પુનરાવર્તિતતાને અસર કરતા પરિબળો પર ખાસ ધ્યાન આપે છે. સૌથી મહત્વપૂર્ણમાં શામેલ છે:

• નમૂનાની સપાટીની અયોગ્ય તૈયારી,
• ઇન્ડેન્ટરની ખોટી ભૂમિતિ અથવા સ્થિતિ,
• માપન સિસ્ટમ ભૂલો,
• પરીક્ષણ બળનો ખોટો ઉપયોગ,
• ઉપકરણ અથવા નમૂનાના સ્પંદનો,
• છાપના પરિમાણો નક્કી કરતી વખતે ઓપરેટરની ભૂલો,
• સૂક્ષ્મ માળખાની વિવિધતા,
• નમૂનાની ધાર અથવા નજીકના પ્રિન્ટથી ખૂબ ઓછું અંતર,
• પરીક્ષણ કરેલ વિસ્તારની જાડાઈ માટે બળની અયોગ્ય પસંદગી.

ખૂબ નાના પ્રિન્ટ સાથે ભૂલ આટલી ઝડપથી કેમ વધે છે?

કઠિનતા મૂલ્ય ઇન્ડેન્ટેશનના પરિમાણોના આધારે નક્કી કરવામાં આવે છે. ખૂબ જ નાના ઇન્ડેન્ટેશન માટે, તેના વિકર્ણ માપનમાં એક નાની સંપૂર્ણ ભૂલ પણ માપેલા મૂલ્યનો નોંધપાત્ર ભાગ બનાવે છે.
ઉદાહરણ તરીકે, મોટા ઇન્ડેન્ટેશન માટે થોડા માઇક્રોમીટરની વાંચન ભૂલ નજીવી હશે, પરંતુ જ્યારે સમગ્ર કર્ણ ફક્ત થોડા ડઝન માઇક્રોમીટર હોય ત્યારે તે ખૂબ જ નોંધપાત્ર હોઈ શકે છે. આ એક કારણ છે કે માઇક્રોહાર્ડનેસ પરીક્ષણ માટે કાળજીપૂર્વક તૈયાર કરેલા નમૂનાઓ અને યોગ્ય માપન સાધનોની જરૂર પડે છે.

શું HV અને HK ની સીધી સરખામણી કરી શકાય?

વિકર્સ HV અને Knoop HK કઠિનતા મૂલ્યોને આપમેળે સમાન અથવા સીધા વિનિમયક્ષમ ગણવા જોઈએ નહીં. આ પદ્ધતિઓ વિવિધ ભૂમિતિના ઇન્ડેન્ટર્સનો ઉપયોગ કરે છે, જે ઇન્ડેન્ટેશનના આકાર અને ઊંડાઈમાં ભિન્ન હોય છે, અને પરીક્ષણ કરવામાં આવતી સામગ્રીના ગુણધર્મો પ્રત્યે તેમની પ્રતિક્રિયા હોય છે.

પરિણામોની સરખામણી કરતી વખતે, વપરાયેલી પદ્ધતિ અને પરીક્ષણની પરિસ્થિતિઓ હંમેશા જણાવવી જોઈએ.

માઇક્રોહાર્ડનેસ પરિણામ કેવી રીતે રેકોર્ડ કરવું?

ફક્ત કઠિનતા આંકડાકીય રેકોર્ડ જ કરવામાં આવેલા પરીક્ષણ વિશે સંપૂર્ણ માહિતી પ્રદાન કરતું નથી. પરિણામમાં વપરાયેલી પદ્ધતિ અને યોગ્ય પ્રક્રિયા દ્વારા જરૂરી પરીક્ષણ શરતો સ્પષ્ટપણે દર્શાવવી જોઈએ.
માઇક્રોહાર્ડનેસના કિસ્સામાં આ ખાસ કરીને મહત્વપૂર્ણ છે, કારણ કે પરિણામ લાગુ કરાયેલા પરીક્ષણ બળ પર આધારિત હોઈ શકે છે. માપનની સ્થિતિ વિશે માહિતી વિના બે HV અથવા HK મૂલ્યોની તુલના કરવાથી ભૂલભરેલા નિષ્કર્ષ આવી શકે છે.

ASTM E384-22 અને ASTM E92

ASTM E384-22 એ ASTM E92 સાથે ગાઢ સંબંધ ધરાવે છે, જે વિકર્સ અને નૂપ કઠિનતા પરીક્ષણ માટેનું ધોરણ છે. ASTM E384 ની વર્તમાન આવૃત્તિમાં, સાધનોની સીધી ચકાસણી અને માપાંકન માટેની આવશ્યકતાઓ અને કઠિનતા સંદર્ભ બ્લોક્સ માટેની આવશ્યકતાઓને ASTM E92 સાથે સંકલિત કરવામાં આવી છે.
શ્રેણીઓ વચ્ચે તફાવત કરવો પણ મહત્વપૂર્ણ છે. ASTM E384-22 1 થી 1000 gf સુધીના બળ પર બનેલા સૂક્ષ્મ-ઇન્ડેન્ટેશનને આવરી લે છે. E384 સ્ટાન્ડર્ડની જૂની આવૃત્તિઓનો અવકાશ આપમેળે વર્તમાન 2022 આવૃત્તિમાં સ્થાનાંતરિત થવો જોઈએ નહીં.

ASTM E384-22 - મુખ્ય માહિતી

સામગ્રી પરીક્ષણમાં ASTM E384-22 નું મહત્વ

ASTM E384-22 પરંપરાગત મેક્રોહાર્ડનેસ પદ્ધતિઓ કરતા ઘણા નાના સ્કેલ પર સામગ્રીના ગુણધર્મોનો અભ્યાસ સક્ષમ બનાવે છે. આ સ્થાનિક ગુણધર્મોમાં થતા ફેરફારોનું વિશ્લેષણ કરવાની મંજૂરી આપે છે જે પ્રમાણભૂત કઠિનતા પરીક્ષણમાં સરેરાશ કાઢવામાં આવશે.
ધાતુશાસ્ત્ર, સ્ટીલ પરીક્ષણ, વેલ્ડેડ સાંધાઓનું વિશ્લેષણ, ગરમીનું નિયંત્રણ અને થર્મોકેમિકલ સારવાર અને પાતળા સ્તરો અને કોટિંગ્સના પરીક્ષણ દરમિયાન આ ખાસ મહત્વનું છે.
તે જ સમયે, માઇક્રોહાર્ડનેસ એ નમૂનાની તૈયારી, બળ પસંદગી, ઉપકરણની સ્થિતિ અને ઇન્ડેન્ટેશન મૂલ્યાંકન પદ્ધતિની ગુણવત્તા માટે ખાસ કરીને સંવેદનશીલ માપ છે. તેથી, ASTM E384-22 અનુસાર યોગ્ય રીતે કરવામાં આવેલા પરીક્ષણ માટે માત્ર યોગ્ય કઠિનતા પરીક્ષક જ નહીં પરંતુ યોગ્ય નમૂનાની તૈયારી અને સમગ્ર માપન પ્રક્રિયાનું નિયંત્રણ પણ જરૂરી છે.

PN, PN-EN, DIN, GOST, OST, ASTM, AFNOR, AISI અને અન્ય અનુસાર સ્ટીલના અન્ય ધોરણો તપાસો.