ധാതുക്കളുടെ കാഠിന്യം എങ്ങനെ അളക്കാം

ധാതുക്കളുടെ കാഠിന്യം എങ്ങനെ അളക്കാം

പെൻഡഹുലുവൻ

ഭൂഗർഭശാസ്ത്രത്തിലും ധാതുശാസ്ത്രത്തിലും ധാതു കാഠിന്യം ഒരു പ്രധാന ഭൗതിക സ്വത്താണ്. പോറലുകൾക്കോ ​​ഉരച്ചിലുകൾക്കോ ​​ഉള്ള ഒരു ധാതുവിന്റെ പ്രതിരോധവുമായി ഈ സ്വത്ത് ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. കൃത്യമായ ഫലങ്ങൾ ലഭിക്കുന്നതിന് വിവിധ രീതികളും ഉചിതമായ ഉപകരണങ്ങളും ആവശ്യമുള്ള ഒരു പ്രക്രിയയാണ് ധാതു കാഠിന്യം അളക്കുന്നത്. മോഹ്സ് സ്കെയിൽ പോലുള്ള സ്റ്റാൻഡേർഡ് രീതികൾ മുതൽ വിക്കേഴ്സ് കാഠിന്യം പരിശോധന പോലുള്ള കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ വരെ ധാതു കാഠിന്യം അളക്കുന്നതിനുള്ള വിവിധ രീതികളെക്കുറിച്ച് ഈ ലേഖനം ചർച്ച ചെയ്യും.

മോസ് സ്കെയിൽ: അടിസ്ഥാന രീതി

ധാതു കാഠിന്യം അളക്കുന്നതിനുള്ള ഏറ്റവും ലളിതവും അറിയപ്പെടുന്നതുമായ രീതികളിൽ ഒന്നാണ് മോസ് സ്കെയിൽ. 1812-ൽ ധാതുശാസ്ത്രജ്ഞനായ ഫ്രെഡറിക് മോസ് അവതരിപ്പിച്ച മോസ് സ്കെയിൽ, മറ്റ് ധാതുക്കളാൽ മാന്തികുഴിയുണ്ടാകാനോ മാന്തികുഴിയുണ്ടാകാനോ ഉള്ള കഴിവിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ധാതുക്കളെ റാങ്ക് ചെയ്യുന്നു. 1 (ഏറ്റവും മൃദുവായ ധാതു, ടാൽക്ക്) മുതൽ 10 (ഏറ്റവും കാഠിന്യമുള്ള ധാതു, വജ്രം) വരെയുള്ള കാഠിന്യം സംഖ്യ നിശ്ചയിച്ചിട്ടുള്ള 10 റഫറൻസ് ധാതുക്കളാണ് ഈ സ്കെയിലിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നത്.

മോസ് സ്കെയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള ഘട്ടങ്ങൾ:

1. സാമ്പിൾ തയ്യാറാക്കുക: നിങ്ങൾ പരീക്ഷിക്കാൻ ആഗ്രഹിക്കുന്ന ധാതു തിരഞ്ഞെടുക്കുക, ഉപരിതലം ശുദ്ധമാണെന്നും ഫലങ്ങളെ ബാധിച്ചേക്കാവുന്ന മലിനീകരണം ഇല്ലാത്തതാണെന്നും ഉറപ്പാക്കുക.

2. റഫറൻസ് ഐഡന്റിഫിക്കേഷൻ: ടാൽക്ക് (1), ജിപ്സം (2), കാൽസൈറ്റ് (3), ഫ്ലൂറൈറ്റ് (4), അപ്പറ്റൈറ്റ് (5), ഫെൽഡ്സ്പാർ (6), ക്വാർട്സ് (7), ടോപസ് (8), കൊറണ്ടം (9), വജ്രം (10) എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്ന മോസ് സ്കെയിലിൽ നിന്ന് ഒരു കൂട്ടം റഫറൻസ് ധാതുക്കൾ തയ്യാറാക്കുക.

3. ഒരു സ്ക്രാച്ച് ടെസ്റ്റ് നടത്തുക: പരിശോധിക്കപ്പെടുന്ന സാമ്പിളിൽ റഫറൻസ് മിനറൽ ഉരയ്ക്കുക. റഫറൻസ് മിനറൽ സാമ്പിളിൽ മാന്തികുഴിയുണ്ടാക്കിയാൽ, സാമ്പിളിന്റെ കാഠിന്യം റഫറൻസ് മിനറലിന്റെ കാഠിന്യത്തേക്കാൾ കുറവായിരിക്കും. അല്ലെങ്കിൽ, സാമ്പിളിന്റെ കാഠിന്യം കൂടുതലാണ്.

4. ഫലങ്ങൾ രേഖപ്പെടുത്തുക: സ്ക്രാച്ച് ടെസ്റ്റ് ഫലങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി മോസ് സ്കെയിലിൽ നിങ്ങളുടെ സാമ്പിൾ എവിടെയാണ് വീഴുന്നതെന്ന് നിർണ്ണയിക്കുക.

സാമ്പിൾ കേസ്:

കാൽസൈറ്റ് (കാഠിന്യം 3) നിങ്ങളുടെ സാമ്പിളിൽ മാന്തികുഴിയുണ്ടാക്കുകയും, ഫ്ലൂറൈറ്റിന് (കാഠിന്യം 4) നിങ്ങളുടെ സാമ്പിളിൽ മാന്തികുഴിയുണ്ടാക്കാൻ കഴിയാതിരിക്കുകയും ചെയ്താൽ, നിങ്ങളുടെ ധാതുക്കളുടെ കാഠിന്യം മോസ് സ്കെയിലിൽ 3 നും 4 നും ഇടയിലാണ്.

ഈ രീതി അതിന്റെ ലാളിത്യം കാരണം വളരെ ജനപ്രിയമാണ്, പക്ഷേ ഇന്റർമീഡിയറ്റ് കാഠിന്യം മൂല്യങ്ങളിലെ കൃത്യതയുടെയും കൃത്യതയുടെയും കാര്യത്തിൽ ഇതിന് പരിമിതികളുണ്ട്.

വിക്കേഴ്‌സ് കാഠിന്യം പരിശോധന

ധാതുക്കളുടെ കാഠിന്യം കൂടുതൽ വിശദാംശങ്ങളോടും കൃത്യതയോടും കൂടി അളക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു നൂതന സാങ്കേതിക വിദ്യയാണ് വിക്കേഴ്‌സ് രീതി. ഈ രീതിയിൽ ഒരു പ്രത്യേക ശക്തിയോടെ ധാതുക്കളുടെ പ്രതലത്തിൽ ഒരു വജ്ര പിരമിഡ് അമർത്തുന്നത് ഉൾപ്പെടുന്നു. തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന സ്ക്രാച്ച് ഡെപ്ത് അല്ലെങ്കിൽ വീതി പിന്നീട് അളക്കുന്നതിലൂടെ വിക്കേഴ്‌സ് കാഠിന്യം (HV) നിർണ്ണയിക്കപ്പെടുന്നു.

വിക്കേഴ്സ് രീതി ഉപയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള ഘട്ടങ്ങൾ:

1. സാമ്പിൾ തയ്യാറാക്കുക: ഉപരിതലം വളരെ മിനുസമാർന്നതാകുന്നതുവരെ ധാതു സാമ്പിൾ മുറിച്ച് പോളിഷ് ചെയ്യുക.

2. വിക്കേഴ്സ് ടെസ്റ്റ് ടൂൾ തയ്യാറാക്കുക: ഈ ഉപകരണത്തിൽ സാധാരണയായി ഒരു ഡയമണ്ട് പിരമിഡും വക്രത അളക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു മൈക്രോസ്കോപ്പും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.

3. ഒരു പ്രഷർ ടെസ്റ്റ് നടത്തുക: ഡയമണ്ട് പിരമിഡ് ധാതു പ്രതലത്തിൽ ഒരു നിശ്ചിത ശക്തിയോടെ അമർത്തി ഒരു നിശ്ചിത സമയം പിടിക്കുക.

4. വക്രം അളക്കുക: പരീക്ഷണ ഉപകരണവുമായി സംയോജിപ്പിച്ച ഒരു മൈക്രോസ്കോപ്പ് ഉപയോഗിച്ച് ഫലമായുണ്ടാകുന്ന വക്രത്തിന്റെ വ്യാസം അളക്കുക.

5. വിക്കേഴ്‌സ് കാഠിന്യം കണക്കാക്കുക: വിക്കേഴ്‌സ് രീതി നൽകുന്ന ഫോർമുല ഉപയോഗിച്ച് കാഠിന്യം കണക്കാക്കുക. വിക്കേഴ്‌സ് കാഠിന്യം HV = 1.854 F/D² ആയി രൂപപ്പെടുത്താം, ഇവിടെ F എന്നത് കിലോഗ്രാം-ബലത്തിലെ (kgf) കംപ്രസ്സീവ് ബലവും D എന്നത് മില്ലിമീറ്ററിലെ ഇൻഡന്റേഷന്റെ വ്യാസവുമാണ്.

ബ്രിനെൽ കാഠിന്യം പരിശോധന

മൃദുവായതോ കൂടുതൽ പൊട്ടുന്നതോ ആയ വസ്തുക്കൾക്ക് പ്രാഥമികമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന മറ്റൊരു സാങ്കേതികതയാണ് ബ്രിനെൽ രീതി. ഈ സംവിധാനം ഒരു പ്രത്യേക ശക്തിയോടെ മെറ്റീരിയലിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ അമർത്തിയ ഒരു സ്റ്റീൽ അല്ലെങ്കിൽ കാർബൈഡ് പന്ത് ഉപയോഗിക്കുന്നു. തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന ഇൻഡന്റേഷൻ വ്യാസം ബ്രിനെൽ കാഠിന്യം (HB) മൂല്യം നിർണ്ണയിക്കാൻ അളക്കുന്നു.

ബ്രിനെൽ രീതി ഉപയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള ഘട്ടങ്ങൾ:

1. സാമ്പിൾ തയ്യാറാക്കുക: ധാതു ഉപരിതലം പരന്നതും മലിനീകരണമില്ലാത്തതുമായിരിക്കണം.

2. ബ്രിനെൽ ടെസ്റ്റ് ഉപകരണം തയ്യാറാക്കുക: സാധാരണയായി ഒരു സ്റ്റീൽ ബോളും ഇൻഡന്റേഷൻ അളക്കാൻ ഒരു മൈക്രോസ്കോപ്പും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.

3. ഒരു പ്രഷർ ടെസ്റ്റ് നടത്തുക: ഒരു സ്റ്റീൽ ബോൾ ധാതു പ്രതലത്തിൽ ഒരു നിശ്ചിത ശക്തിയോടെ അമർത്തി ഒരു നിശ്ചിത സമയം പിടിക്കുക.

4. വക്രം അളക്കുക: ഒരു മൈക്രോസ്കോപ്പ് ഉപയോഗിച്ച് വക്രത്തിന്റെ വ്യാസം കൃത്യമായി അളക്കുക.

5. ബ്രിനെൽ കാഠിന്യം കണക്കാക്കുക: HB = 2F / (πD(D – sqrt(D² – d²))) എന്ന ഫോർമുല ഉപയോഗിക്കുക, ഇവിടെ F എന്നത് ന്യൂട്ടണുകളിലെ കംപ്രസ്സീവ് ബലമാണ്, D എന്നത് ടെസ്റ്റ് ബോളിന്റെ വ്യാസമാണ്, d എന്നത് ഇൻഡന്റേഷന്റെ വ്യാസമാണ്.

അധിക സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ

ഇതിനകം സൂചിപ്പിച്ച രീതികൾക്ക് പുറമേ, ധാതു കാഠിന്യം അളക്കുന്നതിന് ക്നൂപ്പ് രീതി, റോക്ക്‌വെൽ രീതി, നാനോഇൻഡന്റേഷൻ ഉപയോഗിച്ചുള്ള മൈക്രോഹാർഡ്‌നെസ് പരിശോധന എന്നിവ പോലുള്ള നിരവധി സാങ്കേതിക വിദ്യകളുണ്ട്. ഓരോ രീതിക്കും അതിന്റേതായ ഗുണങ്ങളും പരിമിതികളുമുണ്ട്, പക്ഷേ എല്ലാം ഉയർന്ന അളവിലുള്ള കൃത്യതയോടും വിശദാംശങ്ങളോടും കൂടി ഡാറ്റ നിർമ്മിക്കാൻ ലക്ഷ്യമിടുന്നു.

നൂപ്പ് രീതി

വിക്കേഴ്‌സ് രീതിക്ക് സമാനമായ ഒരു സാങ്കേതികതയാണ് ക്നൂപ്പ് കാഠിന്യം പരിശോധന (കെഎച്ച്എൻ), പക്ഷേ ഒരു ത്രികോണ പിരമിഡൽ ഇൻഡെന്റർ ഉപയോഗിക്കുന്നു. വളരെ നേർത്തതോ പൊട്ടുന്നതോ ആയ വസ്തുക്കൾ പരീക്ഷിക്കാൻ ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ പലപ്പോഴും ഉപയോഗിക്കുന്നു.

റോക്ക്‌വെൽ രീതി

റോക്ക്‌വെൽ കാഠിന്യം പരിശോധന എന്നത് ഒരു ഗോളാകൃതിയിലോ കോണാകൃതിയിലോ ഉള്ള ഇൻഡെന്റർ ഉപയോഗിച്ച് ലോഡിന് കീഴിലുള്ള ഒരു വസ്തുവിലേക്ക് തുളച്ചുകയറുന്നതിന്റെ ആഴം അളക്കുന്ന ഒരു രീതിയാണ്. ബലം പ്രയോഗിക്കുന്നതിന് മുമ്പും ശേഷവുമുള്ള ഇൻഡെന്ററിന്റെ തുളച്ചുകയറൽ ആഴം താരതമ്യം ചെയ്താണ് മൂല്യം കണക്കാക്കുന്നത്.

നാനോഇൻഡന്റേഷൻ

വളരെ ചെറിയ ഒരു ഇൻഡെന്റർ ഉപയോഗിച്ച് നാനോസ്കെയിലിൽ വസ്തുക്കളുടെ മെക്കാനിക്കൽ ഗുണങ്ങൾ അളക്കുന്നതാണ് കൂടുതൽ ആധുനികവും സങ്കീർണ്ണവുമായ ഒരു രീതിയായ നാനോഇൻഡന്റേഷൻ. ധാതുക്കളുടെ സൂക്ഷ്മ ഘടനാപരമായ ഗുണങ്ങൾ പഠിക്കുന്നതിന് ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ വളരെ ഉപയോഗപ്രദമാണ്.

ഉപസംഹാരം

ധാതു കാഠിന്യം അളക്കുന്നത് ഭൂമിശാസ്ത്രത്തിന്റെയും ധാതുശാസ്ത്രത്തിന്റെയും ഒരു നിർണായക വശമാണ്. മോസ് സ്കെയിൽ പോലുള്ള ലളിതമായ സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ മുതൽ വിക്കേഴ്സ്, ബ്രിനെൽ, നൂപ്പ് കാഠിന്യം പരിശോധനകൾ പോലുള്ള നൂതന സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ വരെ കാഠിന്യം അളക്കൽ രീതികളിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. രീതി തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നത് പരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്ന ധാതുക്കളുടെ തരത്തെയും ആവശ്യമുള്ള കൃത്യതയുടെ നിലവാരത്തെയും ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. ഈ സാങ്കേതിക വിദ്യകളിൽ വൈദഗ്ദ്ധ്യം നേടുന്നതിലൂടെ, ശാസ്ത്രജ്ഞർക്കും സാങ്കേതിക വിദഗ്ധർക്കും ധാതുക്കളുടെ ഭൗതിക സവിശേഷതകൾ മനസ്സിലാക്കാനും ശാസ്ത്രീയ ഗവേഷണം മുതൽ വ്യവസായം വരെയുള്ള വിവിധ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി ഉപയോഗിക്കാനും കഴിയും.