Метод Бринелля - один из основных методов определения твёрдости различных материалов.
Метод предложен шведским инженером Юханом Августом Бринеллем (1849-1925 гг.) в 1900 году и стал первым широко используемым и стандартизированным методом определения твёрдости в материаловедении.
Метод Бринелля относится к методам вдавливания.
Испытание проводится следующим образом:
вначале образец подводят к индентору;
затем вдавливают индентор в образец с плавно нарастающей нагрузкой в течение 2 8 секунд;
после достижения максимальной величины нагрузка на индентор выдерживается в определённом промежутке времени (для сталей обычно 10 15 секунд);
затем снимают приложенную нагрузку, отводят образец от индентора и измеряют диаметр получившегося отпечатка.
При измерении твёрдости по методу Бринелля в качестве инденторов используются шарики из твёрдого сплава диаметра 1; 2; 2.5; 5 и 10мм. Величину нагрузки и диаметр шарика выбирают в зависимости от исследуемого материала.
Исследуемые материалы делят на 5 основных групп:
- сталь, никелевые и титановыесплавы;
- чугун;
- медь и сплавы меди;
- лёгкие металлы и их сплавы;
- свинец, олово.
При выборе условий испытаний для измерения твёрдости по Бринеллю следят за тем, чтобы толщина образца, как минимум, в 8 раз превышала глубину вдавливания индентора. И ещё важно контролировать диаметр отпечатка, который должен находиться в пределах от 0,24•D до 0,6•D, где D - диаметр индентора (шарика).
Твёрдость по Бринеллю обозначается "HB" (HardnessBrinell) при применении стального шарика в качестве индентора или «HBW» при при применении в качестве индентора шарика из твёрдого сплава и может рассчитываться двумя методами:
метод восстановленного отпечатка;
метод невосстановленного отпечатка.
По методу восстановленного отпечатка твёрдость рассчитывается как отношение приложенной нагрузки к площади поверхности отпечатка.
По методу невосстановленного отпечатка твёрдость определяется как отношение приложенной нагрузки к площади внедрённой в материал части индентора.
Нормативными документами определены:
диаметры индентора;
время вдавливания;
время выдержки под максимальной нагрузкой;
минимальная толщина образца;
минимальная и максимальная величины диагоналей отпечатка;
максимальные нагрузки;
группа исследуемого материала.
По ISO 6506-1:2005 (ГОСТ 9012-59) регламентированы следующие основные нагрузки: 9.807 Н; 24.52 Н; 49.03 Н; 61.29 Н; 98.07 Н; 153.2 Н; 245.2 Н; 294.2 Н; 306.5 Н; 612.9 Н; 980.7 Н; 1226 Н; 2452 Н; 4903 Н; 7355 Н; 9807 Н; 14 710 Н; 29 420 Н.
Метод предложен шведским инженером Юханом Августом Бринеллем (1849-1925 гг.) в 1900 году и стал первым широко используемым и стандартизированным методом определения твёрдости в материаловедении.
Метод Бринелля относится к методам вдавливания.
Испытание проводится следующим образом:
вначале образец подводят к индентору;
затем вдавливают индентор в образец с плавно нарастающей нагрузкой в течение 2 8 секунд;
после достижения максимальной величины нагрузка на индентор выдерживается в определённом промежутке времени (для сталей обычно 10 15 секунд);
затем снимают приложенную нагрузку, отводят образец от индентора и измеряют диаметр получившегося отпечатка.
При измерении твёрдости по методу Бринелля в качестве инденторов используются шарики из твёрдого сплава диаметра 1; 2; 2.5; 5 и 10мм. Величину нагрузки и диаметр шарика выбирают в зависимости от исследуемого материала.
Исследуемые материалы делят на 5 основных групп:
- сталь, никелевые и титановыесплавы;
- чугун;
- медь и сплавы меди;
- лёгкие металлы и их сплавы;
- свинец, олово.
При выборе условий испытаний для измерения твёрдости по Бринеллю следят за тем, чтобы толщина образца, как минимум, в 8 раз превышала глубину вдавливания индентора. И ещё важно контролировать диаметр отпечатка, который должен находиться в пределах от 0,24•D до 0,6•D, где D - диаметр индентора (шарика).
Твёрдость по Бринеллю обозначается "HB" (HardnessBrinell) при применении стального шарика в качестве индентора или «HBW» при при применении в качестве индентора шарика из твёрдого сплава и может рассчитываться двумя методами:
метод восстановленного отпечатка;
метод невосстановленного отпечатка.
По методу восстановленного отпечатка твёрдость рассчитывается как отношение приложенной нагрузки к площади поверхности отпечатка.
По методу невосстановленного отпечатка твёрдость определяется как отношение приложенной нагрузки к площади внедрённой в материал части индентора.
Нормативными документами определены:
диаметры индентора;
время вдавливания;
время выдержки под максимальной нагрузкой;
минимальная толщина образца;
минимальная и максимальная величины диагоналей отпечатка;
максимальные нагрузки;
группа исследуемого материала.
По ISO 6506-1:2005 (ГОСТ 9012-59) регламентированы следующие основные нагрузки: 9.807 Н; 24.52 Н; 49.03 Н; 61.29 Н; 98.07 Н; 153.2 Н; 245.2 Н; 294.2 Н; 306.5 Н; 612.9 Н; 980.7 Н; 1226 Н; 2452 Н; 4903 Н; 7355 Н; 9807 Н; 14 710 Н; 29 420 Н.
Пример обозначения твёрдости по Бринеллю:
600 HBW 10/3000/20
где:
600 - значение твёрдости по Бринеллю, кгс/мм²;
HBW - символьное обозначение твёрдости по Бринеллю;
10 - диаметр шарика в мм;
3000 - приблизительное значение эквивалентной нагрузки в кгс (3000 кгс = 29 420 Н);
20 - время действия нагрузки, с.
Для определения твёрдости по методу Бринелля используют различные твердомеры (например, твердомеры для измерения твёрдости металлов по Бринеллю) как стационарные, так и переносные. Недостатки метода по Бринеллю
Метод рекомендуется применять для материалов с твёрдостью до 450 HB.
Твёрдость по Бринеллю зависит от нагрузки (обратный размерный эффект - англ. Reverse indentation size effect).
При вдавливании индентора по краям отпечатка из-за выдавливания материала образуются навалы и наплывы, что затрудняет измерение как диаметра, так и глубины отпечатка.
Из-за большого размера тела внедрения (шарика) метод неприменим для тонких образцов.
Преимущества
Зная твёрдость по Бринеллю, можно быстро найти предел прочности и текучести материала, что важно для прикладных инженерных задач.
Результаты измерения твёрдости по методу Бринелля могут быть переведены с помощью таблиц в единицы твёрдости по другим методам, например метод Виккерса и метод Роквелла. В свою очередь, измерения твёрдости двумя последними методами могут быть переведены в единицы твёрдости по методу Бринелля. Перевод чисел твёрдости следует использовать лишь в тех случаях, когда невозможно испытать материал при заданных условиях. Полученные переводные числа твёрдости как табличные, так и рассчитанные по уравнениям согласно ASTME140-07 являются лишь приближёнными и могут быть неточными для конкретных случаев. С физической точки зрения, такое сравнение чисел твёрдости, полученных разными методами и имеющих разную размерность, лишено всякого физического смысла.
Нормативные документы
• ГОСТ 9012-59 (ИСО 410-82, ИСО 6506-81) «Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю»
• ISO 6506-1:2014 «Metallic materials - Brinell hardness test - Part 1: Test method»
• ASTM E-10 «Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials»
• ASTM E140-07 «Standard Hardness Conversion Tables for Metals Relationship Among Brinell Hardness, Vickers Hardness, Rockwell Hardness, Superficial Hardness, Knoop Hardness, and Scleroscope Hardness»
Технические характеристики Qradial
Габариты Qradial - установки для измерений по Бринеллю
Твердомер QATM по Бринеллю, напольный, промышленный
