Методика проведення випробувань і розрахунок твердості
Цей метод відноситься до методів вдавлення. Випробування проводиться наступним чином: спочатку дають невелику попередню навантаження для встановлення початкового положення індентора на зразку, потім додається основне навантаження, зразок витримують під її дією, вимірюється глибина впровадження, після чого основне навантаження знімається. При визначенні твердості методом Брінелля, на відміну від Методу Роквелла вимірювання проводять до пружного відновлення матеріалу. Індентером (полірований загартований сталевий кулька) вдавлюють в поверхню випробуваного зразка (товщиною не менше 4 мм) з регламентованим зусиллям. Через 30 секунд після прикладення навантаження вимірюють глибину відбитка. В іншому варіанті зусилля додається до досягнення регламентованої глибини впровадження. Твердість по Бринеллю HB розраховується як «прикладена навантаження», поділена на «площу поверхні відбитка»:
P - прикладена навантаження, Н;
D - діаметр кульки, мм;
d - діаметр відбитка, мм.
h - глибина впровадження індентером.
Один з варіантів проведення тесту наведено на рис.1:
Зображення: Brinell hardness test1.png
Нормативними документами визначено діаметри індентора, час експозиції, глибина впровадження інденетера.
- У Росії регламентовані навантаження 49 N, 127 N, 358 N, 961 N. діаметр кульки 5 мм. глибини впровадження від 0,13 до 0,35 мм.
У різних специфікаціях ці значення різні.
- Найбільш поширені діаметри кульки - 10, 5, 2,5 та 1 мм і навантаження 187,5 кгс, 250 кгс, 500 кгс 1000 кгс і 3000 кгс.
- Для вибору діаметра кульки зазвичай використовують наступне правило: діаметр відбитка повинен лежати в межах 0,2-0,7 діаметра кульки.
- У методиках ISO і ASTM об'єднані метод з одним кулькою і різними навантаженнями і метод із застосуванням різних кульок, а також дана формула обчислення твердості, що не залежить від навантаження.
Твердість за шкалою Брінелля висловлюють в Н / мм 2.
Для визначення твердості за методом Брінелля використовують різні твердометрія, як автоматичні, так і ручні.
Типові значення твердості для різних матеріалів
Переваги і недостакі
недоліки
- Метод можна застосовувати тільки для порівняно м'яких матеріалів, інакше сам кульку буде здавлений. Як альтернатива, можливе застосування кульок з карбіду вольфраму (WC).
- Вимірювання діаметра відбитка - досить складний процес, і необхідна апаратура дорога
- При вдавливании по краях відбитка через видавлювання матеріалу утворюється «підвищення», що ускладнює вимір глибини відбитка
- Через великого розміру тіла впровадження (кульки) метод непридатний для тонких зразків
переваги
- Так як метод Брінелля - один з найстаріших, накопичено багато технічної документації, де твердість матеріалів вказана в Відповідно до цього методу.
Переклад результатів вимірювання твердості різними методами
Результати вимірювання твердості за методом Брінелля можуть бути перведени за допомогою таблиць в одиниці твердості по методам Віккерса і Роквелла. У свою чергу, вимірювання твердості двома останніми методами можуть бути переведені в одиниці твердості за методом Брінелля. Следуеь відзначити, що таблиці переведення в різних нормативних документах відрізняються.