Випробування на твердість за Брінеллем

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
(Перенаправлено з Метод Брінелля)
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Випробування на твердість за Брінеллем
Зображення
Названо на честь Юган Авґуст Брінелль
Першовідкривач або винахідник Юган Авґуст Брінелль
Формула
Підтримується Вікіпроєктом Вікіпедія:Проєкт:Математика
CMNS: Випробування на твердість за Брінеллем у Вікісховищі
Схема випробування

Випробування на твердість за Брінеллем — спосіб визначення твердості матеріалів вдавлюванням на спеціальному приладі сталевої загартованої кульки (діаметром 10; 5 або 2,5 мм) в досліджуваний зразок під дією заданого навантаження протягом певного часу (10—30 с).

Метод запропонував шведський інженер Юхан Брінелль (швед. Johan August Brinell) в 1900 році.

Методика проведення випробувань та розрахунку твердості

[ред. | ред. код]
Ручний твердомір Брінелля

Цей метод відноситься до способів оцінки твердості, що базуються на принципі вдавлювання індентера (полірованої загартованої сталевої кульки) в матеріал. Випробування проводиться таким чином: спочатку дають невелике попереднє навантаження для встановлення початкового положення індентера на зразку, потім додається основне навантаження, зразок витримують під дією навантаження протягом 10-30 с, вимірюється глибина вдавлювання, після чого основне навантаження знімається. При визначенні твердості за методом Брінелля, на відміну від методу Роквелла, вимірювання проводять до пружного відновлення матеріалу. Індентор вдавлюють в поверхню випробовуваного зразка (завтовшки не менше 4 мм) з регламентованим зусиллям.

У іншому варіанті зусилля збільшується до досягнення регламентованої глибини впровадження.

Твердість за Брінеллем HB розраховується як «прикладене навантаження», ділене на «площу поверхні відбитку»:

,

де  — прикладене навантаження, кПа;

 — діаметр кульки, мм;
 — діаметр відбитку, мм,

або за формулою:

,

де  — глибина вдавлювання індентера.

Найпоширеніші діаметри кульки — 10, 5, 2,5 і 1 мм, навантаження — 187,5 кгс, 250 кгс, 500 кгс, 1 000 кгс і 3 000 кгс. Для вибору діаметра кульки зазвичай використовують наступне правило: діаметр відбитку повинен лежати в межах 0,2-0,7 діаметра кульки. У методиках ISO і ASTM об'єднані метод з однією кулькою і різними навантаженнями та метод із застосуванням різних кульок, а також дана формула обчислення твердості, не залежної від навантаження.

Для визначення твердості по методу Брінелля використовують твердоміри, як автоматичні, так і ручні.

Типові значення твердості для різних матеріалів

[ред. | ред. код]
Напівавтоматичний твердомір Брінелля

Переваги і недоліки

[ред. | ред. код]

Недоліки

[ред. | ред. код]
  • Метод можна застосовувати тільки для порівняно м'яких матеріалів через кінцеве значення твердості самого індентора. Як альтернатива можливе застосування кульок з карбіду вольфраму (WC).
  • Твердість за Брінеллем залежить від навантаження, оскільки зміна глибини втискування не пропорційна зміні площі відбитку.
  • При втискуванні по краях відбитку через витискування матеріалу утворюється "підвищення", що ускладнює вимір глибини відбитку.
  • Через великий розмір тіла вдавлювання (кульки) метод непридатний для тонких зразків матеріалу.

Переваги

[ред. | ред. код]
  • Знаючи твердість за Брінеллем, можна швидко знайти границю міцності і текучості матеріалу, що важливо для прикладних інженерних задач:

Для сталі

,

де границя міцності.

,

де границя текучості.

Для алюмінієвих сплавів

Для мідних сплавів

  • Так як метод Брінелля — один із найстаріших методів визначення твердості, накопичено багато технічної документації, де твердість матеріалів вказана за цим методом.

Нормативні документи

[ред. | ред. код]
  • International (ISO) and European (CEN) Standard
    • EN ISO 6506-1:2005: Metallic materials - Brinell hardness test - Part 1: test method
    • EN ISO 6506-2:2005: Metallic materials - Brinell hardness test - Part 2: verification and calibration of testing machine
    • EN ISO 6506-3:2005: Metallic materials - Brinell hardness test - Part 3: calibration of reference blocks
    • EN ISO 6506-4:2005: Metallic materials - Brinell hardness test - Part 4: Table of hardness values
  • US standard (ASTM International)
    • ASTM E10-08: Standard method for Brinell hardness of metallic materials.

Див. також

[ред. | ред. код]

Твердість
Метод Роквелла
Метод Віккерса
Шкала Мооса

Випробування на твердість за Кнупом

Джерела

[ред. | ред. код]

Посилання

[ред. | ред. код]