Випробування на твердість за Брінеллем
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).
Випробування на твердість за Брінеллем | |
Названо на честь | Юган Авґуст Брінелль |
---|---|
Першовідкривач або винахідник | Юган Авґуст Брінелль |
Формула | |
Підтримується Вікіпроєктом | Вікіпедія:Проєкт:Математика |
Випробування на твердість за Брінеллем у Вікісховищі |
Метод запропонував шведський інженер Юхан Брінелль (швед. Johan August Brinell) в 1900 році.
Методика проведення випробувань та розрахунку твердості
ред.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.Переваги і недоліки
ред.Недоліки
ред.- 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.- 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.- 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.Джерела
ред.- Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974–1985.
Посилання
ред.- Брінелля метод // Термінологічний словник-довідник з будівництва та архітектури / Р. А. Шмиг, В. М. Боярчук, І. М. Добрянський, В. М. Барабаш ; за заг. ред. Р. А. Шмига. — Львів, 2010. — С. 38. — ISBN 978-966-7407-83-4.
- Rockwell to Brinell conversion chart [Архівовано 10 липня 2011 у Wayback Machine.]
- Struers hardness conversion table [Архівовано 16 липня 2011 у Wayback Machine.]
- Brinell Hardness HB conversion chart
- Martin Öberg Johan August Brinell — Inventor of the Brinell test and a pioneer in the metallurgical research of the properties of steel and iron [Архівовано 13 серпня 2013 у Wayback Machine.] (англ.)
- Johan August Brinell US 976145 A Method of treating steel and iron ingots [Архівовано 4 березня 2016 у Wayback Machine.] Patentdl Nov. 22, 1910. (англ.)