Шкала Бринелля

Диаграмма силы

Шкалы Бринелля / б г ə п ɛ л / характеризует отступ твердость материалов по шкале проникновения индентор, загруженную на материал образец. Это одно из нескольких определений твердости в материаловедении .

История [ править ]

Предложенный шведским инженером Йоханом Августом Бринеллем в 1900 году, это было первое широко используемое стандартизованное испытание на твердость в машиностроении и металлургии . Большой размер вмятины и возможное повреждение образца ограничивают его полезность. Однако у него также была полезная особенность: значение твердости, разделенное на два, давало приблизительное значение UTS в тысячах фунтов на квадратный дюйм для сталей. Эта функция способствовала его раннему внедрению среди конкурирующих тестов на твердость.

Детали теста [ править ]

Типичный тест использует стальной шарик диаметром 10 мм (0,39 дюйма ) в качестве индентора с силой 3000  кгс (29,42  кН ; 6614  фунтов силы ). Для более мягких материалов используется меньшее усилие; для более твердых материалов шарик из карбида вольфрама заменяется стальным шариком. Вмятина измеряется и твердость рассчитывается по формуле:

${\ displaystyle \ operatorname {BHN} = {\ frac {2P} {\ pi D \ left (D - {\ sqrt {D ^ {2} -d ^ {2}}} \ right)}}}$

куда:

BHN = число твердости по Бринеллю (кгс / мм ² )

P = приложенная нагрузка в килограмм-силе (кгс)

D = диаметр индентора (мм)

d = диаметр вдавливания (мм)

Твердость по Бринеллю иногда указывается в мегапаскалях; число твердости по Бринеллю умножается на ускорение свободного падения, 9,80665 м / с ² , чтобы преобразовать его в мегапаскали.

BHN можно преобразовать в предел прочности на разрыв (UTS), хотя соотношение зависит от материала и, следовательно, определяется эмпирически. Взаимосвязь основана на индексе Мейера (n) из закона Мейера . Если индекс Мейера меньше 2,2, то отношение UTS к BHN составляет 0,36. Если индекс Мейера больше 2,2, то коэффициент увеличивается. ^[1]

BHN обозначается наиболее часто используемыми стандартами испытаний (ASTM E10-14 ^[2] и ISO 6506–1: 2005 ^[3] ) как HBW ( H - твердость, B - по Бринеллю и W - материал индентора, вольфрам ( вольфрам) карбид). В прежних стандартах HB или HBS использовались для обозначения измерений, сделанных со стальными инденторами.

HBW рассчитывается в обоих стандартах с использованием единиц СИ как

${\ displaystyle \ operatorname {HBW} = 0.102 {\ frac {2F} {\ pi D \ left (D - {\ sqrt {D ^ {2} -d ^ {2}}} \ right)}}}$

куда:

F = приложенная нагрузка (ньютоны)

D = диаметр индентора (мм)

d = диаметр вдавливания (мм)

Общие ценности [ править ]

При цитировании числа твердости по Бринеллю (BHN или чаще HB) необходимо указать условия испытания, используемого для получения числа. (HB не имеет отношения к степени твердости карандаша «HB» .) Стандартный формат определения тестов можно увидеть в примере «HBW 10/3000». «HBW» означает, что использовался шариковый индентор из карбида вольфрама (от химического обозначения вольфрама или от шведско-немецкого названия вольфрама «Wolfram»), в отличие от «HBS», что означает шарик из закаленной стали. «10» - это диаметр шара в миллиметрах. «3000» - это сила в килограммах.

Твердость также может отображаться как XXX HB YY D ² . XXX - это сила, прилагаемая (в кгс) к материалу типа YY (5 для алюминиевых сплавов, 10 для медных сплавов, 30 для сталей). Таким образом, можно записать типичную твердость стали: 250 HB 30 D ² . Это может быть максимум или минимум.

Преимущества [ править ]

Этот раздел может сбивать с толку или непонятно читателям . В частности, не имеет смысла обозначать тест как «неразрушающий», когда весь тест направлен на создание углублений. Помогите прояснить этот раздел . На странице обсуждения может быть обсуждение этого вопроса . ( Август 2020 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Его можно использовать для испытаний на неоднородные материалы (материалы, свойства которых не являются постоянными по всему образцу). Бринель дает возможность проводить испытания с использованием разных сил и разных инденторов. Процесс тестирования деструктивен.

Стандарты [ править ]

• Международный ( ISO ) и Европейский ( CEN ) стандарт
  • «EN ISO 6506-1: 2014: Металлические материалы - испытание на твердость по Бринеллю - Часть 1: метод испытания» .
  • «EN ISO 6506-2: 2017: Металлические материалы - испытание на твердость по Бринеллю - Часть 2: проверка и калибровка испытательной машины» .
  • «EN ISO 6506-3: 2014: Металлические материалы - испытание на твердость по Бринеллю - Часть 3: калибровка эталонных образцов» .
  • «EN ISO 6506-4: 2014: Металлические материалы - испытание на твердость по Бринеллю - Часть 4: Таблица значений твердости» .
• Стандарт США ( ASTM International )
  • «ASTM E10-14: Стандартный метод определения твердости металлических материалов по Бринеллю» .

См. Также [ править ]

• Бринеллинг
• Сравнение твердости
• Тест твердости по Кнупу
• Тест на твердость отскока по Leeb
• Шкала Роквелла
• Испытание на твердость по Виккерсу

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• Испытание на твердость по Бринеллю - методы, преимущества, недостатки, применения
• Видео об испытании твердости по Бринеллю на YouTube
• Таблица преобразования Роквелла в Бринелль (Бринелл, Роквелл A, B, C)
• Таблица преобразования твердости Струерса (по Виккерсу, Бринеллю, Роквеллу B, C, D)
• Таблица преобразования твердости по Бринеллю HB (МПа, Бринелля, Виккерса, Роквелла C)