шкала Бринеля

Шкала Бринелля / br ə ˈ / n ɛ l твердость материалов при характеризует индентировании через шкалу проникновения индентора, нагруженного на материал-образец. Это одно из нескольких определений твердости в материаловедении .

История

Предложенный шведским инженером Йоханом Августом Бринелем в 1900 году, это был первый широко используемый и стандартизированный метод измерения твердости в машиностроении и металлургии . Большой размер углубления 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 особенность способствовала его раннему распространению среди конкурирующих тестов на твердость.

Детали теста

10 мм (0,39 дюйма) шарик диаметром используется стальной В типичном испытании в качестве индентора с усилием 3000 кгс (29,42 кН ; 6614 фунтов силы). Для более мягких материалов применяется меньшая сила; для более твердых материалов из карбида вольфрама стальной шарик заменяется шариком . Вдавливание измеряется, а твердость рассчитывается как:

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

где:

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

P = приложенная нагрузка в килограмм-силе (кгс).

D = диаметр индентора (мм)

d = диаметр углубления (мм)

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

Число твердости по Бринеллю можно соотнести с пределом прочности на разрыв (UTS), хотя соотношение зависит от материала и поэтому определяется эмпирическим путем. Зависимость 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 соотношение увеличивается. ^[1]

Твердость по Бринеллю определяется наиболее часто используемыми стандартами испытаний (ASTM E10-14). ^[2] и ISO 6506–1:2005) как HBW ( H — твердость, B — Бринелля и W — материал индентора, карбид вольфрама (вольфрама). В прежних стандартах HB или HBS использовались для обозначения измерений, выполненных с помощью стальных инденторов.

HBW рассчитывается в обоих стандартах с использованием единиц СИ как

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

где:

F = приложенная нагрузка (ньютоны)

D = диаметр индентора (мм)

d = диаметр углубления (мм)

Общие ценности

При указании числа твердости по Бринеллю (BHN или чаще HB) необходимо указать условия испытания, использованного для получения этого числа. Стандартный формат указания тестов можно увидеть на примере «HBW 10/3000». «HBW» означает, что использовался шаровой индентор из карбида вольфрама (от химического символа вольфрама или от испанского, шведского и немецкого названия вольфрама «Wolfram»), в отличие от «HBS», что означает шарик из закаленной стали. «10» — диаметр шара в миллиметрах. «3000» — это сила в килограммах.

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

Соответствующие отношения между масштабом, индентором и испытательной силой:
Символ твердости	Диаметр индентора мм	Ж/Д2	Испытательная сила Н/кгс
ХБВ 10/3000	10	30	29420(3000)
ХБВ 10/1500	10	15	14710(1500)
вес 10/1000	10	10	9807(1000)

Показатели твердости по Бринеллю
Материал	Твердость
Мягкая древесина (например, сосна )	1,6 ОБД 10/100
твердая древесина	2,6–7,0 ОБД 10/100
Вести	5,0 HB (чистый свинец; легированный свинец обычно может варьироваться от 5,0 HB до значений, превышающих 22,0 HB)
Чистый алюминий	15 хб.
Медь	35 хб.
AW-6060 Закаленный алюминий	75 хб.
Мягкая сталь	120 хб.
18–8 (304) нержавеющая сталь , отожженная	200 хб. ^[3]
Износостойкая пластина из закаленной и отпущенной стали	400-700 ГБ
Закаленная инструментальная сталь	600–900 HB (HBW 10/3000)
Стекло	1550 ГБ
Диборид рения	4600 ГБ
Примечание. Стандартные условия испытаний, если не указано иное.

Стандарты

См. также

Ссылки

^ Табор 2000 , с. 17.
^ АСТМ Е10-14 .
^ «Нержавеющая сталь AISI тип 304» . Спецификация материала ASM . nd Архивировано из оригинала 1 октября 2018 года . Проверено 28 мая 2019 г.

Табор, Дэвид (2000). Твердость металлов . Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-850776-3 .

Внешние ссылки

Испытание на твердость по Бринеллю – Методы, преимущества, недостатки, применение
Видео о тесте на твердость по Бринеллю на YouTube
Таблица преобразования Роквелла в Бринелля (Бринелл, Роквелл A,B,C)
Таблица преобразования твердости Струерса (Виккерс, Бринелль, Роквелл B,C,D)
Конверсионная таблица твердости по Бринеллю HB (МПа, Бринелля, Виккерса, Роквелла C)

[FOOTNOTETabor200017-1] Табор 2000 , с. 17.

[FOOTNOTEASTM_E10-14-2] АСТМ Е10-14 .

[AISI304-3] «Нержавеющая сталь AISI тип 304» . Спецификация материала ASM . nd Архивировано из оригинала 1 октября 2018 года . Проверено 28 мая 2019 г.

[1]

[2]

[3]