Шкала Бринелля / br ə ˈ n ɛ l / характеризует твердость материалов при индентировании через шкалу проникновения индентора, нагруженного на материал-образец. Это одно из нескольких определений твердости в материаловедении .
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 вмятины и возможное повреждение образца ограничивают его полезность. Однако у него также была полезная особенность: значение твердости, разделенное на два, давало приблизительный UTS в тысячах фунтов на квадратный дюйм для сталей. Эта особенность способствовала его раннему распространению среди конкурирующих тестов на твердость.
В типичном испытании в качестве индентора используется стальной шарик диаметром 10 мм (0,39 дюйма) с усилием 3000 кгс (29,42 кН ; 6614 фунтов силы). Для более мягких материалов применяется меньшая сила; для более твердых материалов стальной шарик заменяется шариком из карбида вольфрама . Вдавливание измеряется, а твердость рассчитывается как:
где:
Твердость по Бринеллю иногда выражают в мегапаскалях; Для перевода числа в мегапаскали число твердости по Бринеллю умножается на ускорение свободного падения, равное 9,80665 м/с 2 .
BHN можно преобразовать в предел прочности при растяжении (UTS), хотя это 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]
BHN обозначается наиболее часто используемыми стандартами испытаний (ASTM E10-14 [2] и ISO 6506–1:2005) как HBW ( H от твердости, B от Бринеля и W от материала индентора, карбида 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
где:
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 шариковый 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 обозначаться 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.
