Шкала Бринелля / b r ə ˈ n ɛ l / характеризует твердость материалов при вдавливании через шкалу проникновения индентора, нагруженного на образец материала. Это одно из нескольких определений твердости в материаловедении .
Предложенный шведским инженером Йоханом Августом Бринеллем в 1900 году, он был первым широко используемым и стандартизированным испытанием на твердость в машиностроении и металлургии . Большой размер отпечатка и возможное повреждение образца для испытания ограничивают его полезность. Однако он также имел полезную функцию, заключающуюся в том, что значение твердости, деленное на два, давало приблизительный UTS в ksi для сталей. Эта функция способствовала его раннему принятию по сравнению с конкурирующими испытаниями на твердость.
В типичном тесте в качестве индентора используется стальной шарик диаметром 10 мм (0,39 дюйма) с силой 3000 кгс (29,42 кН ; 6614 фунт-силы ). Для более мягких материалов используется меньшая сила; для более твердых материалов вместо стального шарика используется шарик из карбида вольфрама . Измеряется отпечаток, а твердость рассчитывается следующим образом:
где:
Твердость по Бринеллю иногда указывается в мегапаскалях; для перевода в мегапаскали число твердости по Бринеллю умножается на ускорение свободного падения, 9,80665 м/с2 .
Число твердости по Бринеллю можно сопоставить с пределом прочности на растяжение (UTS), хотя эта связь зависит от материала и, следовательно, определяется эмпирически. Связь 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 отношение увеличивается. [1]
Твердость по Бринеллю обозначается наиболее часто используемыми стандартами испытаний (ASTM E10-14 [2] и ISO 6506–1:2005) как HBW ( H от hardness, B от brinell и W от материала индентора, карбида вольфрама (вольфрама)). В предыдущих стандартах HB или HBS использовались для обозначения измерений, выполненных с помощью стальных инденторов.
HBW рассчитывается в обоих стандартах с использованием единиц СИ следующим образом:
где:
При указании числа твердости по Бринеллю (BHN или чаще HB) необходимо указать условия испытания, использованного для получения этого числа. Стандартный формат для указания испытаний можно увидеть в примере "HBW 10/3000". "HBW" означает, что использовался шариковый индентор из карбида вольфрама (от химического символа вольфрама или от испанского/шведского/немецкого названия вольфрама "Wolfram"), в отличие от "HBS", что означает закаленный стальной шарик. "10" — диаметр шарика в миллиметрах. "3000" — сила в килограммах.
Твердость также может быть указана как XXX HB YY D 2 . XXX — это сила, прикладываемая (в кгс) к материалу типа YY (5 для алюминиевых сплавов, 10 для медных сплавов, 30 для сталей). Таким образом, типичная твердость стали может быть записана как: 250 HB 30 D 2 . Это может быть максимум или минимум.
