Шкала Бринелля - Brinell scale
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
Предложенный шведским инженером Йоханом Августом Бринеллем в 1900 году, он был первым широко используемым стандартизированным испытанием на твердость в машиностроении и металлургии . Большой размер вмятины и возможное повреждение образца ограничивают его полезность. Однако у него также была полезная особенность, заключающаяся в том, что значение твердости, разделенное на два, давало приблизительное значение UTS в тысячах фунтов на квадратный дюйм для сталей. Эта функция способствовала его раннему внедрению по сравнению с конкурирующими испытаниями на твердость.
Детали теста
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:
где:
- 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.
BHN обозначается наиболее часто используемыми стандартами испытаний (ASTM E10-14 и ISO 6506–1: 2005) как HBW ( H от твердости, B от твердости по Бринеллю и W от материала индентора, карбида вольфрама). В прежних стандартах HB или HBS использовались для обозначения измерений, сделанных со стальными инденторами.
HBW рассчитывается в обоих стандартах с использованием единиц СИ как
где:
- F = приложенная нагрузка (ньютоны)
- D = диаметр индентора (мм)
- d = диаметр вдавливания (мм)
Общие ценности
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 испанского / шведского / немецкого названия вольфрама, «Wolfram»), в отличие от «HBS», что означает шарик из закаленной стали. Цифра «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.
Символ твердости | Диаметр индентора
мм |
F / D2 | Испытательная сила
Н / кгс |
---|---|---|---|
HBW 10/3000 | 10 | 30 | 29420 (3000) |
HBW 10/1500 | 10 | 15 | 14710 (1500) |
HBW 10/1000 | 10 | 10 | 9807 (1000) |
Материал | Твердость |
---|---|
Хвойная древесина (например, сосна ) | 1,6 ОБД 10/100 |
Лиственных пород | 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 HB |
Медь | 35 HB |
Закаленный алюминий AW-6060 | 75 HB |
Мягкая сталь | 120 HB |
18–8 (304) нержавеющая сталь отожженная | 200 HB |
Износостойкая пластина Hardox | 400-700 HB |
Закаленная инструментальная сталь | 600–900 HB (HBW 10/3000) |
Стекло | 1550 HB |
Диборид рения | 4600 HB |
Примечание: стандартные условия испытаний, если не указано иное. |
Стандарты
- 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 )
Смотрите также
- Бринеллинг
- Сравнение твердости
- Тест твердости по Кнупу
- Тест на твердость отскока по Leeb
- Шкала Роквелла
- Испытание на твердость по Виккерсу
Рекомендации
- Табор, Дэвид (2000). Твердость металлов . Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-850776-3.
Внешние ссылки
- 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)