Brinell-Härtetest — ISO 6506 / ASTM E10

Was ist Brinell?

Bei der Brinell-Härteprüfung handelt es sich um ein Verfahren, bei dem die Härte ermittelt wird, indem eine Hartmetallkugel mit einem bestimmten Durchmesser unter einer definierten Belastung in die Probenoberfläche gedrückt und der Durchmesser des dabei entstehenden Eindrucks gemessen wird. Das Ergebnis wird in HBW ausgedrückt.

Zweck von Brinell

Der Zweck besteht darin, den Zustand der Wärmebehandlung zu überprüfen, die Konsistenz von Charge zu Charge zu überprüfen und die Einhaltung der Spezifikationen durch Messung der Oberflächenhärte des Materials zu beurteilen.

Bei welchen Produkten wird Brinell angewendet?

Guss- und Schmiedeteile
Halbzeuge aus dickem Stahl
Nichteisenmetalle
Wärmebehandelte Teile

In welchen Branchen wird Brinell eingesetzt?

MetallStahlMaschinenIndustrieausrüstungKunststoffe

Normen zu Brinell

ISO 6506-1
ASTM E10

Prüfbedingungen für Brinell

Eindringkörper: Hartmetallkugel; üblicherweise 10 mm, 5 mm, 2,5 mm Durchmesser
Laden: Ausgewählt nach Materialgruppe; üblicherweise 3000 kgf (29,42 kN) für Stahl
Verweildauer laden: Im Allgemeinen 10–15 s
Oberfläche: Glatt genug, um die Eindruckmessung nicht zu behindern, frei von Graten

Prüfgerät für Brinell

Brinell-Härteprüfmaschine
Eindruckmessmikroskop oder optisches System
Referenzhärteblöcke

Probenanforderungen für Brinell

Die Dicke muss mindestens das Achtfache der Eindrucktiefe betragen
Die Oberfläche muss sauber, eben und frei von Oxidablagerungen sein
Einkerbungen müssen den in der Norm festgelegten Abstand vom Rand und voneinander haben
Im Allgemeinen werden mindestens drei Messungen durchgeführt

Dauer von Brinell

Die Messung pro Probe dauert einige Minuten; Die Dauer verlängert sich, wenn eine Oberflächenvorbereitung erforderlich ist.

Ablauf von Brinell

1Die Maschine wird mit Referenzblöcken verifiziert.
2Der zur Materialgruppe passende Kugeldurchmesser und die Belastung werden ausgewählt.
3Die Probe wird fest abgestützt.
4Die Belastung wird für die definierte Dauer angelegt und wieder entfernt.
5Der Eindruckdurchmesser wird in zwei senkrechten Richtungen gemessen und gemittelt.
6Der Härtewert wird zusammen mit den Last-/Kugelinformationen berechnet und gemeldet.

Annahmekriterien für Brinell

Der Akzeptanzbereich ist in der Produkt- oder Materialnorm angegeben. Das Brinell-Ergebnis wird immer zusammen mit der aufgebrachten Last und dem Kugeldurchmesser angegeben (z. B. 200 HBW 10/3000).

Auswertung der Ergebnisse

Es werden Mittelwert und Streuung der Messungen ausgewertet. Einkerbungen, die zu nahe an der Flächenkante oder beieinander liegen, sind ungültig; Ist der Eindruck verformt, wird die Messung wiederholt.

Prüfbericht zu Brinell

Standard angewendet
Kugeldurchmesser und Belastung
Anzahl der Messungen und Einzelwerte
Durchschnittliche Härte und Notationsformat

Akkreditierung

EUROLAB verfügt über eine international anerkannte Akkreditierung, die von Akkreditierungsstellen erhalten wurde, die Vertragspartei der multilateralen Anerkennungsvereinbarungen IAF und ILAC sind, gemäß ISO/IEC 17025 für Labortests, ISO/IEC 17020 für Inspektion und Überwachung sowie ISO/IEC 17021-1 und ISO/IEC 17065 für System- und Produktzertifizierung. Diese Kette stellt sicher, dass die ausgestellten Berichte und Zertifikate weltweit akzeptiert werden.

Ob dieser Test im akkreditierten Rahmen angeboten werden kann, hängt von Ihrem Produkt und der angewandten Norm ab; Da die Akkreditierung methodenbasiert erfolgt, wird der Umfang bereits im Angebotsstadium schriftlich bestätigt.

Geltungsbereich und Berechtigungen

Mekanik Testler — Was umfasst dieser Prüfbereich?

Der folgende Abschnitt beschreibt das Gebiet, zu dem der Test Brinell gehört; die Bedingungen und Abnahmekriterien dieses konkreten Tests stehen in den obigen Abschnitten. Der für Ihr Produkt spezifische Umfang wird schriftlich im Angebotsstadium festgelegt.

Mechanische Prüfungen messen, wie sich ein Werkstoff oder ein Bauteil unter Krafteinwirkung verhält. Die Familie reicht von statischer Belastung (Zug, Druck, Biegung) über zeitabhängiges Verhalten (Ermüdung, Kriechen) bis zu Härte und Verschleiß sowie Bruchzähigkeit.

Das gemeinsame Merkmal dieser Prüfungen ist, dass das Ergebnis als WERKSTOFFEIGENSCHAFT ausgewiesen wird. Streckgrenze oder Härte sind keine Konformitätsentscheidung; sie sind Zahlenwerte, mit denen Konstruktion und Produktnorm verglichen werden. Mechanische Prüfberichte sind daher meist Eingangsgröße für eine technische Entscheidung und nicht für eine Produktzulassung — Werkstoffauswahl, Sicherheitsfaktor, Lebensdauervorhersage.

Die Unterscheidung zwischen statischem und dynamischem Verhalten ist der Schlüssel zum Verständnis des Bereichs. Ein Bauteil kann unter statischer Last völlig unbelastet erscheinen und dennoch unter wiederholter Belastung brechen; der Ermüdungsbruch tritt bei Spannungen weit unter der Streckgrenze auf und gibt keine Vorwarnung. Bei rotierenden, schwingenden oder zyklisch belasteten Bauteilen ist eine Zugprüfung allein daher kein ausreichender Nachweis.

Die Prüfbedingungen bestimmen das Ergebnis, und dies ist entscheidend für die Lesbarkeit des Berichts: Probengeometrie, Belastungsgeschwindigkeit, Temperatur, Konditionierung und Einspannanordnung. Derselbe Werkstoff liefert unter unterschiedlichen Bedingungen unterschiedliche Werte. Bei Kunststoffen ist der Geschwindigkeitseffekt sehr ausgeprägt, bei Metallen der Temperatureffekt; bei Verbundwerkstoffen verändert die Probenausrichtung das Ergebnis vollständig.

Härte ist die am häufigsten missbrauchte Messgröße in diesem Bereich. Da sie schnell, nahezu zerstörungsfrei und kostengünstig ist, wird sie oft anstelle der Festigkeit verwendet. Umrechnungstabellen von Härte zu Festigkeit existieren, sind aber NÄHERUNGSWEISE und hängen von der Werkstoffgruppe ab; sie als einziges Beweismittel bei der Werkstoffabnahme zu verwenden, ist falsch.

Der Bereich der Bruchmechanik erfordert eine besondere Kompetenz. Messungen der Bruchzähigkeit und der Ermüdungsrisswachstumsrate ermöglichen es zu berechnen, wie lange eine rissbehaftete Struktur hält; sie sind die Grundlage schadenstoleranter Auslegung in Bereichen wie Druckgeräten, Flugzeugstrukturen und Rohrleitungen.

Methodengruppen in diesem Bereich

Statische Prüfungen
Zug, Druck, Biegung, Scherung und Torsion. Streckgrenze und Zugfestigkeit, Dehnung und Elastizitätsmodul werden ermittelt.
Kerbschlagprüfungen
Charpy- und Izod-Kerbschlagbiegeversuch; das Sprödbruch-Zäh-Übergangsverhalten des Werkstoffs wird temperaturabhängig ermittelt.
Härte
Brinell, Vickers, Rockwell, Shore und Mikrohärte. Wertvoll für die Tiefe der Oberflächenbehandlung und lokale Festigkeitsunterschiede.
Ermüdung
Kraft- und dehnungsgesteuerte axiale Ermüdung, Biegeermüdung; Wöhlerkurven (S-N) und Dauerfestigkeitsgrenze.
Kriechen und Spannungsrelaxation
Verhalten unter Langzeitbelastung bei hoher Temperatur; entscheidend für Werkstoffe von Kesseln, Turbinen und Druckgeräten.
Bruchmechanik
Ebene-Dehnung-Bruchzähigkeit, J-Integral, CTOD und Ermüdungsrisswachstumsrate.
Verschleiß und Reibung
Taber- und Drehtrommel-Abrasion, Reibungskoeffizientenmessungen.

Häufig verwechselt in diesem Bereich

Die Berechnung der Festigkeit aus der Härte ist näherungsweise; sie kann nicht als alleiniger Nachweis bei der Werkstoffabnahme verwendet werden.
Ausreichende statische Festigkeit belegt nicht die Ermüdungsfestigkeit; ein zyklisch belastetes Bauteil erfordert eine gesonderte Prüfung.
Wird die Prüfgeschwindigkeit und -temperatur nicht angegeben, ist das Ergebnis nicht vergleichbar — insbesondere bei Polymeren und Verbundwerkstoffen.
Ein Prüfkörper und das tatsächliche Bauteil liefern möglicherweise nicht denselben Wert; Formfließrichtung, Bindenähte und Unterschiede in der Oberflächenbehandlung wirken sich alle aus.
Ein für einen Verbundwerkstoff angegebener Festigkeitswert ist ohne Angabe der Probenorientierung bedeutungslos.
Die ASTM- und ISO-Gegenstücke messen dieselbe Größe, verwenden aber unterschiedliche Probengeometrien; die Ergebnisse gelten nicht als direkt gleichwertig.

Welche Entscheidungen diese Ergebnisse unterstützen

Konstruktionsverifikation und Werkstoffauswahl
Wareneingangskontrolle und Lieferantenfreigabe
Erfüllung der mechanischen Anforderungen der Produktnorm
Fehleranalyse, Lebensdauervorhersage und Schadenstoleranzberechnung
Verifizierung von Wärmebehandlungs- und Oberflächenbehandlungsprozessen

Häufige Fragen zu Brinell

Wie wird eine Wahl zwischen Brinell, Rockwell und Vickers getroffen?

Da Brinell eine große Vertiefung hinterlässt, wird es für dicke und heterogene Materialien bevorzugt. Rockwell ist schnell und serientauglich. Da Vickers einen kleinen Eindruck hinterlässt, wird es für Dünnschnitte, Beschichtungen und Mikrostrukturmessungen verwendet. Umrechnungstabellen sind Näherungswerte; Für einen genauen Vergleich sollte die gleiche Methode verwendet werden.

Warum wird das Ergebnis zusammen mit der Last und der Kugel geschrieben?

Der Brinell-Wert hängt von der aufgebrachten Last und dem Kugeldurchmesser ab. Da unterschiedliche Last-/Kugelkombinationen unterschiedliche Werte ergeben können, muss die Notation diese Information enthalten.

Brinell