Brinell Sertlik

Was ist Brinellhärte?

Beim Brinell-Verfahren wird eine Hartmetallkugel mit einer definierten Kraft in die Probenoberfläche gedrückt; Nachdem die Kraft entfernt wurde, wird der Durchmesser der resultierenden Vertiefung in zwei Richtungen gemessen und der Härtewert berechnet. Der Eindruck ist relativ groß, wodurch sich das Verfahren für heterogene und grobkörnige Materialien eignet.

Zweck von Brinellhärte

Ziel ist es, einen möglichst repräsentativen Härtewert für Guss-, Schmiede- und grobstrukturierte Werkstoffe zu erhalten. Die große Vertiefung gleicht lokale Strukturunterschiede im Material aus und sorgt so für ein stabileres Ergebnis.

Bei welchen Produkten wird Brinellhärte angewendet?

Guss- und Schmiedeteile
Warmgewalzte Stahlprodukte
Nichteisenmetalle und Legierungen
Grobkörnige und heterogene Materialien
Strukturelemente mit dickem Querschnitt

In welchen Branchen wird Brinellhärte eingesetzt?

MetallAutomobilLuft- und RaumfahrtBauwesenMaschinenbau

Normen zu Brinellhärte

ISO 6506-1 (Brinell-Härtetest — Prüfverfahren)
ISO 6506-2 (Verifizierung und Kalibrierung von Prüfmaschinen)
ISO 6506-3 (Kalibrierung von Referenzblöcken)
ASTM E10 (Brinellhärte metallischer Werkstoffe)

Prüfbedingungen für Brinellhärte

Eindringkörper: Hartmetallkugel; Durchmesser je nach Material und Dicke ausgewählt
Testkraft: Aus dem vom Kugeldurchmesser abhängigen Kraft-Durchmesser-Verhältnis gemäß Normtabelle
Verweilzeit: Im Standard definiert; kann je nach Material verlängert werden
Messung: Der Eindruckdurchmesser wird in zwei senkrechten Richtungen gemessen und gemittelt

Prüfgerät für Brinellhärte

Brinell-Härteprüfmaschine
Kugeleindringkörper aus Hartmetall
Eindruckmessmikroskop oder automatisches Bildanalysesystem
Härte-Referenzblöcke
Geräte zur Vorbereitung der Probenoberfläche

Probenanforderungen für Brinellhärte

Die Oberfläche muss glatt und sauber genug sein, um eine Eindruckmessung zu ermöglichen.
Die Probendicke muss so groß sein, dass die Vertiefung keine Auswirkungen auf die Rückseite hat.
Die Messpunkte müssen vom Rand und untereinander die in der Norm definierten Abstände haben.
Die Probe muss abgestützt werden, damit sie sich während des Tests nicht bewegt.
Die Oberflächenvorbereitung darf das Material nicht erhitzen und seine Struktur verändern.

Dauer von Brinellhärte

Eine einzelne Messung dauert Minuten. Die Gesamtdauer hängt von der Anzahl der Messpunkte und der Oberflächenvorbereitung ab.

Ablauf von Brinellhärte

1Die Probenoberfläche wird vorbereitet und gereinigt.
2Kugeldurchmesser und Prüfkraft werden aus der Normtabelle ausgewählt.
3Die Maschine wird mit einem Referenzblock verifiziert.
4Die Kraft wird sanft aufgebracht und für die definierte Zeit gehalten.
5Die Kraft wird entfernt und der Eindruckdurchmesser wird in zwei Richtungen gemessen.
6Der Härtewert wird berechnet oder von der Maschine abgelesen.
7Die Messung wird so oft wiederholt, wie in der Norm festgelegt.

Annahmekriterien für Brinellhärte

Der Methodenstandard definiert, wie der Test durchgeführt wird, nicht wie das Ergebnis aussehen soll. Die Akzeptanzgrenze ergibt sich aus der Materialnorm, der Produktspezifikation oder der technischen Zeichnung des Kunden; Auf dieser Seite gibt es daher keine zahlenmäßige Begrenzung.

Auswertung der Ergebnisse

Das Ergebnis wird mit der vollständigen Bezeichnung unter Angabe des Kugeldurchmessers und der verwendeten Kraft angegeben (z. B. HBW 10/3000). Unter verschiedenen Bedingungen ermittelte Brinellwerte sind nicht direkt vergleichbar. Umrechnungen von Härte in Zugfestigkeit erfolgen nur mit Tabellen, die für das jeweilige Material gültig sind.

Prüfbericht zu Brinellhärte

Probenidentifikation, Materialtyp und ggf. Guss-/Chargennummer
Probengeometrie, Abmessungen und Vorbereitungsmethode
Es gelten Standard- und Testbedingungen
Temperatur und Umgebungsbedingungen prüfen
Messwerte und berechnete Größen
Fotos von Bruchflächen oder Vertiefungen (falls zutreffend)
Messunsicherheit (falls gewünscht)
Eine Aussage, dass das Ergebnis nur für die zum Test eingereichte Probe gilt

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 Brinellhärte 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 Brinellhärte

Wann ist Brinell ungeeignet?

Bei dünnen Abschnitten, gehärteten Oberflächen oder Kleinteilen ist der Eindruck zu groß. In diesen Fällen wird Vickers oder Rockwell bevorzugt.

Lässt sich aus der Härte die Zugfestigkeit berechnen?

Nur ungefähr und nur für Materialien mit verfügbarer Umrechnungstabelle. Die Konvertierung ist nicht universell; Für einen definitiven Wert muss ein Zugversuch durchgeführt werden.

Brinellhärte