Испытание на твердость по Бринеллю — ISO 6506 / ASTM E10

Что такое Brinell?

Испытание на твердость по Бринеллю — это метод, при котором твердость определяется путем вдавливания шарика из твердого металла определенного диаметра в поверхность образца под определенной нагрузкой и измерения диаметра образовавшегося отпечатка. Результат выражается в HBW.

Brinell: цель

Цель состоит в том, чтобы проверить условия термообработки, проверить соответствие между партиями и оценить соответствие спецификациям путем измерения твердости поверхности материала.

К каким изделиям применяется Brinell?

Отливки и поковки
Полуфабрикаты стальные толстолистовые
Цветные металлы
Термообработанные детали

В каких отраслях применяется Brinell?

МеталлСтальМашиныПромышленное оборудованиеПластмассы

Стандарты, связанные с Brinell

ISO 6506-1
АСТМ Е10

Brinell: условия

Индентор: Твердый металлический шарик; обычно диаметр 10 мм, 5 мм, 2,5 мм.
Нагрузка: Выбирается в соответствии с группой материалов; обычно 3000 кгс (29,42 кН) для стали
Время задержки загрузки: Обычно 10–15 с.
Поверхность: Достаточно гладкая, чтобы не мешать измерению отпечатков, без заусенцев.

Оборудование для Brinell

Машина для определения твердости по Бринеллю
Микроскоп или оптическая система для измерения индентирования
Эталонные блоки твердости

Требования к образцам для Brinell

Толщина должна быть как минимум в восемь раз больше глубины вмятины.
Поверхность должна быть чистой, ровной и без оксидной окалины.
Отступы должны находиться на расстоянии от края и друг от друга, указанном в стандарте.
Обычно проводится не менее трех измерений.

Brinell: продолжительность

Измерение каждого образца занимает несколько минут; продолжительность увеличивается, если требуется подготовка поверхности.

Brinell: порядок проведения

1Машина проверяется с помощью эталонных образцов.
2Диаметр шарика и нагрузка подбираются соответствующие группе материалов.
3Образец прочно поддерживается.
4Нагрузка прикладывается на определенное время и снимается.
5Диаметр отпечатка измеряется в двух перпендикулярных направлениях и усредняется.
6Значение твердости рассчитывается и сообщается вместе с информацией о нагрузке/шарике.

Brinell: критерии приёмки

Диапазон приемки указан в стандарте на изделие или материал. Результат по Бринеллю всегда указывается вместе с приложенной нагрузкой и диаметром шарика (например, 200 HBW 10/3000).

Оценка результатов

Оцениваются среднее значение и разброс измерений. Отступы, расположенные слишком близко к краю поверхности или друг к другу, недействительны; если углубление деформируется, измерение повторяют.

Brinell: протокол

Стандарт применяется
Диаметр шара и нагрузка
Количество измерений и отдельные значения
Средняя твердость и формат обозначений

Аккредитация

EUROLAB имеет международно признанную аккредитацию, полученную от органов по аккредитации, являющихся участниками многосторонних соглашений о признании IAF и ILAC, в соответствии с ISO/IEC 17025 для лабораторных испытаний, ISO/IEC 17020 для инспекций и надзора, а также ISO/IEC 17021-1 и ISO/IEC 17065 для сертификации систем и продукции. Эта цепочка гарантирует, что выданные отчеты и сертификаты принимаются по всему миру.

Возможность проведения этого теста в рамках аккредитованной области зависит от вашего продукта и применяемого стандарта; поскольку аккредитация основана на методе, объем работ подтверждается в письменной форме на этапе предложения.

Область применения и разрешения

Соответствующие правила

Стандарты материалов
Характеристики термообработки

Mekanik Testler — Что охватывает эта область испытаний?

В разделе ниже описывается область, к которой относится испытание Brinell; условия и критерии приемки именно этого испытания приведены в разделах выше. Объём, специфичный для вашего продукта, подтверждается письменно на этапе коммерческого предложения.

Механические испытания измеряют поведение материала или детали под нагрузкой. Семейство охватывает статическое нагружение (растяжение, сжатие, изгиб), зависящее от времени поведение (усталость, ползучесть), а также твёрдость и износ вплоть до трещиностойкости.

Общая черта этих испытаний в том, что результат сообщается как СВОЙСТВО МАТЕРИАЛА. Предел текучести или твёрдость — не решение о соответствии; это числовые данные, с которыми будут сравниваться конструкция и стандарт продукта. Поэтому протоколы механических испытаний обычно служат исходными данными для инженерного решения, а не для утверждения продукта — выбор материала, коэффициент запаса, прогноз срока службы.

Различие между статическим и динамическим поведением — ключ к пониманию этой области. Деталь может казаться совершенно ненапряжённой под статической нагрузкой, но сломаться при повторной нагрузке; усталостное разрушение происходит при напряжениях значительно ниже предела текучести и не даёт предупреждения. Для вращающихся, вибрирующих или циклически нагружаемых деталей испытание на растяжение само по себе поэтому не является достаточным доказательством.

Условия испытания определяют результат, и это критично для читаемости отчёта: геометрия образца, скорость нагружения, температура, кондиционирование и схема захвата. Один и тот же материал даёт разные значения при разных условиях. В пластиках эффект скорости очень выражен, в металлах — эффект температуры; в композитах ориентация образца полностью меняет результат.

Твёрдость — наиболее неправильно используемое измерение в этой области. Поскольку она быстрая, почти неразрушающая и недорогая, её часто используют вместо прочности. Таблицы пересчёта твёрдости в прочность существуют, но они ПРИБЛИЗИТЕЛЬНЫ и зависят от группы материала; использовать их как единственное доказательство при приёмке материала неправильно.

Область механики разрушения требует особой компетенции. Измерения трещиностойкости и скорости роста усталостной трещины позволяют рассчитать, как долго продержится растрескавшаяся конструкция; они являются основой проектирования, допускающего повреждения, в таких областях, как оборудование под давлением, авиационные конструкции и трубопроводы.

Группы методов в этой области

Статические испытания
Растяжение, сжатие, изгиб, сдвиг и кручение. Получают предел текучести и прочность на растяжение, удлинение и модуль упругости.
Испытания на удар
Ударная вязкость по Шарпи и Изоду с надрезом; вязко-хрупкий переход материала определяется в зависимости от температуры.
Твердость
Бринелль, Виккерс, Роквелл, Шор и микротвёрдость. Ценно для глубины поверхностной обработки и локальных различий прочности.
Усталость
Осевая усталость с контролем силы и деформации, усталость при изгибе; кривые Вёлера (S-N) и предел выносливости.
Ползучесть и релаксация напряжений
Поведение под долговременной нагрузкой при высокой температуре; определяющий фактор для материалов котлов, турбин и оборудования под давлением.
Механика разрушения
Трещиностойкость в условиях плоской деформации, J-интеграл, CTOD и скорость роста усталостной трещины.
Износ и трение
Истирание по Табору и на вращающемся барабане, измерения коэффициента трения.

Часто путаемое в этой области

Расчёт прочности по твёрдости приблизителен; его нельзя использовать как единственное доказательство при приёмке материала.
Достаточная статическая прочность не подтверждает усталостную прочность; циклически нагружаемая деталь требует отдельного испытания.
Если скорость и температура испытания не указаны, результат нельзя сравнивать — особенно для полимеров и композитов.
Испытательный образец и реальная деталь могут давать разные значения; ориентация при формовании, линии спая и различия в обработке поверхности — всё это влияет на результат.
Значение прочности, указанное для композита без указания ориентации образца, не имеет смысла.
Аналоги ASTM и ISO измеряют одну и ту же величину, но используют разную геометрию образцов; результаты не считаются напрямую эквивалентными.

Какие решения подкрепляют эти результаты

Верификация конструкции и выбор материала
Входной контроль материалов и одобрение поставщика
Выполнение механических требований стандарта на продукцию
Анализ отказов, прогнозирование срока службы и расчёт живучести при повреждении
Проверка процессов термической и поверхностной обработки

Связанные тесты

Brinell: частые вопросы

Как делается выбор между Бринелем, Роквеллом и Виккерсом?

Поскольку он оставляет большие вмятины, Бринелль предпочтителен для толстых и неоднородных материалов. Rockwell работает быстро и подходит для управления серийным производством. Поскольку Виккерс оставляет небольшое углубление, его используют для измерений тонких срезов, покрытий и микроструктуры. Таблицы преобразования являются приблизительными; тот же метод следует использовать для точного сравнения.

Почему результат пишется вместе с грузом и шаром?

Значение Бринелля зависит от приложенной нагрузки и диаметра шарика. Поскольку разные комбинации нагрузки/шарика могут давать разные значения, в обозначениях должна быть указана эта информация.