ВИЗНАЧЕННЯ ТВЕРДОСТІ ПО БРІНЕЛЮ. Вимір твердості по Бринелю провадиться відповідно до ДСТ 9012-59, термін дії якого продовжений дотепер.

 

Вимір твердості по Бринелю провадиться відповідно до ДСТ 9012-59, термін дії якого продовжений дотепер.

При вимірі твердості по Бринелю сталева загартована кулька діаметром D вдавлюється у випробуваний зразок чи виріб під дією навантаження P протягом визначеного часу. Після видалення навантаження виміряється діаметр d отриманого при цьому сферичного відбитка (рис. 2, а).

а) б) в)

Рисунок 2 – Схеми визначення твердості:

а) по Брінелю;

б) по Роквеллу;

в) по Віккерсу

 

У якості індентора при роботі на приборі Брінеля використовують сталева загартована кулька діаметром d = 1; 2; 2,5; 5 і 10 мм.

Для того, щоб значення твердості при різних випробуваннях були порівнянні, величину навантаження при даному діаметрі кульки варто вибирати використовуючи співвідношення:

 

(1)

 

Якщо навантаження виражене в ньютонах:

 

(2)

 

Значення K можуть бути рівні 30; 15; 10; 5; 2,5; 1 у залежності від твердості контрольованого матеріалу. Так для чорних металів і їхніх сплавів (залізо, сталь) і інших високоміцних матеріалів K = 30; для алюмінію, міді, нікелю і їхніх сплавів K = 10; для олова, свинцю і сплавів на їхній основі K = 2,5.

При виборі умов випробування також важливо враховувати товщину металу і тривалість витримки зразка під навантаженням, у відповідності зі стандартами.

Перед початком випробувань обраний індентор закріплюється в шпинделі твердомера, за допомогою змінних вантажів встановлюється обране навантаження. Потім, зразок підлягаючий виміру, установлюється на столик прибору і столик піднімається нагору, притискаючи зразок до кульки, поки не займе сигнальна лампочка. У такий спосіб на зразок подається попереднє навантаження, що на приборі Бринеля становить 100 кгс (981 Н). Потім натисканням кнопки на корпусі прибору включається механізм, що автоматично здійснює повне нагружение, витримку зразка під навантаженням і її зняття.

Після цього потрібно опустити столик, зняти зразок, вимірити діаметр отриманого відбитка за допомогою спеціального мікроскопа (рис. 3) і визначити твердість.

 

Рисунок 3 – Вимір діаметра відбитка по шкалі лупи

 

Твердість, обумовлена на приборі Брінеля позначається HB і визначається як відношення навантаження, що діє на індентор, до площі поверхні сферичного відбитка F:

 

(3)

 

А тому що площа сферичного відбитка дорівнює:

(4)

 

Отже значення твердості буде дорівнює:

(5)

Якщо навантаження виражене в ньютонах, то значення твердості збільшується на коефіцієнт рівний 0,102.

Таким чином, діаметр відбитка є критерієм твердості по Брінелю.

Звичайно обчислення твердості по вищевказаній формулі не роблять, а визначають твердість по таблиці, що наведена в ДСТ 9012-59 чи довідковій літературі.

Знаючи число твердості по Брінелю, можна приблизно оцінити тимчасовий опір металу розриву (межа міцності), використовуючи кількісне співвідношення між цими характеристиками, установлене досвідченим шляхом. Наприклад, для вуглецевих сталей із твердістю HB від 120 до 175 використовується співвідношення:

 

s_Т = 3,4 HB (6)

 

Тимчасовий опір визначається в МПа (Н/мм²).