КЛАССИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ТВЕРДОСТИ

ИЗМЕРЕНИЕ ТВЕРДОСТИ ПО БРИНЕЛЛЮ

Рисунок 1 - Схема испытаний по Бринеллю.

Рисунок 2 - Пресс Бринелля.

Твердость по методу Бринелля (ГОСТ 9012-59) измеряют вдавливанием в испытываемый образец стального шарика определенного диаметра D под действием заданной нагрузки P в течение определенного времени, Рисунок 1, на специализированном оборудовании, внешний вид - Рисунок 2, устройство - Рисунок 3. В результате вдавливания шарика на поверхности образца получается отпечаток (лунка).

Рисунок 3 - Устройство пресса Бринелля.

1 – груз; 2 – электродвигатель; 3 – маховик вращения винта для создания предварительной нагрузки; 4 – установочный стол; 5 – держатель индентора.

Таблица 2 - Таблица некоторых значений твердости по Бринеллю, HB.

 

d, мм	Нагрузка, кгс
3000 *
	945,76	315,25	157,63	78,81
2,1	856,93	285,64	142,82	71,41
2,2	779,93	259,98	129,99	64,99
2,3	712,75	237,58	118,79	59,40
2,4	653,79	217,93	108,96	54,48
2,5	601,76	200,59	100,29	50,15
2,6	555,61	185,20	92,60	46,30
2,7	514,50	171,50	85,75	42,87
2,8	477,71	159,24	79,62	39,81
2,9	444,65	148,22	74,11	37,05
	414,85	138,28	69,14	34,57
3,1	387,88	129,29	64,65	32,32
3,2	363,40	121,13	60,57	30,28
3,3	341,10	113,70	56,85	28,43
3,4	320,75	106,92	53,46	26,73
3,5	302,11	100,70	50,35	25,18
3,6	285,00	95,00	47,50	23,75
3,7	269,25	89,75	44,88	22,44
3,8	254,73	84,91	42,46	21,23
3,9	241,31	80,44	40,22	20,11
4,0	228,88	76,29	38,15	19,07
4,1	217,35	72,45	36,23	18,11
4,2	206,63	68,88	34,44	17,22
4,3	196,65	65,55	32,77	16,39
4,4	187,33	62,44	31,22	15,61
4,5	178,63	59,54	29,77	14,89
4,6	170,49	56,83	28,41	14,21
4,7	162,85	54,28	27,14	13,57
4,8	155,69	51,90	25,95	12,97
4,9	148,96	49,65	24,83	12,41
5,0	142,63	47,54	23,77	11,89
5,1	136,66	45,55	22,78	11,39
5,2	131,03	43,68	21,84	10,92
	125 71	41 90	20 95	10 48
5,7	107,14	35,71	17,86	8,93
5,8	103,07	34,36	17,18	8,59
5,9	99,21	33,07	16,54	8,27
6,0	95,54	31,85	15,92	7,96
6,1	92,04	30,68	15,34	7,67
6,2	88,71	29,57	14,79	7,39
6,3	85,53	28,51	14,26	7,13
6,4	82,50	27,50	13,75	6,87
6,5	79,60	26,53	13,27	6,63
6,6	76,82	25,61	12,80	6,40
6,7	74,17	24,72	12,36	6,18
6,8	71,62	23,87	11,94	5,97
6,9	69,19	23,06	11,53	5,77
7,0	66,85	22,28	11,14	5,57
* стандартное испытание (D = 10 мм, P = 3000 кгс),

Шарики применяют диаметром 1,2; 2,5; 5; 10 мм. Диаметр шарика и нагрузка выбираются в соответствии с толщиной и твердостью образца. При этом для получения одинаковых чисел твердости одного материала при испытании шариками разных диаметров необходимо соблюдать закон подобия между получаемыми диаметрами отпечатков. Поэтому твердость измеряют при постоянном соотношении между величиной нагрузки P и квадратом диаметра шарикаD2. Это соотношение должно быть различным для металлов разной твердости.

Число твердости по Бринеллю, измеренное при стандартном испытании (D = 10 мм, P = 3000 кгс), записывается так: HB 350. Если испытания проведены при других условиях, то запись будет иметь следующий вид: HB 5/250/30-200 или 200 HB 5/250/30, что означает – число твердости 200 получено при испытании шариком диаметром 5 мм под нагрузкой 250 кгс и длительности нагрузки 30 с. При испытании на твёрдость шаром из карбида вольфрама обозначение НВ дополняется буквой W с сохранением указанных индексов.

При измерении твердости по методу Бринелля необходимо выполнять следующие условия:

· образцы с твердостью выше HB 450/650 кгс/мм² испытывать запрещается;

· поверхность образца должна быть плоской и очищенной от окалины и других посторонних веществ;

· диаметры отпечатков должны находиться в пределах 0,2D<d<0,6D;

· образцы должны иметь толщину не менее 10-кратной глубины отпечатка (или менее диаметра шарика);

· расстояние между центрами соседних отпечатков и между центром отпечатка и краем образца должны быть не менее 4d;

· продолжительность выдержки под нагрузкой должна быть от 10 до 15 с для чёрных металлов, для цветных металлов и сплавов – от 10 до 180 с, в зависимости от материала и его твёрдости.

Диаметр отпечатка измеряют при помощи отсчетного микроскопа (лупы Бринелля), Рисунок 4, на окуляре которого имеется шкала с делениями, соответствующими десятым долям миллиметра. Измерение проводят с точностью до 0,05 мм в двух взаимно перпендикулярных направлениях; для определения твердости следует принимать среднюю из полученных величин.