Metoda Brinella to jedna z najstarszych i do dziś najczęściej stosowanych metod badania twardości metali. Opracował ją szwedzki inżynier Johan August Brinell i przedstawił w 1900 roku. Dzięki dużemu odciskowi świetnie sprawdza się przy odkuwkach i odlewach – tam, gdzie metody o małym odcisku mogłyby dać przypadkowy wynik.
Na czym polega pomiar twardości metodą Brinella?
Twardościomierz wciska w powierzchnię materiału kulkę z węglika spiekanego o średnicy D z określoną siłą F i utrzymuje ją przez kilkanaście sekund. Po zdjęciu obciążenia na powierzchni zostaje okrągły odcisk. Jego średnicę d mierzy się pod lupą lub mikroskopem w dwóch prostopadłych kierunkach (d1 i d2) i bierze średnią. Twardość Brinella to stosunek siły do powierzchni czaszy odcisku – im mniejszy odcisk, tym twardszy materiał.
Współczynnik 0,102 przelicza niutony na dawne kilogramy-siły – dzięki temu liczby Brinella są zgodne z tablicami sprzed wprowadzenia układu SI.
Kalkulator twardości Brinella
Wybierz warunki badania i wpisz zmierzoną średnicę odcisku. Kalkulator obliczy twardość ze wzoru, a rysunek pokaże, jak wielki jest odcisk w stosunku do kulki.
Wynik ważny – średnica odcisku mieści się w zalecanym zakresie 0,24–0,6 D.
Kalkulator liczy twardość ze wzoru normowego. Wyniki są ważne, gdy średnica odcisku wynosi od 0,24 do 0,6 średnicy kulki, a próbka jest odpowiednio gruba.
Jak dobrać kulkę i obciążenie?
Siłę dobiera się do średnicy kulki i rodzaju materiału tak, aby odcisk miał odpowiednią wielkość. Stosuje się stałe proporcje siły do kwadratu średnicy kulki – dzięki temu wyniki z różnymi kulkami są ze sobą porównywalne.
W Stanach Zjednoczonych najczęściej bada się odlewy żeliwne i stalowe kulką 10 mm przy obciążeniu 3000 kgf. W Europie stosuje się szerszy zestaw kulek – od 1 do 10 mm – a do małych części używa się kulki 1 mm z obciążeniem dobranym według tych samych proporcji.
Jak czytać zapis twardości Brinella?
Liczba twardości zawsze podawana jest razem z warunkami badania, bo wynik zależy od kulki i obciążenia.
Skala HBW obejmuje twardości od ok. 3 do 650 HBW. W starszych dokumentach można spotkać oznaczenie HBS – dotyczyło ono kulki stalowej, której dziś już się nie stosuje.
Brinell, Rockwell czy Vickers?
Brinell
- Wgłębnik
- kulka z węglika
- Odcisk
- duży, 1–6 mm
- Wynik
- z pomiaru średnicy odcisku
- Najlepszy do
- odlewów, odkuwek, materiałów niejednorodnych i miękkich
Rockwell
- Wgłębnik
- stożek diamentowy lub kulka
- Odcisk
- mały
- Wynik
- od razu na wskaźniku
- Najlepszy do
- szybkiej kontroli stali po hartowaniu
Vickers
- Wgłębnik
- diamentowy ostrosłup
- Odcisk
- bardzo mały
- Wynik
- z pomiaru przekątnych pod mikroskopem
- Najlepszy do
- cienkich warstw, małych detali, materiałów bardzo twardych
Duży odcisk to największa zaleta metody Brinella. Obejmuje wiele ziaren materiału, więc wynik jest uśredniony i nie zależy od tego, czy wgłębnik trafił w twarde, czy miękkie miejsce. Dlatego tę metodę wybiera się do gruboziarnistych odlewów i odkuwek. Wadą jest ograniczenie do ok. 650 HBW – mocno zahartowane stale bada się metodą Rockwella lub Vickersa.
Podsumowanie
Metoda Brinella jest prosta, dokładna i uniwersalna – zmieniając kulkę i obciążenie, można badać zarówno miękki ołów, jak i twarde żeliwo. Wymaga tylko pomiaru średnicy odcisku i podstawienia go do wzoru, a wynik zawsze podaje się razem z warunkami badania, np. 229 HBW 10/3000.
Właściwa twardość zaczyna się od obróbki cieplnej
Wyżarzanie, hartowanie i odpuszczanie w piecu z precyzyjną regulacją temperatury pozwalają uzyskać powtarzalną twardość w każdej partii detali.
Zobacz piece hartownicze Więcej o hartownictwie Odpowiadamy na zapytania w ciągu 24 godzin.
