Испытание на твердость по Бринелю проводится путем вдавливания стального закаленного шарика диаметром 10 мм, 5 мм или 2,5 мм под действием нагрузки, величина которой определяется толщиной образца и уровнем измеряемой твердости (табл.4.1). После снятия нагрузки на поверхности остается отпечаток, который измеряют с использованием особой лупы с делениями. Твердость определяется по формуле:
, (4.7)
где Р – усилие, действующее на шарик, кг;
S – площадь поверхности отпечатка, мм²;
D – диаметр шарика, мм;
d – диаметра отпечатка, мм;
НВ – твердость по Бринеллю.
Чтобы ускорить и упростить испытание для различных значений диаметра отпечатка d и нагрузки Р в специальных таблицах подсчитаны величины НВ.
Образец для испытания на твердость должен быть плоскопараллельным, очищенным от окалины и других загрязнений. С целью повышения точности измерений количество отпечатков должно быть не менее 2, каждый отпечаток промеряется в двух перпендикулярных направлениях, и результат определяется как среднеарифметический. При этом расстояние от края образца до центра отпечатка должно быть не менее 2,5d, а расстояние между отпечатками > 4d. Диаметры отпечатков должны находиться в пределах 0,2D < d < 0,6D.
|
|
Число твердости при стандартных условиях (шарик 10 мм, нагрузка 3000 кг, выдержка под нагрузкой 10 с) пишут так: НВ400 (твердость 400 единиц по Бринеллю). Если условия испытания другие, то обозначение твердости дополняется этими условиями. Например, НВ5/250/30-200 означает: число твердости 200 при испытании шариком 5 мм под нагрузкой 250 кг в течение 30 с.
Таблица 4.1. Условия испытания материалов по методу Бринелля
Мате-риал | Интервал твердости в числах Бринелля | Толщина испытуемого образца, мм | Соотношение между нагрузкой и диаметром шарика D | Диаметр шарика D, мм | Нагрузка Р, кг | Выдержка под нагрузкой, с |
Черные металлы | 140-450 | от 6 до 3 от 4 до 2 менее 3 | P=30D² | 10,0 5,0 2,5 | 187,5 | |
То же | <140 | более 6 от 6 до 3 менее 3 | P=10D² | 10,0 5,0 2,5 | 62,5 | |
Цветные металлы | >130 | от 6 до 3 от 4 до 2 менее 2 | P=30D² | 10,0 5,0 2,5 | 187,5 | |
То же | 35-130 | от 9 до 3 от 6 до 3 менее 3 | P=10D² | 10,0 5,0 2,5 | 62,5 | |
То же | 8-35 | более 6 от 6 до 3 менее 3 | P=2,5D² | 10,0 5,0 2,5 | 62,5 15,6 |
Твердость испытываемых методом Бринелля материалов не должна превышать НВ450 во избежание деформирования стального шарика и искажения результатов испытания. Такими материалами являются цветные металлы и сплавы, а также сырые незакаленные стали и чугуны.