Твёрдость в металлах нужно знать для оценки их сопротивляемости износам и локальным пластическим деформациям, а также проникновениям и царапинам.
По твёрдости определяют, каким способом обрабатывать металлы, какие инструменты из них изготавливать (свёрла, фрезы, ножи), или под какими нагрузками можно применять изделия из этих металлов – таких, как подшипники, валы. Один из способов определить твёрдость – методом Бринелля с использованием шарика. Твердомер Бринелля можно найти в каталоге компании «Диагност» — на странице представлены различные модели твердомеров по Бринеллю и условия их приобретения.
Суть метода
Методом Бринелля (НВ) измеряется, какой глубины след оставляет стальной или твердосплавный шарик при определенной прикладываемой к нему нагрузке.
Этим способом исследуют характеристику металлов с мягкой и средней твёрдостью (в диапазоне 95-650 НВ) – бронзы, чугуна, и подобных. Для более твёрдых материалов метод не применим, потому что деформируется сам шарик.
Измерения по Бринеллю регламентируются ГОСТ9012-59.
Твердомер состоит из стола, на котором фиксируется образец, механизма для прикладывания нагрузки (ее величину рассчитывают заранее), а также измерительного блока или микроскопа.
После плавного вдавливания шарика-индентора с определенной длительностью, замеряют размеры следа. При работе со сталью и чугуном время вдавливания – до 15 секунд. На цветные металлы давят на протяжении интервала времени от 30 до 180 секунд. Оборудование для замеров методом Бринелля изготавливается стационарным и переносным.
Измерение диаметра отпечатка производят по двум перекрестным осям.
После этого вычисляют их среднее арифметическое значение, и площадь отпечатка. Данный отпечаток будет тем меньше, чем твёрже исследуемый металл. Твердость вычисляется по отношению прикладываемого усилия к площади оставленного оттиска.
Важно условие для исследования – толщину образца выбирают большую в десять раз, чем ожидаемая вмятина – для исключения искажений.
Метод расчета
Твёрдость по Бринеллю рассчитывают по формуле:
HB = 2P/D (D- (D-d)),
где расшифровка параметров:
- HB – значение твёрдости в единицах НВ.
- P – величина прикладываемого усилия (Ньютон Н или килограмм-сила кгс).
- – постоянное в математике значение 3,14159
- D – диаметр шарика, мм.
- d – диаметр вмятины (среднее арифметическое), мм.
Часто после замеров пользуются готовыми таблицами. По ним, для определенного диаметра индентора, зная полученный диаметр отпечатка при оказанной нагрузке, получают искомую величину твёрдости.
