Твердость по Бринеллю

Этим способом измеряют твердость изделий из сталей после отжига, нормализации, закалки с высоким отпуском; цветных металлов, неметаллических материалов.

В образец (изделие) на приборе Бринелля (рис. 3.1) под действием нагрузки Р, приложенной без удара, перпендикулярно поверхности образца вдавливают стальной шарик диаметром D и выдерживают его под нагрузкой в течение времени τ. В результате на поверхности образца образуется сферический отпечаток. После снятия нагрузки измеряют диаметр d отпечатка на образце.

Число твердости по Бринеллю определяют как отношение приложенной нагрузки Р к площади сферической поверхности отпечатка. Практически никаких расчетов не делают, а используют готовые таблицы, позволяющие определить число твердости, исходя из измеренного диаметра d отпечатка при использованных нагрузке и длительности нагружения.

Методика и условия испытаний регламентированы ГОСТ 9012–59 «Металлы. Методы испытаний. Измерение твердости по Бринеллю».

Наиболее часто определяют твердость по Бринеллю при D = 10 мм, Р = 29430 Н (3000 кгс), τ = 10…15 с. В этом случае твердость обозначается цифрами, характеризующими величину твердости, и буквами НВ, например, 185 НВ.

Для изделий небольших размеров и толщины используют другие условия испытания: D = 5 мм при Р = 7355 Н (750 кгс) или D = 2,5 мм при Р = 1840 Н (187,5 кгс) при τ = 10…15 с для черных металлов и 10…180 с –для цветных. При этих условиях испытаний после букв НВ указываются диаметр шарика D, нагрузка Р и продолжительность выдержки τ под нагрузкой, например, 185 НВ 5/750/20 – твердость по Бринеллю, определенная с применением шарика диаметром 5 мм при нагрузке 750 кгс и продолжительности выдержки 20 с.

Способом Бринелля нельзя испытывать материалы с твердостью более НВ 450 из-за возможности деформирования стального шарика, а также измерять твердость тонких поверхностных слоев (толщиной менее 1…2 мм), так как стальной шарик продавливает этот слой.

Порядок измерения твердости по Бринеллю

1. Зачистить поверхности образца на тонкой абразивной шкурке.

2. Установить испытуемый образец на столик 2 прибора (см. рис. 3.1).

3

2

1

4

5

Рис. 3.1. Схема прибора для измерения твердости по Бринеллю

(вдавливанием шарика)

3. Поворотом вручную маховика 1 винтового устройства по часовой стрелке поднять столик вверх до упора шарика 3 в испытуемый образец.

4. Нажатием кнопки включить двигатель 5. Груз 4 постепенно начнет перемещаться вниз, в момент приложения полной нагрузки загорится сигнальная лампочка и начнется время выдержки τ под нагрузкой. После остановки в нижнем положении в течение заданного времени τ груз начнет подниматься, лампочка погаснет и в верхнем положении движение груза прекратится, двигатель 5 автоматически отключится.

5. Вращением маховика 1 против часовой стрелки опустить столик 2 и снять образец с отпечатком твердости.

1

2

0 1 2 3 4 5 6 7

5

4

3

а б

Рис. 3.2. Измерение отпечатка микроскопом МПБ-2:

а – общий вид; б – измерение отпечатка; 1 – окуляр; 2 – основание;

3 – отпечаток; 4 – шкала; 5 – основание микроскопа

6. Замерить посредством оптического микроскопа (рис.3.2) диаметр d отпечатка с точностью до 0,05 мм. При измерении микроскоп устанав-ливают на лунку вырезом к свету и, вращая окуляр, добиваются требуемой четкой видимости отпечатка. Далее один край отпечатка совмещают с началом отсчета шкалы и определяют размер (на рис.3.2 этот размер d составляет 4,2 мм). По опреденному диаметру d отпечатка по таблице в приложении найти соответствующее значение числа твердости НВ.

7. Записать полученные данные в таблицу протокола испытаний.