1. Определение твердости по Бринеллю
Согласно ГОСТ 9012-59, при определении твердости по Бринеллю в испытуемый материал вдавливается индентор в виде стального шарика определенного диаметра D под нагрузкой Р в течение определенного времени (рис. 4.1).
При выборе диаметра шарика D, нагрузки Р и продолжительности выдержки под нагрузкой необходимо руководствоваться данными, приведенными в табл. 4.1.
Более продолжительные выдержки под нагрузкой для цветных металлов объясняются пониженными температурами отдыха и рекристаллизации по сравнению с черными металлами.
Число твердости по Бринеллю обозначают через HB, Па, и рассчитывают по формуле:
НВ
=
,
где Р ‑ нагрузка, Н; F ‑ площадь поверхности отпечатка (лунки), мм2.
Рис. 4.1 Схема испытания на твердость по Бринеллю
F может быть выражена через диаметр шарика D и диаметр отпечатка d, тогда:
F
=
‑ 
=
(D ‑ 
),
HB
=
.
В практике определений твердости по Бринеллю этих вычислений не делают, а пользуются табл. 4.1, составленной для установленных диаметров шариков, отпечатков и нагрузок, по которым находят числа твердости.
Чтобы показать, при каких условиях измерялась твердость по Бринеллю, применяют следующий условный метод записи.
Например, HB 5 (7500) 10 означает, что испытание проводилось шариком диаметром 5 мм под нагрузкой 7500 Н в течение 10 с.
Если соблюдались следующие условия: диаметр шарика 10 мм, нагрузка 30000 Н, время выдержки 10 с, то индексы не ставят.
Таблица 4.1
Данные для выбора диаметра шарика D и нагрузки Р и продолжительности выдержки под нагрузкой в зависимости от вида и толщины испытуемого материала
Материал |
Пределы измерения в единицах твердости по Бринеллю, МПа |
Минимальная толщина испытуемого образца, мм |
Соотношение между нагрузкой Р и диаметром шарика D |
Диаметр шарика D, мм |
Нагрузка Р, Н |
Выдержка под нагрузкой, с |
Черные металлы |
1400‑4500 |
6‑3 4‑2 < 2 |
P = 300 D2 |
10,0 5,0 2,5 |
30 000 7 500 1 875 |
10 |
< 1400 |
> 6 6‑3 < 3 |
Р = 100 D2 |
10,0 5,0 2,5 |
10 000 2 500 625 |
10 |
|
Цветные металлы |
> 1300 |
6‑3 4‑2 < 2 |
P = 300 D2 |
10,0 5,0 2,5 |
30 000 7 500 1 875 |
30 |
350‑1300 |
9‑3 6‑3 < 3 |
P = 100 D2 |
10,0 5,0 2,5 |
10 000 2 500 625 |
30 |
|
80‑350 |
> 6 6‑3 < 3 |
P = 250 D2 |
10,0 5,0 2,5 |
2 500 625 156 |
60 |
Между числом твердости по Бринеллю НB и пределом прочности при растяжении σв существуют следующие соотношения:
Сталь (НB = 1250‑1750) σв = 0,343 НВ
Сталь (HB > 1750) σв = 0,362 НВ
Серый чугун σв = (HB‑40) / 6
Алюминиевое литье σв = 0,26 HB
Медь, латунь, бронза:
‑ отожженные σв = 0,55 НВ
‑ наклепанные σв = 0,40 НB