Skala twardości Brinella - Polski Serwis Naukowy

Twardościomierz Brinella

Skala twardości Brinella – skala oznaczania twardości metali na podstawie testu dokonanego metodą opracowaną przez szwedzkiego inżyniera Johana Augusta Brinella (1849—1925) w 1900 r. Twardość w skali Brinella oznacza się HB i leży w zakresie od 3 do 600.

Skala twardości Rockwella – zespół skal dla oznaczania twardości metali na podstawie testu dokonanego metodą Rockwella. Twardość w skali Rockwella oznacza się HR. Stosowanych jest kilka odmiennych skal, z których każda przeznaczona jest dla odmiennych stopów metali:

Twardość w skali Mohsa została skonstruowana przez niemieckiego mineraloga Friedricha Mohsa w 1812 r. Jest to skala dziesięciostopniowa, przy czym twardość poszczególnych minerałów nie jest ułożona proporcjonalnie i liniowo – ma charakter porównawczy. Każdy minerał może zarysować minerał poprzedzający go na skali – bardziej miękki i może zostać zarysowany przez następujący po nim – twardszy. Jest to jedynie skala orientacyjna, a klasyfikacja polega na tym, że jeżeli badany minerał będzie w stanie zarysować powierzchnię minerału wzorcowego, będzie zaklasyfikowany z jego twardością. Np. jeżeli minerał badany zarysuje powierzchnię kwarcu, będąc jednocześnie rysowany przez niego, będzie miał taką samą twardość. Minerały są ustawione od najmniej do najbardziej twardego. Jeżeli minerał badany będzie w stanie zarysować np. kwarc, a on nie będzie w stanie zarysować materiału badanego, to twardość próbki uznamy za co najmniej 7,5 (porównanie z topazem mówi, czy nie jest większa).

Zasada pomiaru

W metodzie pomiaru twardości Brinella, w próbkę metalu wciska się kulkę ze stali hartowanej lub z węglików spiekanych. Kulkę stalową można używać do próbek o twardości do 450 HB. Powyżej twardości 350 HB wyniki pomiaru kulką stalową i wykonaną z węglików różnią się istotnie, dlatego rodzaj kulki należy oznaczać dodając w oznaczeniu literę S (HBS) dla stali i W dla węglików (HBW). Średnica kulki (1, 2,5, 5 i 10 mm), czas obciążenia (od 10 s dla stali do 60 s miękkich stopów) oraz siła docisku (1-3000 kgf), zależy od rodzaju materiału i grubości próbki.

Węglik spiekany, twardy metal, stop spiekany – materiał narzędziowy uzyskany z węglików takich metali jak wolfram, tytan, rzadziej tantal, niob, cyrkon, chrom metodami metalurgii proszkowej.

Milimetr (symbol: mm) – podwielokrotność metra, podstawowej jednostki długości w układzie SI. Jeden milimetr równa się 10−3 m. W notacji naukowej można go zapisać jako 1 E-3 m oznaczający 0,001 × 1 m.

Twardość HB oblicza się z zależności: HB = siła obciążająca w kgf (obecnie używa się wartości w niutonach) / powierzchnia odcisku w mm.

Twardość oblicza na podstawie średnic kulki i odcisku: $\mbox{HB}=0.102 \frac{2F}{\pi D ({D-\sqrt{(D^2-d^2)})}}$

gdzie: F = siła obciążająca (N) D = średnica kulki (mm) d = średnica odcisku (mm)

Metoda Brinella należy do prób niszczących z uwagi na duży rozmiar odcisku. Najczęściej stosowana jest przy odbiorze materiałów hutniczych. Procedurę dokonywania pomiarów opisuje Polska Norma PN-EN ISO 6506.

Skala twardości Vickersa – skala oznaczania twardości metali na podstawie testu dokonanego metodą Vickersa. Twardość w skali Vickersa oznacza się HV i leży w zakresie od 80 do 700.

Kilogram-siła – jednostka siły w układzie jednostek miar ciężarowym. Dla odróżnienia od kilograma masy zwany jest kilogramem-siłą - stosowane oznaczenia kgf, kp, dawniej kG. Jest to siła, z jaką Ziemia przyciąga masę 1 kg w miejscu, w którym przyspieszenie ziemskie wynosi 9,80665 m/s2. Jest to pozaukładowa jednostka miary.

Bibliografia

Praca zbiorowa: Mała encyklopedia metrologii. WNT, 1989. str. 433-434

Przypisy

Olszewski H.: Badanie twardości metali. [dostęp 2011-05-11].

Zobacz też

Skala twardości Mohsa

Skala twardości Vickersa

Skala twardości Rockwella

Metoda Poldi

Metoda Leeba