Испытания на твердость по Бринеллю

Этот способ измерения твердости используют для испытания металлических и неметаллических материалов: в образец (изделие) под действием нагрузки, приложенной без удара перпендикулярно его поверхности, вдавливают стальной шарик. Используют стальной закаленный шарик или шарик из твердого сплава диаметром D (1;2;2,5;5;10 мм). В результате на поверхности образца образуется отпечаток, диаметр которого измеряют в двух взаимно перпендикулярных направлениях с точностью 0,25 % диаметра шарика. Шарик вдавливают с помощью пресса (рис.1), в некоторых конструкциях давление осуществляют гидравлическим способом, в других — грузами, которые передвигаются электродвигателем.

Образец устанавливают на столике 1 зашлифованной поверхностью кверху. Поворотом маховика 2 столик прибора поднимается так, чтобы шарик 4 мог вдавиться в испытуемую поверхность. Затем включают электродвигатель 5, который сначала перемещает коромысло и постепенно нагружает шток, а следовательно, и вдавливает шарик под действием нагрузки 3, сообщаемой привешенным к коромыслу грузом. Эта нагрузка действует определенное время (10…15 с для черных и 10…180 с для цветных металлов в зависимости от твердости), после чего вал, вращаясь в обратном направлении, снимает нагрузку.

На испытуемом материале в результате вдавливания шарика, получают сферический отпечаток (рис. 2, а) по диаметру полученной лунки d определяют твердость по Бриннелю НВ. Измерение d проводится под лупой с точностью (рис. 2, б). Твердость по Бриннелю — это отношение усилия Р к площади поверх

Рис.1. Схема прибора для измерения твердости по Бринеллю

а) б)

Рис.2. Схема испытания твердости по Бринеллю (а),

и измерение диаметра отпечатки (б).

ности полученного сферического отпечатка F, которая вычисляется по следующей формуле:

(1)

где Р — нагрузка, Н; D — диаметр шарика, мм; d — диаметр отпечатка, мм.

Твердость, выражается в единицах СИ, рассчитывается так:

, МПа. (2)

Усилие вдавливания Р, диаметр шарика D и время испытаний τ выбирают в зависимости от материала по табл. 2 и 3.

Таблица 2.