1. Визначення твердості за Бринеллем

Кулька із загартованої сталі діаметром D вдовбується у зразок (виріб) під дією навантаження Р, після зняття якого вимірюють діаметр відбитка d (рис.1).

а

б

Рис. 1. Схема випробування твердості за методом Бринелля:

а  схема отримання відбитка; б  вимірювання відбитка за шкалою мікроскопа

Для визначення твердості застосовують важільні (рис. 2) та гідравлічні преси. Зразок, встановлений на столику 1 за допомогою гвинта 9, притискують до кульки 2 таким чином, щоб стиснути пружи­ну 3. Потім електродвигун приводить у рух ексцентрик 7, при обертанні якого шатун 6 опускається і вантажі 8 створюють тиск через систему важелів 4 і 5. Ексцентрик, обертаючись, піднімає шатун і таким чином зні­мається тиск вантажів зі зразка. Якщо шатун знаходиться у верхньому положе­нні, електродвигун автоматично вимикається.

Рис. 2. Схема преса Бринелля

Усі числа твердості позначають літерою Н (від англ. Hardness  твер­дість). Число твердості за Бринеллем (I.A. Brinell (18491925)  шведський металург) НВ дорівнює відношенню навантаження Р (кгс) до площі кульової поверхні відбитка F (мм²):

(1)

Звідси випливає, що твердість за Бринеллем має розмірність напруги кгс/мм². З метою наступності ця розмірність не замінена на МПа, як вимагає сучасна система міжнародних одиниць (СІ), тим більше, що поряд з числом твердості розмірність не вказують.

За методом Бринелля можна випробувати матеріали з твердістю не більше 450НВ, тому що при більшій твердості матеріалу кулька із загартованої сталі деформується.

Діаметр кульки, навантаження та тривалість витримки вибирають залежно від матеріалу й товщини зразка (табл. 1)

Таблиця 1

Вибір параметрів випробування при визначенні твердості за методом Бринелля

Матеріал	Інтервал твердості у числах Бринелля	Мінімальна товщина дослідного зразка, мм	Співвідношення між навантаженням Р і діаметром кульки	Діаметр кульки D, мм	Наван-таження Р, кгс	Ви-тримка під наван-тажен-ням, с
Чорні метали	140150	від 6 до 3	P = 30D2	10,0	3000	10
		від 4 до 2		5,0	750
		< 2		2,5	187,5
	< 140	> 6	P = 10D2	10,0	1000	10
		від 6 до 3		5,0	250
		< 3		2,5	62,5
Кольорові метали на основі міді	> 130	від 6 до 3	P = 30D2	10,0	3000	30
		від 4 до 2		5,0	750
		> 2		2,5	187,5
	35130	від 9 до 3	P = 10D2	10,0	1000	30
		від 6 до 3		5,0	250
		< 3		2,5	62,5
Кольорові метали на основі алюмінію і пластмаси	835	> 6	P = 2,5D2	10,0	250	60
		від 6 до 3		5,0	62,5
		< 3		2,5	15,6

Якщо Р = 3000 кгс, D = 10 мм і витримка під навантаженням становить 10...15 с, тоді ці умови випробувань поряд зі значенням НВ не вказують. Будь-які інші умови випробувань повинні бути вказані. Наприклад, 185 НВ 5/650/20 означає твердість у 185 одиниць Бринелля при використанні кульки з D = 5 мм при Р = 650 кгс і тривалості витримки під навантаженням 20 с.

Між границею міцності при розриві і твердістю за Бринеллем різних матеріалів існує залежність:

_В = К  НВ кгс/мм², (2)

де сталь твердістю НВ:

<175............................_В  0,343 НВ;

>175............................_В  0,361 НВ;

мідь, латунь, бронза:

відпалена................................._В  0,55 НВ;

наклепана................................_В  0,40 НВ;

алюміній та його сплави:

з твердістю НВ 20-45.............._В  (0,33  0,36 НВ);

дюралюмін..............................………....._В  3,6 НВ.

Залежність часового опору розриву деяких вуглецевих і легованих сталей від чисел твердості за Бринеллем репрезентована в таблиці (див. додаток 2).

Визначення твердості за формулою (1) не практикується. Користуються го­товими таблицями, у яких наведені числа твердості залежно від діаметрів відбитка (див. додаток 3).