Twardość Brinella – co to za metoda badania i gdzie się ją stosuje?

Twardość to zdolność materiału do przeciwstawiania się trwałemu odkształceniu pod wpływem działania wgłębnika lub ścierania. Pomiary twardości cenione są za szybkość i prostotę – deformacje próbki są minimalne, a badanie można wykonywać na gotowych elementach.

Od skali Mohsa do nowoczesnych metod

Pierwszą metodą oceny twardości była dziesięciostopniowa skala Mohsa, oparta na zdolności minerałów do zarysowywania się nawzajem. Dziś stosuje się bardziej zaawansowane techniki, m.in. statyczną metodę Brinella, którą omawiamy poniżej.

Na czym polega pomiar twardości metodą Brinella?

Badanie polega na wciskaniu przez określony czas twardej kulki w powierzchnię próbki i pomiarze średnicy pozostawionego odcisku. Twardość Brinella (HB, HBW) zależy od relacji między siłą wciskającą a polem powierzchni odcisku – im większa odporność materiału, tym wyższy wynik.

Wgłębniki i zakresy zastosowania:

• kulka stalowa – materiały do 450 HB,
• kulka z węglików spiekanych – materiały do 650 HB.

Standardowe średnice kulek: 10, 5, 2,5 oraz 1 mm. Średnicę odcisku mierzy się optycznie (mikroskop, lupa); dla nieidealnych odcisków stosuje się średnią arytmetyczną z dwóch pomiarów.

Przygotowanie i procedura badania

• Próbkę oczyszcza się ze zgorzeliny, tlenków i odtłuszcza; często wymaga się lekkiego szlifowania lub frezowania bez przegrzewania.
• Grubość próbki ≥ 8 × głębokość odcisku; odległość środka odcisku od krawędzi ≥ 3 × średnica śladu.
• Wgłębnik obciąża się siłą prostopadłą do powierzchni; maksymalne obciążenie utrzymuje się przez 10–15 s.
• Średnicę odcisku odczytuje się z normowych tablic (PN-EN ISO 6506-4) lub oblicza automatycznie za pomocą twardościomierza.

Zalety i ograniczenia metody Brinella

Korzyści

• Możliwość badania materiałów o niejednorodnej strukturze (żeliwa, stopy łożyskowe).
• Jedna wspólna skala dla metali miękkich i twardych.
• Niewrażliwość na niewielkie odchylenia ustawienia próbki oraz jej ugięcie.

Ograniczenia

• Konieczność starannego przygotowania powierzchni i wprawy operatora przy pomiarze optycznym.
• Duże odciski wykluczają badanie małych, cienkich elementów lub utwardzonych warstw.
• Brak możliwości testowania bardzo twardych materiałów (deformacja kulki).

Twardościomierze Brinella w ofercie ITA

ITA dostarcza twardościomierze Brinella marek CISAM-ERNST oraz AFFRI – od urządzeń nano- i mikro- po klasyczne maszyny. Koszt zależy od modelu, dokładności i stopnia automatyzacji. Skontaktuj się z naszym ekspertem, aby dobrać rozwiązanie odpowiadające Twoim potrzebom.