Método Brinell
La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 16 de junio de 2020; las comprobaciones requieren 2 ediciones .El método Brinell es uno de los principales métodos para determinar la dureza de un material.
Historia
El método fue propuesto por el ingeniero sueco Johan August Brinell ( 1849-1925 ) en 1900 y se convirtió en el primer método estandarizado y ampliamente utilizado para determinar la dureza en la ciencia de los materiales .
Procedimiento de prueba y cálculo de dureza
El método Brinell se refiere a los métodos de sangría .
La prueba se lleva a cabo de la siguiente manera:
- primero, la muestra se lleva al indentador ;
- luego se presiona el indentador en la muestra con una carga que aumenta suavemente durante 2-8 segundos ;
- después de alcanzar el valor máximo, la carga en el penetrador se mantiene durante un cierto período de tiempo (para aceros , generalmente 10-15 segundos );
- luego, se retira la carga aplicada, se retira la muestra del indentador y se mide el diámetro de la indentación resultante.
Como indentadores se utilizan bolas de aleación dura de diámetro 1 ; 2 ; 2,5 ; 5 y 10 mm ._ _ La magnitud de la carga y el diámetro de la bola se seleccionan en función del material en estudio.
Los materiales estudiados se dividen en 5 grupos principales :
1- aleaciones de acero , níquel y titanio ; 2 - hierro fundido ; 3- cobre y aleaciones de cobre ; 4 - metales ligeros y sus aleaciones; 5 plomos , estaño .Además, los grupos anteriores se pueden dividir en subgrupos según la dureza de las muestras.
Al elegir las condiciones de prueba, asegúrese de que el grosor de la muestra sea al menos 8 veces la profundidad de indentación del indentador . Y también es importante controlar el diámetro de la indentación, que debe estar en el rango de 0,24 D a 0,6 D , donde D es el diámetro del indentador (bola).
La dureza Brinell se denomina "HB" (Dureza Brinell) cuando se usa una bola de acero como indentador o " HBW " cuando se usa una bola de carburo como indentador y se puede calcular de dos maneras:
- método de impresión restaurada;
- método de huella dactilar no recuperada.
De acuerdo con el método de indentación reconstruida, la dureza se calcula como la relación entre la carga aplicada y el área superficial de la indentación:
,
dónde:
De acuerdo con el método de impresión no recuperada , la dureza se define como la relación entre la carga aplicada y el área de la parte del indentador incrustada en el material :
,
donde es la profundidad de penetración del indentador , mm .
Los documentos reglamentarios definen:
- diámetros de penetración;
- tiempo de sangría;
- tiempo de retención bajo carga máxima;
- espesor mínimo de la muestra;
- valores mínimos y máximos de las diagonales de impresión;
- cargas máximas;
- grupo del material estudiado.
Según ISO 6506-1:2005 (GOST 9012-59), se regulan las siguientes cargas básicas: 9,807 N ; 24,52N ; _ 49,03 norte ; 61,29N ; _ 98,07 N ; 153,2N ; _ 245,2N ; _ 294,2 N ; 306,5N ; _ 612,9N ; _ 980,7 N ; 1226 norte ; 2452 norte ; 4903 norte ; 7355 norte ; 9807 norte ; 14 710 norte ; 29 420 N .
Un ejemplo de la designación de dureza Brinell:
600 HBW 10/3000/20dónde:
- 600 - Valor de dureza Brinell, kgf / m m² ;
- HBW es el símbolo de la dureza Brinell;
- 10 es el diámetro de la bola en mm ;
- 3000 - valor aproximado de la carga equivalente en kgf (3000 kgf \u003d 29 420 N );
- 20 es el tiempo de la carga, s .
Para determinar la dureza por el método Brinell se utilizan varios durómetros (por ejemplo, durómetros para metales ), tanto estacionarios como portátiles.
Valores típicos de dureza para varios materiales
| Material | Dureza |
|---|---|
| Madera blanda , como el pino . | 1.6 HBS 10/100 |
| madera maciza | 2,6 a 7,0 HBS 10/100 |
| Polietileno de baja presión | 4.5-5.8HB [1] |
| Poliestireno | 15 HB [1] |
| Aluminio | 15 hb |
| Cobre | 35 HB |
| duraluminio | 70 HB |
| acero dulce | 120 hb |
| Acero inoxidable | 250 hb |
| Vidrio | 500 HB |
| Herramienta de acero | 650-700HB |
Ventajas y desventajas
Defectos- El método se recomienda para materiales con dureza de hasta 450 HB .
- La dureza Brinell depende de la carga ( efecto de tamaño de indentación inversa ) .
- Cuando se presiona el indentador a lo largo de los bordes de la muesca, debido a la extrusión del material, se forman montones y combaduras, lo que dificulta medir tanto el diámetro como la profundidad de la muesca.
- Debido al gran tamaño del cuerpo de inclusión (bola), el método no es aplicable a muestras delgadas.
- Conociendo la dureza Brinell, uno puede encontrar rápidamente la resistencia a la tracción y el límite elástico del material, lo cual es importante para los problemas de ingeniería aplicada.
para acero
,![\sigma _{\mathrm{B} }={\frac {HB}{3}}[{\frac {kgf}{mm^{2}}}]={\frac {10HB}{3}}[MPa ]](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/e02390cb0d6e0345c7d84c006a0f1e3c66c9c322)
donde - resistencia a la tracción , MPa .
,
![\sigma _{T}={\frac {HB}{6}}[{\frac {kgf}{mm^{2}}}]={\frac {10HB}{6}}[MPa]](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1835bbd5256de179cb3a16944969d39532de4db1)
donde es el límite elástico , MPa .
![\sigma _{\mathrm{B} }=0,362{HB}[{\frac {kgf}{mm^{2))}]=3,62{HB}[MPa]](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/99dbd51edd0a10ccc7f868a8113e80d461143607)
Para aleaciones de cobre
![\sigma _{\mathrm{B} }=0.26{HB}[{\frac {kgf}{mm^{2))}]=2.6{HB}[MPa]](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/9d52f96b1d309dfc299f5b308a90cffa246fae66)
- Dado que el método Brinell es uno de los más antiguos, se ha acumulado mucha documentación técnica, donde se indica la dureza de los materiales de acuerdo con este método.
- Este método es más preciso que el método Rockwell a valores de dureza más bajos (por debajo de 30 HRC ).
- Además, el método Brinell es menos crítico para la limpieza de la superficie preparada para la prueba de dureza.
Traducción de resultados de medición de dureza por varios métodos
Los resultados de dureza Brinell se pueden convertir utilizando tablas en unidades de dureza mediante otros métodos, como el método Vickers y el método Rockwell . A su vez, las medidas de dureza por los dos últimos métodos se pueden convertir en unidades de dureza utilizando el método Brinell. La conversión de los números de dureza debe usarse solo en los casos en que no sea posible probar el material en las condiciones dadas. Los números de conversión de dureza resultantes, tanto tabulares como calculados a partir de las ecuaciones según ASTM E 140-07, son solo aproximados y pueden no ser precisos para casos específicos. Desde un punto de vista físico, tal comparación de números de dureza obtenidos por diferentes métodos y que tienen diferentes dimensiones carece de significado físico.
Documentos normativos
- GOST 9012-59 (ISO 410-82, ISO 6506-81) Metales. método de medición de la dureza Brinell"
- ISO 6506-1:2014 " Materiales metálicos - Ensayo de dureza Brinell - Parte 1: Método de ensayo "
- ASTM E -10 " Método de prueba estándar para la dureza Brinell de materiales metálicos "
- ASTM E 140-07 " Tablas de conversión de dureza estándar para metales Relación entre la dureza Brinell , la dureza Vickers , la dureza Rockwell , la dureza superficial , la dureza Knoop y la dureza del escleroscopio "