Urządzenia dla inżynierii materiałów

Twardość określana według metody Brinella jest to stosunek siły F, działającej prostopadle do badanej powierzchni obciążającej kulkę stalową w określonym czasie do pola powierzchni bocznej odcisku S, jaki ta kulka pozostawiła w badanym materiale. Można też określić, że twardość Brinella określa stosunek siły P wciskającej wgłębnik do pola A trwałego odcisku, który w postaci czaszy kulistej utworzy się na powierzchni materiału. Średnice D kulek są znormalizowane i wynoszą: 10; 5; 2.5; 2; 1 mm. Są one wykonane ze stali stopowej lub węglików spiekanych, według normy PN-ENISO 6506-1;2002. Zależność między siłą obciążającą P, a twardością HB nie jest funkcją liniową. W celu uzyskania jednakowych liczb twardości HB dla tego samego materiału przy zastosowaniu kulek o różnych średnicach D, należy tak dobrać naciski P dla każdej kulki, aby wystąpiły jednakowe rozkłady ciśnień na powierzchni odcisków (jednakowe stany naprężeń) wówczas odciski będą geometrycznie podobne. W zależności od twardości badanego materiału stosuje się dwa rodzaje kulek. Do metali o twardości do 450 HB stosuje się kulki stalowe o twardości min. 850 HV 10, a metale o twardości do 650 HB bada się kulką z węglików spiekanych. Według PN-EN w zakresie twardości powyżej 350 HB należy rozróżnić w zapisie twardości otrzymane przy pomocy kulki stalowej ( HBS) i kulki wykonanej z węglików spiekanych (HBW). Ponieważ w tej metodzie powstają duże odkształcenia materiału wokół odcisku, każdy nowy pomiar musi być wykonywany poza strefą materiału zniekształconego poprzednimi odciskami. Przy twardościach powyżej 350HB. Odległość między środkami dwóch sąsiednich odcisków powinna być większa od 4d, odległość zaś między środkiem odcisku a krawędzią badanego przedmiotu powinna być większa od 2,5d. Jeżeli twardość badanego przedmiotu jest mniejsza od 350 HB należy tę odległość odpowiednio zwiększyć do 6d i 3d. Grubość próbki musi być co najmniej równa 8-krotnej głębokości odcisku. Powierzchnia badanej próbki w miejscu przeprowadzanego pomiaru powinna być gładka i czysta. Należy jednak unikać nagrzania albo zgniotu podczas przygotowywania próbek. Jedynie dopuszcza się ślady obróbki mechanicznej. Średnicę odcisku należy mierzyć w dwóch wzajemnie do siebie prostopadłych kierunkach i przyjąć do obliczeń wartość średnią. Norma PN-93/ H-04357 zawiera porównawcze twardości określone metodą Brinella, Rockwella, Vickersa, Shore’a i wytrzymałości na rozciąganie dla stali i staliwa.