Brinell skalası

Kuvvet diyagramı

Brinell skalası malzeme test parçasına yüklenen bir girintinin penetrasyon skalası vasıtasıyla malzemelerin girinti sertliğini karakterize eder. Malzeme bilimindeki sertliğin çeşitli tanımlarından biridir.

Tarihçe

1900 yılında İsveçli mühendis Johan August Brinell tarafından önerilen, mühendislik ve metalurjide ilk yaygın olarak kullanılan ve standart sertlik testiydi. Büyük girinti boyutu ve test parçasına olası hasar, kullanışlılığını sınırlar. Bununla birlikte, sertlik değerinin ikiye bölünmesi, çelikler için ksi cinsinden yaklaşık UTS'yi vermesi de yararlı bir özelliğe sahiptir. Bu özellik, rakip sertlik testlerine erken adaptasyonuna katkıda bulunmuştur.

Test ayrıntıları

Tipik testte 3,000 kgf (29,42 kN; 6,614 lbf) kuvvete sahip bir girinti olarak 10 mm (0,39 inç) çapında bir çelik bilye kullanılır. Daha yumuşak malzemeler için daha küçük bir kuvvet kullanılır; daha sert malzemeler için, çelik bilye yerine bir tungsten karbür bilyesi kullanılır. Girinti ölçülür ve sertlik şu şekilde hesaplanır:

$\operatorname {BHN} ={\frac {2P}{\pi D\left(D-{\sqrt {D^{2}-d^{2}}}\right)}}$

burada

BHN = Brinell Sertlik Numarası (kgf/mm²

P = kilogram-kuvvet (kgf) olarak uygulanan yük

D = girinti çapı (mm)

d = girinti çapı (mm)

Brinell sertliği bazen megapaskal olarak belirtilir; Brinell sertlik sayısı, megapaskallara dönüştürmek için yerçekimi nedeniyle 9.80665 m/s² ivme ile çarpılır.

BHN, ilişki malzemeye bağlı olmasına ve dolayısıyla ampirik olarak belirlenmesine rağmen nihai gerilme mukavemetine (UTS) dönüştürülebilir. İlişki, Meyer kanununda Meyer indeksine (n) dayanmaktadır. Meyer endeksi 2,2'den düşükse, UTS'nin BHN'ye oranı 0,36'dır. Meyer endeksi 2.2'den büyükse, oran artar.

BHN en yaygın kullanılan test standartları (ASTM E10-14 ve ISO 6506–1: 2005) tarafından HBW (sertlikten H, brinellden B ve girintinin malzemesinden W, tungsten (wolfram) karbür) olarak belirlenmiştir. Önceki standartlarda, çelik girintilerle yapılan ölçümleri belirtmek için HB veya HBS kullanılmıştır.

HBW, SI birimleri kullanılarak her iki standartta da

$\operatorname {HBW} =0.102{\frac {2F}{\pi D\left(D-{\sqrt {D^{2}-d^{2}}}\right)}}$

burada

F = uygulanan yük (newton)

D = girinti çapı (mm)

d = girinti çapı (mm)

Ortak değerler

Bir Brinell sertlik numarası (BHN veya daha yaygın olarak HB) belirtilirken, sayıyı elde etmek için kullanılan test koşulları belirtilmelidir. (HB, "HB" kalem sertliği derecesi ile ilgili değildir.) Testleri belirlemek için standart format, "HBW 10/3000" örneğinde görülebilir. "HBW", sertleştirilmiş çelik bilya anlamına gelen "HBS" nin aksine, bir tungsten karbürün (tungsten için kimyasal sembolünden veya tungsten için İsveç / Almanca adından "Wolfram") top giricisinin kullanıldığı anlamına gelir. "10" milimetre olarak bilya çapıdır. "3000", kilogram kuvvettir.

Sertlik ayrıca XXX HB YYD2 olarak da gösterilebilir. XXX, YY tipi bir malzemeye (kgf cinsinden) (alüminyum alaşımları için 5, bakır alaşımları için 10, çelikler için 30) uygulama kuvvetidir. Böylece tipik bir çelik sertliği yazılabilir: 250 HB 30D2. Maksimum veya minimum olabilir.

Ölçek, girinti ve test kuvveti arasındaki muhabir ilişkiler:

Hardness sembol	Girinti Çapı mm	F/D2	Test kuvveti N/kgf
HBW 10/3000	10	30	29420(3000)
HBW 10/1500	10	15	14710(1500)
HBW 10/1000	10	10	9807(1000)

Brinell sertlik sayıları

Malzeme	Sertlik
yumuşak kereste (e.g., çam)	1.6 HBS 10/100
Parke	2.6–7.0 HBS 1.6 10/100
kurşun	5.0 HB (saf kurşun; alaşımlı kurşun tipik olarak 5,0 HB ila 22,0 HB'yi aşan değerlere kadar değişebilir)
Saf Alüminyum	15 HB
Bakır	35 HB
Sertleştirilmiş AW-6060 Alüminyum	75 HB
Yumuşak çelik	120 HB
18–8 (304) paslanmaz çelik tavlanmış	200 HB
Hardox aşınma plakası	400-700 HB
Sertleştirilmiş takım çeliği	600–900 HB (HBW 10/3000)
cam	1550 HB
Renyum diborid	4600 HB
Not: Aksi belirtilmedikçe standart test koşulları

Standartlar

• Uluslararası (ISO) ve Avrupa (CEN) Standartları
  • "EN ISO 6506-1:2005: Metalik malzemeler - Brinell sertlik testi - Bölüm 1: test yöntemi". 
  • "EN ISO 6506-2:2005: Metalik malzemeler - Brinell sertlik testi - Bölüm 2: test makinesinin doğrulanması ve kalibrasyonu". 
  • "EN ISO 6506-3:2005: Metalik malzemeler - Brinell sertlik testi - Bölüm 3: referans bloklarının kalibrasyonu". 
  • "EN ISO 6506-4:2005: Metalik malzemeler - Brinell sertlik testi - Bölüm 4: Sertlik değerleri tablosu". 
• ABD standardı (ASTM Uluslararası)
  • "ASTM E10-14: Metalik malzemelerin Brinell sertliği için standart yöntem.".