Особенности и применение твердомера по Брюэллю

2026-03-19

Особенности

Преимуществом испытания по Брюэллю является его хорошая репрезентативность. Поскольку обычно используется шаровой индуктор диаметром 10 мм и усилие 3000 кг, площадь вмятины получается достаточно большой, что позволяет отразить среднее значение комплексного воздействия всех фаз металла в широком диапазоне, не подвергаясь влиянию отдельных фаз и незначительных неравномерностей. Поэтому этот метод особенно подходит для определения твердости серого чугуна, подшипниковых сплавов и металлических материалов с крупнозернистой структурой. Данные испытаний стабильны, имеют хорошую воспроизводимость, а точность выше, чем у метода Роквелла, и ниже, чем у метода Виккерса. Кроме того, между значениями твердости по Брюэллю и значениями предела прочности на разрыв существует хорошая корреляция.

Недостатком испытания по шкале Брюэлля является значительный размер вмятины, что затрудняет контроль готовой продукции; процесс испытания сложнее, чем при испытании по шкале Роквелла; как проведение измерений, так и определение размеров вмятины занимают много времени; кроме того, выпуклости, впадины или плавные переходы по краям вмятины могут привести к значительной погрешности при измерении диаметра вмятины, поэтому от оператора требуется высокая квалификация и богатый опыт.

Применение

Твердомер по Брюэллю в основном применяется для определения твердости кованой стали и чугуна с неоднородной структурой. Испытание по Брюэллю также может проводиться на цветных металлах и мягкой стали; при использовании шарикового индуктора малого диаметра можно измерять твердость небольших по размеру и тонких материалов. Твердомеры по Брюэллю чаще всего используются для контроля сырья и полуфабрикатов; из-за значительных размеров вмятин они, как правило, не применяются для контроля готовой продукции.

Выбор условий испытания по Брюэллю, подобно выбору шкалы при испытании по Роквеллу, также связан с необходимостью определения испытательных условий, а именно выбора испытательной силы F и диаметра шарика индуктора D.Этот выбор не является произвольным, а должен осуществляться в соответствии с определенными правилами, при этом необходимо учитывать оптимальное соотношение испытательной силы и диаметра шарика пресса, что делает его применение несколько сложнее, чем в случае испытания по шкале Роквелла.Наиболее распространенными условиями испытания по шкале Брюэлля являются использование шарового индуктора диаметром 10 мм и усилие 3000 кг. Эти условия наилучшим образом отражают особенности твердости по шкале Брюэлля. Однако ввиду различий в материалах, твердости, размерах и толщине образцов одно усилие и один тип индуктора, естественно, не могут удовлетворить всем требованиям. При выборе усилия и диаметра шарового индуктора необходимо соблюдать два правила.

1. Необходимо, чтобы отношение испытательной силы к квадрату диаметра шарового индуктора было постоянным. То есть F/D² = F₁/D₁² = F₂/D₂² = K

Рис. 1. Принцип образования вмятины при испытании по Брюэллю

Это правило вытекает из закона подобия. Согласно закону подобия, на рисунке 2 шариковые индукторы D1 и D2 с разным диаметром вдавливаются в поверхность образца под действием различных испытательных сил F1 и F2; диаметры вдавливаний d1 и d2 различаются, однако при одинаковых углах вдавливания φ1 и φ2 вдавливания обладают подобием.В этом случае отношение испытательной силы к квадрату диаметра шарикового индуктора является постоянной величиной. При таких условиях, при использовании различных испытательных сил и шариковых индукторов разного диаметра, значения твердости, измеренные на одном и том же образце, будут одинаковыми, а значения твердости, измеренные на разных образцах, можно сравнивать между собой.

2. После испытания диаметр вмятины должен находиться в следующих пределах:

0,24D < d < 0,6D; в противном случае результаты испытания считаются недействительными, и необходимо провести повторное испытание с выбором подходящего испытательного усилия. Многочисленные испытания показывают, что при диаметре индуктора в диапазоне от 0,24D до 0,6D измеренные значения твердости не зависят от величины испытательного усилия.В испытании по Брину можно выбрать одну из примерно 20 ступеней испытательной силы в диапазоне от 3000 кг до 1 кг. В испытании по Брину можно выбрать один из 4 вариантов диаметра индуктора: φ10 мм, φ5 мм, φ2,5 мм и φ1 мм. В испытании по Брину можно выбрать одно из 6 значений 0,102F/D²: 30, 15, 10, 5, 2,5 и 1.

Условия испытаний, предусмотренные стандартом GB/T 231.1—2018, приведены в таблице 1.

Таблица 1. Условия испытания по шкале Брюэлля

Обозначение твердости	Диаметр шара D (мм)	Отношение испытательной силы к квадрату диаметра шарика пресса: 0,102F/D²	Испытательная сила F/N
HBW10/3000	10	30	29420
HBW10/1500	10	15	14710
HBW10/1000	10	10	9807
HBW10/500	10	5	4903
HBW10/250	10	2.5	2452
HBW10/100	10	1	980.7
HBW5/750	5	30	7355
HBW5/250	5	10	2452
HBW5/125	5	5	1226
HBW5/62.5	5	2.5	612.9
HBW5/25	5	1	245.2
HBW2.5/187.5	2.5	30	1839
HBW2.5/62.5	2.5	10	612.9
HBW2.5/31.25	2.5	5	306.5
HBW2.5/15.625	2.5	2.5	153.2
HBW2.5/6.25	2.5	1	61.29
HBW1/30	1	30	294.2
HBW1/10	1	10	98.07
HBW1/5	1	5	49.03
HBW1/2.5	1	2.5	24.52
HBW1/1	1	1	9.807

В стандарте GB/T 231.1—2018 указано, что отношение испытательной силы к квадрату диаметра индуктора (0,102F/D²) следует выбирать в зависимости от вида материала и диапазона твердости, как показано в таблице 2

Таблица 2. Выбор соотношения между испытательной силой и квадратом диаметра погружателя

Материалы	Твёрдость по Брюэллю HBW	Отношение испытательной силы к квадрату диаметра шарика пресса: 0,102 F/D²
Сталь, никелевые сплавы (лопатки авиационных двигателей, высокотемпературные детали ракетных двигателей и т. п.), титановые сплавы (прецизионные режущие головки, сверла, аэрокосмическая промышленность)		30
Чугун (автомобильные диски)	<140	10
Чугун (автомобильные диски)	≥140	30
Медь и медные сплавы	<35	5
	35～200	10
	>200	30
Легкие металлы и сплавы (алюминий и алюминиевые сплавы, золото, серебро, платина)	<35	2.5
	35～80	5、10、15
	>80	10、15
свинец, олово		1

При испытаниях чугуна диаметр шарика ударника обычно составляет 2,5 мм, 5 мм и 10 мм.

В стандарте GB/T 231.1—2018 для стали предусмотрен только один вариант: 0,102F/D² = 30. Для других материалов, в зависимости от диапазона их твердости, предлагается 2–3 варианта значений 0,102F/D².

Предыдущий Следующий

Последние новости