Escala Brinell - Brinell scale

Diagrama de fuerza

La escala Brinell / b r ə n ɛ l / caracteriza la dureza de indentación de materiales a través de la escala de penetración de un indentador, se cargó en una pieza de prueba de material. Es una de las varias definiciones de dureza en la ciencia de los materiales .

Historia

Propuesta por el ingeniero sueco Johan August Brinell en 1900, fue la primera prueba de dureza estandarizada y ampliamente utilizada en ingeniería y metalurgia . El gran tamaño de la muesca y el posible daño a la probeta limitan su utilidad. Sin embargo, también tenía la característica útil de que el valor de dureza dividido por dos daba el UTS aproximado en ksi para aceros. Esta característica contribuyó a su adopción temprana sobre las pruebas de dureza de la competencia.

Detalles de la prueba

La prueba típica utiliza una bola de acero de 10 mm (0,39 pulg.) De diámetro como penetrador con una fuerza de 3000  kgf (29,42  kN ; 6,614  lbf ). Para materiales más blandos, se usa una fuerza menor; para materiales más duros, una bola de carburo de tungsteno se sustituye por la bola de acero. La muesca se mide y la dureza se calcula como:

dónde:

BHN = Número de dureza Brinell (kgf / mm 2 )
P = carga aplicada en kilogramo-fuerza (kgf)
D = diámetro del penetrador (mm)
d = diámetro de la muesca (mm)

La dureza Brinell a veces se expresa en megapascales; el número de dureza Brinell se multiplica por la aceleración debida a la gravedad, 9.80665 m / s 2 , para convertirlo en megapascales.

El BHN se puede convertir en la resistencia máxima a la tracción (UTS), aunque la relación depende del material y, por lo tanto, se determina empíricamente. La relación se basa en el índice de Meyer (n) de la ley de Meyer . Si el índice de Meyer es inferior a 2,2, entonces la relación entre UTS y BHN es 0,36. Si el índice de Meyer es superior a 2,2, la relación aumenta.

BHN está designado por las normas de prueba más comúnmente utilizadas (ASTM E10-14 e ISO 6506–1: 2005) como HBW ( H de dureza, B de Brinell y W del material del penetrador, carburo de tungsteno (wolfram)). En las normas anteriores se utilizaba HB o HBS para referirse a las medidas realizadas con penetradores de acero.

HBW se calcula en ambos estándares utilizando las unidades SI como

dónde:

F = carga aplicada (newtons)
D = diámetro del penetrador (mm)
d = diámetro de la muesca (mm)

Valores comunes

Al citar un número de dureza Brinell (BHN o más comúnmente HB), se deben especificar las condiciones de la prueba utilizada para obtener el número. (HB no está relacionado con el grado de dureza del lápiz "HB" ). El formato estándar para especificar pruebas se puede ver en el ejemplo "HBW 10/3000". "HBW" significa que se utilizó un penetrador de bola de carburo de tungsteno (del símbolo químico del tungsteno o del nombre español / sueco / alemán para tungsteno, "Wolfram"), en contraposición a "HBS", que significa una bola de acero endurecido. El "10" es el diámetro de la bola en milímetros. El "3000" es la fuerza en kilogramos de fuerza.

La dureza también se puede mostrar como XXX HB YY D 2 . El XXX es la fuerza a aplicar (en kgf) sobre un material de tipo YY (5 para aleaciones de aluminio, 10 para aleaciones de cobre, 30 para aceros). Así, se podría escribir una dureza típica del acero: 250 HB 30 D 2 . Podría ser un máximo o un mínimo.

Relaciones correspondientes entre escala, indentador y fuerza de prueba:
Símbolo de dureza Diámetro del penetrador

mm

F / D2 Fuerza de prueba

N / kgf

HBW 10/3000 10 30 29420 (3000)
HBW 10/1500 10 15 14710 (1500)
HBW 10/1000 10 10 9807 (1000)
Números de dureza Brinell
Material Dureza
Madera blanda (p. Ej., Pino ) 1,6 HBS 10/100
Madera dura 2.6–7.0 HBS 10/100
Dirigir 5,0 HB (plomo puro; el plomo aleado normalmente puede oscilar entre 5,0 HB y valores superiores a 22,0 HB)
Aluminio puro 15 HB
Cobre 35 HB
Aluminio endurecido AW-6060 75 HB
Acero dulce 120 HB
Acero inoxidable 18-8 (304) recocido 200 HB
Placa de desgaste Hardox 400-700 HB
Acero para herramientas endurecido 600–900 HB (HBW 10/3000)
Vidrio 1550 HB
Diboruro de renio 4600 HB
Nota: condiciones de prueba estándar a menos que se indique lo contrario

Estándares

Ver también

Referencias

enlaces externos