Härteprüfung nach Brinell

Härteprüfung nach Brinell

Prüfverfahren nach Brinell sind in den Normen ASTM E10 und ISO 6506 definiert. Eine Kopie der neuesten Fassung dieser Norm, die regelmäßig überarbeitet wird, sollte den Bedienern zur Verfügung stehen.

Bei der Härteprüfung nach Brinell wird eine konstante Belastung bzw. Kraft, normalerweise im Bereich zwischen 187,5 und 3000 kp über eine bestimmte Einwirkzeit (zwischen 10 und 30 Sekunden) auf die Probe aufgebracht, normalerweise mittels eines Eindringkörpers aus Wolframkarbid mit einem Durchmesser von 2,5 mm oder 10 mm aufgebracht (siehe schematische Darstellung rechts, Abb. 23.3).

Die Zeit der Krafteinwirkung (Einwirkdauer) muss so gewählt werden, dass keine plastische Verformung des Metalls mehr auftritt. Bei bestimmten Anwendungen können auch niedrigere Kräfte und Eindringkörper mit geringerem Durchmesser zum Einsatz kommen. Ähnlich wie bei der Prüfung nach Knoop und Vickers wird auch bei der Brinell-Prüfung nur eine einzige Prüfkraft aufgebracht. Nach Ende der Krafteinwirkung wird der resultierende runde Eindruck mit Hilfe eines schwachen Mikroskops oder einer automatischen Messeinrichtung im rechten Winkel quer über den Eindruck vermessen und aus dem Durchschnittswert die Härte berechnet.

Die tatsächliche Brinell-Härte (HB) wird unter Einbeziehung des Eindruckdurchmessers und der Prüfkraft nach folgender Formel berechnet:

Brinell HB Calculation


Dabei ist L = Kraft, D = Durchmesser des Kugeleindringkörpers und d=Durchmesser des Eindrucks.

Die Berechnung muss nicht für jede Prüfung einzeln durchgeführt werden – für verschiedene Kombinationen von Eindruckdurchmessern, Kraft und Kugeldurchmesser wurden Berechnungstabellen veröffentlicht. Außerdem stehen unterschiedliche automatische Ablesevorrichtungen zur Bestimmung der Brinell-Härte zur Verfügung.

Anwendungen

Die Brinell-Härteprüfung wird üblicherweise zur Prüfung von Aluminium- und Kupferlegierungen mit niedrigeren Kräften und bei Stählen und Gusseisen in den höheren Prüfkraftbereichen eingesetzt. Da bei der Brinell-Härteprüfung typischerweise relativ hohe Kräfte zum Einsatz kommen und daher ein relativ großer Eindruck entsteht, wird dieses Verfahren zur Härtebestimmung häufig dann eingesetzt, wenn es um die Bestimmung der Gesamtwerkstoffeigenschaften geht und andere Verfahren aufgrund lokaler Schwankungen der Härte oder der Oberflächenbedingungen ungeeignet sind, z.B. bei großen Schmiede- oder Gussteilen. Hoch gehärtete Stähle werden üblicherweise nicht nach dem Brinell-Verfahren geprüft. Deshalb werden Brinell-Härteprüfer häufig für große Teile ausgelegt, z.B. Motorblöcke oder große Rohrleitungen. Eine Mindestmaterialstärke des Achtfachen der Prüftiefe wird empfohlen (ISO 6506).

Dank der Vielzahl von Kugelgrößen und Kräften kann mit dem Brinell-Verfahren ein breiter Bereich von Härtewerten abgedeckt werden. Dieser wird beschränkt durch den Eindringkörper an sich, der sich bei der Prüfung von härteren Werkstoffen verformen kann.

Es ist zu beachten, dass zwischen Kraft und Kugeldurchmesser eine Beziehung besteht (L/D2). Prüfungen mit Kraft-/Eindringkörperkombinationen mit dem gleichen Verhältnis ergeben vergleichbare HB-Werte; Prüfungen mit unterschiedlichen Verhältnissen sind nicht vergleichbar. Fehler bei Brinell-Messungen sind üblicherweise auf einen schlechten Zustand der Oberfläche oder Bedienerfehler bei der optischen Vermessung zurückzuführen. Aufgrund der Größe des Eindrucks sind solche Fehler jedoch üblicherweise gering.

Weitere Informationen zur Härteprüfung finden Sie in unserem Buehler SumMet -Leitfaden.