Échelle Brinell - Brinell scale
L' échelle Brinell / b r ə n ɛ l / caractérise la dureté à la pénétration des matériaux à travers l'échelle de la pénétration d'un pénétrateur, chargé sur une éprouvette matériau. C'est l'une des nombreuses définitions de la dureté en science des matériaux .
Histoire
Proposé par l' ingénieur suédois Johan August Brinell en 1900, il s'agissait du premier test de dureté largement utilisé et normalisé en ingénierie et métallurgie . La grande taille de l'indentation et les dommages possibles à l'éprouvette limitent son utilité. Cependant, il avait également la caractéristique utile que la valeur de dureté divisée par deux donnait l' UTS approximatif en ksi pour les aciers. Cette caractéristique a contribué à son adoption précoce par rapport aux tests de dureté concurrents.
Détails des tests
Le test typique utilise une bille d' acier de 10 mm (0,39 in) de diamètre comme pénétrateur avec une force de 3 000 kgf (29,42 kN ; 6 614 lbf ). Pour les matériaux plus mous, une force plus faible est utilisée ; pour les matériaux plus durs, une bille en carbure de tungstène remplace la bille en acier. L'indentation est mesurée et la dureté calculée comme suit :
où:
- BHN = indice de dureté Brinell (kgf/mm 2 )
- P = charge appliquée en kilogramme-force (kgf)
- D = diamètre du pénétrateur (mm)
- d = diamètre de l'empreinte (mm)
La dureté Brinell est parfois exprimée en mégapascals ; le nombre de dureté Brinell est multiplié par l'accélération due à la gravité, 9,80665 m/s 2 , pour le convertir en mégapascals.
La BHN peut être convertie en résistance à la traction ultime (UTS), bien que la relation dépende du matériau, et donc déterminée empiriquement. La relation est basée sur l'indice de Meyer (n) de la loi de Meyer . Si l'indice de Meyer est inférieur à 2,2 alors le rapport UTS/BHN est de 0,36. Si l'indice de Meyer est supérieur à 2,2, alors le rapport augmente.
BHN est désigné par les normes de test les plus couramment utilisées (ASTM E10-14 et ISO 6506–1:2005) comme HBW ( H de la dureté, B de Brinell et W du matériau du pénétrateur, le carbure de tungstène (wolfram)). Dans les anciennes normes, HB ou HBS étaient utilisés pour désigner les mesures effectuées avec des pénétrateurs en acier.
HBW est calculé dans les deux normes en utilisant les unités SI comme
où:
- F = charge appliquée (newtons)
- D = diamètre du pénétrateur (mm)
- d = diamètre de l'empreinte (mm)
Valeurs communes
Lors de la citation d'un indice de dureté Brinell (BHN ou plus communément HB), les conditions de l'essai utilisé pour obtenir le nombre doivent être précisées. (HB n'est pas lié au degré de dureté du crayon "HB" .) Le format standard pour spécifier les tests peut être vu dans l'exemple "HBW 10/3000". « HBW » signifie qu'un pénétrateur à bille en carbure de tungstène (du symbole chimique du tungstène ou du nom espagnol/suédois/allemand du tungstène, « Wolfram ») a été utilisé, par opposition à « HBS », qui signifie une bille en acier trempé. Le "10" est le diamètre de la boule en millimètres. Le "3000" est la force en kilogrammes de force.
La dureté peut également être indiquée par XXX HB YY D 2 . Le XXX est la force à appliquer (en kgf) sur un matériau de type YY (5 pour les alliages d'aluminium, 10 pour les alliages de cuivre, 30 pour les aciers). Ainsi une dureté typique de l'acier pourrait s'écrire : 250 HB 30 D 2 . Cela peut être un maximum ou un minimum.
Symbole de dureté | Diamètre du pénétrateur
mm |
F/D2 | Force d'essai
N/kgf |
---|---|---|---|
HBW 10/3000 | dix | 30 | 29420(3000) |
HBW 10/1500 | dix | 15 | 14710(1500) |
HBW 10/1000 | dix | dix | 9807(1000) |
Matériel | Dureté |
---|---|
Résineux (par exemple, pin ) | 1.6 HBS 10/100 |
Bois franc | 2,6–7,0 HBS 10/100 |
Conduire | 5,0 HB (plomb pur ; le plomb allié peut généralement aller de 5,0 HB à des valeurs supérieures à 22,0 HB) |
Aluminium pur | 15 HB |
Cuivre | 35 HB |
Aluminium durci AW-6060 | 75 HB |
Acier doux | 120 HB |
Acier inoxydable 18-8 (304) recuit | 200 HB |
Plaque d'usure Hardox | 400-700 HB |
Hardened acier à outils | 600–900 HB (HBW 10/3000) |
Verre | 1550 HB |
Diborure de rhénium | 4600 HB |
Remarque : Conditions de test standard, sauf indication contraire |
Normes
- Norme internationale ( ISO ) et européenne ( CEN )
- « EN ISO 6506-1:2014 : Matériaux métalliques – Essai de dureté Brinell – Partie 1 : méthode d'essai » .
- « EN ISO 6506-2:2017 : Matériaux métalliques – Essai de dureté Brinell – Partie 2 : vérification et étalonnage de la machine d'essai » .
- « EN ISO 6506-3:2014 : Matériaux métalliques – Essai de dureté Brinell – Partie 3 : étalonnage des blocs de référence » .
- « EN ISO 6506-4:2014 : Matériaux métalliques – Essai de dureté Brinell – Partie 4 : Tableau des valeurs de dureté » .
- Norme américaine ( ASTM International )
Voir également
- Brinell
- Comparaison de dureté
- Test de dureté Knoop
- Test de dureté de rebond Leeb
- Échelle de Rockwell
- Essai de dureté Vickers
Les références
- Tabor, David (2000). La dureté des métaux . Presses de l'Université d'Oxford. ISBN 0-19-850776-3.
Liens externes
- Essai de dureté Brinell – Méthodes, avantages, inconvénients, applications
- Vidéo sur le test de dureté Brinell sur YouTube
- Tableau de conversion de Rockwell à Brinell (Brinell, Rockwell A,B,C)
- Table de conversion de dureté Struers (Vickers, Brinell, Rockwell B,C,D)
- Tableau de conversion Brinell Dureté HB (MPa, Brinell, Vickers, Rockwell C)