Échelle Brinell - Brinell scale

Diagramme de force

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.

Relations de correspondance entre l'échelle, le pénétrateur et la force d'essai :
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)
Numéros de dureté Brinell
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

Voir également

Les références

Liens externes