ASTM E10 Standardtestverfahren für die Brinellhärte metallischer Werkstoffe

Die von der American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelte Norm „ASTM E10 Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials“ beschreibt ein Prüfverfahren zur Bestimmung der Brinellhärte metallischer Werkstoffe basierend auf dem Brinell-Eindringhärteprinzip. Diese Norm legt Anforderungen an die Brinell-Prüfmaschine und Verfahren zur Durchführung von Brinell-Härteprüfungen fest.

Dieses Prüfverfahren umfasst Anforderungen für den Einsatz tragbarer Brinell-Härteprüfgeräte, die die Brinell-Härte nach dem Brinell-Härteprüfprinzip messen und die Anforderungen dieses Prüfverfahrens erfüllen können, einschließlich direkter und indirekter Überprüfungen des Prüfgeräts. Tragbare Brinell-Härteprüfgeräte, die die Anforderungen der direkten Überprüfung nicht erfüllen können und nur durch indirekte Überprüfungsanforderungen überprüft werden können, werden in ASTM E110 behandelt.

Dieser Standard enthält außerdem die folgenden zusätzlichen Anforderungen:

• Validierung von Brinell-Härteprüfmaschinen (Anhang A1)
• Brinell-Härte-Standardisierungsgeräte (Anhang A2)
• Standardisierung der Brinellhärteeindrücke (Anhang A3)
• Standardisierung von Brinell-Härtevergleichsplatten (Anhang A4)

Diese Norm enthält außerdem folgende nicht obligatorische Informationen zur Brinell-Härteprüfung:

• Tabelle der Brinellhärtewerte (Anhang X1)
• Beispiele für Verfahren zur Bestimmung der Brinellhärteunsicherheit (Anhang X2)

Die Brinellhärteprüfung ist eine Eindringhärteprüfung, die nützliche Informationen über metallische Werkstoffe liefern kann. Diese Informationen können sich auf die Zugfestigkeit, Verschleißfestigkeit, Duktilität oder andere physikalische Eigenschaften metallischer Werkstoffe beziehen und bei der Qualitätskontrolle und Materialauswahl hilfreich sein. Brinellhärteprüfungen gelten als ausreichend für die Abnahmeprüfung kommerzieller Lieferungen und werden in der Industrie häufig zu diesem Zweck eingesetzt. Eine an einer bestimmten Stelle eines Teils durchgeführte Brinellhärteprüfung ist jedoch möglicherweise nicht repräsentativ für die physikalischen Eigenschaften des gesamten Teils oder des Endprodukts.

Diese Norm beschreibt das Verfahren zur Bestimmung der Brinellhärte von Metallen und Legierungen. Der Brinell-Test eignet sich besonders zum Prüfen von Materialien mit rauer Textur oder unregelmäßiger Oberfläche, wie z. B. Guss- und Schmiedeteilen.

Bei der Prüfung wird eine gehärtete Stahl- oder Wolframkarbidkugel (üblicherweise 10 mm Durchmesser) unter einer bestimmten Belastung (z. B. 500 kgf, 1500 kgf oder 3000 kgf) gegen die Materialoberfläche gedrückt. Anschließend wird der Durchmesser der in der Oberfläche hinterlassenen Vertiefung gemessen. Die Brinellhärte wird anhand der Belastung und der Oberfläche der Vertiefung berechnet.

Zu den üblichen Anwendungen dieses Tests gehören:

• Qualitätskontrolle in Gießereien und metallverarbeitenden Industrien
• Charakterisierung mechanischer Eigenschaften von Metallen
• Vergleichende Materialprüfung

Der ASTM E10-Standard wird aus den folgenden wichtigen Gründen als notwendig erachtet:

• Konsistenz und Reproduzierbarkeit: Definiert ein einheitliches Verfahren zur Durchführung von Brinell-Härteprüfungen. Dies gewährleistet konsistente Ergebnisse über verschiedene Labore, Bediener und Geräte hinweg, was für die Qualitätssicherung und den Materialvergleich von entscheidender Bedeutung ist.
• Materialqualifizierung: Wird verwendet, um zu überprüfen, ob Metalle die in Konstruktionsnormen, Materialspezifikationen oder Bestellungen festgelegten Härteanforderungen erfüllen. Sie ist in Branchen wie der Automobilindustrie, der Luft- und Raumfahrt, dem Baugewerbe und der Metallurgie üblich.
• Qualitätskontrolle: Hilft Herstellern, die Produktionsqualität zu überwachen, indem sie eine zuverlässige Methode zur Überprüfung der Materialhärte bietet. Sie erkennt Probleme wie unsachgemäße Wärmebehandlung, Legierungsfehler oder Materialinkonsistenzen.
• Rückverfolgbarkeit und Zertifizierung: Die Einhaltung des ASTM E10-Standards gewährleistet die weltweite Anerkennung von Testergebnissen in Spezifikationen, Zertifizierungen und technischer Dokumentation. Sie unterstützt die Einhaltung gesetzlicher und vertraglicher Vorschriften.
• Anwendbarkeit auf harte Materialien: Der Brinell-Test eignet sich besonders für grobkörnige Metalle, Guss- und Schmiedeteile, bei denen andere Tests wie Rockwell aufgrund von Oberflächenunregelmäßigkeiten nicht gut ankommen.
• Grundlage für Designentscheidungen: Härte wird oft mit Zugfestigkeit, Verschleißfestigkeit und Bearbeitbarkeit in Verbindung gebracht. Der ASTM E10-Standard liefert zuverlässige Daten, die Ingenieure für die Konstruktion und Bewertung von Komponenten nutzen können.

Das Prinzip der Brinell-Härteprüfung besteht im Wesentlichen aus zwei Schritten. Im ersten Schritt wird der Eindruck senkrecht zur Oberfläche mit der Probe in Kontakt gebracht und die Prüfkraft aufgebracht. Die Prüfkraft wird für eine festgelegte Verweilzeit gehalten und dann entfernt. Im zweiten Schritt wird der Eindruckdurchmesser in mindestens zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen gemessen. Der Brinell-Härtewert ergibt sich aus dem Durchschnitt der Durchmessermessungen.

Eine Brinell-Härteprüfanlage besteht im Allgemeinen aus einer Prüfmaschine, die die Prüfprobe trägt und eine Eindringkraft auf eine mit der Probe in Kontakt stehende Kugel ausübt, sowie einem System, das den durchschnittlichen Durchmesser des Eindrucks nach den Prinzipien der Brinell-Härteprüfung misst. Die Konstruktion der Prüfmaschine sollte sicherstellen, dass während der Krafteinwirkung weder der Eindringkörper noch die Probe wackeln oder seitlich verrutschen. Die Konstruktion der Prüfmaschine sollte sicherstellen, dass die auf den Eindruck ausgeübte Kraft gleichmäßig und ohne Stoßkräfte ist. Es sollten Vorkehrungen getroffen werden, um kurzzeitig hohe Prüfkräfte durch Faktoren wie Systemträgheit oder Überschwingen des Hydrauliksystems zu vermeiden.

Das Messgerät zur Messung des Brinell-Durchmessers kann integraler Bestandteil des Härteprüfers oder ein eigenständiges Gerät sein. Zulässige Messgeräte werden in zwei Typen unterteilt. Zu den Geräten des Typs A gehören Mikroskope mit beweglichen Messlinien und einer Anzeige, einem computergestützten Messsystem oder einem Bildanalysesystem. Zu den Geräten des Typs B gehören Handmikroskope mit festen Messlinien.

Unser Unternehmen unterstützt seit Jahren Unternehmen aller Branchen mit einem breiten Spektrum an Prüf-, Mess-, Analyse- und Bewertungsaktivitäten. Es verfügt über ein starkes Team von Mitarbeitern, die die globalen Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgen und sich ständig weiterentwickeln. In diesem Zusammenhang bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Standardprüfmethode ASTM E10 für die Brinellhärte metallischer Werkstoffe an.