ASTM E10 Standardowa metoda badania twardości Brinella materiałów metalicznych

Norma „ASTM E10 Standardowa metoda badania twardości Brinella materiałów metalowych”, opracowana przez Amerykańskie Towarzystwo Badań i Materiałów (ASTM), opisuje metodę badania twardości Brinella materiałów metalowych w oparciu o zasadę pomiaru twardości metodą wciskania Brinella. Norma ta określa wymagania dotyczące maszyny do badania twardości Brinella oraz procedury przeprowadzania badań twardości Brinella.

Niniejsza metoda badawcza obejmuje wymagania dotyczące stosowania przenośnych twardościomierzy Brinella, które mierzą twardość Brinella zgodnie z zasadą pomiaru twardości Brinella i spełniają wymagania niniejszej metody badawczej, w tym weryfikację bezpośrednią i pośrednią urządzenia. Przenośne twardościomierze Brinella, które nie spełniają wymagań weryfikacji bezpośredniej i mogą być weryfikowane jedynie poprzez weryfikację pośrednią, zostały omówione w normie ASTM E110.

Norma ta zawiera również następujące dodatkowe wymagania:

• Walidacja twardościomierzy Brinella (załącznik A1)
• Maszyny do normalizacji twardości Brinella (załącznik A2)
• Standaryzacja odcisków twardości Brinella (Załącznik A3)
• Standaryzacja bloków do pomiaru twardości Brinella (Załącznik A4)

Norma ta zawiera również następujące nieobowiązkowe informacje dotyczące badania twardości Brinella:

• Tabela twardości Brinella (Załącznik X1)
• Przykłady procedur określania niepewności twardości Brinella (Załącznik X2)

Badanie twardości Brinella to badanie twardości metodą wciskania, które może dostarczyć użytecznych informacji o materiałach metalowych. Informacje te mogą dotyczyć wytrzymałości na rozciąganie, odporności na zużycie, ciągliwości lub innych właściwości fizycznych materiałów metalowych i mogą być przydatne w kontroli jakości i doborze materiałów. Badania twardości Brinella są uważane za wystarczające do badań odbiorczych dostaw komercyjnych i są szeroko stosowane w przemyśle w tym celu. Jednak badanie twardości Brinella przeprowadzone w określonym miejscu części może nie być reprezentatywne dla właściwości fizycznych całej części lub produktu końcowego.

Niniejsza norma określa procedurę określania twardości Brinella metali i stopów. Próba Brinella jest szczególnie przydatna do badania materiałów o szorstkiej teksturze lub nieregularnych powierzchniach, takich jak odlewy i odkuwki.

Podczas badania, hartowana kulka stalowa lub z węglika wolframu (zwykle o średnicy 10 mm) jest dociskana do powierzchni materiału pod określonym obciążeniem (np. 500 kgf, 1500 kgf lub 3000 kgf). Następnie mierzona jest średnica wgłębienia pozostawionego na powierzchni. Twardość Brinella oblicza się na podstawie obciążenia i powierzchni wgłębienia.

Typowe zastosowania tego testu obejmują:

• Kontrola jakości w odlewniach i przemyśle metalowym
• Charakterystyka właściwości mechanicznych metali
• Porównawcze badania materiałowe

Normę ASTM E10 uważa się za konieczną z następujących ważnych powodów:

• Spójność i powtarzalność: Określa jednolitą procedurę przeprowadzania testów twardości Brinella. Zapewnia to spójne wyniki w różnych laboratoriach, przez różnych operatorów i przy użyciu różnych urządzeń, co ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia jakości i porównywania materiałów.
• Kwalifikacja materiałowa: Służy do weryfikacji, czy metale spełniają wymagania dotyczące twardości określone w normach projektowych, specyfikacjach materiałowych lub zamówieniach zakupu. Jest to powszechne w branżach takich jak motoryzacja, lotnictwo, budownictwo i metalurgia.
• Kontrola jakości: Pomaga producentom monitorować jakość produkcji, zapewniając niezawodną metodę sprawdzania twardości materiału. Wykrywa problemy takie jak niewłaściwa obróbka cieplna, wady stopu lub niespójności materiałowe.
• Identyfikowalność i certyfikacja: Zgodność z normą ASTM E10 gwarantuje globalną uznawalność wyników testów w specyfikacjach, certyfikatach i dokumentacji technicznej. Pomaga w zachowaniu zgodności z przepisami i umowami.
• Zastosowanie do twardych materiałów: Badanie Brinella jest szczególnie przydatne w przypadku metali o dużej gęstości, odlewów i odkuwek, z którymi inne badania, np. badanie Rockwella, nie sprawdzają się zbyt dobrze ze względu na nierówności powierzchni.
• Podstawa decyzji projektowych: Twardość jest często kojarzona z wytrzymałością na rozciąganie, odpornością na zużycie i skrawalnością. Norma ASTM E10 dostarcza wiarygodnych danych, które inżynierowie mogą wykorzystać do projektowania i oceny komponentów.

Ogólna zasada pomiaru twardości metodą wciskania Brinella składa się z dwóch etapów. W pierwszym etapie wcisk jest przykładany do badanej próbki w kierunku prostopadłym do powierzchni i przykładana jest siła pomiarowa. Siła pomiarowa jest utrzymywana przez określony czas, a następnie zmniejszana. W drugim etapie mierzona jest średnica wcisku w co najmniej dwóch prostopadłych kierunkach. Wartość twardości Brinella jest uzyskiwana ze średniej z pomiarów średnicy.

Sprzęt do pomiaru twardości metodą Brinella składa się zazwyczaj z maszyny wytrzymałościowej, która podtrzymuje próbkę i przykłada siłę wciskania do kulki stykającej się z próbką, oraz z systemu mierzącego średnią średnicę wcisku, zgodnie z zasadami pomiaru twardości metodą Brinella. Konstrukcja maszyny wytrzymałościowej powinna gwarantować brak kołysania się lub ruchu bocznego wgłębnika lub próbki podczas przykładania siły. Konstrukcja maszyny wytrzymałościowej powinna gwarantować równomierne rozłożenie siły wciskania i brak sił uderzeniowych. Należy podjąć środki ostrożności, aby zapobiec chwilowym wysokim siłom testowym spowodowanym czynnikami takimi jak bezwładność układu lub przeciążenie układu hydraulicznego.

Urządzenie pomiarowe służące do pomiaru średnicy odcisków Brinella może być integralną częścią twardościomierza lub oddzielnym, samodzielnym urządzeniem. Dopuszczalne urządzenia pomiarowe dzielą się na dwa typy. Przyrządy typu A obejmują mikroskopy z ruchomymi liniami pomiarowymi i wyświetlaczem, komputerowym systemem pomiarowym lub systemem analizy obrazu. Przyrządy typu B to mikroskopy ręczne ze stałymi liniami pomiarowymi.

Nasza organizacja, która od lat wspiera firmy z wszystkich sektorów, oferując szeroki zakres usług testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, dysponuje silnym zespołem pracowników, którzy uważnie śledzą światowe osiągnięcia w dziedzinie nauki i technologii oraz stale się rozwijają. W tym kontekście świadczymy również usługi testowe zgodnie ze standardową metodą pomiaru twardości Brinella materiałów metalowych ASTM E10.