ブリネル硬度試験

Figure 23.3 Schematic of the Brinell ball indenter making an impression in a test surface
ブリネルの試験方法は、以下の規格で定義されています。ASTM E10 および ISO 6506。操作者は、定期的に更新される関連規格の最新版を入手することをお勧めします。

Brinell 硬度試験では、一定の負荷または力をかけます。通常、 187.5 Kgf と 3000 Kgf を、特定の時間(10~30 秒)、適用します。一般的に直径 2.5 mm または 10 mm のタングステン炭化物の球を使います(右の図23.3の画像の図を参照)。 

負荷(データ取り込み)時間に金属の塑性流れが終了していることを確認する必要があります。特定用途では、より低い力でより小さな直系のボールも使用されます。ヌープ試験やビッカース試験と同じように、ブリネル試験では1度だけ試験荷重を加えます。荷重除去後、結果生じた丸い圧痕を倍率の低い顕微鏡か自動測定装置を使用して、くぼみにわたって直角に測定し、平均値を使用して硬度を計算します。 

実際のブリネル硬度(HB)は、以下のような圧痕のサイズおよび試験荷重を因数分解することで計算します。
HB = 2L / πD/2(D - √(D2 - d2))
ここで、L =荷重、D =ボールインデンターの直径、d =くぼみの直径です。

試験ごとに実際の計算を行う必要はありません。計算表は、くぼみの直径、荷重、およびボールサイズのさまざまな組み合わせについて公表されています。さらに、これらのタスクを実施するために様々な形式の自動ブリネル読み取り装置が利用可能です。

用途

ブリネル硬度試験は一般的に、低い力で行うアルミニウムや銅合金の試験、および高い力幅で行う鋼材や鋳鉄の試験に利用されます。ブリネル試験が比較的高い荷重を使用するため、比較的大きな圧痕ができるので、全体的な材料特性が確かめられており硬度または表面の状態の局所的なバラツキにより、大きな部品の鍛造または鋳造等、その他の方法が不適切なものになります。硬度の高い鋼や他の材料には通常、ブリネル試験は利用されません。従って、ブリネル試験機は多くの場合、エンジン鋳造や大径の配管のような大きな部品に合わせて製造されています。試験深さの少なくとも8倍の材料の最小厚みが推奨されます(ISO 6506)。

使用可能な球サイズと荷重の値が幅広いため、ブリネル手法を使用して硬度値の非常に広い範囲をテストすることができます。これは、より硬度の大きな材料をテストすることによって変形する可能性のある圧子球そのものによって制限されます。

荷重と球の直径(L/D2)の間に関連があるため、同じ比率を有する荷重/圧子を組み合わせて試験を実施する場合、同等のHB値になります。異なる比率での試験は、比較できません。ブリネル測定のエラーは、通常は表面の状態が不適切であるか光学的測定において操作者がミスをしたことが原因ですが、刻み目のサイズが大きいため、これらのエラーは限定されたものになりがちです。

硬度試験の詳細については、Buehler SumMet ガイドを参照してください。