Zkouška tvrdosti podle Brinella je nejstarší, celosvětově rozšířená metoda měření tvrdosti, která je založena na zjišťování odporu materiálu proti vnikání kuličky daného průměru. Je v hodná pro měření tvrdosti měkčích, heterogenních materiálů s hrubozrnnou strukturou (například litiny) a výrobky s texturou po tváření. Lze použít též na dřevo apod. Z výsledku zkoušky lze odvodit mez pevnosti materiálu dle vzorce
kdy je:
Rm – pevnost materiálu
k – konstanta dle materiálu.
Zkouška je předepsána normou ČSN EN 65 06-1
Jako indentor využívá Brinellova metoda ocelovou kuličku. Používané průměry jsou 1mm, 2,5mm, 5mm a 10mm. Průměr kuličky se volí tak, aby deformovaná oblast byla pouze ve zkoušeném vzorku. Pro splnění výše uvedené podmínky musí být nejmenší tloušťka materiálu minimálně osminásobek hloubky vtisku. Další kritérium pro volbu průměru kuličky je velikost zrna měřeného materiálu (je vhodné, aby kulička zasahovala do co největšího počtu zrn).
Zátěž bývá v rozmezí 20 – 3 000kg a volí se na základě vztahu
kdy koeficient K je volen podle testovaného materiálu:
ocel K = 30,
neželezné kovy a slitiny K = 10
měkké neželezné kovy a kompozice K = 2,5
Měřící cyklus sestává ze následujících kroků:
1. výběr vhodného místa pro vtisk a najetí indentoru nad něj
2. postupné zatěžování indentoru na zvolenou nominální hodnotu zátěže
3. výdrž na zátěži (typicky u slitin železa 10 – 15s, u neželezných slitin 10 až 180s)
4. odlehčování indentortu a najetí objektivu pro měření nad vtisk
5. změření průměru vtisku a výpočet tvrdosti
Vzorec pro výpočet tvrdosti podle Brinella je následující:
kdy je:
HB – označení tvrdosti podle Brinella
S – plocha [mm2] vytvořeného důlku získaná z průměru vtisku
F – zatěžovací síla [kp] při znalosti průměru vtlačované kuličky
Plocha S je získaná pomocí vzorce:
Výsledek zkoušky za normálních podmínek, tj. při D = 10mm, F= 29 430N (3 000kp) a době zatížení 10 až 15s, je označován pouze hodnotou tvrdosti a písmeny HB (HB325). Pokud jsou podmínky zkoušky jiné, uvádějí se za označením HB v pořadí: D (mm), F (kp ≈ kg zátěže), doba zatěžování (s), např. HB 5/750/20=325.
Povrch zkoušeného předmětu musí být rovný, hladký, bez okují a nečistot. Tloušťka nesmí být menší než osminásobek hloubky vtisku. Vzdálenost osy vtisku od okraje vzorku je minimálně 2,5d u ocelí a litin, 3d u neželezných kovů.
Zkouška není příliš náchylná na otřesy a je využívána často i přenosnými tvrdoměry.
Průměr vtisku musí být v rozmezí 0,25D až 0,6D.
