Brinell

Ablauf des Brinell-Prüfverfahrens

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Allgemein

Bei der Härteprüfung nach Brinell, einem optischen Verfahren, wird die Eindrucksgröße gemessen, die der Eindringkörper hinterlässt. Im Vergleich zum ebenfalls optischen Vickers Verfahren, bei dem ein pyramidenförmiger Eindringkörper in eine Probe eingedrückt wird, wird beim Brinell-Verfahren ein kugelförmiger Eindringkörper verwendet.

Je größer der Eindruck, den der Brinell-Eindringkörper mit einem definierten Kugeldurchmesser und unter einer definierten Prüfkraft auf der Oberfläche eines Werkstückes (einer Probe) hinterlässt, desto weicher ist das getestete Material.

Laut ISO 6506 wird zur Ermittlung der Härte nach Brinell (HBW) der kugelförmige Eindringkörper aus Hartmetall (Wolframkarbid) mit einer definierten Prüflast (zwischen 1 kgf und 3000 kgf) in eine Probe (Werkstück) hineingedrückt.

Berechnung der Brinell-Härte

Die Brinell-Härte HBW ergibt sich als Quotient aus der aufgebrachten Prüfkraft F (in Newton (N))  und der Oberfläche des bleibenden Eindrucks auf der Probe (der Projektion des Eindrucks) nach Rücknahme der Prüfkraft (siehe Formel unten). Zur Berechnung der Oberfläche des bleibenden Kugeleindrucks wird der arithmetische Mittelwert d zweier senkrecht aufeinander stehenden Diagonalen d1 und d2 (in mm) herangezogen, da die Grundfläche der Brinell-Eindrücke oft nicht exakt rund ist.

 

In der Praxis wird zur Bestimmung des Härtewertes nicht für jede einzelne Prüfung die Formel berechnet. Der Härtewert lässt sich alternativ aus Tabellen bzw. aus einer speziell programmierten Härteprüfsoftware ablesen, die für alle genormten Kugeldurchmesser und Prüflasten den Härtewert in Abhängigkeit vom durchschnittlichen Eindrucksdurchmesser d  anzeigen (siehe auch Poster Härtevergleichstabelle).

Die Prüfkraft ist so auszuwählen, dass der durchschnittliche Eindrucksdurchmesser d zwischen 0,24 D und 0,6 D liegt.

Um diese Grenzen einhalten zu können, ist es erforderlich, Prüfkraft und Kugeldurchmesser aufeinander abzustimmen. Dadurch entstehen verschiedene Beanspruchungsgrade (auch Belastungsgrade oder Lastfaktoren genannt) innerhalb des Brinell-Verfahrens, bei denen der Quotient aus Prüfkraft und Kugeldurchmesserquadrat konstant gehalten wird: B = 0,102*F/D2. Die fünf gängigen Beanspruchungsgrade sind 1, 2.5, 5, 10 und 30. Die Prüfung eines Werkstoffes mit unterschiedlichen Kugeldurchmessern und Prüfkräften muss innerhalb eines Beanspruchungsgrades durchgeführt werden, um direkt vergleichbare Messergebnisse zu erzielen (siehe Übersichtstabelle „Brinell Methoden und Anwendungen“).

Der Kugeldurchmesser ist so zu wählen, dass der Prüfeindruck einen möglichst großen – für die Probe repräsentativen – Werkstoffbereich umfasst.

Die Prüflast soll laut Norm (ISO 6506) innerhalb von mindestens zwei bis maximal acht Sekunden auf ihren Endwert gesteigert werden. Die Einwirkdauer der Prüflast beträgt in der Regel 10 bis 15 Sekunden (s). Bei einer längeren Einwirkdauer muss die Dauer in Sekunden im Härtewert zusätzlich angegeben werden, z. B.: 210 HBW 5/250/30 (Einwirkdauer von 30 s).