Escala Brinell

La escala Brinell caracteriza la dureza de indentación de los materiales a través de la escala de penetración de un penetrador, cargado sobre una probeta de material. Es una de varias definiciones de dureza en la ciencia de los materiales.

Historia

Propuesta por el ingeniero sueco Johan August Brinell en 1900, fue la primera prueba de dureza estandarizada y ampliamente utilizada en ingeniería y metalurgia. El gran tamaño de la muesca y el posible daño a la pieza de prueba limitan su utilidad. Sin embargo, también tenía la útil característica de que el valor de dureza dividido por dos daba la UTS aproximada en ksi para los aceros. Esta característica contribuyó a su adopción temprana sobre las pruebas de dureza de la competencia.

Detalles de la prueba

La prueba típica utiliza una bola de acero de 10 mm (0,39 pulgadas) de diámetro como penetrador con una fuerza de 3000 kgf (29,42 kN; 6614 lbf). Para materiales más blandos, se utiliza una fuerza menor; para materiales más duros, se sustituye la bola de acero por una bola de carburo de tungsteno. La sangría se mide y la dureza se calcula como:

BHN=2Pπ π D()D− − D2− − d2){displaystyle operatorname {BHN} ={frac {2P}{pi Dleft(D-{sqrt {fnMicrosoft Sans Serif}}} {fnMicrosoft Sans Serif}}

donde:

BHN = Número de dureza de la cadena (kgf/mm²)

P = carga aplicada en kilogramo fuerza (kgf)

D = diámetro del indenter (mm)

d = diámetro de la indentación (mm)

La dureza Brinell a veces se expresa en megapascales; El número de dureza Brinell se multiplica por la aceleración de la gravedad, 9,80665 m/s², para convertirlo a megapascales.

El BHN se puede convertir en la resistencia máxima a la tracción (UTS), aunque la relación depende del material y, por lo tanto, se determina empíricamente. La relación se basa en el índice de Meyer (n) de la ley de Meyer. Si el índice de Meyer es inferior a 2,2, entonces la relación entre UTS y BHN es 0,36. Si el índice de Meyer es mayor que 2,2, entonces la relación aumenta.

BHN está designado por los estándares de prueba más utilizados (ASTM E10-14 e ISO 6506–1:2005) como HBW (H de la dureza, B de brinell y W del material del penetrador, carburo de tungsteno (wolframio). En las normas anteriores se utilizaba HB o HBS para referirse a mediciones realizadas con penetradores de acero.

HBW se calcula en ambos estándares utilizando las unidades SI como

HBW=0.1022Fπ π D()D− − D2− − d2){displaystyle operatorname {HBW} =0.102{frac {2F}{pi} Dleft(D-{sqrt {fnMicrosoft Sans Serif}}} {fnMicrosoft Sans Serif}}

donde:

F = carga aplicada (newtons)

D = diámetro del indenter (mm)

d = diámetro de la indentación (mm)

Valores comunes

Al citar un número de dureza Brinell (BHN o más comúnmente HB), se deben especificar las condiciones de la prueba utilizada para obtener el número. El formato estándar para especificar pruebas se puede ver en el ejemplo "HBW 10/3000". "HBW" significa que se utilizó un penetrador de bolas de carburo de tungsteno (del símbolo químico del tungsteno o del nombre español/sueco/alemán del tungsteno, "Wolfram"), en lugar de "HBS", lo que significa una bola de acero endurecido. El "10" es el diámetro de la bola en milímetros. El "3000" es la fuerza en kilogramos de fuerza.

La dureza también puede mostrarse como XXX HB YYD². La XXX es la fuerza a aplicar (en kgf) sobre un material de tipo YY (5 para aleaciones de aluminio, 10 para aleaciones de cobre, 30 para aceros). Así, se podría escribir una dureza típica del acero: 250 HB 30D². Podría ser un máximo o un mínimo.

Estándares

• International (ISO) and European (CEN) Standard
  • "EN ISO 6506-1:2014: Materiales metálicos – Prueba de dureza de Brinell – Parte 1: método de prueba".
  • "EN ISO 6506-2:2017: Materiales metálicos – Prueba de dureza Brinell – Parte 2: verificación y calibración de la máquina de ensayo".
  • "EN ISO 6506-3:2014: Materiales metálicos – Prueba de dureza de Brinell – Parte 3: calibración de bloques de referencia".
  • "EN ISO 6506-4:2014: Materiales metálicos – Prueba de dureza Brinell – Parte 4: Tabla de valores de dureza".
• estándar de los Estados Unidos (ASTM International)
  • "ASTM E10-14: Método estándar para la dureza de los metales".