Escala de Brinell

Es denomina duresa Brinell al mesurament de la duresa d'un material mitjançant el mètode de penetració, mesurant quan penetra un objecte en el material a estudiar. Va ser proposat per l'enginyer suec Johan August Brinell el 1900, sent el mètode de duresa més antic.

Aquest assaig s'utilitza en materials tous (de baixa duresa) i mostres primes. L'element utilitzat com "penetrador" és una bola d'acer trempat de diferents diàmetres. Per als materials més durs es fan servir boles de carbur de tungstè. En l'assaig típic se sol utilitzar una bola d'acer de 10 a 12 mm de diàmetre, amb una força de 3000 Quiloponds. El valor mesurat és el diàmetre del casquet a la superfície del material. Les mesures de duresa Brinell són molt sensibles a l'estat de preparació de la superfície, però a canvi resulta en un procés barat, i el desavantatge de la mida de la seva empremta es converteix en un avantatge per al mesurament de materials heterogenis, com la fosa, sent el mètode recomanat per fer mesuraments de duresa de les foses.

El pes de la bola es pot obtenir amb la següent expressió:

$P=KD^{2}\,$

on:

P\,

: càrrega a utilitzar mesura kp.

K\,

: constant per a cada material, que pot valer 5 (alumini, magnesi i els seus aliatges), 10 (coure i els seus aliatges), i 30 (acer s).

D\,

: diàmetre de la bola (indentat) mesura en [mm].

Aquest assaig només és vàlid per a valors menors de 600 HB en el cas d'utilitzar la bola d'acer, ja que per valors superiors la bola es deforma i l'assaig no és vàlid. Es passa llavors a l'assaig de duresa Vickers.

Fórmula aplicada

Per determinar el valor de la duresa Brinell s'utilitza la següent equació:

${\mbox{HB}}={\frac {2P}{\pi D^{2}}}\left({\frac {1}{1-{\sqrt {1-{\frac {d^{2}}{D^{2}}}}}}}\right)$

on:

P\,

: càrrega a utilitzar mesura kp.

D\,

: diàmetre de la bola (indentat) mesura en [mm].

d\,

: diàmetre de l'empremta en superfície a [mm].

Valors típics

El valor HB sol ser menor de 600.

Acer (tou): 120 HB
Acer d'eines: 500 HB
Acer inoxidable: 250 HB
Alumini: 15 HB
Coure: 35 HB
Fusta: entre 1 HB i 7 HB
Vidre: 550 HB

Esquema d'una mesura d'aquest tipus de duresa

Duresa; Tipus d'assaig; Diàmetre de la bola; Força aplicada; Temps de l'assaig

Exemple:

250 HB 10 500 30

On les unitats són:

kp/mm $^{2}$ HB mm kp segons

Vegeu també