🔩 Twardość Brinella

Budownictwo PN-EN ISO 6506-1

Przegląd

STATUS (stan na 28.10.2026). PN-EN ISO 6506-1:2014-12 — wersja polska, opublikowana 12.08.2016, wprowadza EN ISO 6506-1:2014 i ISO 6506-1:2014 [IDT]; zastąpiła PN-EN ISO 6506-1:2008. Norma aktualna — bez adnotacji o wycofaniu; nowe wydanie (prEN ISO 6506-1) jest w opracowaniu.

ZAKRES I ZASADA (rozdz. 1, 3). Norma opisuje pomiar twardości Brinella metali twardościomierzami stacjonarnymi i przenośnymi; dla niektórych materiałów i wyrobów istnieją normy szczegółowe, np. ISO 4498 dla spiekanych materiałów metalowych. Wgłębnik — kulkę z węglika spiekanego o średnicy D — wciska się w powierzchnię próbki, a po zdjęciu siły F mierzy się średnicę odcisku d. Twardość jest proporcjonalna do ilorazu siły i zakrzywionej powierzchni odcisku, którą oblicza się ze średniej średnicy odcisku i średnicy kulki przy założeniu, że odcisk ma kształt nieobciążonej kulki.

WZÓR I OZNACZENIE (rozdz. 4). HBW = 0,102 × 2F / [π · D² · (1 − √(1 − d²/D²))], gdzie F w N, D i d w mm, d — średnia z dwóch średnic zmierzonych mniej więcej prostopadle; 0,102 ≈ 1/9,806 65 (przeliczenie kgf na N). Przykład oznaczenia: 600 HBW 1/30/20 — 600 to twardość, 1 — średnica kulki w mm, 30 — przybliżony odpowiednik siły w kgf (30 kgf = 294,2 N), 20 — czas utrzymania siły w s, podawany tylko wtedy, gdy wychodzi poza 10–15 s. Dawne oznaczenia HB i HBS dotyczyły kulek stalowych, których norma już nie dopuszcza.

SIŁY I KULKI (p. 7.3–7.4, tablice 2–3). Stosuje się kombinacje z tablicy 2: kulki 10, 5, 2,5 i 1 mm przy wskaźniku siły 0,102 × F/D² równym 30, 15 (tylko kulka 10 mm), 10, 5, 2,5 albo 1 — siły od 9,807 N (HBW 1/1) do 29 420 N (HBW 10/3000); inne siły tylko po szczególnym uzgodnieniu. Siłę dobiera się tak, by średnica odcisku mieściła się w granicach 0,24·D–0,6·D; poza nimi stosunek d/D podaje się w sprawozdaniu. Kulka ma być możliwie duża, by objąć największy reprezentatywny obszar próbki. Zalecane wskaźniki: stal, stopy niklu i tytanu — 30; żeliwo — 10 poniżej 140 HBW i 30 od 140 HBW (żeliwo tylko kulkami 2,5, 5 albo 10 mm); miedź i jej stopy — 5 (< 35 HBW), 10 (35–200 HBW), 30 (> 200 HBW); metale lekkie — 2,5 albo 5 (< 35), 10 albo 15 (35–80), 10 albo 15 (> 80); ołów i cyna — 1; spieki — według ISO 4498.

PRÓBKA (rozdz. 6). Powierzchnia gładka i równa, bez zgorzeliny, obcych substancji, a zwłaszcza smarów, o wykończeniu pozwalającym dokładnie zmierzyć odcisk; przy małych kulkach może być potrzebne polerowanie albo docieranie. Przygotowanie nie może zmieniać powierzchni, np. przez nadmierne nagrzanie albo zgniot. Grubość próbki — co najmniej osiem głębokości odcisku (nie średnic); minimalne grubości w zależności od średnicy odcisku podaje załącznik B, a widoczne odkształcenie spodu próbki świadczy, że jest za cienka.

CZASY I WARUNKI (p. 7.1, 7.6–7.8). Badanie zwykle w temperaturze otoczenia 10–35 °C; laboratorium może zawęzić zakres, np. do (23 ± 5) °C. Wgłębnik doprowadza się do styku z powierzchnią i przykłada siłę prostopadle, bez uderzeń, drgań i przekroczenia wartości — metoda nie ma siły wstępnej. Narastanie siły trwa 7 s z tolerancją +1/−5 s (2–8 s), a pełną siłę utrzymuje się 14 s z tolerancją +1/−4 s (10–15 s); dłuższy czas, gdy materiał tego wymaga, z tolerancją ± 2 s. Odległość środka odcisku od krawędzi — co najmniej 2,5 średniej średnicy odcisku, odległość między środkami sąsiednich odcisków — co najmniej 3 średnice.

WYNIK I NIEPEWNOŚĆ (p. 7.10, rozdz. 8–9). Twardość oblicza się ze wzoru i zaokrągla do trzech cyfr znaczących albo odczytuje z tablic ISO 6506-4. Norma stwierdza wprost, że nie ma ogólnego, dokładnego sposobu przeliczania twardości Brinella na inne skale twardości ani na wytrzymałość na rozciąganie — przy przeliczeniu trzeba podać jego podstawę i metodę. Niepewność szacuje się z kalibracji bezpośredniej albo pośredniej płytkami wzorcowymi (wskazówki w załączniku C).

CZEGO TU NIE PODAJEMY. Treści załączników A (sprawdzanie twardościomierza przed badaniem), B (tablica minimalnych grubości) i C (niepewność) oraz wymagań dla maszyn i wgłębników z ISO 6506-2 — znamy tylko ich przeznaczenie. Norma nie wymaga określonej liczby odcisków na próbce.

Zasada metody

Polerowaną kulkę z węglika spiekanego o średnicy D (10, 5, 2,5 albo 1 mm) wciska się prostopadle w gładką powierzchnię metalu siłą F z tablicy 2 normy: siła narasta 2–8 s i jest utrzymywana 10–15 s. Po zdjęciu siły mierzy się średnicę odcisku w dwóch kierunkach mniej więcej prostopadłych i bierze ich średnią d.

Twardość Brinella HBW = 0,102 × 2F / [π · D² · (1 − √(1 − d²/D²))] — siła odniesiona do zakrzywionej powierzchni odcisku — zaokrągla się do trzech cyfr znaczących i zapisuje z warunkami badania, np. 600 HBW 1/30/20. Siłę dobiera się tak, by d mieściło się między 0,24·D a 0,6·D.

Zastosowania

• Twardość metali — stali, stopów niklu i tytanu, żeliwa, miedzi i jej stopów, metali lekkich, ołowiu i cyny (zalecane wskaźniki siły według tablicy 3 normy)
• Pomiary twardościomierzami stacjonarnymi i przenośnymi
• Spiekane materiały metalowe — według normy szczegółowej ISO 4498, która powołuje PN-EN ISO 6506-1
• Materiały wymagające dłuższego utrzymania siły — czas podawany w oznaczeniu, z tolerancją ± 2 s

Kluczowe parametry

Norma

Numer normy

PN-EN ISO 6506-1:2014-12

Tytuł (PL)

Metale — Pomiar twardości sposobem Brinella — Część 1: Metoda badania

Title (EN)

Metallic materials — Brinell hardness test — Part 1: Test method

Procedura krok po kroku

1. Przygotowanie próbki

   Powierzchnia gładka i równa, bez zgorzeliny, obcych substancji i smarów; przy małych kulkach w razie potrzeby polerowanie albo docieranie. Nie przegrzewać i nie zgniatać powierzchni. Grubość co najmniej 8 głębokości odcisku (załącznik B) (rozdz. 6).

2. Sprawdzenie twardościomierza

   Przed badaniem potwierdzić, że wykonano sprawdzenie według załącznika A normy (p. 7.2).

3. Dobór kulki i siły

   Kombinacja z tablicy 2; wskaźnik 0,102 × F/D² według materiału i twardości z tablicy 3 (np. stal 30); kulka możliwie duża; odcisk ma mieć 0,24·D–0,6·D (p. 7.3–7.4).

4. Ustawienie próbki

   Próbka na sztywnej, czystej podporze, leży stabilnie i nie przesuwa się; maszyna chroniona przed wstrząsami i drganiami (p. 7.5, 7.7). Temperatura zwykle 10–35 °C (p. 7.1).

   🌡 Temperatura: 10–35 °C

5. Wykonanie odcisku

   Doprowadzić wgłębnik do styku i przyłożyć siłę prostopadle, bez uderzeń, drgań i przekroczenia: narastanie 2–8 s, utrzymanie 10–15 s (dłużej tylko gdy wymaga tego materiał, ± 2 s) (p. 7.6).

6. Rozmieszczenie odcisków

   Środek odcisku co najmniej 2,5·d od krawędzi; środki sąsiednich odcisków co najmniej 3·d od siebie (p. 7.8).

7. Pomiar odcisku

   Układem ręcznym — dwie średnice mniej więcej prostopadłe, średnia arytmetyczna; na powierzchni szlifowanej zaleca się pomiar pod ok. 45° do kierunku szlifowania. Układem automatycznym — także zwalidowane algorytmy (więcej pomiarów, pole rzutu odcisku) (p. 7.9).

8. Obliczenie i sprawozdanie

   HBW ze wzoru (albo z tablic ISO 6506-4), zaokrąglone do trzech cyfr znaczących. Sprawozdanie: powołanie normy, identyfikacja próbki, data, temperatura jeśli poza 10–35 °C, stosunek d/D jeśli poza 0,24–0,60, wynik w oznaczeniu HBW, podstawa i metoda ewentualnego przeliczenia na inną skalę, zdarzenia mogące wpłynąć na wynik (p. 7.10, rozdz. 9).

Wymagany sprzęt i aparatura

Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne

Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)

• Norma nie zawiera wymagań bezpieczeństwa — zasady pracy z twardościomierzem ustala laboratorium na podstawie oceny ryzyka i instrukcji producenta
• W czasie przykładania siły nie trzymać próbki w dłoni i nie wkładać palców w strefę wgłębnika

Najczęstsze pytania