Escala Brinell

La escala Brinell / b r ə ˈ n ɛ l / caracteriza la dureza de indentación de los materiales a través de la escala de penetración de un penetrador, cargado en una probeta de material. Es una de las diversas definiciones de dureza en la ciencia de los materiales .

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

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 indentación se mide y la dureza se calcula como:

${\displaystyle \operatorname {BHN} ={\frac {2P}{\pi D\left(D-{\sqrt {D^{2}-d^{2}}}\right)}}}$

dónde:

BHN = Número de dureza Brinell (kgf/ ^mm2 )

P = carga aplicada en kilogramo-fuerza (kgf)

D = diámetro del penetrador (mm)

d = diámetro de la sangría (mm)

La dureza Brinell a veces se expresa en megapascales; el número de dureza Brinell se multiplica por la aceleración debida a la gravedad, 9,80665 m/s ² , para convertirlo a megapascales.

El número de dureza Brinell se puede correlacionar con 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 menor que 2,2, la relación entre UTS y BHN es 0,36. Si el índice de Meyer es mayor que 2,2, la relación aumenta. ^[1]

La dureza Brinell se designa en las normas de prueba más utilizadas (ASTM E10-14 ^[2] e ISO 6506–1:2005) como HBW ( H de 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 las mediciones realizadas con penetradores de acero.

El HBW se calcula en ambas normas utilizando las unidades del SI como

${\displaystyle \operatorname {HBW} = 0,102{\frac {2F}{\pi D\left(D-{\sqrt {D^{2}-d^{2}}}\right)}}}$

dónde:

F = carga aplicada (newtons)

D = diámetro del penetrador (mm)

d = diámetro de la sangría (mm)

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 las pruebas se puede ver en el ejemplo "HBW 10/3000". "HBW" significa que se utilizó un penetrador de bola de carburo de tungsteno (del símbolo químico del tungsteno o del nombre español/sueco/alemán del tungsteno, "Wolfram"), a diferencia de "HBS", que significa una bola de acero endurecido. El "10" es el diámetro de la bola en milímetros. El "3000" es la fuerza en kilogramos fuerza.

La dureza también se puede expresar como XXX HB YY D ² . 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). Por lo tanto, una dureza típica de acero se podría escribir: 250 HB 30 D ² . Puede ser un máximo o un mínimo.

• Norma internacional ( ISO ) y europea ( CEN )
  • "EN ISO 6506-1:2014: Materiales metálicos – Ensayo de dureza Brinell – Parte 1: Método de ensayo".
  • "EN ISO 6506-2:2017: Materiales metálicos – Ensayo de dureza Brinell – Parte 2: verificación y calibración de la máquina de ensayo".
  • "EN ISO 6506-3:2014: Materiales metálicos – Ensayo de dureza Brinell – Parte 3: Calibración de bloques de referencia".
  • "EN ISO 6506-4:2014: Materiales metálicos – Ensayo de dureza Brinell – Parte 4: Tabla de valores de dureza".
• Norma estadounidense ( ASTM International )
  • "ASTM E10-14: Método estándar para dureza Brinell de materiales metálicos".

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• Prueba de dureza Brinell: métodos, ventajas, desventajas, aplicaciones
• Vídeo sobre la prueba de dureza Brinell en YouTube
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