Hallo! Als Lieferant von Brinell-Härteprüfgeräten habe ich aus erster Hand gesehen, wie die Mikrostruktur der Probe einen großen Einfluss auf die Brinell-Härteprüfung haben kann. In diesem Blogbeitrag werde ich näher darauf eingehen, was dieser Einfluss ist und warum er für jeden, der einen Brinell-Härteprüfer verwendet, äußerst wichtig ist.
Lassen Sie uns zunächst kurz erklären, was die Brinell-Härteprüfung ist. Dabei handelt es sich um eine Methode zur Messung der Härte eines Materials. Grundsätzlich drücken wir eine harte Kugel (normalerweise aus Stahl oder Wolframkarbid) mit einer bestimmten Last für eine bestimmte Zeit in die Oberfläche der Probe. Dann messen wir den Durchmesser der auf der Oberfläche hinterlassenen Vertiefung. Je größer die Vertiefung, desto weicher das Material und umgekehrt.
Nun zur Mikrostruktur der Probe. Die Mikrostruktur eines Materials ist wie seine innere Architektur – sie besteht aus verschiedenen Phasen, Körnern und der Art und Weise, wie sie angeordnet sind. Und diese Architektur kann die Ergebnisse eines Brinell-Härtetests wirklich beeinträchtigen.
Körnung
Einer der Schlüsselfaktoren für die Mikrostruktur der Probe ist die Korngröße. Körner sind wie winzige Kristalle im Material. Wenn die Körner klein sind, gibt es mehr Korngrenzen. Diese Grenzen wirken wie Barrieren für die Bewegung von Versetzungen (die wie Defekte in der Kristallstruktur aussehen). Daher sind Materialien mit kleineren Körnern tendenziell härter, da sich die Versetzungen schwieriger bewegen können und daher mehr Kraft erforderlich ist, um beim Brinell-Test eine Vertiefung zu erzeugen.
Andererseits haben Materialien mit großen Körnern weniger Korngrenzen. Dadurch können sich Versetzungen leichter bewegen, wodurch das Material weicher wird. Wenn Sie beispielsweise ein Metallstück mit einer feinkörnigen Mikrostruktur und ein anderes mit einer grobkörnigen Mikrostruktur mit unserem testenManuelle Brinell-Härtemessgeräte, erhalten Sie wahrscheinlich unterschiedliche Härtewerte. Die feinkörnige Probe weist aufgrund des erhöhten Verformungswiderstands eine höhere Härte auf.
Phasenzusammensetzung
Auch die Phasenzusammensetzung eines Materials spielt eine große Rolle. Verschiedene Phasen haben unterschiedliche Kristallstrukturen und Eigenschaften. Beispielsweise könnten in einer Stahlprobe Ferrit-, Zementit- und Perlitphasen vorhanden sein. Ferrit ist relativ weich, während Zementit sehr hart ist. Wenn die Probe einen hohen Anteil an Zementit aufweist, wird es insgesamt schwieriger.
Wenn wir einen Brinell-Härtetest an einem Material mit mehreren Phasen durchführen, kann der Eindringkörper auf verschiedene Phasen treffen. Wenn es auf eine harte Phase wie Zementit trifft, ist die Vertiefung kleiner als wenn es auf eine weiche Phase wie Ferrit trifft. Dies kann zu einer gewissen Variabilität bei den Härtemessungen führen. UnserDigitaler Brinell-Härteprüfer mit geschlossenem Regelkreiskann dabei helfen, genauere Ergebnisse zu erhalten, indem mehrere Messungen gemittelt werden, die Phasenzusammensetzung muss jedoch weiterhin berücksichtigt werden.
Einschlüsse und Partikel der zweiten Phase
Einschlüsse sind nichtmetallische Partikel, die während des Herstellungsprozesses in das Material gelangen. Partikel der zweiten Phase sind kleine Partikel einer anderen Phase als die Hauptmatrix. Diese Einschlüsse und Partikel der zweiten Phase können die Härte des Materials entweder erhöhen oder verringern.
Wenn die Einschlüsse hart und gut verteilt sind, können sie wie winzige Verstärkungsmittel wirken. Sie verhindern die Bewegung von Versetzungen und machen das Material härter. Sind die Einschlüsse jedoch groß oder gruppiert, können sie als Spannungskonzentratoren wirken. Dies bedeutet, dass sich unter der Belastung des Brinell-Tests leichter Risse um diese Einschlüsse bilden können, was zu einer geringeren scheinbaren Härte führt.
UnserAutomatischer Turm-Brinell-Härteprüfer mit niedriger Lastkann beim Testen von Materialien mit Einschlüssen nützlich sein. Die geringe Belastung kann dazu beitragen, den Einfluss großer Einschlüsse auf die Härtemessung zu minimieren und so einen repräsentativeren Wert für die Härte des Materials zu erhalten.
Anisotropie
Einige Materialien sind anisotrop, das heißt, ihre Eigenschaften ändern sich je nach Richtung. Dies ist häufig auf die Art und Weise zurückzuführen, wie das Material verarbeitet wurde, beispielsweise durch Walzen oder Extrudieren. Bei einem anisotropen Material kann die Härte in verschiedene Richtungen unterschiedlich sein.
Beispielsweise kann bei einem gewalzten Metallblech die Härte in Walzrichtung höher sein als in Querrichtung. Wenn Sie einen Brinell-Härtetest an einem anisotropen Material durchführen, ist es wichtig, den Test in mehreren Richtungen durchzuführen, um ein vollständiges Bild der Härte des Materials zu erhalten. Unsere Tester sind flexibel genug konzipiert, um Tests in verschiedenen Ausrichtungen zu ermöglichen. Es liegt jedoch am Benutzer, sich der potenziellen Anisotropie in der Probe bewusst zu sein.
Warum es wichtig ist
Das Verständnis des Einflusses der Probenmikrostruktur auf die Brinell-Härteprüfung ist aus mehreren Gründen von entscheidender Bedeutung. Erstens hilft es dabei, genaue Härtemessungen zu erhalten. Wenn Sie die Mikrostruktur nicht berücksichtigen, erhalten Sie möglicherweise falsche Härtewerte, was zu Fehlentscheidungen bei der Materialauswahl oder Qualitätskontrolle führen kann.
Zweitens kann es dabei helfen, die Eigenschaften des Materials besser zu verstehen. Durch die Analyse der Härteergebnisse im Verhältnis zur Mikrostruktur können Sie mehr über die Leistung des Materials in verschiedenen Anwendungen erfahren. Wenn ein Material beispielsweise aufgrund einer feinkörnigen Mikrostruktur eine hohe Härte aufweist, ist es möglicherweise verschleißfester.
Kontaktieren Sie uns für Ihre Brinell-Härteprüfungsanforderungen
Wenn Sie auf der Suche nach einem Brinell-Härteprüfer sind, sind Sie bei uns genau richtig. Unser Angebot an Testern, einschließlich derManuelle Brinell-Härtemessgeräte,Digitaler Brinell-Härteprüfer mit geschlossenem Regelkreis, UndAutomatischer Turm-Brinell-Härteprüfer mit niedriger Lastsind für den Umgang mit verschiedenen Materialien und Mikrostrukturen ausgelegt.
Zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren, wenn Sie Fragen haben oder besprechen möchten, welcher Tester für Ihre spezifischen Anforderungen der richtige ist. Wir sind hier, um Ihnen dabei zu helfen, möglichst genaue und zuverlässige Härtemessungen zu erhalten.
Referenzen
- ASTM E10 - 18, Standardtestmethode für die Brinellhärte metallischer Materialien.
- Callister, WD, & Rethwisch, DG (2018). Materialwissenschaft und Werkstofftechnik: Eine Einführung. Wiley.