سختی سنجی به روش برینل

سختی، از ویژگی های اصلی و ذاتی یک ماده نیست. برای مثال در یک ماده خاص، مقدار سختی در دو نقطه مختلف آن ممکن است فرق داشته باشد. در صورتی که خصوصیتی مثل مدول الاستیسیته (E) برای یک ماده کاملا مشخص است. برای واژه سختی می توان بیش از یک معنی تعریف کرد:

طبق تعریف اول سختی را می توان به صورت مقاومت ماده در برابر سایش دانست.

طبق تعریف دوم سختی را می توان به صورت مقاومت در مقابل تغییر شکل پلاستیک یا دائمی دانست.

اما بر طبق تعریف سوم که رایج تر است، اصطلاح سختی را می توان به میزان مقاومت اجسام در برابر تغییر شکل پلاستیک توسط فرورفتن جسم تیز در آن ها نسبت داد.

سختی سنجی، یک آزمون مکانیکی ارزشمند، واضح و معمول است که در طول ۲۵۰ سال گذشته برای اکثر مواد و به خصوص فلزات مورد استفاده قرار گرفته است. شواهد نشان می دهند سختی سنجی اولیه در سال ۱۷۷۲ شروع شد. در آن زمان لبه دو نمونه فلزی منشوری شکل بر روی هم فشار داده می شدند و هر ماده ای که بر روی دیگری خراش می انداخت سخت تر شناخته می شد. امروزه اصول سختی سنجی بر پایه‌ی اندازه گیری مقاومت جسم در برابر فرورفتگی سنجیده می شود.

اساس این آزمون به صورت اندازه گیری میزان نفوذ جسم نفوذکننده درون نمونه‌ی آزمایش است. در مرحله‌ی بعد نیز نیروی لازم برای این کار افزایش یافته یا مقدار فرو روندگی در برابر نیرویی معین اندازه گیری می شود. به این ترتیب می توان سختی جسم مورد نظر را اندازه گیری کرد. امروزه از روش های مختلف سختی سنجی به منظور اندازه گیری میزان سختی فلزات به ویژه پس از سخت کاری و عملیات حرارتی استفاده می شود.

سختی سنجی برینل

یکی از قدیمی ترین روش های سختی سنجی، آزمایش برینل است. برینل یک آزمون سختی سنجی ایستایی است که بر اساس صورت فشردن یک ساچمه فولادی سخت بر روی سطح نمونه تعریف می شود.

 در این آزمون معمولا از یک ساچمه به قطر ۱۰ میلی متر از جنس فولاد سخت یا کربور تنگستن، برای اعمال بار بر روی سطح ماده استفاده می شود. برای فلزات سخت، مقدار بار ۳۰۰۰ کیلوگرم، برای فلزات نیمه سخت ۱۵۰۰ کیلوگرم و برای نرم ۵۰۰ کیلوگرم یا کمتر تعبیه می شود. در آزمایشات استاندارد، بار کامل به مدت سی ثانیه بر روی فلزات آهنی و ۶۰ ثانیه بر روی فلزات نرم تر وارد می آید. عدد سختی برینل (BHN) مقدار فشار وارد بر واحد سطح حفره ایجاد شده بر حسب کیلوگرم بر میلی متر مربع است.

تست برینل را می توان توسط یک دستگاه آزمون عمومی (یونیورسال) با اضافه کردن یک مبدل مناسب که ساچمه را نگه دارد، انجام داد. در آزمایش برینل استاندارد قطر حفره ایجاد شده توسط ساچمه، به وسیله یک میکروسکوپ میکرومتر و یا میکروسکوپ برینل که یک صفحه شفاف مدرج در میان آن است، اندازه گرفته می شود.