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Lira submarine (Project 705)
Career
Laid down:	1974
Launched:	1977
Commissioned:	1977
General Characteristics
Displacement:	2300 tons surfaced, 3200 tonnes submerged
Length:	81.4 metres
Beam:	9.5 metres
Draught:	7.6 metres
Propulsion:	OK-155 or BM-40A, 155-MWt Lead cooled fast reactor 40000 shp steam turbine, one shaft
Speed:	18-24 knots surfaced, 43-45 knots submerged
Depth:	800 m test, has been dived to 1300 m, so crush depth is in excess of this.
Complement:	27 officers, 4 petty officers
Armament:	Six 533-mm (21-inch) torpedo tubes: 18 SET-65 or 53-65K torpedoes 20 VA-111 Shkval torpedoes 21 SS-N-15 cruise missiles 12 SS-N-16 cruise missiles 24 mines

The Soviet Union/Russian Navy Project 705 (Лира/Lyra) was a submarine class of hunter/killer nuclear powered vessels (abbreviated PLA = Podvodnaya lodka atomnaya, i.e. nuclear /hunter killer/ submarine). The class is also known by the NATO reporting name of Alfa. They were the fastest and one of the deepest diving military submarines built, with only the K-278 Komsomolets competing in crush depth.

[edit] Preproduction

The initial design work began in 1957 and was highly innovative, necessarily so to meet the demanding requirements - sufficient speed to successfully pursue any ship; the ability to avoid anti-submarine weapons and to ensure success in underwater combat; low detectability, in particular to airborne MAD arrays, and also especially to active sonars; minimal displacement and minimal crew complement. A special titanium alloy hull would be used to create a small, low drag, 1,500 ton, three compartment vessel capable of very high speeds (in excess of 40 knots) and deep diving. The submarine would operate as an interceptor, staying in harbour or on patrol route and then racing out to reach an approaching fleet. A high-power liquid-metal-cooled nuclear plant was devised meaning extensive automation would also greatly reduce the needed crew numbers to just 16 highly trained men. The practical problems with the design quickly became apparent and in 1963 the design team was replaced and a less radical design was proposed, increasing all main dimensions and the vessel weight by 800 tons and doubling the crew.

A prototype, Project 661 or K-162 (since 1978 K-222) (referred to by NATO as the Papa class), was built at the Sudomekh yards in Leningrad and completed in 1972. The long build-time was caused by numerous design flaws and difficulties in manufacture. Extensively tested and reconfigured, it was taken out of service following a reactor accident in 1980. It reportedly had a top speed of 44.7 knots and a claimed dive depth of 800 m. This combined with other reports created some alarm in the U.S. Navy and prompted the rapid development of the ADCAP torpedo program and the Sea Lance and W-class submarine projects (the latter two were cancelled when more definitive information about the Soviet project was known). The creation of the high-speed Spearfish torpedo by the Royal Navy was also a response to the threat posed by the reported capabilities of the Alfa.

[edit] Production

Production started in 1974 as Project 705 with construction at both the Admiralty yard, Leningrad and at Sevmashpredpriyatiye (Northern Machinery Factory), Severodvinsk. The first vessel was commissioned in 1977.

Project 705 boats were intended to be an experimental platform themselves, to test all innovations and rectify their faults, that would afterwards found a new generation of submarines. This highly experimental nature mostly predetermined their future.

In 1983, with the completion of the seventh vessel, production ended. All vessels were assigned to the Northern Fleet.

[edit] Propulsion

The power plant for the boat was a lead cooled fast reactor. Such reactors have a number of advantages over older types:

• Due to higher coolant temperature, their energy efficiency is up to 1.5 times higher.
• Lifetime without refuelling can be increased more easily, in part due to higher efficiency.
• Liquid metal can't cause an explosion and quickly solidifies in case of a leakage, greatly improving safety.
• LCFRs are much lighter and smaller than water-cooled reactors, which was the primary factor when considering power plant choice for Lira.

Even though 1960s technology was barely sufficient to produce reliable LCFRs, which are even today considered challenging, their advantages were considered compelling. Two power plants were developed independently, BM-40A by Hydropress in Leningrad and OK-550 by the OKBM design bureau in Nizhny Novgorod, both using an eutectic lead-bismuth solution for the primary cooling stage, and both producing 155 megawatts of power.

Burst speed in tests was between 43 and 45 knots for all vessels, and speeds of 41-42 knots could be sustained. Acceleration to the top speed took one minute and reversing 180 degrees at full speed 40 seconds. This degree of maneuverability exceeds all other submarines and most torpedoes that were in service at the time. Indeed, during training the boats proved to successfully evade torpedoes launched by other submarines, which required introduction of faster torpedoes such as the American ADCAP or British Spearfish. However, the price for this was a very high noise level at burst speed, as for any body moving through water at high speed. The tactical speed, where the noise would be similar to other submarines, is about 20-25 knots.

Propulsion was provided by the main screw with 30 MW steam turbines, and two 100 kW electric-powered screws served as an additional propulsion for maneuvering and a backup. Backup power systems included a 500 kW diesel generator and a set of zinc-silver batteries.

The OK-550 plant was used on Project 705, but later, on 705K, the BM-40A plant was installed due to the low reliability of the OK-550. While more reliable, BM-40A still turned out to be much more demanding in maintenance than older pressurized water reactors. The issue is that the lead/bismuth eutectic solution solidifies at 125 degrees C. If it ever hardened it would be impossible to restart the reactor, since the fuel assemblies would be frozen in the solidified coolant, so whenever the reactor is shut down it must be heated externally with superheated steam. Near the piers where the submarines were moored, a special facility was constructed to deliver superheated steam to the vessels' reactors when the reactors were shut down. A smaller ship was also stationed at the pier to deliver steam from its steam plant to the Alfa submarines.

Coastal facilities were treated with much less attention than the submarines and often turned out unable to heat the submarines reactors. Consequently the plants had to be kept running even while the subs were in harbour. The facilities completely broke down early in the 1980s and since then the reactors of all operational Alfa submarines were kept constantly running. While the BM-40A reactors are able to work for many years without stopping, they were not specifically designed for such treatment and any serious reactor maintenance became impossible. This led to a number of failures, including coolant leaks and one reactor broken down and frozen while at sea. However, constantly running the reactors proved better than relying on the coastal facilities. Four vessels were decommissioned due to freezing of the coolant.

Both the OK-550 and the BM-40A designs were single-use reactors and could not be refuelled as the coolant would inevitably freeze in the process. This was compensated for by a much longer lifetime on their only load (up to 15 years), after which the reactors would be completely replaced. While such a solution could potentially decrease service times and increase reliability, it is still more expensive, and the idea of single-use reactors was unpopular in the 1970s. Furthermore, Project 705 does not have a modular design that would allow quick replacement of reactors, so such maintenance would take at least as long as refuelling a normal submarine.

[edit] Hull

Like all Soviet nuclear submarines, Project 705 used a double hull, where the internal hull withstands the pressure and the outer one protects it and provides an optimal hydrodynamic shape. However, unlike almost all other submarines, the hulls of the Lira had variable diameters. The shape is optimized for minimal active sonar signature and minimal water resistance and, although it complicated the design, it was essential for providing required maneuverability.

Apart from the prototypes, Project 705 and 705K submarines were built with titanium alloy hulls, which was revolutionary in terms of submarine design at the time due to the cost of titanium and the technologies and equipment needed to work with it. The difficulties in the engineering became apparent in the first submarine that was quickly decommissioned after cracks developed in the hull. Later metallurgy and welding technology were improved and no hull problems were experienced on subsequent vessels.

The internal pressure hull was separated into six watertight compartments, of which only the third (center) compartment was manned and others were accessible only for maintenance. The third compartment had reinforced spherical bulkheads that could withstand the pressure at the test depth and offered additional protection to the crew in case of attack. To further enhance survivability, the ship was equipped with an ejectable rescue capsule.

The hull was designed for extreme depths, below the deep sound layer (at 1 km), but complete redesign of the plumbing and other inter-hull systems was delayed. According to some information,^[1] one of the submarines was tested on depths up to 1300 meters but submerging to such depths and returning caused permanent damage to equipment, which in a few cycles would make the vessel very unreliable. This test may have been conducted just prior to decommissioning.

[edit] Control system

A suite of new systems was developed for these submarines, including:

• Accord combat information and control system, which received and processed hydroacoustic, television, radar and navigation data from other systems, determining other ships, submarines and torpedoes location and speed and predicted trajectory. Information was displayed on control terminals, along with recommendations for operating a single submarine, both for attack and torpedo evasion, or commanding a group of submarines.
• Sargan weapon control system controlling attack, torpedo homing and use of countermeasures, both by human command and automatically if required
• Ocean automated hydroacoustic system that provided target data to other systems and eliminated the need for crew members working with detection equipment
• Sogh navigation system and Boxite course control system, which integrated course, depth, trim and speed control, for manual, automated and programmed maneuvering
• Rhythm system controlling operation of all machinery aboard, eliminating the need for any personnel servicing reactor and other machinery, which was the main factor in reducing crew complement
• Alfa radiation control system
• TV-1 television system for outside observation

All the systems of the submarine were fully automated and all operations requiring human decision were performed from the control room. While such automation is common on aircraft, other military ships and submarines have multiple, separate teams performing these tasks. Crew interference was required only for course changes or combat and no maintenance was performed at sea. Due to these systems, the combat shift of Lira submarines consisted only of 8 officers stationed in the control room. While nuclear submarines typically have 120 to 160 crew members, the initially proposed crew number was 14 - all officers except the cook. Later it was considered more practical to have additional crew aboard that could be trained to operate the new generation of submarines and the number was increased to 27 officers and 4 under-officers. Also, given that most of the electronics were newly developed and failures were expected, additional crew was stationed to monitor their performance. Some reliability problems have been connected with electronics, and it is possible that some accidents could have been foreseen with more mature and better developed monitoring systems. Overall performance was considered good for an experimental system.

The main reason behind the small crew complement and high automation was not just to allow a reduction in the size of the submarine, but rather to provide an advantage in reaction speed by replacing long chains of command with instant electronics, speeding up any action.

[edit] Application

The Alfa class submarines were designed for anti-surface warfare and their primary mode of operation was slowly waiting for enemy ships or information on enemy location and, once detected, rushing at full speed towards the target. American analysts have claimed that while Lira's size, speed and electronics provided enough advantages in combat to defeat a group of enemy ships or a few submarines, their detection equipment suffered because of their small size and they mostly had to rely on directions from coastal facilities to find their targets. This made Lira submarines a strong defensive weapon, but not a capable hunter-killer on their own, as they could be detected more easily than they could detect. If they were operated in conjunction with surface ships or submarines specialising in detection, however, this limitation would not apply.

Despite the vessels' constant reliability problems, no crew members have ever been lost on these submarines. This is due to extensive crew protection measures and automation that isolates the crew from most of the machinery. Alfa submarines had an operational endurance of one month.^[2]

[edit] Influence

Alfas, as with almost all other nuclear submarines, were never actually used in combat and didn't perform any important tasks except power demonstration. However, the Soviet government still made good use of them, by exaggerating the planned number of vessels, which were assumed to allow naval superiority to be gained by shadowing major ship groups and destroying them in case of war. The US replied by starting the Seawolf program to create similar submarines and ADCAP program to create torpedoes maneuverable enough to successfully pursue Alfa class submarines.

SSN-21 Seawolf, created 12 years later, did not replicate Lira but rather was built around the concept of anti-submarine warfare to respond to the dual threats of the Soviet ballistic missile submarine fleet and the Alfas. It has a burst speed of 35 knots, three times higher displacement, much less maneuverability and does not have the Alfa's characteristic automation.^{[citation needed]} The Seawolf class was not designed as a 'dogfighter' in the manner of the Alfa, but, with its focus on lower noise level and extensive surveillance equipment, to detect and prosecute at much longer distances. The Seawolf could detect attacking submarines at a long range, particularly due to the high noise levels produced by Alfas at full speed, both allowing the fleet to avoid an attack and for fleet anti-submarine forces to be concentrated against the attacking submarines. However, Seawolf class submarines cost over 2 billion dollars each and were a very costly response to an initiative that proceeded not much further than experiments. With the end of the Cold War and the ending of the threat of the Soviet ballistic missile fleet and Alfa submarines their construction was halted, and later restarted. There are currently three Seawolf class boats in operation.

The Lira submarines were intended to be only the first experiments for a new generation of submarines and before their decommissioning there was already a family of derivative designs, including Project 705D, armed with long-range 650 mm torpedoes, and the Project 705A ballistic missile variant that would be able to defend itself successfully against attack submarines, therefore not needing patrolled bastions. Due to the end of the Cold War none of them was actually implemented.

The technologies and solutions developed, tested and perfected on Lira formed the ground for future designs. The suite of submarine control systems was later used in Schuka (NATO designation Akula), or Project 971 attack submarines that have a crew of 50, which is more than Lira but still less than half as many as other attack submarines. Schuka submarines in their design represent a hybrid of Lira and Seawolf, using a large passive sonar array, towed sonar array and further reduced noise level.

Project 885 Yasen, or Severodvinsk class multipurpose submarines, launched in late 2006 and to be commissioned in 2007, finally implement ideas of 705A and 705D, combining ability to launch a variety of long-range nuclear missiles and engage hostile submarines or ships at long range. The missiles carried include 3K-10 Granat with 2500-3000 km range, and new Kh-101 and Kh-102 with range up to 5000 km.^[3][4][5] Their displacement is reduced compared to Schuka, dive depth and maneuverability are significally improved, due to more modern reactor and smaller displacement.^[6][7] Noise reduction is allegedly improved, with additional use of acoustical decoupling between internal and external hulls. Automation matches Lira's level, with no manual work required, and everything controlled automatically or manually from the control room, but up to 25 seamen and petty officers are to be stationed for monitoring and servicing purposes, to avoid possible problems and reduce workload on officers.

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Classe Alfa Projet 705 Lyra (Лира)
Histoire
A servi dans :	Marine soviétique
Quille posée :	1965 (K-377)
Lancement :	1965 (K-377)
Armé :	1972 (K-377)
Statut :	Le dernier fut retiré du service en 1997
Caractéristiques techniques
Type :	Sous-marin nucléaire d'attaque
Longueur :	81 mètres
Maître-bau :	9,5 m
Tirant d'eau :	7,6 m
Déplacement :	2310-2900 t en surface, 3800-4320 t en plongée
Propulsion :	1 réacteur nucléaire OK-550 ou BM-40A refroidi au plomb liquide 2 turbines à vapeur 1 hélice à 5 pales
Puissance :	155 MW (réacteur)
Vitesse :	43 ou 45 nœuds en plongée 24 nœuds en surface
Profondeur :	600 mètres (sécurité), 800 mètres (testée), en urgence 1 300 m
Caractéristiques militaires
Armement :	6 x tubes lance-torpilles de 533 mm avec 18 torpilles ou 20 VA-111 Shkval missiles : 21 SS-N-15 ou 12 SS-N-16
Rayon d'action :	1175 h à pleine puissance, 30 à 50 jours de vivres
Autres caractéristiques
Électronique :	radar Snoop Tray (recherche surface), Okean (sonar actif/passif)
Équipage :	27 officiers de marine et 4 officiers mariniers
Chantier :	Chantier de l'amirauté, Léningrad

Le projet 705 ou Lyra (Лира) est une classe de sous-marins nucléaire d'attaque soviétique, connue en Occident sous son code OTAN d'Alfa. Ils ont été les sous-marins les plus rapides au monde, et ceux à usage militaire pouvant atteindre les plus grandes profondeurs de plongée, seul le K-278 Komsomolets étant capable d'égaler leurs performances en plongée maximale. Malgré leurs remarquables caractéristiques, ces sous-marins se révélèrent difficiles à maintenir durant leur vie opérationnelle, et finalement leur utilité tactique fut vite contestée, même au niveau des instances soviétiques, ce qui limita leur rôle à un emploi presque expérimental, qui prit fin au début des années 1990. De nos jours, il n'existe plus qu'un seul exemplaire, non opérationnel, de ces navires, le K-373, stocké à Zapadnaya Litsa, tous les autres ayant été démolis.

Historique [modifier]

Les Alfa sont nés en 1957 d'un besoin : disposer d'un sous-marin capable d'attaquer l'ensemble naval le plus puissant à ce jour, un porte-avions et son escorte. Il fallait pour cela un sous-marin extrêmement rapide, capable de rattraper un groupe aéronaval, filant à plus de 30 nœuds, mais aussi d'éviter les armes utilisées contre les sous-marins à cette époque, une vitesse supérieure à 40 nœuds s'avèrait nécessaire. A. B. Petrov, ingénieur en chef du bureau d'étude Malakhit proposa alors un concept innovant, pour atteindre ces performances. Pour diminuer la "surface humide" du submersible, c’est-à-dire, la surface totale de l'objet en contact avec l'eau, il chercha à réduire au maximum, le volume de la coque du sous-marin, tout en soignant la ligne, pour obtenir la meilleure pénétration dans l'eau possible. L'utilisation, pour la première fois, d'une coque interne, en alliage de titane, permettant à la fois, de rendre celle-ci compacte et légère. La propulsion serait assurée, par un des tous nouveaux réacteurs refroidis au plomb, dont deux modèles étaient en développement, l'OK-550 par OKBM à Nijni-Novgorod et le BM-40A par Hydropress, à Léningrad, capables de fournir tous les deux, 155 megawatts de puissance, tout en restant très compacts. Le navire fut, par ailleurs, conçut comme "intercepteur", incapable d'effectuer de longues croisières, il était censé rester au port, ou en patrouille le long des côtes, et lorsqu'une flotte ennemie était détectée, il se dirigeait alors vers elle à sa vitesse maximum. Ce type d'utilisation, combiné avec un important travail sur l'automatisation, permit de réduire l'équipage de façon drastique à juste seize hommes, tous officiers sauf le cuisinier, ce qui permettait outre la réduction du volume intérieur de la coque, une très grande réactivité, tout étant dirigé depuis le centre de commande.

Le projet, trop ambitieux pour son époque, rencontrait néanmoins, de nombreux problèmes pratiques et technique, en 1963, il n'avait toujours rien donné de concret, Petrov fut limogé et déporté en Sibérie, d'où il ne revint que dans le milieu des années 1970. Il fut remplacé par M.G Rusanov, qui repris le travail sur des bases plus conventionnelles. La coque fut allongée et la masse totale augmenta de 800 tonnes. Le nombre de compartiments internes passa de trois à six, et l'équipage fut presque doublé, passant à trente hommes. La technologie des coques en alliage de titane, put être expérimentée sur le K-162, dont on commença la construction, le 28 décembre 1963, et qui fut mis en service le 31 décembre 1969. En 1965, la construction du prototype du projet 705, le K-377, commença au chantier de l'amirauté à Léningrad. Lancé en 1967, il fut mis en service en 1972 et commença ses essais, atteignant la vitesse, jamais égalée depuis, de 44,7 nœuds. Mais, au cours des essais un accident survint, détruisant son réacteur, le métal de refroidissement se solidifiant, rendant impossible le retrait du combustible, le bâtiment fut alors décommisionné en 1974, et son compartiment moteur fut stocké. Entretemps, les priorités stratégtiques de la marine soviétique avaient changées, la menace des sous-marins lanceurs de missiles stratégiques étant devenu la principale menace à contrer, de plus l'emploi de missiles anti-navires sur les sous-marins permettaient à ceux-ci d'attaquer les groupes aéronavals américains à plus grande distance, et donc de façon plus sûre. Le projet 705 fut vivement critiqué en 1973 par le secrétaire du comité central pour la défense, l'amiral Ustinov, mais une production en série fut néanmoins maintenue. Un total de six exemplaires de série du projet 705 fut construit, entre 1974 et 1983, et mis en service au sein de la flotte du nord.

La vie opérationnelle des unités de la classe ne fut pas sans poser de nombreux problèmes, en particulier du fait de leurs réacteurs. En effet, si ceux-ci présentaient de nombreux avantages comme une forte puissance par rapport à leur masse et leur volume, la rapidité des variations de puissance et l'absence de pressurisation du circuit de refroidissement primaire, qui rendait peu probable une fuite de radioactivité, le métal se solidifiant très vite, ils présentaient un inconvénient majeur pour leur entretien, la nécessité de maintenir le fluide de refroidissement à une température supérieure à 125°C, ce qui rendait problématique tout arrêt du réacteur pour des oppérations de maintenance.

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Classe Alfa - Progetto 705 Lyra
Classe Alfa in emersione
Descrizione generale
Tipo	sottomarino
Classe	Alfa - Progetto 705
Numero unità	{{{numero_unità}}}
Costruttori	{{{costruttori}}}
Cantiere	poliarnyj
Matricola
Ordine
Impostazione
Varo
Completamento
Entrata in servizio
Proprietario
Radiazione
Destino finale
Caratteristiche generali
Dislocamento	2900 t
Stazza lorda	3800 t
Lunghezza	81.4 m
Larghezza	9.5 m
Altezza	7 m
Pescaggio	1 m
Profondità operativa	oltre 1000 m
Ponte di volo
Propulsione	due reattori nucleare
Velocità	45+ (unità di misura) nodi
Autonomia	n.mi. a nodi ( km a km/h)
Capacità di carico
Equipaggio	45 uomini
Passeggeri
Equipaggiamento
Sensori di bordo
Sistemi difensivi
Armamento	artiglieria alla costruzione: 6 tubi lanciasiluri da 533mm, 6 da 650mm siluri: siluri tipo Magnum da 650mm a propulsione nucleare, siluri convenzionali da 533mm
Corazzatura	scafo in titanio con uno spessore di 0.5 metri
Mezzi aerei
Note
Motto
Soprannome

La Classe Alfa, nome in codice NATO della classe di sottomarini nucleari sovietici Progetto 705 Lyra, sono stati lo spauracchio della NATO, ben oltre le loro reali possibilità. Tra i più piccoli battelli nucleari costruiti, essi avevano lo scafo in titanio e due reattori potentissimi, raffreddati a metallo liquido (in particolare, i reattori successivi agli anni sessanta erano raffreddati ad elio), e con un elevato livello di rumorosità dovuto alla pompa ad alta pressione. Entrambe le cose si sono dimostrate estremamente difficili da realizzare in concreto, e gli 'Alfa' sono stati prodotti in soli 6 esemplari, tutti attualmente radiati dala servizio, a causa anche dei loro costi elevatissimi.

Poiché i siluri NATO dell'epoca raggiungevano al massimo i 45 nodi, le specifiche facevano affidamento sulla velocità di fuga elevata piuttosto che sulla furtività; i siluri come lo Spearfish britannico, con i loro quasi 70 nodi, hanno però vanificato ciò. La paura delle loro prestazioni, oltre 40 nodi e oltre 1000 metri di profondità max, ha dato il pretesto per costruire siluri ASW più potenti, con il risultato di costituire addirittura un 'overkill' per un sottomarino normale. Comunque, essi hanno costituito un salto tecnologico estremamente audace.

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アルファ級原子力潜水艦（アルファきゅうげんしりょくせんすいかん Alfa class submarine、проекта 705）はロシア海軍の攻撃型原子力潜水艦。アルファは、NATOコードネームであり、ロシア側の名称は705計画艦「リーラ」(пр. 705 "Лира")である。「лира」は一般に「竪琴」、または特にウクライナやベラルーシの吟遊詩人の用いる弦楽器のことである。

1971年～1981年に全部で7隻が建造され、すべてが北方艦隊に配備された。厳密には、1番艦と2番艦以降では原子炉の型式が異なり、後者をプ705K計画艦(プロイェクト705K)と呼ぶ。

[編集] 特色

水中で40ktを超える世界最高速の潜水艦として知られており、全速であれば速度の遅い魚雷を振り切ることもできる。また、旧ソ連の原潜に特徴的だったチタンによる船殻を持つ潜水艦のはしりであり、他にも溶融金属冷却原子炉の搭載、高度の自動装置による省力化（たとえば自動装填装置の採用による魚雷発射管室の無人化）など、多くの新機軸が用いられた。

溶融金属（鉛とビスマスの合金）を冷却材とする溶融金属冷却原子炉が特徴的だが、これは高速を出すために必要な高出力を得るためである。艦船用原子炉として主流の軽水炉にくらべて、溶融金属冷却原子炉は高い熱効率を持つが、その反面、冷却材の凝固を防ぐため、運転を止めることが出来ない。すなわち、メンテナンスや配管の疲労では不利である。こうした原子炉の性質に由来する事故が相次いだこともあり、運用実績は思わしくなかった。1989年のコムソモレツの沈没事故を機に、かねてから安全性を不安視されていたアルファ級は、1990年に3番艦以降5隻が、1996年に2番艦が除籍され、これによって全艦が退役した。

[編集] 諸元

• 全長：81.4m
• 全幅：10m
• 吃水：7.6m
• 水上排水量：2,300t
• 水中排水量：3,100ｔ
• 予備浮力：31%
• 船体構造：複殻式、6区画
• 機関：原子力タービンエレクトリック方式 － 溶融金属冷却型原子炉×1基/OK-7型蒸気タービン（38,000馬力）×1基/スクリュー×1軸
• 最高速力：水上14kt(26km/h)、水中43kt（80km/h）
• 連続航海期間：50日
• 運用深度：350～420m
• 乗員：32名
• 探索装置：オケアーン型ソナー
• 航海・指揮機材：アッコールド型戦闘情報指揮システム、モールニヤ型通信システム
• 兵装：533mm(21inch)魚雷発射管×6基 － 魚雷、対潜ミサイル×18、または機雷×36

[編集] 同型艦

• プロイェクト705

• K-64

1971年竣工・就役、1972年解体（事実上の退役）、1978年除籍。問題が多発し、作戦運用されることは無かった。事実上の試験艦として用いられた。OK-550型原子炉（出力155MW）を搭載。

• プロイェクト705K

以下6隻はBM-40A型原子炉（出力155MW）を搭載。

• K-123（のちにB-123に変更）
• K-316
• K-373
• K-432
• K-463
• K-493

[編集] 参考文献

• アンドレイ・V・ポルトフ、2005、『ソ連／ロシア原潜建造史』、海人社
• A.S.Pavlov, Gregory Toker (translator), Norman Friedman (editor, English language edition), 1997, "Warships of the USSR and Russia 1945-1995", [Annapolis, Maryland]: Naval institute press, ISBN 155750671X.

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Okręty podwodne projektu 705
Opis typu
Producent	ZSRR
Użytkownicy	Rosja ZSRR
Stocznia	Leningrad, Siewierodwińsk
Wprowadzenie do służby	1977
Zbudowane okręty	7
Dane taktyczno-techniczne
Wyporność	na powierzchni 2300 t w zanurzeniu 3200 t
Długość	81,4 m
Szerokość	9,5 m
Zanurzenie	maksymalne ok. 1000 m
Napęd	1 reaktor jądrowy chłodzony ciekłym metalem wytwarzający parę dla turbiny parowej o mocy 40 000 KM, która napędzała siedmiołopatową śrubę
Prędkość	nawodna 20 węzłów podwodna 44 węzły
Załoga	41
Uzbrojenie	6 wyrzutni torped kalibru 533, mogących wystrzeliwać także pociski rakietowe i manewrujące

Okręty podwodne projektu 705 - radzieckie okręty podwodne z napędem atomowym. W kodzie NATO okręty nosiły oznaczenie Alfa. Dzięki tytanowemu kadłubowi okręty te należały do najgłębiej zanurzających się okrętów podwodnych świata. Jedynie "K-278 Komsomolec" charakteryzował się pod tym względem lepszymi osiągami.

Historia [edytuj]

Prace nad nowym okrętem podwodnym rozpoczęły się w ZSRR w 1957. Planowana jednostka miała spełniać bardzo wysokie wymagania. Od projektowanego okrętu wymagano, aby był w stanie dogonić każdą jednostkę pływającą nieprzyjaciela, wysoka prędkość miała także umożliwić uniknięcie ataków ze strony broni przeznaczonej do zwalczania okrętów podwodnych, a także umożliwić wyjście zwycięsko z konfrontacji z okrętami podwodnymi nieprzyjaciela. Okręt miał być trudny do wykrycia dzięki kształtowi kadłuba, niewielkim rozmiarom i zdolności do zanurzania się na bardzo duże głębokości.

Nowe rozwiązania techniczne, które planowano zastosować na okrętach projektu 705, testowano na doświadczalnym pojedynczym okręcie projektu 661, który wszedł do służby w 1969.

Budowę okrętów 705 rozpoczęto w 1974 w stoczni w Leningradzie i Siewierodwińsku. Pierwszy okręt wszedł do służby w 1977. Jednostki typu 705 traktowano jako platformy doświadczalne do testowania nowych rozwiązań technicznych w zakresie uzbrojenia, napędu i konstrukcji kadłuba. W 1983 po zbudowaniu 7 jednostki zakończono produkcję okrętów tego typu.

Pierwszy okręt typu 705 został wycofany ze służby w 1987, cztery kolejne do roku 1992. Ostatni okręt wycofano ze służby w 1995.

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ПЛАТ проекта 705/705К «Лира»
История корабля
Основные характеристики
Тип корабля	ПЛАТ
Обозначение проекта	705, 705К «Лира»
Классификация NATO	"Alfa"
Скорость (надводная)	14 узлов
Скорость (подводная)	до 41 узла
Рабочая глубина погружения	320 м
Предельная глубина погружения	450 м
Автономность плавания	50 суток
Экипаж	32 человека
Размеры
Водоизмещение надводное	2300(2280[1])
Водоизмещение подводное	3180 т
Длина наибольшая (по КВЛ)	81,4(79,6[1]) м
Ширина корпуса наиб.	10,0 м (по стабилизаторам 13,5 м)
Средняя осадка (по КВЛ)	7,6 м
Силовая установка
ОК-550 (БМ-40А[1]) 1 ядерный реактор РЖМТ мощностью 155МВт 1xГТЗА 40000 л.с. АТГ 2x1500 КВт
Вооружение
Торпедно- минное вооружение	6 ТА калибра 533 мм. Боезапас: 20 торпед САЭТ-60 и СЭТ-65 или 24 мины ПМР-1 и ПМР-2.
См. также: Проект:Подводные лодки

Проект 705, 705K — серия советских атомных подводных лодок. Высокоскоростные небольшие одновальные лодки с титановым корпусом не имели аналогов по скорости и манёвренности, были предназначенны для уничтожения субмарин противника. Трудности в техобслуживании этих субмарин и сокращение финансирования в связи с началом перестройки привели к окончанию карьеры этих кораблей.

[править] Представители

Северный флот

Номер	Дата вступления в строй
К-64	31 декабря 1971 г.
К-123	12 декабря 1977 г.
К-316	30 сентября 1978 г.
К-432[1]	31 декабря 1978 г.
К-373	29 декабря 1979 г.
К-493[1]	30 сентября 1981 г.
К-463[1]	30 декабря 1981 г.

[править] Интересные факты

• Этим подводным лодкам принадлежит мировой рекорд подводной скорости из ныне действующих — 45 узлов (номинально их максимальная скорость составляет 41 узел). Сравнима в скорости с лодками этого проекта только выведенная из состава флота К-222 проекта 661 «Анчар», но К-222 намного более шумная;
• За более чем 20 лет службы при борьбе за живучесть не погибло ни одного человека. Ни один из кораблей не был потерян;
• «Лиры» могли преследовать любую субмарину и оторваться от любого преследования. На разгон до полного хода им требовалось всего около 1 минуты.

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布氏硬度試驗是壓入硬度試驗之一種，其測量值用HB或BHN表示。

該試驗最初由瑞典工程師 Johan August Brinell（1849年-1925年）於1900年提出。布氏硬度是第一個被廣泛用於工程學及冶金學的標準化硬度試驗。此試驗方法因壓痕較大和對待測材料損傷明顯，應用受到一定限制。

[編輯] 測量方法

布氏硬度試驗一般採用直徑10毫米的球形鋼壓頭，用一定的負荷（試驗力）壓入被測材料表面。常見的試驗力可高達3,000千克力(29千牛頓)；對於軟的材料則可用較小的負荷。如果試驗材料很硬，則以碳化鎢球壓頭代替鋼壓頭。保持負荷一定時間後，卸除試驗力，測量材料表面留下的壓痕之直徑。

布氏硬度值的計算公式為：

P = 負荷 (千克力)

D = 壓頭直徑 (毫米)

d = 壓痕直徑 (毫米)

報告布氏硬度值的時候，必須注明試驗條件。使用標準方法記錄的試驗條件如HBW 10/3000中，HBW指使用碳化鎢壓頭（W是鎢的化學符號，使用鋼壓頭的則記為HBS），10指的是用毫米測量的壓頭直徑，3000指的是用千克力測量的負荷。

[編輯] 常見材料的布氏硬度

布氏硬度值 (無特別注明的都是標準試驗條件)

材料	硬度
軟木	1.6 HBS 10/100
硬木	2.6 to 7.0 HBS 1.6 10/100
鋁	15 HB
銅	35 HB
碳鋼	120 HB
18-8 (304) 不鏽鋼	250 HB
玻璃	550 HB
硬質工具鋼	650 - 700 HB

[編輯] 標準

• 國際標準：

• ISO 6506-1:2005 Ed. 2 Brinell hardness test Part 1: Test method
• ISO 6506-2:2005 Ed. 2 Brinell hardness test Part 2: Verification and Calibration of testing machines
• ISO 6506-3:2005 Ed. 2 Brinell hardness test Part 3: Calibration of reference blocks
• ISO 6506-4:2005 Ed. 1 Brinell hardness test Part 4: Table of hardness values

• 中華人民共和國國家標準

• GB／T231.1-2002 金屬布氏硬度試驗第1部分：試驗方法
• GB／T231.2-2002 金屬布氏硬度試驗第2部分：硬度計的檢驗與校準
• GB／T231.3-2002 金屬布氏硬度試驗第3部分：標準硬度塊的標定

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Zkouška tvrdosti podle Brinella patří mezi statické zkoušky tvrdosti materiálu. Způsob jejího provedení je popsán a ujednocen normou ČSN 42 0371. Princip spočívá ve vnikání zkušebního tělesa - indentoru - kulového tvaru do zkoumaného materiálu a následného zjištění průměru vtisku. Tvrdost podle Brinella se označuje akronymem HB (Brinell hardness). Jestliže je pro měření použita kulička z kalené oceli, označujeme metodu ve zkratce HBS. Ta je vhodná pro měkčí materiály. Chceme-li měřit materiály větší tvrdosti, pak použijeme kuličku ze slinutých karbidů. Označení takové zkoušky je potom HBW. Obecně se však Brinellova metoda používá na materiály měkké a středně tvrdé.

[editovat] Další metody mechanického zkoušení kovů

• Metoda Vickersova
• Metoda Rockwellova
• Metoda Knoopova
• Metoda Grodzinského
• Zkoušky tlakem
• Zkoušky tahem

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Härte ist der mechanische Widerstand, den ein Körper dem Eindringen eines anderen Körpers entgegensetzt. Härte ist nicht nur der Widerstand gegen härtere Körper, sondern auch der Widerstand gegen weichere und gleich harte Körper. Die Definition der Härte ist eine andere als die der Festigkeit, welche die Widerstandsfähigkeit eines Stoffes gegenüber Verformung und Trennung zum Mittelpunkt hat.

Die Härte eines Körpers lässt Rückschlüsse auf vielerlei Eigenschaften zu, wobei sich diese nach der Art des Körpers richten. Ein Beispiel ist das Verschleißverhalten. Harte Brillengläser zerkratzen weniger, harte Zahnräder nutzen sich langsamer ab. Bei der Auswahl von Werkzeugschneiden wie Fräskopf oder Drehmeißel ist die Härte von besonderer Bedeutung, denn harte Schneiden bleiben länger scharf.

Vielfache Anwendung und je nach fachlichem Schwerpunkt andere Akzentsetzung findet der Begriff der Härte in der Festkörperphysik, der Materialwissenschaft bei der Analyse von Werkstoffen und in den Geowissenschaften bei der Charakterisierung von Gesteinen und Mineralen. Beide überschneiden sich diesbezüglich auch mit den Ingenieurwissenschaften, wobei die Härte vor allem in der Ingenieurgeologie eine größere Rolle spielt. Die Härte gehört mit der Risszähigkeit, Festigkeit, Duktilität, Steifigkeit, Dichte und der Schmelztemperatur zu den Werkstoffeigenschaften eines Werkstoffes.

Härte und Festigkeit [Bearbeiten]

Die Härte eines Werkstoffs hat nur bedingt etwas mit der Festigkeit des Werkstoffs zu tun, auch wenn die Festigkeit die Prüfverfahren zur Härtemessung, die auf der Eindringtiefe verschiedener Prüfkörper beruhen, beeinflusst. Der Einfluss der Festigkeit kann durch die Messung auf dünnen Filmen zwar reduziert, aber nicht völlig vermieden werden.

In bestimmten Fällen steht die Härte eines Werkstoffs allerdings in einem umwertbaren Zusammenhang zur Werkstoff-Festigkeit. Dann kann durch die verhältnismäßig preiswerte Härteprüfung eine meist viel aufwendigere Zugprüfung ersetzt werden. Von praktischer Bedeutung ist die Möglichkeit, eine Umwertung der Brinell- oder Vickershärte auf die Zugfestigkeit von Baustählen vorzunehmen. Dadurch können beispielsweise bei Prüfungen an Stahlkonstruktionen Materialverwechslungen nachgewiesen werden.

Die meisten Materialien großer Härte haben auch eine hohe Sprödigkeit , sie lassen sich also kaum plastisch verformen und brechen plötzlich. Darauf beruht unter anderem die Technik des Glasschneidens.

Für die Konstruktion von Bauteilen müssen Härte und Zähigkeit sinnvoll ausgeglichen werden: Das harte, spröde Bauteil bricht leicht, wenn einmal eine Belastungsspitze auftritt. Zähes (also weniger hartes) Material würde dies schadlos oder nur mit geringen Folgen überstehen. Letzteres würde sich jedoch schnell abnutzen. Es wird daher oft angestrebt, einen großen Innenbereich (Kern) aus zähem, festem Werkstoff mit einer sehr harten Oberflächenschicht zu versehen. Diese bringt zwei Vorteile: Beständigkeit gegen Abnutzung, und Anrisse können sich nicht bilden. Die eigentlichen Lasten werden dagegen vom Inneren aufgenommen.

Härteprüfung und Härteskalen [Bearbeiten]

Die Härte lässt sich nur durch den Vergleich von mehreren Werkstoffen oder Werkstoffzuständen ermitteln.

Härteprüfung nach Mohs [Bearbeiten]

Harte Werkstoffe ritzen weiche. Diese Einsicht ist Grundlage der Härteprüfung nach Friedrich Mohs, die vornehmlich in der Mineralogie zum Einsatz kommt. Mohs, ein Geologe, ritzte verschiedene Minerale gegeneinander und ordnete sie so nach ihrer Härte. Durch das exemplarische Zuordnen von Zahlenwerten für ausgewählte Minerale entstand eine relative Härteskala, die Mohs-Skala, die in der Mineralogie und Geologie in weitem Gebrauch ist. Angaben zur Härte von Mineralen beziehen sich immer auf die Mohs-Skala, falls nichts anderes angegeben ist. Zum Vergleich aufgeführt ist die auch als absolute Härte bezeichnete Schleifhärte nach Rosiwal, die den Schleifaufwand des jeweiligen Stoffes charakterisiert und einen besseren Eindruck von den tatsächlichen Härteverhältnissen gibt. Beide Härteskalen sind einheitslos. Außerdem ist in der Tabelle die Härte nach dem Vickersverfahren angegeben. Sie gibt den besten Bezug auf die heute gängigen Härtemessverfahren wieder.

Mineral	Härte (Mohs)	absolute Härte	Vickershärte in HV	Bemerkungen
Talk	1	0,03	2,4	mit Fingernagel schabbar
Gips oder Halit	2	1,25	36	mit Fingernagel ritzbar
Calcit	3	4,5	109	mit Kupfermünze ritzbar
Fluorit	4	5,0	189	mit Messer leicht ritzbar
Apatit oder Mangan	5	6,5	536	mit Messer noch ritzbar
Orthoklas	6	37	795	mit Stahlfeile ritzbar
Quarz	7	120	1.120	ritzt Fensterglas
Topas	8	175	1.427
Korund	9	1.000	2.060
Diamant	10	140.000	10.060	härtestes natürlich vorkommendes Mineral; nur von sich selbst und (unter Hitzeeinwirkung) von Bornitrid ritzbar (Inzwischen sind einige wenige härtere Materialien bekannt, unter anderem: ADNR).

In der Werkstoffkunde, speziell bei den Metallen, werden vor allem Prüfverfahren eingesetzt, welche die Eindringhärte messen. Dabei werden genormte Prüfkörper unter festgelegten Bedingungen in das Werkstück gedrückt. Im Anschluss wird die Oberfläche oder Tiefe des bleibenden Eindruckes gemessen. Prinzipiell unterscheidet man in statische und dynamische Härteprüfverfahren. Die dynamischen Prüfverfahren bringen die Belastung des zu prüfenden Teiles schlagartig auf; bei den statischen Verfahren ist die Belastung gleich bleibend oder allmählich zunehmend.

Härteprüfung nach Brinell [Bearbeiten]

Die vom schwedischen Ingenieur Johan August Brinell im Jahre 1900 entwickelte und auf der Weltausstellung in Paris präsentierte Methode der Härteprüfung kommt bei weichen bis mittelharten Metallen (DIN EN ISO 6506) wie zum Beispiel unlegiertem Baustahl oder Aluminiumlegierungen, bei Holz (ISO 3350) und bei Werkstoffen mit ungleichmäßigem Gefüge, wie etwa Gusseisen, zur Anwendung. Dabei wird eine Hartmetallkugel mit einer festgelegten Prüfkraft F in die Oberfläche des zu prüfenden Werkstückes gedrückt. Früher wurden als Eindringkörper neben den Kugeln aus Hartmetall auch Stahlkugeln verwendet Nach dem letzten Stand der Normung ist eine Stahlkugel ab dem Jahr 2006 allerdings nicht mehr zulässig. Die Norm schreibt jetzt für alle Stoffe Kugeln aus Sinterhartmetall vor. Die verwendeten Kugeln haben Durchmesser von 10 mm, 5 mm, 2,5 mm und 1 mm.

Nach einer Belastungszeit von 10 bis 15 Sekunden für Stähle oder Gusseisen und 10 bis 180 Sekunden für Nichteisenmetalle oder deren Legierungen wird der Durchmesser des bleibenden Eindrucks im Werkstück gemessen und daraus die Oberfläche des Eindrucks bestimmt. Der zu bestimmende Durchmesser d ist der Mittelwert zweier rechtwinklig zueinander liegenden Durchmessern d₁ und d₂ des bleibenden Eindruckes. Bei anisotroper Verformung wird der zur Berechnung der Härte nötige Durchmesser aus dem größten d₁ und kleinsten Durchmesser d₂ gemittelt.

Das Verhältnis von Prüfkraft zur Eindruckoberfläche multipliziert mit dem Wert 0,102 bezeichnet man als die Brinellhärte. Der angegebene Zahlenfaktor ist der Kehrwert von 9,81 und dient der Umrechnung der Krafteinheit Newton in die ältere Einheit Kilopond. Damit wird sichergestellt, dass Härtemessungen unter Verwendung moderner Einheiten dasselbe Resultat ergeben wie historische Werte, die auf heute veralteten Einheiten beruhen.

Normgerechte Angabe der Brinellhärte: (nach DIN EN ISO 6506-1 Stand: 03/2006)

Neben dem Härtewert muss auch das verwendete Verfahren, der Kugeldurchmesser und die Prüfkraft immer mit angegeben werden.

Bsp.: 345 HBW 10/3000

wobei:

345 = Härtewert

HBW = Prüfverfahren*

10 = Kugeldurchmesser D in mm

3000 = Belastung (Kraft F) in Kilopond kp

Bei einer Belastung die länger als 15 s dauert muss die Belastungszeit ebenfalls angegeben werden. Bsp.: 210 HBW 5/750/60

*Bem.: Angaben wie HB oder HBS sind laut aktueller Norm nicht mehr zulässig (siehe DIN EN ISO 6506-1:2005 Stand: 03/2006 Kap 4.1 "Formelzeichen und Abkürzungen" )

Eine Abwandlung der Brinellprüfung ist die Prüfung mit dem Poldihammer, bei welcher der Eindruck der Kugel durch einen undefinierten Hammerschlag von Hand erzeugt wird. Wegen der schlagartigen Belastung handelt es sich um ein dynamisches Härteprüfverfahren. Dabei dringt die Kugel rückseitig in einen Metallstab mit definierter Härte ein. Aus dem Verhältnis der beiden Eindruckdurchmesser kann dann die Härte des Prüflings berechnet werden. Die Methode hat den Vorteil, dass mit ihr beliebig gelagerte Prüflinge und verbaute Bauteile vor Ort geprüft werden können. Die auf diese Weise ermittelten Härtewerte stimmen zwar nicht exakt mit den statisch ermittelten Härtewerten überein, für die in der Industrie gestellten Ansprüche sind sie jedoch in den meisten Fällen ausreichend. Die Bezeichnung „Poldi“ stammt vom gleichnamigen Stahlwerk im tschechischen Kladno, wo diese Prüfmethode entwickelt wurde.

Bei un- und niedriglegierten Stählen kann aus der Brinellhärte mit gewisser Toleranz die Zugfestigkeit (R_m) des Werkstoffes abgeleitet werden. Rm ≈ 3,5 × HBW

Härteprüfung nach Vickers [Bearbeiten]

Der Brinellprüfung sehr ähnlich ist die im Jahr 1925 von Smith und Sandland entwickelte und nach der britischen Flugzeugbaufirma Vickers benannte Härteprüfung, die zur Prüfung harter und gleichmäßig aufgebauter Werkstoffe dient, aber auch zur Härteprüfung dünnwandiger oder oberflächengehärteter Werkstücke und Randzonen eingesetzt wird. Sie ist in der Norm nach DIN EN ISO 6507 geregelt. Im Gegensatz zur Rockwellprüfung wird eine gleichseitige Diamantpyramide mit einem Öffnungswinkel von 136° unter einer festgelegten Prüfkraft in das Werkstück eingedrückt. Aus der mittels eines Messmikroskops festgestellten Länge der Diagonalen des bleibenden Eindrucks wird die Eindruckoberfläche errechnet. Das Verhältnis von Prüfkraft in der Einheit Newton zur Eindruckoberfläche (d in Millimetern) ergibt mit dem Faktor 0,1891 multipliziert die Vickershärte (HV).

Die Härteprüfung nach Vickers ist in drei Bereiche zu unterteilen: 1) Vickers-Härteprüfung --> F>49N 2) Vickers-Kleinkraftprüfung --> 1,961N<49n> 0,09807N<1,961n

dabei ist

Normgerechte Angabe der Vickershärte:

Neben dem Härtewert muss auch das verwendete Prüfverfahren und die Prüfkraft immer mit angegeben werden.

Bsp.: 610 HV 10

wobei:

610 = Härtewert

HV = Verfahren

10 = Prüfkraft F in Kilopond

Für Prüfungen vor Ort sind tragbare Geräte erhältlich, die magnetisch oder mechanisch auf dem Prüfstück befestigt werden.

Anwendung findet die Vickershärte beispielsweise in der Angabe „45H“ bei (Die Festigkeitsklassen 14H, 22H, 33H und 45H erhält man durch Division durch 10, sie entsprechen also Vickershärten HV (min.) von 140, 220, 330 und 450.) Gewindestiften mit Innensechskant oder „14H“ und „22H“ bei Gewindestiften mit Schlitz sowie in der Zahntechnik bei Dentallegierungen.

Dentallegierungen

Die Härte zahntechnische Metalle werden nach Vickers mit der Prüfkraft HV5 (entspricht 50 Newton) bei Edelmetalllegierungen oder HV10 bei NEM-Legierungen gemessen.

Für Dentallegierungen werden drei Härtewerte unterschieden:

• w = weich; Härte der Legierung im Anlieferungszustand bzw. nach dem Weichglühen
• a = ausgehärtet; Härte der Legierung nach einer gezielten Wärmebehandlung = "vergüten"
• g/b = Selbstvergütung: Härte der Legierung, die durch langsames Abkühlen nach dem Guss erreicht werden kann

Bei der Prüfdurchführung ist darauf zu achten, dass die Haltezeit der Prüfkraft 10-15 sec beträgt. Die Probe muss fest eingespannt und die Prüffläche absolut parallel zum Prüfkörper sein. Verschmutzungen etc. sind zu entfernen. Die Prüfung war erfolgreich, wenn die Kanten des Eindrucks gleichmäßig abdrückt sind und Pyramidenspitze mittig abdrückt ist. In der Praxis ist es zu empfehlen mehrere Eindrücke zu machen, den max. und min. Wert aus 5 zu löschen und den Mittelwert aus den verbliebenen zu ermitteln.

Härteprüfung nach Knoop [Bearbeiten]

Eine Sonderform der Vickers-Härteprüfung ist die nach dem amerikanischen Physiker und Ingenieur Frederick Knoop benannte Härteprüfung (DIN EN ISO 4545 - Metallische Werkstoffe - Härteprüfung nach Knoop). Die in der Vickers-Prüfung gleichseitige Diamantspitze hat in der Knoop-Prüfung eine rhombische Form. Die Spitzenwinkel betragen 172,5° für die lange und 130° für die kurze Seite. Es wird nur die lange Diagonale des Eindrucks ausgemessen. Die Knoop-Prüfung findet häufig Anwendung bei spröden Materialien wie zum Beispiel Keramik oder Sinterwerkstoffen; bei der Härtemessung an Schichtsystemen stellt sie die genaueste Messmethode dar.

Härteprüfung nach Rockwell [Bearbeiten]

Es existieren mehrere von dem amerikanischen Ingenieur und Firmengründer Stanley Rockwell im Jahre 1920 entwickelte Härteprüfverfahren, die für bestimmte Einsatzbereiche spezialisiert sind. Die unterschiedlichen Verfahren werden mit der Einheit HR und einer anschließenden Kennung gekennzeichnet; Beispiele für eine Rockwellbezeichnung sind HRA, HRB, HRC oder HR15N; Bei Härteprüfung an Blechen bis zu einer Dicke von 0,20 mm HR15T und darüberhinaus HR30Tm.

Die Rockwellhärte eines Werkstoffes ergibt sich aus der Eindringtiefe eines kegelförmigen Prüfkörpers aus Diamant. Sie ist in der Norm DIN EN ISO 6508 (DIN EN 10109) festgelegt und wird mit HRC abgekürzt; das C steht dabei für das englische Wort cone für „Kegel“. Mit einer festgelegten Prüfkraft wird dieser Kegel, der einen Spitzenwinkel von 120° und eine abgerundete Spitze mit einen Radius von 0,2 mm besitzt, in die Oberfläche des zu prüfenden Werkstückes vorbelastet. Die eingedrungene Tiefe des Eindringkörpers dient hierbei als Bezugsebene. Danach wird der Eindringkörper über einen Zeitraum von mindestens zwei Sekunden und maximal sechs Sekunden mit der Hauptlast belastet. Anschließend wird diese wieder entfernt, so dass nur noch die Vorlast wirksam ist. Die Differenz der Tiefen vor und nach Auflegen der Hauptlast ist das Maß für die Rockwellhärte des Werkstoffes. Die Eindringtiefe des Diamantkegels wird direkt mit einer Messuhr, die mit der Prüfspitze verbunden ist, festgestellt. Auf der Skala der Uhr kann man die Härtewerte in Rockwelleinheiten (HRC) unmittelbar ablesen. Dieses Prüfverfahren kommt vor allem bei sehr harten Werkstoffen zum Einsatz. Als weitere Rockwelleindringkörper werden Hartmetallkugeln mit einem Durchmesser von 1,5875 Millimetern (HRB, HRF, HRG) oder 3,175 Millimetern (HRE, HRH und HRK) verwendet.

Versuchsablauf:

1.) Vorkraft aufgeben (bei HRA, HRB, HRC usw.: 10 kp; bei HRN und HRT: 3 kp)

2.) Messuhr nullen

3.) Hauptkraft zusätzlich aufgeben (z. B. HRB = 90 kp, HRC = 140 kp)

4.) Einwirkdauer hängt vom Kriechverhalten des Stoffes ab:

2 s - 3 s --> für Metalle ohne zeitabhängiges plastisches Verhalten

3 s - 6 s --> für Metalle mit zeitabhängigem plastischen Verhalten

5.) Hauptkraft aufheben

6.) Härtewert an der Messuhr ablesen

7.) Vorkraft aufheben

Die Rockwellprüfung ist sehr schnell, stellt aber hohe Ansprüche an die Einspannung des Prüflings im Prüfgerät. Sie ist ungeeignet für Prüflinge, die im Prüfgerät elastisch nachgeben, zum Beispiel Rohre.

Beispiele für Rockwell-Härten:

• eine Welle in einem Getriebe kann beispielsweise eine Härte von 48 HRC haben,
• eine Edelstahl-Messerklinge „Nirosta“ die Härte 53 HRC,
• eine Messerklinge aus japanischem 'Ao Gami Stahl' (Blaupapier-Stahl) die Härte bis zu 61 HRC,
• eine aus 'Shiro Gami Stahl' (Weißpapier-Stahl) sogar eine Härte bis zu 65 HRC.
• Knipex Kombizangen aus gewöhnlichem Chrom-Vanadium-Werkzeugstahl sind auf 64 HRC gehärtet.

Oberhalb von ca. 70 HRC enden in aller Regel die Möglichkeiten zur spanenden Bearbeitung mit geometrisch bestimmter Schneide von Oberflächen (Drehen, Bohren, Fräsen); härtere Oberflächen müssen geschliffen werden (Spanen mit geom. unbestimmter Schneide).

Messbereich: Für das Verfahren zulässige Härtewerte müssen 20<70>

Härteprüfung nach Shore [Bearbeiten]

Für Elastomere [Bearbeiten]

Die Shore-Härte, benannt nach Albert Shore, ist ein Werkstoffkennwert für Elastomere und Kunststoffe und ist in den Normen DIN 53505 und DIN 7868 festgelegt. Das Kernstück des Shore-Härte-Prüfers besteht aus einem federbelasteten Stift aus gehärtetem Stahl. Dessen Eindringtiefe in das zu prüfende Material ist ein Maß für die entsprechende Shore-Härte, die auf einer Skala von 0 Shore (2,5 Millimeter Eindringtiefe) bis 100 Shore (0 Millimeter Eindringtiefe) gemessen wird. Eine hohe Zahl bedeutet eine große Härte. Bei einem Shore-Härteprüfgerät ist eine Zusatzeinrichtung notwendig, die die zu messende Probe mit einer Kraft von 12,5 Newton bei Shore-A bzw 50 Newton bei Shore-D auf den Messtisch andrückt. Bei der Bestimmung der Shore-Härte spielt die Temperatur eine höhere Rolle als bei der Härtebestimmung metallischer Werkstoffe. Deshalb wird hier die Solltemperatur von 23 °C auf das Temperaturintervall von ± 2 K beschränkt. Die Materialdicke sollte im Bereich von 0 bis 50 Shore mindestens 9 Millimeter, bei härteren Substanzen mindestens 6 Millimeter betragen.

• Shore-A wird angegeben bei Weich-Elastomeren nach Messung mit einer Nadel mit abgestumpfter Spitze. Die Stirnfläche des Kegelstumpfs hat einen Durchmesser von 0,79 Millimetern, der Öffnungswinkel beträgt 35°. Auflagegewicht: 1 kg, Haltezeit: 15 s
• Shore-D wird angegeben bei Zäh-Elastomeren nach Messung mit einer Nadel, die mit einem 30° Winkel zuläuft und eine kugelförmige Spitze mit einem Radius von 0,1 Millimetern hat. Auflagegewicht: 5 kg, Haltezeit: 15 s

Eine messtechnisch ähnliche Methode ist die Ermittlung der IRHD = "International Rubber Hardness Degree", im Deutschen auch Mikrohärte genannt.

Für Metalle [Bearbeiten]

Dieses Verfahren basiert auf dem Prinzip, dass eine auf das Werkstück fallende Kugel (oder ein Schaft mit Kugelspitze) mehr oder weniger abprallt, je nach der Härte des Werkstückes und der Fallhöhe. Dieses Verfahren wird wenig angewendet da, obwohl es ein sehr simples Verfahren ist, die Präzision sowohl von der Masse des Werkstücks (bei kleinen Werkstücken kann es leicht zum Verrutschen kommen) als auch von der perfekten Senkrechte der Fallachse abhängt. Die Härtemessung wird in Shore-Punkten ausgedrückt und ist nur für große geschliffene Zylinder genormt.

Barcol-Härte [Bearbeiten]

Die Barcol-Härte ist eine Härteskala für glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK). Nach der Norm DIN EN 59 wird sie wie auch die Shore-Härte unter Zuhilfenahme eines Handmessgerätes und eines Kegelstumpfes mit einer flachen Spitze bestimmt.

Martens-Härte [Bearbeiten]

Das Martens-Härteverfahren ist nach dem deutschen Physiker Adolf Martens benannt worden und wird auch als instrumentierter Eindringversuch bezeichnet. Im Jahre 2003 wurde die Universalhärte in Martenshärte umbenannt. Das Verfahren ist in der DIN EN ISO 14577 (Metallische Werkstoffe - Instrumentierte Eindringprüfung zur Bestimmung der Härte und anderer Werkstoffparameter) genormt.

Bei diesem Verfahren wird während der Belastungs- und Entlastungsphase kontinuierlich die Kraft und die Eindringtiefe gemessen. Die Martenshärte (HM) wird definiert als das Verhältnis der Maximalkraft zu der dazugehörigen Kontaktfläche und wird in der Einheit Newton pro Quadratmillimeter angegeben.

Anders als bei den Vickers- oder dem Brinellverfahren wird nicht nur das plastische Verhalten des Werkstoffes bestimmt, sondern es können aus der gewonnenen Messkurve auch weitere Werkstoffparameter wie zum Beispiel der Eindringmodul, das Eindringkriechen sowie plastische und elastische Verformungsarbeiten bestimmt werden.

Als Eindringkörper sind folgende Formen am gebräuchlichsten: die Vickerspyramide (siehe Vickersverfahren), eine Hartmetallkugel, ein kugeliger Diamant-Eindringkörper und der Berkovich-Eindringkörper. Der Berkovich-Eindringkörper ist eine Diamantpyramide mit einer gleichseitigen dreieckigen Grundfläche. Der Öffnungswinkel der Pyramide beträgt 65°.

Die Umrechnung der Eindringtiefe zur Kontaktoberfläche muss für jede Eindringkörperform bestimmt werden. Die Kontaktfläche wird für die Vickers- und Berkovich-Pyramide durch das Produkt aus dem Quadrat der Eindringtiefe und der Konstanten 26,43 errechnet.

Spezielle Härteprüfverfahren [Bearbeiten]

Daneben sind einige spezielle Härteprüfverfahren üblich:

• die Universalhärteprüfung ist im Jahre 2003 in Martenshärte umbenannt worden und in der Norm DIN EN ISO 14577 (Metallische Werkstoffe - Instrumentierte Eindringprüfung zur Bestimmung der Härte und anderer Werkstoffparameter) festgelegt
• Beim Kugeleindruckversuch nach EN ISO 2039-1 für Kunststoffe wird mit Kugeln von 5.0 mm Durchmesser, einer Vorlast von 9.8 N und Prüflasten von 49.0, 132, 358 oder 961 N gearbeitet. Die gemessene Eindringtiefe muss dabei im Bereich zwischen 0.15 mm und 0.35 mm liegen. Hieraus wird eine reduzierte Prüfkraft und schließlich die Kugeleindruckhärte HB in N/mm² berechnet bzw. aus einer Tabelle abgelesen.

Maßeinheiten [Bearbeiten]

Die Mohssche Härte und die absolute Härte sind einheitenlose Größen.

Die aus physikalischer Sicht richtige Einheit der Härteprüfung nach Vickers und Brinell wäre 1 N/m² bzw. 1 N/mm². Es muss jedoch beachtet werden, dass diese Prüfverfahren zu Beginn der 20. Jhd. entwickelt wurden und seit dem in immer ausführlicheren Normen standardisiert und internationalisiert wurden. Dies hat eine für den Physiker etwas abstrakte Schreibweise der Härtewerte und Einheiten zu Folge. Als Einheit der Härte wird die Abkürzung des Prüfverfahrens sowie die Prüfbedingungen angegeben.

Einige Beispiele sollen dies verdeutlichen:

Härteprüfung nach Vickers:

610 HV 10

wobei:

610 = Härtewert

HV = Verfahren

10 = Prüfkraft in Kilopond

Härteprüfung nach Brinell:

345 HBW 10/3000

wobei:

345 = Härtewert

HBW = Prüfverfahren (Angaben wie HB, HBS sind veraltet.)

10 = Kugeldurchmesser D in mm

3000 = Prüfkraft in Kilopond

Bei einer Belastung die länger als 15 s dauert muss die Belastungszeit ebenfalls angegeben werden. Bsp.: 210 HBW 5/750/60

Härteprüfung nach Rockwell:

58 HRC

wobei:

58 = Härtewert

HRC = Prüfverfahren

Von Newton und Kilopond

Früher wurde die Kraft in Kilopond gemessen. Ein Kilopond entsprach der Gewichtskraft eines Kilogramms. Die Umstellung der Einheit der Kraft von Pond auf die Einheit Newton hatte eine Korrektur der Formeln zur Errechnung der Härtewerte zur Folge. Diese Korrektur ist im Artikel bereits berücksichtigt. Wird beim Ermitteln des Härtewerts die Krafteinheit Newton und der Korrekturfaktor verwendet ist das Ergebnis das selbe wie mit der Verwendung der Krafteinheit Kilopond. Dies hat den Vorteil, dass alte Härtewerte, welche zu "Kilopondzeiten" ermittelt wurden, weiterhin gültig sind. Bei der Angabe der Prüfverfahrens wird weiterhin Kilopond verwendet, weil dies praktischer ist, da gerade Zahlen verwendet werden können.

Härten und Spanen [Bearbeiten]

Die Härte von Stählen kann während der Fertigung beeinflusst werden - siehe auch Härten.

Oberhalb einer Härte von ungefähr 70 (Rockwellhärte HRC) enden in aller Regel die Möglichkeiten zur spanenden Bearbeitung mit geometrisch bestimmter Schneide von Oberflächen, also durch Drehen, Bohren oder Fräsen. Härtere Oberflächen müssen geschliffen werden, man spricht dabei von Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide.

Umwertung [Bearbeiten]

Im Umgang mit den verschiedenen Härteprüfverfahren ist es oft nötig den gemessenen Härtewert eines Verfahrens in den eines anderen Verfahrens oder der Zugfestigkeit umzuwerten. Aus diesem Grund wurden auf der Basis einer Vielzahl von Vergleichsmessungen empirische Werte ermittelt, Umwertungstabellen erstellt und in der entsprechenden Norm (EN ISO 18265 (Früher DIN 50150)) standardisiert.

Wichtig: für die verschiedenen Werkstoffe gelten unterschiedliche Tabellen! Die nachstehenden Umwertungstabellen können folglich nur als Orientierung angesehen werden. Für eine normgerechte Umwertung ist die entsprechende Norm heran zu ziehen!!!

Umwertung	Faktor
	(im Kleinlastbereich)
Stahl (krz - Fe-Matrix)	3,5
Cu und Cu-Legierung geglüht	5,5
Cu und Cu-Legierung kaltverformt	4,0
Al und Al-Legierung	3,7

Umwertungstabelle¹ für Zugfestigkeit, Brinell²-, Rockwell-, Vickershärte:
¹Gültig für unlegierte und niedriglegierte Stähle. Für Vergütungs, Kaltarbeits-, Schnellarbeitsstähle sowie für verschiedenen Hartmetallsorten die anderen Tabellen der Norm DIN 50150 verwenden. Gerade bei hochlegierten oder kaltverfestigten Stählen sind hohe Abweichungen zu erwarten
²Die Durchmesserangabe bei der Brinellhärte bezieht sich auf eine 10mm Prüfkugel.

Zugfestigkeit	Brinellhärte	Rockwellhärte			Vickershärte
MPa	HB	HRC	HRA	HRB	HV
-	-	68	86	-	940
-	-	67	85	-	920
-	-	66	85	-	880
-	-	65	84	-	840
-	-	64	83	-	800
-	-	63	83	-	760
-	-	62	83	-	740
-	-	61	82	-	720
-	-	60	81	-	690
-	-	59	81	-	670
2180	618	58	80	-	650
2105	599	57	80	-	630
2030	580	56	79	-	610
1955	561	55	78	-	590
1880	542	54	78	-	570
1850	517	53	77	-	560
1810	523	52	77	-	550
1740	504	51	76	-	530
1665	485	50	76	-	510
1635	473	49	76	-	500
1595	466	48	75	-	490
1540	451	47	75	-	485
1485	437	46	74	-	460
1420	418	45	73	-	440
1350	399	43	72	-	420
1290	380	41	71	-	400
1250	370	40	71	-	390
1220	376	39	70	-	380
1155	342	37	69	-	360
1095	323	34	68	-	340
1030	304	32	66	-	320
965	276	30	65	-	300
930	276	29	65	105	290
900	266	27	64	104	280
865	257	26	63	102	270
835	247	24	62	101	260
800	238	22	62	100	250
770	228	20	61	98	240
740	219	-	-	97	230
705	209	-	-	95	220
675	199	-	-	94	210
640	190	-	-	92	200
610	181	-	-	90	190
575	171	-	-	87	180
545	162	-	-	85	170
510	152	-	-	82	160
480	143	-	-	79	150
450	133	-	-	75	140
415	124	-	-	71	130
385	114	-	-	67	120
350	105	-	-	62	110
320	95	-	-	56	100
285	86	-	-	48	90
255	76	-	-	-	80

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The Brinell scale characterises the indentation hardness of materials through the scale of penetration of an indenter, loaded on a material test-piece. It is one of several definitions of hardness in materials science.

Brinelling refers to surface fatigue caused by repeated impact or overloading. It is a common cause of roller bearing failures, and loss of preload in bolted joints when a hardened washer is not used. Engineers will use the Brinell hardness of materials in their calculations to avoid this mode of failure. Fretting corrosion can cause a similar-looking kind of damage and is called false brinelling since the mechanism is different.

Proposed by Swedish engineer Johan August Brinell in 1900, it was the first widely used and standardised hardness test in engineering and metallurgy. The large size of indentation and possible damage to test-piece limits its usefulness.

The typical test uses a 10 mm diameter steel ball as an indenter with a 3,000 kgf (29 kN) force. For softer materials, a smaller force is used; for harder materials, a tungsten carbide ball is substituted for the steel ball. The indentation is measured and hardness calculated as:

where:

P = applied force (kgf)

D = diameter of indenter (mm)

d = diameter of indentation (mm)

[edit] Common Values

When quoting a Brinell Hardness Number (BHN or, more commonly, HB), the conditions of the test used to obtain the number must be specified. The standard format for specifying tests can be seen in the example "HBW 10/3000". "HBW" means that a tungsten (chemical symbol W, from the German Wolfram) carbide ball indenter was used, as opposed to "HBS", which means a hardened steel ball. The "10" is the ball diameter in millimeters. The "3000" is the force in kilograms force.

Brinell Hardness Numbers (standard test conditions unless otherwise stated)

Material	Hardness
Softwood (e.g., pine)	1.6 HBS 10/100
Hardwood	2.6 to 7.0 HBS 1.6 10/100
Aluminium	15 HB
Copper	35 HB
Mild steel	120 HB
18-8 (304) stainless steel	1250 HB
Glass	1550 HB
Hardened tool steel	1500 - 1900 HB

[edit] Standards

• International (ISO) and European (CEN) Standard

• EN ISO 6506-1 : Metallic materials - Brinell hardness test - Part 1 : test method.
• EN ISO 6506-2 : Metallic materials - Brinell hardness test - Part 2 : verification and calibration of testing machine.
• EN ISO 6506-3 : Metallic materials - Brinell hardness test - Part 3 : calibration of reference blocks

• US standard (ASTM International)

• ASTM E10 : : Standard method for Brinell hardness of metallic materials.

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Se denomina dureza Brinell a la medición de la dureza de un material mediante el método de indentación, midiendo la penetración de un objeto en el material a estudiar. Fue propuesto por el ingeniero sueco Johan August Brinell en 1900, siendo el método de dureza más antiguo.

Este ensayo se utiliza en materiales blandos (de baja dureza) y muestras delgadas. El indentador usado es una bola de acero templado de diferentes diámetros. Para los materiales más duros se usan bolas de carburo de tungsteno. En el ensayo típico se suele utilizar una bola de acero de 10 milímetros de diámetro, con una fuerza de 3000 kilopondios. El valor medido es el diámetro del casquete en la superficie del material.

El peso de la bola se puede obtener con la siguiente expresión:

P = KD²

donde:

P = carga a utilizar (kilopondios).

K = constante para cada material, que puede valer 5 (aluminio, magnesio y sus aleaciones), 10 (cobre y sus aleaciones), y 30 (aceros).

D = diámetro de la bola (indentador) (mm).

Este ensayo sólo es válido para valores menores de 600 HB en el caso de utilizar la bola de acero, pues para valores superiores la bola se deforma y el ensayo no es válido. Se pasa entonces al ensayo de dureza Vickers. Ambos métodos son del tipo ensayo no destructivo.

Fórmula aplicada [editar]

Para determinar el valor de la dureza Brinell se emplea la siguiente ecuación:

donde:

P = carga utilizada (kp).

D = diámetro del indentador (mm).

d = diámetro de la huella en la superficie (mm).

Valores típicos [editar]

El valor HB suele ser menor que 600.

• Acero (blando): 120 HB
• Acero de herramientas: 650 HB
• Acero inoxidable: 250 HB
• Aluminio: 15 HB
• Cobre: 35 HB
• Madera: entre 1 HB y 7 HB
• Vidrio: 550 HB

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Brinelli kõvadus on katseliselt leitav materjali kõvadus, mille korral surutakse uuritava materjali pinda karastatud teraskuul. Kuuli läbimõõt on 10; 5; 2,5; 2 või 1 mm ja jõud 9,8...29430 N (1...3000kgf) Brinelli kõvadusarv määratakse kuulile toimiva jõu ja tekkiva sfäärilise jälje pindala suhtena. Kui jõud on kgf (jõukilogramm) siis arvutatakse Brinelli kõvadust valemiga:

Kui jõud on Njuutonites siis:

, kus:

• A on jälje pindala mm²
• ^{D on kuuli läbimõõt mm}
• ^{d on jälje läbimõõt mm.}

^{Brinelli kõvaduse tähistus D=10mm, F=3000kgf ja t=10...15 sekundit korral on 185 HB, ühikuks on kgf/mm2 , kuid seda ei märgita.}

^{Kui katsetingimused on teistsugused, märgitakse HB järele kuuli läbimõõt, koormus ja koormamise kestus, näiteks 185 HB 5/750/20. See viimane on siis Brinelli kõvadusarv, mis on määratud kuuliga D=5 mm, koormusel 750 kgf ning koormuse kestvus on 20 sekundit.}

^{Valemitest on näha, et kõvadus sõltud survejõust F, kuuli läbimõõdust D ja jälje läbimõõdust d. Viimast mõõdetakse spetsiaalse mikroskoobi (eriluubi) abil. Jälje läbimõõt määratakse kahes teineteisega risti olevas suunas täpsusega 0,05 millimeetrit ja võetakse läbimõõtude aritmeetiline keskmine. On koostatud tabel, mille põhjal jälje läbimõõdu järgi saadakse vahetult kõvaduse HB väärtus. Et saada materjalide võrreldavad kõvaduse väärtused kuuli erinevate läbimõõtude ja koormuste korral, peab olema täidetud nõue . GOST annab k väärtusteks 30;10;5;2,5 ja 1.}

^{Katsekeha minimaalne paksus ei tohi olla väiksem kui 10 kordne jälje sügavus.}

^{Kõvasid materjale koormatakse 10...15 sekundit, pehmeid materjale 10...180 sekundit. Brinelli kõvadust ei soovitata kasutada, kui terase kõvadus ületab 450 HB ning värviliste metallide, sulamite ja muude materjalide korral pole soovitav Brinelli meetodit kasutada, kui kõvadus on üle 200 HB.}

^{DIN 50351 järgi võib mõõta Brinelli kõvadust ka kõvasulamkuuliga (kõvadusi kuni 650 HB). Brinelli kõvaduse tähis DIN-i kohaselt on teraskuuli korral on HBS, kõvasulamkuuli korral HBW.}

^{[redigeeri] Vaata ka}

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L'échelle de Brinell mesure la dureté des métaux, par la compression d'une bille, généralement en acier, sur le métal que l'on désire tester.

Histoire [modifier]

Elle a est proposé en 1900 par l'ingénieur suédois Johan August Brinell, travaillant sur la transformation de l'acier selon la température.

La norme Brinell a été éditée dès 1924.

Dureté Brinell [modifier]

La méthode consiste à appliquer sur une surface une bille en acier de 10 millimètres de diamètre et d'appuyer sur cette dernière une force de 3 000 kilogramme-force (soit 29 kilo-Newton). Pour des métaux peu durs, une plus petite force est appliquée et pour les métaux très durs, une bille en carbure de tungstène est utilisée à la place de la traditionnelle bille en acier.

La formule permettant d'obtenir une valeur sur l'échelle de Brinell est la suivante :

où :

• BH est le nombre de Brinell, le sigle complet est BHN pour Brinell Hardness Number
• P est la force appliquée en kilogramme-force
• D le diamètre en millimètre de la bille
• d le diamètre en millimètre de l'empreinte laissée par la bille

La dimension de BH est une force divisée par une surface, c'est même la force appliquée rapportée à la surface de la calotte sphérique de la déformée, c’est-à-dire la pression de contact hors déformation élastique comme dans les autres essais comme Rockwell (HRB ou HRC) ou Vickers HV. Les différents essais donnent les valeurs approchantes les uns des autres, à l'influence près, de la forme du pénétrateur.

Valeurs [modifier]

Voici quelques valeurs du nombre de Brinell pour plusieurs métaux :

Métal	Nombre de Brinell
Aluminium	15 HB
Cuivre	35 HB
Acier doux	120 HB
Acier inoxydable	250 HB
Verre	550 HB
Acier à outil	650 à 700 HB

Standards [modifier]

L'utilisation de l'échelle de Brinell est standardisée par l'Organisation internationale de normalisation (ISO) et le Comité européen de normalisation (CEN) :

• ISO 6506-1 : Matériaux métalliques -- Essai de dureté Brinell - Partie 1: Méthode d'essai
• ISO 6506-2 : Matériaux métalliques -- Essai de dureté Brinell - Partie 2: Vérification et étalonnage des machines d'essai
• ISO 6506-3 : Matériaux métalliques -- Essai de dureté Brinell - Partie 3: Étalonnage des blocs de référence
• ISO 6506-4 : Matériaux métalliques -- Essai de dureté Brinell - Partie 4: Tableau des valeurs de dureté

Et l'ASTM International :

• ASTM E10 : Standard method for Brinell hardness of metallic materials

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שיטת ברינל (Brinell Scale) היא שיטה לבדיקת קשיות מתכות. השיטה בודקת את התנגדות המתכת לחדירת חומר זר (חודרן) לתוכה. באמצעות בדיקה זו ניתן לקבוע תכונות טכנולוגיות ומכניות של החומר.

שיטת ברינל קרויה על שם ממציאה, המהנדס השבדי יוהן אוגוסט ברינל (Johan August Brinell). היא הומצאה בשנת 1900 והייתה השיטה הראשונה לבדיקת קשיות החומר.
בשיטת ברינל, בדומה לשיטת ויקרס, המדידה מתבצעת עבור העקבה שמשאיר החודרן במשטח הנבדק, ועל פי קוטרה ניתן לקבוע את קשיות החומר ביחידות BHN ‏(Brinell Hardness Number, מסומן גם כ-HB).

החודרן הסטנדרטי בשיטה זו הוא כדור פלדה בקוטר של 10 מ"מ הפועל בכח של 3000 קג"כ למשך 30 שניות. עומס הפעולה של החודרן משתנה לפי קשיות החומר; עבור חומרים רכים העומס המופעל נמוך, ועבור חומרים קשים משתמשים בחודרן העשוי מקרביד הטונגסטן במקום חודרן הפלדה.

שיטה זו מאפשרת לחשב את מאמץ המתיחה המקסימלי, והיא מהירה, זולה ופשוטה יחסית לשיטות אחרות.
חסרונה העיקרי הוא שמדידת קוטר העקבה נעשית על ידי הבודק - משמע אינה מדויקת.

הנוסחה המשמשת לחישוב קשיות לפי מספר ברינל היא:

כאשר -

P - הכוח המופעל

D - קוטר החודרן

d - קוטר העקבה (ממוצע חשבוני בין d1 ל-d2)

על מנת לקבל תוצאות אמינות בשיטה זו, יש להקפיד על כך שפני השטח יהיו נקיים וניצבים לחודרן, ועובי המשטח הנבדק יהיה גדול מ-10 פעמים עומק העקבה. המדידות צריכות להתבצע רחוק משולי המשטח ובמרחק מה בין שתי בדיקות, והחודרן בו משתמשים חייב להיות קשה יותר מהחומר הנבדק.

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A Brinell-keménység méri a fémek ellenállását egy acélgolyó bemélyedésekor, amit egy megadott erővel préselünk a vizsgálandó fém felületére. Az eljárást a svéd Johan August Brinell mérnök vezette be 1900-ban, az acél hőkezelésén dolgozva és mint szabvány 1924-ben jelent meg.

Az eljárás [szerkesztés]

Az eredeti szabvány szerint egy 10 mm átmérőjű edzett acél golyót 3000 kilogrammsúly, vagyis 29 kilonewton erővel préselnek a tárgy felületére, majd megmérik a tárgy felületén hagyott bemélyedés átmérőjét. A kapott eredménnyel kiszámítják a Brinell-keménységet: ahol:

• BHN Brinell-keménység, az angol Brinell Hardness Number rövidítése
• P a golyóra ható erő kilogrammsúlyban
• D a golyó átmérője milliméterben
• d a golyó által hagyott nyom átmérője milliméterben

A kapott érték dimenziója nyomás (erő osztva felszínnel), amelynek a mértékegysége Pascal. Az erő ebben az esetben az, amivel a golyót préseljük (kilogrammsúly), a felület pedig az érintkezési felület a golyó bemélyedése után (mm²), így a mértékegység kgf/mm². A kémiai elemek oldalain, a táblázatban a Brinell-keménység megapascalban (MPa) van megadva (az erő newtonban, a felszín négyzetméterben kifejezve).

Jelölés [szerkesztés]

A BHN jelölés (rövidebben HB) a fent leírt körülményekre (golyó típusa, átmérője, erő nagysága) érvényes. Eredetileg az acéltípusok meghatározására volt bevezetve, de később különböző anyagoknak is mérték a Brinell-keménységét (keményebbeknek is, de sokkal puhábbaknak is). A nagyon kemény anyagoknál az edzett acél golyó helyett volfrámkarbid golyót használnak. A puhább anyagoknál az erő kisebb a standard 3000 kilogrammsúlynál. Ezért kiegészített jelöléssel találkozhatunk:

• HB – standard körülmények
• HBS – az S az angol steel (acél) rövidítése – edzett acél golyót használtak
• HBS10/100 – 10 a golyó átmérője, milliméterben; 100 az erő kilogrammsúlyban
• HBW10/3000 -W a golyó volfrámkarbid, 10 mm átmérőjű és 3000 kilogrammsúly az erő

Példák [szerkesztés]

Anyag	Brinell-keménység
Puhafa (fenyő)	1,6 HBS10/100
Keményfa	2,6 – 7,0 HBS10/100
Alumínium	15 HB
Réz	35 HB
Lágyacél	120 HB
Rozsdamentes acél	250 HB
Üveg	550 HB
Edzett szerszámacél	650 – 700 HB

Szabványok [szerkesztés]

• EN ISO 6506-1
• EN ISO 6506-2
• EN ISO 6506-3
• ASTM E10

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De hardheid volgens Brinell, ook wel Brinellhardheid, is een maat om de hardheid van een materiaal mee uit te drukken. De maat is vernoemd naar Johan August Brinell in 1900, en was de eerste wijd gebruikte hardheidsmaat in de metallurgie.

[bewerk] Methode

Bij de hardheidsmeting volgens Brinell wordt een kogel in het te testen materiaal gedrukt. Deze geharde stalen (of soms wolfraamcarbiden) kogel heeft meestal een diameter van 10,00 mm. Ook wordt er gemeten met kogels waarvan de diameter 5, 2 of 1 mm is. De keuze van de diameter is afhankelijk van het type materiaal wat men wil meten. In principe geldt, hoe harder het materiaal des te kleiner de kogel. De kracht waarmee gedrukt wordt, kan ingesteld worden afhankelijk van het te onderzoeken materiaal. De grootte van de indrukking is een maat voor de hardheid van het materiaal. De diameter van de indrukking wordt met behulp van een formule omgerekend tot een getal dat de "Hardheid volgens Brinell" (HB) wordt genoemd:

met

H_B : hardheid volgens Brinell (dimensieloos)

D : diameter van de kogel (mm)

d₁ en d₂ : twee loodrechte metingen van de diameter van afdruk (mm)

h : diepte (mm)

F : kracht (N)

g : gravitatie (aardversnelling)

[bewerk] Testbare materialen

Het materiaaloppervlak moet vlak en schoon zijn. Verder moet de dikte voldoende zijn zodat het materiaal niet vervormd wordt door de kogel; in de praktijk moet de dikte meer zijn dan 8× de diepte h van de indruk.

[bewerk] Normen

• Europese normen en ISO: EN ISO 6506-1; EN ISO 6506-2; EN ISO 6506-3 (dit voor metalen)

• Amerikaanse ASTM-normen: ASTM E10

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Skala twardości Brinella - skala oznaczania twardości metali na podstawie testu dokonanego metodą Brinella. Twardość w skali Brinella oznacza się HB i leży w zakresie od 3 do 600.

Przykłady metali i ich twardości w skali Brinella

Materiał	Twardość Brinella HB
cyna, ołów, stop łożyskowy	3.2 - 20
aluminium, stop łożyskowy	8 - 50
miedź, magnez, cynk, stop łożyskowy	16 - 100
żeliwo, stopy miedzi, stopy aluminium, nikiel	32 - 200
stal, żeliwo	96 - 600

W metodzie pomiary twardości Brinella, w próbkę metalu wciska się kulkę z węglików spiekanych. Średnica kulki (1 do 10 mm), czas oraz siła docisku, zależy od rodzaju materiału i grubości próbki. Twardość HB oblicza się z zależności:

HB = siła obciążająca w kG (obecnie używa się jednostek w N) / powierzchnia odcisku w mm².

Metoda Brinella najczęściej stosowana jest przy odbiorze materiałów hutniczych. Procedurę dokonywania pomiarów opisuje Polska Norma PN-xx/H-04350.

Zobacz też: Twardość w skali Mohsa, Skala twardości Vickersa, Skala twardości Rockwella

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粉 末高温合金与其他的铸造和变形高温合金相同，含有许多高熔点合金元素，例如，FGH95 (FG02-01)粉末高温合金就含有铬、钴、钼、铌、镍、铁、钽等。这种粉末高温合金是先将合金制成粉末，经热等静压成形，再经锻造而制成的。粉末高温 合金的g相含量约为50%(体积)，组织均匀，晶粒细小，屈服强度高，抗疲劳性能好，可用于制造涡轮发动机的涡轮盘等。由于g相含量高，且弥散分布于晶粒 间，使粉末高温合金得到很大的强化效应，且在相当高的温度范围内，随温度升高，其硬度反而有所提高，使切削加工性很差。车削时，若采用硬质合金刀具，则刀 具磨损十分严重，为此，国内外相继研究采用新刀具材料加工粉末高温合金，与YD15和YG10HT等硬质合金刀片的切削寿命相比，立方氮化硼(CBN)刀 片的切削寿命可提高很多倍。试验结果表明，CBN刀片是精车、半精车粉末高温合金的一种理想的刀具材料。

1 试验用CBN刀片及刀具几何参数

1) CBN刀片

目 前所用的CBN 刀片有CBN聚晶体型和CBN与硬质合金的复合聚晶型，前者称作聚晶CBN刀片，后者称作复合聚晶CBN刀片。复合聚晶CBN刀片的基底是硬质合金(图 1)，其目的是使刀片既有超硬层的高硬度，又有硬质合金相对较高的韧性，并可节约昂贵的超硬材料。CBN刀片的切削性能优越，不仅可用来加工淬硬的材料， 而且可加工其他难加工材料。

图1 复合聚晶CBN刀片(GE6000)

本课题采用了图1所示的美国通用电器公司 (GE)生产的复合聚晶CBN刀片(以下简称CBN刀片)，其牌号为GE6000，其中含有96%的CBN 及4%的Co。CBN基底为硬质合金(WC+Co)，在高温高压条件下，Co从扩散源(硬质合金)基体出发，沿CBN晶界形成Co网络。提高这种CBN刀 片质量的关键是减小CBN层与硬质合金层之间的应力差。

图2示出CBN 聚晶体的扫描电镜图片，可明显看出类同水泥地龟裂的晶界。晶界处富集着“杂质组元”，因而在切削力冲击作用下，CBN刀片会发生颗粒剥落或微崩刃。由此看出，使用CBN刀片切削时，机床刚度应较高，而且切削过程中的切削力应基本稳定。

图2 CBN聚晶体扫描电镜图片(×3 500)

2) 车削FGH95粉末高温合金的刀具几何参数

刀具几何参数对CBN刀片的切削寿命有很大影响。刀具宜取负前角，对于精车刀具，可用0°～-10°；对于半精车刀具可超过-10°；。刀具后角可在6°～12°范围内选取。为了增强刀刃，可采用负倒棱和刀尖圆弧，负倒棱宽度b_r1可取0.1mm，负前角g_r1可取-10°～-20°，刀尖圆弧半径r_e可取0.5～1mm。

本项试验所采用的CBN刀具的几何参数见图3。由于机夹刀具的刀夹底面倾斜6°，故实际的工作前角g₀=-6°，实际的工作后角a₀=6°，实际的负倒棱前角g₀₁=-21°

图3 车削FGH95时采用的CBN刀具几何参数

2 车削粉末高温合金的刀具磨损特征

用 硬质合金刀具车削粉末高温合金时，刀具磨损剧烈，很快失效。刀具的磨损形貌见图4(工件材料：FGH95；刀片材料：YT726；切削用量：v= 15m/min，ap=0.2mm，f=0.1mm/r)。图4(a)示出后刀面磨损，既包含了主后刀面磨损，又包含了副后刀面磨损，因而在刀尖区形成了 三角形磨损带，后刀面磨损值VB=0.15mm，该磨损值是在刀片的切削路程l仅为3.6m的条件下形成的；图4(b)示出硬质合金刀尖塌陷的形貌，这是 由于在较大切削力和切削温度作用下，刀片表面层出现塑性变形而造成的；图4(c)示出刀具前刀面的磨损凹坑，硬质合金已崩碎，而且因刀具表面与粉末高温合 金粘结的原因，使硬质合金微粒随切屑一同带走，形成了刀具材料的局部剥落，切削刃已呈现须状崩碎纹。由此可见，用硬质合金刀片车削粉末高温合金的刀具磨损 是相当严重的，在经历很短的切削路程条件下，也难以保证必要的加工精度。

(a)后刀面磨损(×400) (b)刀尖塌陷(×650) (c)前刀面破碎磨损凹坑(×300)
图4 硬质合金刀片车削粉末高温合金的磨损形貌

用CBN刀片车削粉末高温合金时，刀具磨损量很小，若在扫描电镜下观察刀具后刀面，可发现刀刃并无缺损，仅沿主刀刃和副刀刃处有一条白带，见图5 (工件材料：FGH95；刀具材料：GE6000；切削用量：v=70m/min，ap=0.2mm，f=0.1mm/r；切削距离l=151m)。图中 右边示出CBN刀片车削FGH95粉末高温合金时形成的带状切屑。这条白带是一层粘附物，是粘结在刀具表面上的粉末高温合金材料，呈层叠云雾状。主后刀面 和副后刀面的粘附物形态示于图6(切削条件与图5相同)。从整体上看，CBN车刀车削粉末高温合金的后刀面粘附与硬质合金车削时不同，CBN车刀的粘附物 较少，只有极薄的一层，而且粘附宽度很窄。图示的粘附物宽度不大于100µm；硬质合金车刀的粘附量则较大，接触区的粘结层已产生周期性局部破坏。

图5 CBN刀片车削粉末高温合金的后刀面扫描电镜图片(×200)

(a)主后刀面粘附(×700) (b)副后刀面粘附(×700)
图6 CBN刀片车削粉末高温合金的后刀面粘附物形貌

3 CBN刀片车削粉末高温合金的刀具磨损机理

用 具有负前角和负倒棱的CBN刀片车削FGH95粉末高温合金时，切屑呈暗红色的“半熔态”，沿副刀刃方向流出，切削温度很高。在高温高压作用下，CBN 刀片不仅易与粉末高温合金材料相互粘结，造成粘结磨损，而且会出现氧化磨损和相变磨损；若受到冲击力，还会产生CBN颗粒剥落和微崩刃。

1) CBN刀片的粘结磨损

切 削过程中，CBN刀片前、后刀面的摩擦区里，存在微观突出点的接触，这些接触点的接触压强很高，从而破坏了刀具表面上形成的氧化膜，使刀具表面与被加工 粉末高温合金之间容易产生粘结现象。如果在CBN和粉末高温合金内同时发生断裂，就产生了磨损粉末，生成粘结磨损。粘结磨损是压力和温度的函数。出现粘结 磨损时，粘结层会产生周期性局部破坏，导致CBN表层材料的疲劳破坏，形成微粒状脱落。另外，在高温条件下，CBN的惰性不断降低，刀片与粉末高温合金材 料合金元素间的亲和倾向不断增加，也创造了粘结的条件。粉末高温合金中的Ni，Cr，Mo，Co，Ti等元素含量较高，在一定的切削温度和压力作用下，极 易与CBN发生亲和作用。当刃前区的切削温度达到1200℃左右时，局部CBN颗粒将呈现“半融熔”状，此时的粘结磨损更加剧烈。

图7， 8(v=70m/min，ap=0.2mm，f=0.1mm/r)分别示出CBN刀片主后刀面和副后刀面的粘结形貌，其中，图(a)是刃区全貌，图 (b)为刃区局部放大形貌。由图7可见，沿CBN刀片的后刀面有明显的粘附物，在靠近负倒棱处，粘附物呈条纹状，且伴有粘屑。由图8可以看出，沿副后刀面 的粘附量并不小于沿主后刀面的粘附量，粘附物呈层叠云雾状，充分表明这种粘附物是不断积累而形成的。

(a)刃区粘附全貌(×220) (b)刃区粘附局部放大(×700)
图7 CBN刀片主后刀面的粘附物形貌

(a)刃区粘附全貌(×250) (b)刃区粘附局部放大(×770)
图8 CBN刀片副后刀面的粘附物形貌

2) CBN刀片的氧化磨损和相变磨损

刀 片具有优异的切削性能，不仅有较高的硬度和热稳定性，而且对铁族元素有高化学惰性，但是，在一定条件下，会发生立方氮化硼(CBN)向结构与石墨相似的 六方氮化硼(HBN)的转化，即CBN→HBN的转化，刀刃处转化为HBN的那一部分将降低硬度，失去切削能力。上述的这种相变发生在一定温度条件下，例 如，当切削温度达到1000～1200℃，在空气气氛下切削时，就可能出现CBN向HBN的转化。

用CBN刀片切削时，即使切削温度未达到CBN→HBN的转化温度，也会产生氧化和放氮现象，其反应式为

BN_(CBN)→[N]+[B]
[N]+[N]→N₂↑

在切屑流的强烈摩擦与热冲击作用下，CBN表面形成的氧化膜将会很快为摩擦所破坏，造成氧化磨损。

相变磨损和氧化磨损的结果使CBN的活性增强，惰性下降，切削能力变差。

3) CBN刀片表面的颗粒剥落和微崩刃

由 于CBN刀尖是由无数细小的CBN颗粒构成的，晶界处富集的“杂质组元”相当于一种“精细裂纹”，因而大大降低了晶界强度，而且存在不均匀的内应力，使 刃口部位的微观强度也不均匀。当热切屑流通过刀尖流经前刀面时，不仅会产生高温摩擦，而且会产生微冲击和加工振动，这就有可能使CBN颗粒剥落，并出现微 崩刃。CBN刀刃及前、后刀面的这种磨损形式是高硬度聚晶所特有的。

当用扫描电镜观察已被粉末高温合金热切屑流滑擦并产生CBN颗粒剥落 的CBN刀片前刀面时，可以看到刀刃已有缺损，而且靠近刀刃的前刀面处有剥落层，见图 9(v=70m/min，ap=0.2mm，f=0.1mm/r)。其中，图(a)为刀刃处全貌，图(b)为刀刃与切屑作用区的放大形貌。

(a)刀刃处全貌(×110) (b)刀刃与切屑作用区的放大形貌(×200)
图9 CBN刀刃的缺损及CBN颗粒的剥落形貌

4 车削粉末高温合金时CBN与硬质合金刀具磨损的比较

与硬质合金相比，CBN刀片车削粉末高温合金的刀具磨损量要小得多，因而CBN刀片的加工精度可以得到保证。

当 采用YT726硬质合金，以切削速度v=15m/min、切削深度ap=0.2mm、进给量f=0.1mm/r的切削用量车削FGH95粉末高温合金， 切削路程仅为3.6m时，后刀面磨损量VB=0.15mm，此时车刀的径向磨损量为0.016mm，反映在工件直径上的变化量dd=0.032mm。

图10 切削路程l与后刀面磨损量VB的关系曲

5 结论
若 采用CBN刀片车削粉末高温合金，切削路程l与后刀面磨损量VB的关系曲线见图10(工件材料：FGH95；刀具：GE6000，CBN刀片；切削用量： v=70m/min，ap=0.2mm，f=0.1mm/r)。切削路程l=3.6m时，后刀面磨损量几乎测量不出，最大估计值VB=0.004mm。此 时，由于后刀面磨损反映在工件直径上的变化量dd=0.0008mm，即在短时间车削中，工件直径变化量不到1µ

1) 用CBN车刀半精车或精车粉末高温合金材料是可行的，与硬质合金相比，不仅加工质量高，而且刀具寿命显著提高。

2) 由于粉末高温合金材料中的Ni，Gr，Mo，Ti，Nb等元素在一定的切削温度作用下与CBN刀片表面有较强的亲合作用，因而发生较明显的粘结。粘结会形成刀具表面的微粒脱落，造成粘结磨损。

3) 当切削温度达到1000～1200℃时，刀具表面会产生氧化与放氮现象，过高的温度还会产生CBN→HBN的转化，使CBN刀刃失去切削能力。为此，在采用CBN刀具切削时，必须注意选择合适的切削用量和刀具几何参数，使切削温度不致过高。

4) 由于CBN刀刃处会产生颗粒剥落和微崩刃，因此必须控制切削力和切削振动，并选用刚性较好的机床。

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O método Brinell é um método de medição da dureza, utilizado principalmente nos materiais metálicos. Este método foi proposto em 1900, pelo engenheiro sueco Johan August Brinell. É o primeiro ensaio de dureza normatizado e amplamente utilizado na engenharia e metalurgia.

O teste típico consiste em um penetrador de formato esférico com 10 mm de diâmetro, feito de aço de elevada dureza ou de carbeto de tungstênio.

A carga aplicada varia entre 500 e 3000 kgf e, durante o teste, a carga é mantida constante por um período entre 10 e 30 segundos.

O número Brinell de dureza (HB) é função da carga aplicada e do diâmetro da impressão resultante e pode ser obtido através da seguinte relação:

onde “P” é o valor da carga aplicada (em kgf), “D” é o diâmetro do penetrador e “d” é o diâmetro da impressão resultante, ambos em milímetros.

Uma das grandes desvantagens do ensaio Brinell é o tamanho do penetrador, que muitas vezes causa danos consideráveis à peça analisada.

Para garantir um bom resultado, a medição do diâmetro da impressão deve ser feita em pelo menos duas direções. Além disso, é necessário manter a relação constante para obter resultados adequados.

A dimensão da dureza Brinell é MPa e a uma das normas que a rege é a ASTM E10 (Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials).

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Ме́тод Брине́лля — один из основных методов определения твёрдости.

[править] История

Метод предложен шведским инженером Иоганном Августом Бринеллем (1849—1925) в 1900 году, и стал первым широко используемым и стандартизированным методом опредения твёрдости в материаловедении.

[править] Методика проведения испытаний и расчёт твёрдости

Этот метод относится к методам вдавливания. Испытание проводится следующим образом: вначале дают небольшую предварительную нагрузку для установления начального положения индентора на образце, затем прилагается основная нагрузка, образец выдерживают под ее действием, измеряется глубина внедрения, после чего основная нагрузка снимается. При определении твёрдости методом Бринелля, в отличие от метода Роквелла измерения производят до упругого восстановления материала. Индентер (полированный закалённый стальной шарик) вдавливают в поверхность испытуемого образца (толщиной не менее 4 мм) с регламентированным усилием. Через 30 с после приложения нагрузки измеряют глубину отпечатка. В другом варианте усилие прилагается до достижения регламентированной глубины внедрения. Твёрдость по Бринеллю HB расчитывается как «приложенная нагрузка», деленная на «площадь поверхности отпечатка»:

,

где P — приложенная нагрузка, Н;

D — диаметр шарика, мм;

d — диаметр отпечатка, мм,

или по формуле:

,

где h — глубина внедрения индентера.

Нормативными документами определены диаметры индентора, время экспозиции, глубина внедрения инденетера.

• В России регламентированные нагрузки 49 Н, 127 Н, 358 Н, 961 Н, диаметр шарика 5 мм, глубины внедрения от 0,13 до 0,35 мм.

В разных спецификациях эти значения различны.

• Наиболее распространённые диаметры шарика — 10, 5, 2,5 и 1 мм и нагрузки 187,5 кгс, 250 кгс, 500 кгс, 1 000 кгс и 3 000 кгс.
• Для выбора диаметра шарика обычно используют следующее правило: диаметр отпечатка должен лежать в пределах 0,2—0,7 диаметра шарика.
• В методиках ISO и ASTM объединены метод с одним шариком и разными нагрузками и метод с применением разных шариков, а также дана формула вычисления твёрдости, не зависящей от нагрузки.

Твёрдость по шкале Бринелля выражают в Н/мм².

Для определения твёрдости по методу Бринелля используют различные твердометры, как автоматические, так и ручные.

[править] Типичные значения твёрдости для различных материалов

Материал	Твёрдость
Мягкое дерево, например сосна	1,6 HBS 10/100
Твёрдое дерево	от 2,6 до 7,0 HBS 10/100
Алюминий	15 HB
Медь	35 HB
Дюраль	70 HB
Мягкая сталь	120 HB
Нержавеющая сталь	250 HB
Стекло	500 HB
Инструментальная сталь	650—700 HB

[править] Преимущества и недостаки

[править] Недостатки

• Метод можно применять только для сравнительно мягких материалов, иначе сам шарик будет сдавлен. Как альтернатива, возможно применение шариков из карбида вольфрама (WC).
• Измерение диаметра отпечатка — довольно сложный процесс, и необходимая аппаратура дорога
• При вдавливании по краям отпечатка из-за выдавливания материала образуется «повышение», что затрудняет измерение глубины отпечатка
• Из-за большого размера тела внедрения (шарика) метод неприменим для тонких образцов

[править] Преимущества

• Так как метод Бринелля — один из самых старых, накоплено много технической документации, где твёрдость материалов указана в соответствии с этим методом.

[править] Перевод результатов измерения твёрдости различными методами

Результаты измерения твёрдости по методу Бринелля могут быть переведены с помощью таблиц в единицы твёрдости по методам Виккерса и Роквелла. В свою очередь, измерения твёрдости двумя последними методами могут быть переведены в единицы твёрдости по методу Бринелля. Следует отметить, что таблицы перевода в разных нормативных документах отличаются.

[править] Нормативные документы

• ГОСТ 8.062—85 «Государственная система обеспечения единства измерений. Государственный специальный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений твердости по шкалам Бринелля»
• ГЭТ 33—85 «Государственный специальный эталон единиц твердости по шкалам Бринелля»
• ISO 2039—1:1993 «Пластмассы. Определение твердости. Часть 1. Метод с применением шарикового индентора»
• ASTM E-10 "Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials"

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BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.