ISO 6506/ASTM E10에 따른 브리넬 경도 시험

브리넬 경도 시험에서는 광학 시험법으로 압자에 의해 발생하는 압흔의 크기를 측정합니다. 피마리드 모양 압자를 시편에 누르는 광학 비커스 시험법과는 달리 브리넬 시험법은 구 모양 압자를 사용합니다.

공작물(시편) 표면에 일정 시험 하중을 가할 때, 지정된 볼 직경의 브리넬 압자로 생긴 압흔이 클수록 시험 재료가 더 부드러운 것입니다.

ISO 6506에 따르면 단단한 금속(탄화 텅스텐)으로 만든 구형 압자를 지정된 시험 하중(1kgf ~ 3,000kgf)으로 시편(공작물)을 눌러 브리넬 경도(HBW)를 측정합니다.

브리넬 경도(HBW)는 가해진 시험 하중 F(뉴튼 N으로 표시)의 몫과 시험 하중을 제거한 후 시편의 잔류 압흔(압흔 돌출)의 표면적에서 결과를 얻습니다(브리넬 공식 참조). 브리넬 압흔의 기지 영역은 완벽한 원이 아닌 경우가 많기 때문에, 잔류 볼 압흔의 표면적을 계산하기 위해서는 두 개의 수직 대각선 d1과 d2(단위: mm)의 산술 평균 d가 사용됩니다.

실제로 경도값을 측정할 때 모든 개별 시험에 공식을 계산하는 것은 아닙니다. 경도값은 대신 표로 측정할 수도 있는데, 이 표는 특수 프로그래밍된 경도 시험 소프트웨어로, 모든 표준화된 볼 직경과 시험 하중에 대한 평균 압흔 직경 d의 함수로서의 경도값을 표시합니다.

시험 하중은 평균 압흔 직경 d가 0.24D~0.6D가 되도록 선택해야 합니다.

이러한 제한을 준수하려면 시험 하중을 볼 직경에 맞게 조정해야 합니다. 이렇게 하면 시험 하중과 볼 직경 제곱의 계수가 일정한 브리넬 시험법 내 하중-직경 지수(하중 수준 또는 하중 계수라고도 함)가 달라집니다. B = 0.102*F/D2. 공통의 하중-직경 지수 5개는 1, 2.5, 5, 10, 30입니다. 볼 직경과 시험 하중이 다양한 재료로 시험할 때는 비슷한 시험 결과를 얻기 위해 동일한 하중-직경 지수 내에서 이루어져야 합니다("브리넬 시험법 및 응용 분야” 개요 표 참조).

볼 직경은 압자가 가급적 가장 큰 공작물 면적(시편을 대표)을 덮을 수 있도록 선택합니다.

표준(ISO 6506)에 따르면 시험 하중은 최소 2초에서 최대 8초 이내에 최종값까지 증가해야 합니다. 일반적으로 시험 하중의 체류 시간은 10~15초입니다. 체류 시간이 더 길 경우는 경도값에 시간(단위: 초)도 명시해야 합니다(예: 210 HBW 5/250/30(체류 시간 30초).