홍라이프 계산기브리넬 경도 계산기 쉽게 이해하기 — 개념과 원리
브리넬 시험은 단단한 구를 정해진 힘으로 재료에 눌러 생긴 자국의 지름을 잽니다. 이 계산기는 시험력, 압자 지름, 압흔 지름으로 브리넬 경도(HBW)를 구하고 시험 조건이 유효한지 확인합니다.
계산 방법
- HBW = 0.102 × 2F ÷ (πD (D − √(D² − d²))), F는 뉴턴, D와 d는 mm. F를 kgf로 넣으면 0.102는 빠집니다.
- d는 서로 직각으로 잰 두 지름의 평균입니다.
- 압흔 깊이 h = (D − √(D² − d²)) ÷ 2, 표면적 = πDh
- 유효 조건: d가 0.24D와 0.6D 사이
- 시험력–지름 지수 0.102F ÷ D²는 재료에 맞아야 합니다(강·주철 30, 구리·알루미늄 합금 10 또는 5, 연한 금속 2.5 또는 1).
원리
여기서 경도는 영구 압흔에 대한 저항입니다. 힘을 자국의 곡면 넓이로 나누면 압력과 비슷한 수가 나옵니다. 단단한 재료일수록 자국이 작아 넓이가 작고 HBW가 큽니다. 0.102(1 ÷ 9.80665)는 힘을 뉴턴으로 넣어도 전통적인 kgf 기준 척도를 유지하게 합니다. d ÷ D와 시험력–지름 지수 규칙은 시험 간 결과를 비교할 수 있게 해 줍니다.
예제 풀이
기본값: 3,000 kgf, 압자 10 mm, 측정값 4.20 mm와 4.24 mm
- 평균 d = (4.20 + 4.24) ÷ 2 = 4.22 mm, d ÷ D = 0.422로 0.24D~0.6D 범위 안
- √(10² − 4.22²) ≈ 9.066 mm, 깊이 h = (10 − 9.066) ÷ 2 ≈ 0.467 mm
- 표면적 = π × 10 × 0.467 ≈ 14.67 mm²
- HBW = 3,000 ÷ 14.67 ≈ 205
- 시험력–지름 지수 = 3,000 ÷ 10² = 30으로 강에 적합
| 압흔 지름, 90° 방향 측정값 2 (mm, 0 = 없음) | 브리넬 경도 (HBW) |
|---|---|
| 1.06 | 543 |
| 2.12 | 373 |
| 3.18 | 271 |
| 4.24 | 205 |
| 5.3 | 159 |
| 6.36 | 127 |
| 8.48 | 84 |
결과 해석
200 HBW 정도는 많은 중탄소강이나 불림 처리한 강에서 흔한 값입니다. 자국이 커서 조직을 평균해 주므로 주물처럼 거칠거나 불균일한 재료에 적합합니다. HBW를 다른 경도 척도나 인장 강도로 바꾸는 환산표는 특정 재료에 대해서만 있으며 근사치입니다.
흔한 실수
- 타원형 자국에서 한 방향 지름만 재는 경우
- 자국이 뒷면까지 닿는 얇은 시편을 시험하는 경우
- 재료에 맞지 않는 시험력–지름 지수를 쓰는 경우
- 다른 압자 지름의 표에서 HBW를 읽는 경우
자주 묻는 질문
강철의 일반적인 브리넬 경도는?
많은 구조용·중탄소강은 성분과 열처리에 따라 대략 120~250 HBW입니다.
d가 0.24D~0.6D여야 하는 이유는?
그 범위를 벗어나면 결과가 시험력과 압자 크기에 지나치게 좌우되어 믿기 어렵기 때문입니다.
HBW의 W는 무슨 뜻인가요?
텅스텐 카바이드 구 압자로 측정했다는 뜻입니다.
로크웰 경도로 바꿀 수 있나요?
재료별 환산표(ASTM E140 등)로 대략 바꿀 수 있지만 근사치이므로 정확한 값은 해당 시험으로 재야 합니다.
출처: ISO 6506-1, Metallic materials — Brinell hardness test — Part 1: Test method · ASTM E10, Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials