Titel: | Versuche mit Gußeisen über den Einfluß des Kugeldurchmessers und des Druckes bei der Brinellschen Methode der Härtebestimmung. |
Autor: | R. Malmström |
Fundstelle: | Band 322, Jahrgang 1907, S. 34 |
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Versuche mit Gußeisen über den Einfluß des
Kugeldurchmessers und des Druckes bei der Brinellschen Methode der
Härtebestimmung.
Von R. Malmström.
Versuche mit Gußeisen über den Einfluß des Kugeldurchmessers und
des Druckes usw.
In nahem Zusammenhang mit dem Begriff der Härte steht der Begriff der Berührung
fester elastischer Körper. Die Lösung des letzten Problems verdankt man Heinrich
HertzGes. Werke, Bd. I
S. 155 und 174.. Unter den Annahmen, daß die zwei sich
berührenden Körper dem Hookeschen Gesetze gehorchen,
daß ferner die Druckfläche klein ist im Verhältnis zu den Krümmungsradien der
Oberflächen, berechnete Hertz den Zusammenhang zwischen
Druck und den Abmessungen der im allgemeinen Falle elliptischen Druckfläche, sowie
die Verteilung des normalen Druckes über derselben. Nehmen wir der Einfachheit
halber an, daß die beiden Körper sphärisch gekrümmt sind, und bezeichnen wir den
Durchmesser der in diesem Falle kreisförmigen Druckfläche mit d, sowie die Krümmungen der beiden Körperoberflächen
mit ρ1 und ρ2, so verlangt die
Theorie von Hertz, daß
d=\sqrt[3]{\frac{3\,P\,(\vartheta_1+\vartheta_2)}{2\,(\rho_1+\rho_2)}}.
Hier ist P der Gesamtdruck
und
\vartheta=\frac{4\,(m^2-1)}{m^2\,E},
wo m die Poissonsche Konstante und E den
Elastizitätsmodul bedeuten. Ferner ist der größte Druck in der Mitte der Druckfläche
gleich dem mittleren Druck
\frac{P}{\frac{\pi}{4}\,d^2}
multipliziert mit \frac{3}{2}.
Auf dieser Grundlage wollte Hertz eine Definition der
Härte geben, die von den Einwänden frei war, welche gegen die ältere Definition der
Härte als Widerstand, den das Material dem Eindringen von Spitzen und Schneiden
entgegensetzt, erhoben werden können. Diese sind, wie Hertz hervorhebt, folgende: erstens ist es schwer eine Spitze genau zu
definieren, zweitens ist das so definierte Maß der Härte kein absolutes, da es von
der Härte der angewandten Spitze abhängt, drittens ist die so ermittelte Härte nicht
diejenige des Materials im ursprünglichen Zustand da bleibende Formänderungen
erzeugt werden.
Der erste Einwand ist leicht dadurch zu beseitigen, daß man anstatt der Spitze, die
ja nichts anderes ist als ein Körper von sehr großer Krümmung, einen Körper von
ganz bestimmter Krümmung setzt z.B. eine Kugel oder Linse; die zweite dadurch,
daß man diesen Körper aus demselben Material, wie den zu prüfenden Körper wählt. Um
der dritten Bedingung zu genügen, wählte Hertz einen
Zustand des Körpers, bei dem gerade noch die ursprünglichen Eigenschaften desselben
erhalten bleiben, nämlich die Elastizitätsgrenze. Seine vollständige Definition
lautete: Die Härte ist gleich dem Normaldruck in der Mitte einer kreisförmigen
Druckfläche, bei welchem die Elastizitätsgrenze erreicht wird, also bei spröden
Körpern ein Sprung, bei plastischen eine bleibende Deformation entsteht.
Die Hertzsche Theorie wurde von Auerbach eingehend geprüft.Wied. Ann. 43,
61, 1891 und 45, 262, 1892. Er benutzte Linsen und Platten von
demselben Material. Für diesen Fall lautet die oben angegebene Formel
d=\sqrt[3]{\frac{3\,P\,\vartheta}{\rho}}.
Es muß also die Größe \frac{P}{d^3}\,D, wo D der Krümmungsdurchmesser der Linse ist, eine
Materialkonstante sein. Wenn nun die Normalspannung das Ueberschreiten der
Elastizitätsgrenze verursacht, so muß ihr Grenzwert und auch die damit proportionale
mittlere Spannung oder die Größe \frac{P_0}{{d^2}_0}, wo P0 und d0 die Grenzwerte von
P und d sind,
ebenfalls eine Materialkonstante sein. Hieraus folgt aber, daß noch die Größen
\frac{D}{d_0} und \frac{P_0}{D^2} nur von den Eigenschaften des Materials abhängen
müssen.
Bei spröden Körpern fand Auerbach die Gleichung
\frac{P}{d^3}\,D=\mbox{konst.}
vollkommen bestätigt. Dagegen versagte die Theorie in dem für
die Theorie der Härte wichtigsten Punkt. Es zeigte sich nämlich, daß der Druck,
bezogen auf die Flächeneinheit, bei der ein Sprung eintritt, nicht von der Krümmung
der Linse unabhängig war und zwar war
anstatt
der
Größe
\frac{P}{{d^2}_0}
die
Größe
\frac{P}{{d_0}^{3/2}}
„
„
„
\frac{P_0}{D^2}
„
„
\frac{P_0}{D}
„
„
„
\frac{D}{d_0}
„
„
\frac{D}{{d_0}^{3/2}}
und schließlich noch, wie aus der ersten und dritten folgt,
\frac{P_0}{{d_0}^2}\,D^{1/3}=\mbox{konstant.}
Man würde zunächst geneigt sein, die Abweichungen dadurch zu erklären, daß die in der
Theorie gemachte Annahme, daß die Abmessungen der Druckfläche im Verhältnis zum
Krümmungsradius klein sein müssen, bei den Versuchen nicht erfüllt waren. Dies ist
aber, wie Auerbach zeigt, nicht der Fall. Es bleibt
also nur übrig, anzunehmen, daß die größte Normalspannung nicht die entscheidende
Rolle spielt. Hiermit entsteht nun die Frage: welche Größe ist für die Festigkeit
(Eindringungswiderstand) eines Materials maßgebend. Leider hat man bis jetzt auf
diese Frage keine bindende Antwort geben können und es bestehen infolgedessen
hierüber mehrere verschiedene Ansichten. Nach einer ersten Ansicht, die eben Hertz als selbstverständlich ansah, spielt die größte
Spannung überhaupt die entscheidende Rolle, nach einer zweiten die größte
Deformation, nach einer dritten, die wohl heutzutage die meisten Anhänger hat, die
Schubspannung, nach einer vierten, die neuerdings von Mohr aufgestellt ist, das Zusammenwirken von Normal- und Schubspannung,
und schließlich ist nach einer fünften, besonders von Voigt vertretenen Ansicht die Festigkeit überhaupt keine
Materialkonstante.
Nach den Versuchen von Auerbach würde man geneigt sein,
der letzten Ansicht beizutreten, da aus denselben hervorgeht, daß die Härte eines
Körpers von dessen Krümmung abhängig ist und somit möglicherweise die
Oberflächenspannung eine Rolle spielt. In der Technik muß man sich aber, so lange
die Frage nicht endgültig beantwortet worden ist, für irgend eine Ansicht
entscheiden. Und so wird im Bauingenieurwesen gewöhnlich die erste, im Maschinenbau
die zweite den Berechnungen zugrunde gelegt.
Für die Meßung der Härte eines spröden Körpers wird es wiederum notwendig sein, den
größten Normaldruck zugrunde zu legen und eine bestimmte Krümmung zu wählen. Da die
Zahlen, die man mit verschieden gekrümmten Linsen erhält, für jedes Material in
einem ganz bestimmten Verhältnis stehen, genügt das auch praktisch vollkommen.
Die Härte von plastischen Körpern wurde auch von Auerbach und unabhängig davon von FöpplBaumaterialienkunde II, 177,
1897/98. untersucht. Hierbei wurde nicht einmal die
Formel
\frac{P\,D}{d^3}=\mbox{konst.}
bestätigt. Die Größe \frac{P}{d^3} nimmt mit wachsendem Druck
stark ab. Dies rührt natürlich daher, daß schon bei kleinem Druck eine bleibende
Formänderung entsteht. In einer von Auerbach
angeführten vollständigen VersuchsreiheWied.
Ann. 45, S. 264, 1892. für Flußspath, wovon einige Zahlen in Tab.
1 wiedergegeben sind, findet man aber durch Ausrechnung des Ausdrucks \frac{P\,D}{d^3},
daß die Zahlen für zwei verschiedene Durchmesser bei abnehmendem Druck oder bei
Annäherung an den Gültigkeitsbereich der Elastizitätsgrenze sich immer mehr nähern,
so daß wenigstens in diesem Falle auf eine Unabhängigkeit der Größe \frac{P\,D}{d^3} vom
Durchmesser im Grenzfall bei unendlich kleinem Druck zu schließen wäre.
Tabelle 1.
D = 6
D = 20
P
d
\frac{P\,D}{d^3}
P
d
\frac{P\,D}{d^3}
11
2,0
8,3
11
3,0
8,2
38
3,4
5,8
38
4,8
7,0
88
5,0
4,2
138
7,9
5,4
Nach Hertz sollte nun die Härte definiert werden als der
Druck, bei dem zuerst eine bleibende Formänderung eintritt. Dieser Druck ist aber
fast unmöglich zu beobachten, hängt insbesondere von der Empfindlichkeit der Methode
ab, wenn eine solche scharfe Grenze bei plastischen Körpern überhaupt besteht.
Dagegen fanden Auerbach und Föppl, daß bei größerem Druck der Druck f. d. Flächeneinheit konstant
bleibt, und schlagen vor, diese Größe als Maß der Härte anzusehen. Es zeigte sich
auch hier, daß die so definierte Härtezahl von der Krümmung abhing, indem nicht die
Größe \frac{P}{\frac{1}{4}\,\pi\,d^2} sondern \frac{P\,{D^1}_3}{\frac{1}{4}\,\pi\,d^2} konstant war.
Bei späteren Versuchen (mit Messing),Mitteilungen
aus dem Mech.-techn. Laboratorium der k. techn. Hochschule zu München, Heft
28 1902. wobei das gleich zu beschreibende Verfahren mit
gekreuzten Zylindern verwendet wurde, fand Föppl die
Gleichungen
\frac{P\,D^{1/3}}{d^2}=\mbox{konst.} und \frac{P}{d^2}=\mbox{konst.}
nicht mehr bestätigt. Die Größe \frac{P}{d^2} nahm vielmehr mit
wachsendem Druck (besonders stark bei kleinem Zylinderdurchmesser) stetig zu und für
die Abhängigkeit der Härtezahl H von der Druckfläche
f und dem Zylinderquerschnitt F wurde die Beziehung
H=k\,\left(\frac{f}{F}\right)^m
aus den Versuchen abgeleitet. Hier ist die Konstante k von D unabhängig,
während der Exponent m mit wachsendem D abnimmt. Infolgedessen wird bei größeren Durchmessern
der Ausdruck \left(\frac{f}{F}\right)^m sich immer mehr der Zahl 1 nähern, so daß die Härte sich
ziemlich unabhängig vom Druck und Zylinderdurchmesser erweisen wird.
Man wird also gezwungen sein, für die Bestimmung der Härte plastischer Körper zu
einer Methode zu greifen, die wenigstens mit den dritten von Hertz hervorgehobenen Uebelständen behaftet ist und um vergleichbare
Zahlen zu erhalten, Probekörper von einem bestimmten Normaldurchmesser zu verwenden.
Eine solche für Metalle sehr geeignete Methode ist von Föppl vorgeschlagen und von Schwerd geprüft
worden.Mitteilungen aus dem
mechan.-techn. Laboratorium der k. techn. Hochschule zu München, Heft 25,
1897. Zwei zylindrisch abgedrehte Stäbe aus dem zu prüfenden
Material werden kreuzweise gegeneinander gedrückt und die Durchmesser der
Druckfläche gemessen. Der mittlere Druck in kg/qmm wird als Härtezahl genommen. Als
Normaldurchmesser der Zylinder wird 40 mm vorgeschlagen.
In der letzten Zeit hat BrinellBaumaterialienkunde 1900 u. D. p. J. 1905,
Bd. 320, S. 280. ein anderes
Verfahren in Vorschlag gebracht. Brinell benutzt immer
eine Gußstahlkugel (D = 10 mm) die gegen eine ebene
Fläche des zu prüfenden Materials gedrückt wird. Diese Methode kann also nicht einmal
gegen den zweiten der von Hertz erhobenen Einwände
verteidigt werden. Sie hat vor der alten Methode nur den Vorzug, daß ein Körper vom
bestimmten Krümmungsradius benutzt wird. Bei der Berechnung der Druckfläche wird die
Kugel als starr angesehen und die Druckfläche als die dem Durchmesser des
Kugeleindrucks entsprechende Kugelkalotte angesehen. Diese Voraussetzung wird wohl
bei Prüfung härterer Körper nicht erfüllt sein.
Daß die Methode trotzdem große Verbreitung gefunden hat, rührt wohl daher, daß sie
die praktisch einfachste und für technische Zwecke genau genug ist, daß ferner nach
dieser Methode auch fertige Maschinenteile in Bezug auf Härte und Gleichmäßigkeit
geprüft werden können und daß schließlich eine Beziehung zwischen der Härtezahl und
der Zugfestigkeit vorhanden zu sein scheint.
Im folgenden sollen einige Versuche beschrieben werden, die ich auf Anregung von
Herrn Prof. Dr. Eugen Meyer im Festigkeistlaboratorium
der technischen Hochschule zu Charlottenburg zur Prüfung dieser Methode angestellt
habe. Es sollten ursprünglich Versuche mit mehreren verschiedenen Materialien
unternommen werden, jedoch reichte die Zeit, die uns zur Verfügung stand, nicht aus
um sie durchzuführen. Statt dessen wurden eingehendere Versuche über den Einfluß des
Kugeldurchmessers und des Druckes auf die Härte des Gußeisens gemacht, welche
Versuche, da das Gußeisen in seinen elastischen Eigenschaften eine Sonderstellung
einnimmt, einiges Interesse bieten dürfte.
Die Kugeln von den Durchmessern 5, 7,5, 10, 15 und 20 mm waren von der Firma Ludwig Loewe bezogen.
Die Kugeleindrücke wurden in einer Pohlmeyer-Maschine
für 50 t ausgeführt. Jede ganze Umdrehung des Lastzeigers entsprach 10 t und ein
Teilstrich der Skala 20 kg, so daß noch 2 kg geschätzt werden konnten. Der Druck
wurde immer ganz langsam erhöht und dann 5 Min. konstant gehalten.
Das verwendete Gußeisen war normaler Maschinenguß und besaß im Mittel 1200 kg/qcm Festigkeit.
Die Druckflächen wurden gehobelt und geschlichtet. Die Platten waren etwa 120 mm
lang, 50 mm breit und 30 mm hoch. Zur Führung für die Kugeln wurde jede Platte mit
einem Pappdeckel bedeckt, der mit Löcher von etwas kleinerem Durchmesser als
derjenige der Kugeln versehen war.
Die Messung der Durchmesser der Eindrücke geschah mit einem kleinen Komparatur der
Firma Carl Zeiss, Jena. Die Durchmesser wurden immer in
zwei gegeneinander senkrechten Richtungen gemessen, in jeder Richtung wenigstens
zweimal und aus beiden das Mittel genommen.
Erste Versuchsreihe.
Abmessungen der Platte: Länge 120, Breite 52, Höhe 27 mm. Verwendete Kugeln: 5, 7,5
und 10 mm Durchmesser.
Die Kugeleindrücke wurden zu zwei Reihen in 17,5 mm Abstand vom Rande angebracht und
zwar in der Reihenfolge: 5 mm Kugel in der ersten Reihe, 7,5 in der zweiten, 10 in
der ersten, dann wieder 5 in der zweiten usw. Der Abstand zwischen zwei Eindrücken
in einer Reihe war 34,5 mm, derjenige zwischen zwei benachbarten in den beiden
Reihen 25 mm. Die Versuchsergebnisse sind in Tab. 2 zusammengestellt. Hier bedeuten
d1 und d2 die Durchmesser der
an den zwei verschiedenen Stellen der Platte, mit derselben Kugel und mit demselben
Druck erhaltenen Eindrücke. Aus beiden ist das Mittel genommen und hieraus die
Druckfläche f berechnet.Streng genommen müßte man erst aus den beiden
Flächen das Mittel nehmen. Da aber die Unterschiede zwischen d1 und d2 nur bei der
7,5 mm Kugel bemerkenswert waren, so ist einfach das Mittel aus den
Durchmessern genommen.
Tabelle 2.
Reihe
Kugel-durch-messer
BelastungPkg
Kugeleindruck
\frac{\Delta\,P}{\Delta\,f}
Härte-zahlH=\frac{P}{f}
Durchmesser mm
Fläche+qmm
d
1
d
2
Mittel
I a
5
5001000
2,0422,802
2,0452,814
2,0442,808
3,4296,78
145,8149,0
145,8147,5
I b
7,5
500100015002000
2,1342,9363,5294,051
2,1132,8953,4953,998
2,1242,9163,5124,025
3,6246,9510,2813,80
137,9150,2150,2142,0
137,9143,9145,9144,9
I c
10
50010001500200025003000
2,2023,0193,6214,1314,5884,948
2,1963,0223,6094,1294,5634,952
2,1993,0213,6154,1304,5764,950
3,8497,33710,6214,0117,4120,60
129,9143,4152,4147,4147,1156,7
129,9136,2141,2142,7143,6145,6
Die den Tabellen entsprechenden Kurven (s. Fig.
1).
Zweite Versuchsreihe.
Durchmesser der Kugeln: 10, 15 und 20 mm.
Abmessungen der Platte: Länge 120, Breite 50, Höhe 29 mm.
Da hierbei größere Pressungen verwendet werden mußten als bei Reihe I, so wurde der
Abstand zwischen den Eindrücken größer gewählt. Die letzteren wurden nämlich in
einer Reihe in der Mitte der Platte angeordnet und zwar die 10 mm-Kugel 20 mm, die
15 mm-Kugel 25 mm vom Rande und die 20 mm-Kugel in der Mitte zwischen beiden auf 40
mm Abstand.
Textabbildung Bd. 322, S. 35
Fig. 1.
Wenn die Härte dieser Platte dieselbe gewesen wäre, wie die der ersten, so hätte man
jetzt eine vollständige Reihe mit den Kugeln 5, 7,5, 10, 12, 20 gehabt. Da dies
indessen nicht der Fall war, wurde nachträglich mit der 5 mm-Kugel in einem Abstand
von etwa 20 mm von der 10 und 15 mm-Kugel gedrückt um eine Reihe mit vier Kugeln zu
gewinnen. Die Versuchsergebnisse sind in der Tabelle 3, die entsprechenden Kurven in
Fig. 2 dargestellt.
Textabbildung Bd. 322, S. 35
Fig. 2.
Tabelle 3.
Reiche
Kugel-durch-messermm
BelastungPkg
Kugeleindruck
\frac{\Delta\,P}{\Delta\,f}
Härte-zahlH=\frac{P}{f}
MittlererDurchm.mm
Fläche fqmm
II a
5
200 400 600 800 1000
1,224 1,708 2,047 2,347 2,607
1,195 2,364 3,442 4,595 5,762
167,3171,1185,5173,5171,4
167,3169,2174,3174,1173,6
II b
10
1000 2005 3006 4000
2,844 3,863 4,647 5,324
6,4912,1917,9924,11
154,1176,3172,6162,4
154,1164,5167,1165,9
II c
15
1000 2008 3008 4000 5000 6000 8000
3,040 4,089 4,922 5,597 6,236 6,771 7,730
7,3513,3919,5825,5231,9938,0650,60
136,1166,9161,6167,0154,6164,7159,5
136,1150,0153,6156,7156,3157,6158,1
II d
20
1000 2010 3002 4000 5000 6000 7000 80001000013000
3,063 4,216 5,075 5,804 6,417 6,993 7,514 8,000 8,86710,027
7,4614,1420,6127,0233,2239,7146,0052,4665,1584,57
134,0151,2153,3155,7161,3154,1159,0154,8157,5154,6
134,0142,1149,6148,0150,5151,1152,2152,5153,5153,7
Dritte Versachsreihe.
Durchmesser der Kugeln: 5, 10, 15, 20 mm.
Dimensionen der Platte: 122, 51, 28,5 mm.
Die Eindrücke wurden wieder in zwei Reihen jede in 17,5 mm Abstand vom Rande
angeordnet und zwar in der ersten Reihe die 5 mm-Kugel 17,5 mm vom Ende der Platte
und 58 mm davon die 15 mm-Kugel, in der zweiten Reihe die 10 mm-Kugel 17,5 mm vom
anderen Ende der Platte und 58 mm davon die 20 mm-Kugel. Der Abstand zwischen 15 und
20 mm-Kugel war dann 34 mm. Die Ergebnisse finden sich in Tab. 4 und der Fig. 3.
Textabbildung Bd. 322, S. 36
Fig. 3.
Besprechung der Versuchsergebnisse.
Die den ersten zwei Versuchsreihen entsprechenden Kurven sind, wie aus den Figuren
ersichtlich sehr nahe gerade Linien, die die Abszissenachse in der Nähe des
Nullpunktes schneiden. Ihre Gleichungen würden also die Form haben
P = af – b.
Tabelle 4.
Reiche
Kugel-durch-messermm
BelastungPkg
Kugeleindruck
\frac{\Delta\,P}{\Delta\,f}
Härte-zahlH=\frac{P}{f}
MittlererDurchm.mm
Fläche fqmm
III a
5
60 120 200 400 600 8101010
0,7461,0241,3051,7702,1082,4252,692
0,440 0,833 1,363 2,543 3,659 4,930 6,18
136,3152,7150,9169,5179,2165,2160,1
136,3144,1146,7157,3164,0164,3163,4
III b
10
100 400 7001000200030004000
1,0981,9322,4552,8823,8954,7015,346
0,949 2,96 4,82 6,6712,4118,4424,33
105,3149,3161,3162,1174,2165,8169,8
105,3135,1145,1149,9161,0162,6164,4
III c
15
200 6001000200030004000
1,5922,4883,0974,1664,9825,704
2,00 4,88 7,6213,9020,0526,51
100,0138,9146,0159,2162,6154,8
100,0123,0131,2143,9149,7150,8
III d
20
200 6001000200030004000
1,6222,5933,1844,3315,1165,832
2,14 5,32 8,0214,8720,9227,31
93,5125,8148,1146,0165,3156,5
93,5112,7124,7134,5143,5146,4
Selbstverständlich müssen aber die Kurven in der Wirklichkeit durch den Nullpunkt
gehen, und um hierfür einen experimentellen Nachweis zu haben, wurde die dritte
Versuchsreihe gemacht. Wie man sieht, ist dieses auch der Fall. Die bei größeren
Drucken geraden Linien biegen in der Nähe des Nullpunktes um und nähern sich
demselben immer mehr. Hiernach würden also die Kurven etwa als Hyperbeln aufzufassen
sein mit den Asymptoten P = af – b, und man könnte sie
durch die Gleichung
P=a\,f-\frac{b\,f}{c+f}
darstellen. Diese Gleichung stellt eine Hyperbel dar, die
durch den Nullpunkt geht und deren andere Asymptote der Ordinate parallel ist. Da
indessen der Verlauf in der Nähe des Nullpunktes für die Bestimmung der Härte
belanglos ist, so wird man sich mit der Gleichung der geraden Linie begnügen können.
Hieraus würde man denn für den Druck auf der Flächeneinheit oder die Härte den
Ausdruck
H=a-\frac{b}{f}
erhalten, und die Härte würde dann als der konstante Grenzwert
für große Druckflächen, d.h. durch die Konstante a zu
definieren sein. Berechnet man so aus der ersten Versuchsreihe nach der Methode der
kleinsten Quadrate die beiden Konstanten a und b, so erhält man folgende Werte:
D
=
5
7,5
10
a
=
149,3
147,6
150,0
b
=
11,9
28,5
98,8
Aus der zweiten Reihe erhält man wieder, wenn für die 20 mm-Kugel die Drucke
4000–13000, für die 15 mm-Kugel 3000–8000, 10 mm-Kugel 1000–4000 und 5 mm-Kugel
200–1000 genommen werden
D
=
5
10
15
20
a
=
176,0
170,6
160,6
156,1
b
=
11,2
90,6
123,5
194,7
Die Konstante b ist in beiden Fällen ziemlich
gleich, obwohl die Härte verschieden ist, was ja auch ein Zufall sein kann. Sie
wächst rasch mit dem Kugeldurchmesser, jedenfalls rascher als die zweite Potenz
desselben. Die Konstante a, welche also die Härte
darstellen sollte, ist in der ersten Reihe so gut wie unabhängig vom
Kugeldurchmesser, im zweiten Falle nimmt sie deutlich aber langsam mit wachsendem
Durchmesser ab. Dies tritt auch deutlich in den Kurven zum Vorschein; in Fig. 1 sind sie nahezu parallel, in Fig. 2 nicht. Auch bei der dritten Platte, die
weicher war als die zweite, tritt diese Erscheinung deutlich zu Tage. Hier sind
einerseits die mit 5 und 10, andererseits die mit 15 und 20 mm-Kugeln erhaltenen
Kurven parallel. Daß es alle nicht sind, beruht wohl auf Ungleichmäßigkeit der
Platte. Von einer Beziehung H3√D , wie sie Auerbach bei seinen Versuchen gefunden hat, ist also
hier in Uebereinstimmung mit den späteren Versuchen von Föppl keine Rede. Je weicher das Material desto weniger hängt die Härte
von dem Kugeldurchmesser ab.
Es ist aber auch möglich, daß der geradlinige Verlauf der Kurve nur in erster
Annäherung gilt. Betrachtet man nämlich in den Tabellen die Größe \frac{\Delta\,P}{\Delta\,f}, so
sieht man, daß sie, abgesehen von den unregelmäßigen Schwankungen bei größeren
P doch deutlich abnimmt. Hiernach würde der Verlauf
in der Wirklichkeit etwas komplizierter sein, indem die Kurve zuerst langsam, dann
schnell und dann wieder langsamer steigt, um schließlich möglicherweise, da die
Größe H=\frac{P}{f} ziemlich konstant bleibt, in eine Gerade überzugehen, die durch den
Nullpunkt selbst geht. Man hätte dann die Härte nicht durch die Konstante a, sondern durch den Einheitsdruck \frac{P}{f} selbst zu
definieren, wie es auch Auerbach und Föppl getan haben. Für die so definierte Härte gilt
natürlich dasselbe, was oben von der Konstante a gesagt
wurde.
Eine Beziehung zwischen Härte und Kugeldurchmesser, die von den Eigenschaften des
Stoffes unabhängig wäre, scheint also nicht vorhanden zu sein. Dagegen geht aus den
Versuchen deutlich hervor, daß diese Abhängigkeit desto unmerkbarer wird, je weicher
das Material ist. Bei ganz plastischen Stoffen, wie beispielsweise Kupfer und Blei
würde vermutlich die nach der Brinellschen Methode
bestimmte Härte sich von dem Kugeldurchmesser ganz unabhängig erweisen.