Meghatározott D átmérőjű acélgolyót F trheléssel meghatározott ideig a vizsgálandó anyagba nyomunk és a terhelés megszüntetése után megmérjük a benyomódás átmérőjét. A Brinell-keménység az F terhelő erő, valamint a d átmérőjű gömbsüveg hányadosa. A Brinell-vizsgálat elvi vázlatát az ábra mutatja.
A keménység mérőszáma: Brinell-keménység, jele: HB.
Megjegyzés: ha a HBW a jelölést alkalmazzuk a W a keményfém golyóra utal. Ha acélgolyót használunk akkor a jelölés HB vagy HBS. A keménység számértékét az (1) összefüggéssel határozhatjuk meg:

               (1)

            Jelölések:
                            F: a terhel erő, (N)-ban
                            A: a benyomódás, gömbsüveg felülete, (mm² )-ben
                            D: a terhelő golyó átmérője (mm)-ben
                            d: a lenyomat átmérője (mm)-ben
                             
    A Brinell-módszernél a keménység – az (1) képlet tanúsága szerint – terheléstől függő. Különböző keménységű anyagoknál a terhelőerőt a lenyomat-átmérőfüggvényében szükséges meghatározni. A lenyomat-átmérő, és az alkalmazott vizsgálógolyó átmérő közötti összefüggést a (2) egyenlet mutatja:

              (2)
A terhelés, a mérőerő nagyságát a (3) összefüggéssel határozhatjuk meg:

    (N)        (3)
ahol:     K a terhelési tényező (N/mm²)

  A különböző terhelésekhez – a (2) és a (3) feltételt kielégítően – választható golyóátmérőket a vizsgálható anyagok szerinti csoportosításban az alábbi táblázat tartalmazza.

^*Megjegyzés:    A D=10 mm-es golyóhoz K=15 is tartozik, F=14 710 N jelölése: HB 10/1500
A zárójelbe írt K·D² szorzat értékét a mérőerő jelölésére alkalmazzuk (ez a mérőerő kp-ban kifejezett értéke).
A Brinell-keménység jelölése (ha a mérést 10–35 °C-on, szoba hőmérsékleten végezték): a keménység számértéke HBW D/KּD² /t, Jelölések:         D:  a golyó átmérője mm-ben t :   a terhelés időtartama s-ben. A t jelölést csak akkor írják ki, ha a terhelés időtartama eltért az általánosan alkalmazott 10–15 s értéktől.
Jelölési példák:
350 HBW 5/750, azaz a 350 Brinell-keménység D = 5 mm átmérőjű golyóval, F =7355 N terheléssel és az általánosan előírt időtartammal elvégzett mérés eredménye;
600 HBW 1/30/20 jelölésben a 600 Brinell-keménységet D = 1 mm, F = 294,2 N és a mérés időtartama 20 sec.
A Brinell-vizsgálat végrehajtásának  főbb lépései:
        a)      A vizsgálandó felület előkészítése:
A vizsgálandó felület legyen sík, sima felületű, revementes, és fémtiszta. Az előkészítést úgy kell elvégezni, hogy a hőhatás, vagy a hidegalakítás a keménységet ne befolyásolja. A felületet csiszolással, finomreszeléssel lehet megmunkálni, de ha a mérést 1 mm átmérőjű golyóval mérjük, polírozni is szükséges azt. A vizsgált anyag vastagsága legalább a benyomódás h mélységének tízszerese legyen, és a lenyomat az anyag túloldalán ne okozzon alakváltozást. A legkisebb s anyagvastagság

         (mm)                (4)

        b)      Vizsgáló berendezés:
A vizsgáló berendezés, valamint a vizsgáló golyók pontossága feleljen meg a vonatkozó szabványok előírásainak. Hiteles mérés csak érvényes OMH (Országos Mérésügyi Hivatal) bizonyítványokkal rendelkező géppel és behatoló testekkel végezhető.
        c)      A vizsgálat végrehajtása
Környezeti hőmérséklet döntő vizsgálatoknál 20±^oC, egyéb esetben A vizsgálat alatt óvni kell a gépet a rázkódástól, rezgésektől.A vizsgált anyagot merev alapra kell helyezni, ügyelve annak tisztaságára. Befogó készülék alkalmazása esetén a próbadarab felülete legyen merőleges a terhelés irányára. A golyót egyenletesen, lökésmentesen kell a próbadarabba benyomni, melynek ideje általában 10-15 sec. Olyan anyagok vizsgálatánál , melyekre jellemző az időtől függő képlékeny alakváltozás, ez az idő 30-180 sec.
A benyomódás a vizsgált anyag szélétől, vas és ötvözetei esetében 2,5d , könnyűfémek és ötvözeteinél 3d. Két lenyomat távolsága 4d, 6d, ez utóbbi könnyűfém és ötvözeteire vonatkozik.Ha a mérést görbült felületen kell mérni, a döntő vizsgálathoz az előkészített felűlet hossza és szélessége legalább 2D legyen.A vizsgálati terhelést, a terhelési tényező (K) és golyóátmérő (D) függvényében a táblázat segítségével határozható meg (a benyomódás átmérője 0,25D és 0,6D között kell tartani).
A benyomódás d átmérőjét a méréshez használt golyó D átmérőjének ±0,25%-ának megfelelő pontosságú mérőmikroszkópot kell használni. Pl. Ø 2,5 mm-es golyó esetében 0,006 mm-es (0,00625) leolvasási pontosságot követel meg.A benyomódás átmérőjét egymásra merőleges, két irányból kell megmérni, és számtani közepével számolni. Ha a két átmérő különbsége eléri az 5%-ot, azt a jegyzőkönyvben jelezni kell, pl. anizotrop anyagok vizsgálatakor.
A mérések számát a termékre vonatkozó előírásban kell megadni.A keménységi mérőszámot az (1) képlet segítségével kiszámíthatjuk, de célszerűbb Brinell táblázatból ( MI 15115 ) kikeresni.
        d)      Jegyzőkönyv:
Az álltalános adatokon kívü tartalmaznia kell: -próbatest jele; -golyó átmérője; -terhelés nagysága; -terhelési idő; -benyomódási átmérők; a mért Brinell keménység értéke lenyomatonként. A vizsgáló berendezés típusát, hitelesítésének idejét, vizsgálati szabvány számát.
Megjegyzés: A keménységvizsgáló gépet naponta ellenőrizni kell a mérendő tárgy keménységével közel azonos keménységű etalonnal.
Alkalmazási korlátok:
        a) 650 HBW érték felett a golyó deformációja miatt a módszer nem használatos, a mérés pontatlan.
        b) A felületedzett tárgyak kemény kérge, illetve lágyabb magja keménységkülönbségének kimutatására az eljárás nem alkalmas.

  Vizsgálat növelt hőmérsékleten (MSZ 1 05-1 0)

  A Brinell-eljárással növelt hőmérsékleteken is végezhetünk vizsgálatokat, de ez esetben az alábbi kondíciók biztosítása szükséges:
                – Hőmérséklet-tartomány 40…900 C között
                – a próbatest és a szúrószerszám hőmérséklete ±10 C-on belül tartandó
                – az ilyen vizsgálat semleges gázban vagy vákuumban végzendő az intenzív oxidáció elkerülése érdekében (olaj- vagy só fürdő is alkalmazható)
                – a terhelés időtartama: szobahőmérsékleti idő +30
                – a lenyomat átmérő szobahőmérsékleten mérendő, revementes felületen
                – amennyiben a vizsgálati hőmérsékleten szövetszerkezet-változás következhet be, úgy a darab vizsgálat előtti megeresztő hőkezelését el
                    kell végezni.
                – két mérés számtani átlagául az esetben vehetők figyelembe az adatok, ha azok 10%-al nagyobb mértékben egymástól nem térnek el.

Műanyagok keménységvizsgálata

    A műanyagok keménységét – a nem porózusokét – gyakran a Brinell-elv szerint vizsgálják, rendszerint egy célkészülékkel, és betartva az MSZ EN ISO 2039-1 szabvány előírásait. A próbatest mérete: 50x50 mm, ajánlott vastagság: 4 mm. A vizsgáló acélgolyó átmérője: D = 5 mm. A vizsgálóterhelést 49, 132, 358 és 961 N értékek közül célszerűen választják, figyelembe véve a (2) és a (4) összefüggéseket és az anyag tulajdonságait. Mivel a lenyomat átmérője helyett a golyó-benyomódás maradó mélységét mérik, ezért 9,8 N előterhelésnél nullázzák a mérőórát, majd ráadják a vizsgálóterhelést. A terhelés időtartama: 30 s. A vizsgálat előtt 96 órán át kondicionálni kell az anyagot 23 ±2 C-os és 5 ±5% relatív nedvességtartalmú térben az MSZ EN ISO 291:1999 előírása szerint.

Faanyagok keménységvizsgálata

Faanyagok keménységét Brinell-elv szerint is vizsgálják betartva az MSZ 6786-11 szabvány előírásait. A faanyagból 50x50 mm alapterület és legalább 50 mm magas hasábokat kell készíteni és kondicionálni az MSZ 6786-1 előírásai szerint.

A vizsgáló acélgolyó átmérője:  D=10 mm. A terhelés: 490,33 N az európai fafajták,
                                                                                    98,06 N az igen puha, lombos fafajták, és
                                                                                    980,67 N az igen kemény, trópusi fafajták vizsgálatánál.
                                                A terhelés időtartama: 30 s.

A mérést követően, a lenyomat környezetéből 10 g mintát kell kivenni és meg kell határozni a fa nedvességtartalmát, az MSZ 6786-2 szabvány előírásai szerint. A keménység mért értékeit a nedvességtartalommal korrigálják. A faanyagok keménységét bütü-, sugár- és húrirányú metszeteken is meg kell határozni

Vonatkozó szabványok:

MSZ EN ISO 6506-1:2006;   Fémek. Brinell-keménységmérés. 1. rész: Mérési eljárás (ISO 6506-1:2005)
                                                   

MSZ 105-10:1977; Keménységmérés Brinell szerint meleg állapotban. (Visszavonva)
MSZ 15115:1979; Segédtáblázatok a Brinell-keménység meghatározásához.
MSZ EN ISO 2039-1:1999; Műanyagok. A keménység meghatározása.
                                                    1. rész: Golyóbenyomásos módszer. (Visszavonva)
MSZ 6786-11:1982; Faanyagvizsgálatok. A keménység meghatározása.