Härteprüfverfahren

Härteprüfung allgemein

Definition: Die technische Härte ist der Widerstand des Werkstoffes bzw. des Werkstücks gegen das Eindringen eines Probekörpers.

Nach der Härteprüfung kann das Werkstück noch genutzt werden. Die Härteprüfung ist daher zerstörungsfrei. Sie gehört zu der Gruppe der mechanischen statischen Prüfverfahren.

Härteprüfung nach Brinell

Für die Härteprüfung nach Brinell gilt die DIN EN ISO 6506-1.

Bei diesem Verfahren wird eine gehärtete Stahlkugel, die einen bestimmten Durchmesser besitzt, mit einer definierten Kraft in das Werkstück eingedrückt. Nach Herausfahren des Probekörpers wird der Durchmesser des Eindruckes gemessen. Die Härte wird dann anhand einer Tabelle abgelesen. Sie kann aber auch mit einer Formel bestimmt werden:

HB=  , wobei D= Kugeldurchmesser und d= Durchmesser des Abdruckes

Je kleiner der Durchmesser des Eindruckes ist, um so härter ist das Werkstück.

Damit die Härteprüfung stets einheitlich ist, gelten folgende Bedingungen:

– Die Fläche des zu prüfenden Körpers muss blank und eben sein.
– Der Kugeldurchmesser beträgt: 1; 2.5; 5 oder 10 mm
– Die Kraft soll in etwa 10 sec. stoßfrei und senkrecht wirken. Das Werkstück wird mit dieser Kraft ebenfalls 10 sec. belastet.
– Damit das Werkstück nicht zerstört wird, muss es 10-fach so groß sein wie der Probekörper.

Die HB Prüfung wird bei Werkstoffen mittlerer Härte bis ca. 450 HB durchgeführt. Die HB Härteprüfung kann bei sehr dünnen oder sehr harten Körpern nicht angewandt werden. Weiterhin stellt diese Prüfung eine sehr preisgünstiges Verfahren dar.

Härteprüfung nach Vickers

Für die Härteprüfung nach Vickers gilt die DIN EN ISO 6507-1

Im Gegensatz zur Brinell Härteprüfung ist der Prüfkörper hier eine stumpfe, vierseitige Pyramide aus Diamant. Diese wird mit einer Kraft F in den zu prüfenden Werkstoff gedrückt. Nach der Entlastung wird die Diagonale des Eindruckes bestimmt. Der Eindruck hat die Form eines Quadrates.
Die Härte HV wird dann anhand einer Tabelle abgelesen.
Sie kann auch mit einer Formel berechnet werden:

HV=  , wobei d Mittelmaß der Diagonalen ist.

Es gilt ebenso: Je kleiner die Diagonale, desto größer ist die Härte.

Einige Bedingungen sind auch bei der Vickers – Prüfung zu beachten:

– Die Prüfkraft ist, zumindest im Bereich von F=49 bis 980N, nicht definiert. Es gibt allerdings übliche Lasten: F= 49, 98, 196, 294, 490 oder 980 N
– Das Werkstück (Stahl) wird 10- 15 sec. belastet.
– Die Prüffläche des Werkstückes muss eben und blank sein.

Das Vickers Prüfverfahren hat den Vorteil, dass alle Härtegrade geprüft werden können. Ebenso kann dieses Verfahren bei dünnen Werkstücken angewandt werden. Da dieses Verfahren ein hohes Maß an Präzision erfordert und somit Labors nötig sind, ist es teurer als die Brinell – Prüfung.

Härteprüfung nach Rockwell

Für die Rockwellprüfung gilt die DIN EN ISO 6508-1.

Bei diesem Verfahren kann sowohl ein Diamantkegel (HRC) als auch eine Stahlkugel (HRB) verwendet werden. Im Gegensatz zu den vorherigen Prüfverfahren kann der Härtewert bei der Rockwellprüfung direkt an der Maschine abgelesen werden.

Zu diesem Zweck wird zuerst eine Vorlast auf das Werkstück aufgebracht. Anschließend erfolgt die Zusatzlast.

Die Tiefe des Abdrucks nach Zurücknahme der Zusatzlast ist die Härte.

Die Härte erechnet sich wie folgt:

HRC= 100-500e
e = Eindringtiefe in mm unter Vorlast
HRB= 130-500e

Es gelten auch hier einige Bedingungen:

– Die Unterseite des zu prüfenden Körpers darf sich nicht plastisch verformen.
– Die Oberflächenstruktur ist im Gegensatz zu Brinell und Vickers unwichtig, d.h. keine Behandlung nötig.

Das Rockwellverfahren ist daher schnell und einfach.