In diesem Beitrag zur Härteprüfung erklären wir dir warum manche Werkstoffe weicher beziehungsweise härter sind als andere und wie die Brinell, die Vickers und die Rockwell Härteprüfung jeweils abläuft.
Inhaltsübersicht
Die Härteprüfung zur Bestimmung der Härte eines Materials
Deine Uhr ist dir letztens auf die Tischkante gefallen und jetzt ist dein Band zerkratzt und eingedellt. Wie leicht du einen Werkstoff verändern kannst, liegt daran wie weich oder hart er ist. So ist Aluminium im Gegensatz zu Edelstahl zum Beispiel relativ weich. Das liegt zum einen an den Bestandteilen des Materials, also aus welchen einzelnen Materialien die Werkstoffe zusammengesetzt sind oder welche Zusatzwerkstoffe hinzugefügt wurden, und zum anderen an ihrer Weiterverarbeitung. Durch Vergüten beispielsweise werden die Werkstoffe auf gewisse Temperaturen erhitzt, um somit die Härte zu steigern.
Aber welches Material ist härter und welches ist weicher? Dafür gibt es die sogenannte Härteprüfung. Je nach Art des Eindringkörpers gibt es drei verschiedene Verfahren den Härtegrad zu testen: Das Brinell-Verfahren, das Vickers-Verfahren und das Rockwell-Verfahren. Als erstes schauen wir uns an wie der Begriff der Härte genau definiert ist: Sie ist der Widerstand eines Werkstoffs gegen das Eindringen eines Prüfkörpers. Mithilfe eines Härteprüfgeräts wird ein Eindringkörper langsam in das zu untersuchende Material gedrückt. Abhängig von Form und Härte des Prüfkörpers sowie der Art und Größe der Belastung dringt dieser in das Probematerial verschieden tief ein und hinterlässt unterschiedliche Abdrücke. Aus dieser Eindrucktiefe oder der Eindruckfläche wird dann die Härte berechnet.
Brinell-, Vickers- und Rockwell-Härteprüfverfahren im Vergleich
Beim Brinell-Verfahren ist der Prüfkörper eine Kugel. Hier wird der Durchmesser des Eindrucks gemessen. Die Brinellhärte wird als HBW gekennzeichnet. Du kannst sie mit folgender Formel berechnen:
Geht man nach dem Vickers-Verfahren vor, so hat der Prüfkörper eine Pyramidenform. Auch hier wird die Fläche gemessen, um die Härte bestimmen zu können. Dabei werden die beiden Diagonalen d1 und d2 gemessen. Die Vickershärte wird mit den Buchstaben HV gekennzeichnet und nach dieser Formel berechnet:
Dabei ist 
Der Prüfkörper beim Rockwell-Verfahren ist ein Diamantkegel. Dieses Mal wird jedoch zur Bestimmung der Härte die Eindringtiefe gemessen. Die Rockwellhärte wird berechnet mit
H ist dabei die gemessene Eindringtiefe und S die Skaleneinteilung, die der Skala auf der Messuhr entspricht. Meistens entsprechen 100 Skalenteile 200μm beziehungsweise 0,002mm.
Jetzt kennst du die drei verschiedenen Verfahren zur Härteprüfung und ihre unterschiedlichen Herangehensweisen zur Bestimmung der Härte eines Werkstoffs. Auch der Werkstoff deiner Armbanduhr hat einen bestimmten Härtegrad. Wenn du wissen willst welcher das ist, dann kannst du in Tabellen den Werkstoff suchen und dazu die Härte herauslesen.
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Härteprüfung — häufigste Fragen
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Härteprüfung — häufigste Fragen
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Was ist ein Instrument zur Messung der Härte eines Materials?Ein Instrument zur Messung der Härte eines Materials ist ein Härteprüfgerät, das einen genormten Eindringkörper mit einer definierten Kraft in die Oberfläche drückt. Je nach Verfahren misst das Gerät danach den Eindruckdurchmesser, die Eindruckfläche (über Diagonalen) oder die Eindringtiefe und gibt daraus den Härtewert an.
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Welche Härteprüfung ist üblich?Üblich ist in der industriellen Praxis häufig die Rockwell-Härteprüfung, weil sie schnell ist und die Härte direkt über die Eindringtiefe bestimmt. Welche Härteprüfung „üblich“ ist, hängt aber vom Werkstoff und vom gewünschten Messbereich ab, sodass Betriebe je nach Anwendung auch andere Verfahren nutzen.
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Ist eine Härteprüfung zerstörungsfrei?Eine Härteprüfung ist nicht vollständig zerstörungsfrei, weil der Eindringkörper einen bleibenden Abdruck in der Oberfläche hinterlässt. Die Prüfung gilt deshalb meist als „bedingt zerstörungsfrei“, wenn der Eindruck klein ist und das Bauteil dadurch in seiner Funktion nicht relevant beeinträchtigt wird.
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Welcher Standard gilt für Härteprüfungen?Für Härteprüfungen gelten je nach Verfahren eigene Normen, die Prüfkräfte, Eindringkörper, Messauswertung und Bezeichnung festlegen. In Europa sind das typischerweise DIN EN ISO 6506 für Brinell, DIN EN ISO 6507 für Vickers und DIN EN ISO 6508 für Rockwell.
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Werkstoffprüfung verstehen
Die Härteprüfung ist ein wichtiges Verfahren der Werkstoffprüfung in Technik und Werkstoffkunde. Wer sich mit Werkstoffprüfung beschäftigt, vergleicht Messwerte und Prüfverfahren, um Werkstoffe sinnvoll auszuwählen. So kannst du einordnen, wie sich ein Werkstoff unter Belastung verhält und warum Wärmebehandlung Eigenschaften verändert. Weitere Videos dazu findest du in unserem Ingenieurwissenschaftenbereich.