HÄRTEPRÜFUNG WIKI

Härteprüfung Brinell

Die Härteprüfung nach Brinell dient zur Bestimmung der Härte von weichen bis hin zu mittelharten Metallen mit grober oder inhomogener Kornstruktur. Dazu wird ein Prüfkörper in das zu prüfende Bauteil eingedrückt und anschließend wird der bleibende Härteabdruck optisch vermessen und daraus die Brinell-Härte HBW berechnet. Die Härteprüfung nach Brinell gehört zu den optischen Messverfahren bei denen der bleibende plastische Eindruck des Prüfkörpers vermessen wird, während bei den Tiefen-Messverfahren die Eindringtiefe des Prüfkörpers zur Ermittlung der Härte dient.

Wie wird die Brinell Härteprüfung durchgeführt?

Bei der Brinell Härteprüfung wird eine Kugel aus Wolframcarbid mit einer definierten Kraft in das zu prüfende Bauteil eingedrückt. Je nach dem Beanspruchungsgrad wird eine Kugel entsprechenden Durchmessers mit einer bestimmten Prüfkraft verwendet. Anschließend wird der plastisch bleibende Abdruck des Prüfkörpers lichtoptisch vermessen. Je kleiner der Abdruck, desto härter ist das getestete Material. Die Einheit der ermittelten Härte ist kp/mm² und wird mit dem Verfahrensnamen Brinell (HBW = Härte Brinell mit Wolframcarbidkugel) bezeichnet.

Welche Werkstoffe können nach Brinell geprüft werden?

Mit Brinell können weiche Metalle (Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen, Blei, Zinn) bis hin zu mittelharten Metallen (vergütete Stähle) geprüft werden. Die Härteprüfung nach Brinell wird für Proben aus Werkstoffen mit einer groben oder inhomogenen Kornstruktur verwendet.

Was ist der Brinell-Wert?

Der Brinell-Wert ist die Angabe einer Härte, die ein Bauteil dem Eindringen einer Wolframcarbidkugel entgegensetzt.

Wie wird ein Härtewert nach Brinell angegeben?

Bei den Härteangaben ist es wichtig die Prüfkraft anzugeben mit der die Härte ermittelt wurde, da eine Abhängigkeit zwischen Härtewert und Prüfkraft besteht. Des Weiteren ist die Angabe des Kugelhalbdurchmessers zwingend erforderlich. So besagt die Angabe 450 HBW 5/60, dass eine Brinell-Härte von 450 kp/mm² bei der Prüfung mit einer Wolframcarbidkugel mit einem Durchmesser von 5 mm und einer Prüfkraft von 60 kp erreicht werden muss.

Härteprüfverfahren Brinell

DEFINITION

Das Brinell-Verfahren lässt sich wie folgt charakterisieren:

Statisches Härteprüfverfahren
Optisches Messverfahren, d.h. bleibende Eindrucksgröße wird lichtoptisch ausgemessen
Genormtes Verfahren (ISO 6506, ASTM E10)
Prüflastbereich: 1kgf bis 3000 kgf, d.h. Kleinlast- bis Makrobereich
Prüfkörper: Wolframcarbidkugel mit Durchmesser 1, 2.5, 5 oder 10 mm.

BEANSPRUCHUNGSGRAD

Der Beanspruchungsgrad dient dazu, um gleiche Prüfbedingungen bei unterschiedlichen Kugeldurchmessern und Prüfkräften zu gewährleisten. Der Beanspruchungsgrad ist als Näherungswert für die Flächenpressung zwischen Kugel und Prüfstückoberfläche anzusehen. Bei Einhaltung der in der Gleichung 0,102 x F/D² ausgedrückten Beziehung ist die Flächenpressung nahezu unabhängig vom gewählten Kugeldurchmesser.

DURCHFÜHRUNG

Bei der Brinell Härteprüfung wird eine Kugel aus Wolframcarbid mit einer definierten Kraft in das zu prüfende Bauteil eingedrückt. Anschließend wird der plastisch bleibende Abdruck des Prüfkörpers lichtoptisch vermessen. Je kleiner der Abdruck, desto härter ist das getestete Material.

PROBENANFORDERUNG

Bei der Härteprüfung nach Brinell ist eine Oberflächenpräparation für die zu prüfende Probe erforderlich, da die Oberflächenqualität gut genug sein muss, um den Prüfeindruck lichtoptisch auswerten zu können. Je größer der Kugeldurchmesser des Prüfkörpers desto rauer darf die Bauteiloberfläche sein.
Die Anforderungen der Brinell-Prüfung sind aber geringer als die der Vickers-Prüfung, da die Abdrücke größer sind.

HÄRTEANGABE

Ein Härtewert nach Brinell setzt sich aus den folgenden Bestandteilen zusammen:

Numerischer Härtewert
Zwei Großbuchstaben: HB (Härte nach Brinell)
Dritter Großbuchstabe W (Wolframcarbidkugel)
Prüflast in kgf
Einwirkdauer der Prüflast, wenn diese nicht im Bereich 10-15 s

Beispiel: 450 HBW 5/60/20

VOR- UND NACHTEILE

Das Brinell-Verfahren bietet folgende Vorteile:

Mit Brinell lassen sich inhomogene Materialien (z. B. Gussteile) prüfen, da die große Kugel viele Kristalle (unterschiedliche Gefügebestandteile des Materials) trifft und einen mechanischen Mittelwert bildet.
Eine Vielzahl an Prüfkräften und Kugeldurchmessern für die unterschiedlichsten Anwendungen steht zur Auswahl.
Relativ große Prüfeindrücke, die einfacher zu vermessen sind als die eher kleinen Vickers-Eindrücke.

Das Brinell-Verfahren hat folgende Nachteile:

Da der Abdruck lichtoptisch vermessen wird, muss die Oberfläche von ausreichender Qualität sein.
Hohes Risiko der Deformation des zu prüfenden Materials bei Prüfungen im Makrobereich mit hoher Prüflast (z.B. HBW 10/3000) und damit Gefahr von Messfehlern aufgrund von Wallbildung.
Das Verfahren ist etwas langsamer im Vergleich zum Rockwell-Verfahren, d.h. eine Härteprüfung dauert zwischen 30 und 60 Sekunden.
Mehrere Prüfkörper durch Kugeln mit unterschiedlichen Durchmessern.

Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für Brinell Härteprüfungen.

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Härteprüfung an Bauteilen

Welche Härteprüfung für welchen Werkstoff?

Vickers Härteprüfung

Homogene Werkstoffe mit niedriger bis hoher Härte.
Für kleine bis große Werkstücke
Härteverlaufsmessungen zur Ermittlung von Härtetiefen (Mikrohärte)
Härteverteilung über Schweißnahtbereiche (Mikrohärte)

Brinell Härteprüfung

Weiche Metalle (Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen, Blei, Zinn) bis hin zu mittelharten Metallen (vergütete Stähle).
Werkstoffe mit grober oder inhomogener Kornstruktur

Rockwell Härteprüfung

Bauteile mittlerer bis hoher Härte, z.B. durchgehärtete oder tief randschichtgehärtete
Mittelgroße bis große Werkstücke

Knoop Härteprüfung

Spröde Werkstoffe
Beschichtungen

Mobile Härteprüfverfahren

Besonders große oder schwere Werkstücke
Vor-Ort-Härteprüfungen

Instrumentierte Eindringprüfung

Dünne und sehr dünne Beschichtungen
Dünne Bleche
Kleine Bauteile
Einhärtetiefen
Härteverlaufsmessungen

Wie wird Härte definiert?

Die Härte ist der mechanische Widerstand eines Werkstoffes gegen das mechanische Eindringen eines anderen härteren Körpers. Die Härte kann sich durch Wärme verändern, das heißt die Härte eines Werkstückes nimmt nach einer Wärmebehandlung einen anderen Wert an. Die Härte gehört nicht zu den Grundeigenschaften eines Werkstoffs. Deswegen muss der quantitativ ermittelte Wert immer in Bezug zum Härteprüfverfahren mit den folgenden Parametern gesetzt werden:

Prüfkraft
Last-Zeit-Profil
Lasteinwirkdauer
Prüfkörper

Warum macht man eine Härteprüfung?

Die Härteprüfung wird gemacht zum Bestimmen des Widerstands, den ein Werkstoff der dauerhaften Verformung durch Eindringen eines härteren Eindringkörpers entgegensetzt. bestimmt werden. Damit lässt sich entscheiden ob ein bestimmter Werkstoff oder eine bestimmte Werkstoffbehandlung für den beabsichtigten Einsatzzweck geeignet ist.

Was wird bei der Härteprüfung gemessen?

Bei der Härteprüfung wird ein Prüfkörper in den Werkstoff eingedrückt und die Härte als Eindringwiderstand bestimmt. Diese Bestimmung erfolgt durch:

Messen der Größe des vom Prüfkörper hinterlassenen Eindrucks (optische Messverfahren)
Messen der Eindringtiefe des Prüfkörpers (Tiefen-Messverfahren)
Auswertung der Kraft-Weg-Kurve (instrumentierte Eindringprüfung)

Die instrumentierte Eindringprüfung (Martens Härteprüfung) ist dadurch gekennzeichnet, dass nicht nur die Härte mit hoher hohe Genauigkeit bestimmt wird sondern auch aus der Kraft-Weg-Kurve weitere Werkstoffkennwerte bestimmt werden können.

Die Wahl des Härteprüfverfahrens wird durch die Art und Homogenität des Werkstoffs, das Gefüge, die Größe der Probe und seinen Werkstoffzustand bestimmt. Bei allen Härteprüfungen muss die Probe repräsentativ für das gesamte Gefüge sein. Eine Ausnahme davon ist, wenn man z.B. die Härte von verschiedenen Gefügebestandteilen bestimmen möchte. Aus diesem Grund sollte bei einem heterogenen Gefüge ein größerer Eindruck als bei einem homogenen Werkstoff erreicht werden. Für jede Härteprüfung gibt es eigene Normen, die genaue Informationen über das Verfahren und dessen genauen Ablauf beinhaltet.

Bei der Wahl eines geeigneten Verfahrens für die Härteprüfung stellen die folgenden Punkte Auswahlkriterien dar:

Art des zu prüfenden Werkstoffs
Homogenität/Heterogenität des Werkstoffs
Härte des Werkstoffs
Größe der Probe
Dicke einer Beschichtung
Notwendigkeit einer Einbettung
Probenanzahl
Genauigkeit der Prüfung