Härteprüfung
Wir führen Härteprüfung an Metallen, Gläsern, Kunststoffen und Beschichtungen als Dienstleistung durch. Dazu verwenden wir die gängigen Härteprüfverfahren, wie z.B. die Härteprüfung nach Vickers, Koop, Rockwell, Brinell, Leeb, Shore uvm. Die Härteprüfung an Beschichtungen und in kleinen Oberflächenbereichen erfolgt entweder mit der Mikrohärteprüfung oder der Nanoindentierung mit sehr kleinen Prüfkräften.
Die Härteprüfung ist ein Mittel zur Unterscheidung von Werkstoffeigenschaften. Bei der Härteprüfung wird ein Prüfkörper in den Werkstoff eingedrückt und die Härte als Eindringwiderstand bestimmt. Für die Härteprüfung an Festkörpern werden überwiegend Verfahren mit statischer Prüflast eingesetzt und ein Prüfkörper in den Werkstoff eingedrückt. Zur Bestimmung der Härte dient entweder die Eindrucksgröße (optische Messverfahren), die Eindringtiefe des Prüfkörpers (Tiefen-Messverfahren) oder der Kraft-Weg-Verlauf während der Prüfung (instrumentierte Eindringprüfung).
Prüfungen
- Härteprüfung Vickers
- Härteprüfung Knoop
- Härteprüfung Rockwell
- Härteprüfung Brinell
- Kleinlast-Härteprüfung
- Mikrohärteprüfung
- Nanoindentierung
- Einhärtetiefe bestimmen
- Härte-Tiefen-Verlauf-Messung
- Härteprüfung Kunststoffe
- Mobile Härteprüfung nach Leeb
Materialien
- Metalle
- Gläser
- Keramik
- Kunststoffe
- Elastomere
- Beschichtungen
Härteprüfung nach Vickers, Knoop, Brinell, Rockwell
Die Härteprüfung nach Vickers (HV), Knoop (HK) und Brinell (HB) gehören zu den optischen Prüfverfahren. Bei diesen Härteprüfungen wird nur eine einzelne Prüfkraft aufgebracht und anschließend wird der bleibende plastische Abdruck des Prüfkörpers im Bauteil lichtoptisch gemessen. In der aktuellen Norm für die Vickershärteprüfung ISO 6507:2018 dürfen Härtewerte nicht mehr optisch aus Diagonalen kleiner 20 µm ermittelt werden, was bei Metallen in etwa HV0.2 entspricht. Diese sogenannten Mikrohärten bestimmen wir deshalb durch die instrumentierte Eindringprüfung (Mikrohärteprüfung, Nanoindentierung).
Zu den Tiefen-Messverfahren gehört die Härteprüfung nach Rockwell (HR). Bei diesem wird zuerst eine geringe Vorkraft aufgebracht, dann die Hauptkraft und nach einer bestimmten Zeit wird diese wieder bis zur Vorkraft zurückgenommen. Meist eingesetzt ist das Verfahren nach Skala C (engl. cone) mit einem Diamantkegel, wozu die Härteangabe den Zusatz HRC erhält. Für weichere und mittelharte Stähle und Messing wird die Skala B verwendet mit einer Wolframcarbidkugel (W) als Prüfkörper. Der aus dieser Härteprüfung ermittelte Härtewert erhält den Zusatz HRBW (früher bei Stahlkugel: HRB).
Einhärtetiefe
Zur Bestimmung der Einhärtetiefe von randschichtgehärteten Stählen werden durch die Mikrohärteprüfung Härteprüfungen im Querschliff vom Probenrand in Richtung der Probenmitte durchgeführt. Aus diesem so ermittelten Härte-Tiefen-Verlauf wird die Härtetiefe als Abstand von der Oberfläche zur Grenzhärte nach den jeweiligen Normen (s.u.) ermittelt.
Härte-Tiefenverlauf-Messung für Einhärtetiefe
Einsatzhärten
- Einsatzhärtungstiefe Eht (CHD)
- Norm: ISO 2639
- Grenzhärte = 550 HV
Randschichthärten
- Randschichthärtetiefe Rht (SHD)
- Norm: ISO 18203, EN 10328
- Grenzhärte = 80% x (Mindestwert Oberflächenhärte)
Nitrierte Bauteile
- Nitrierhärtetiefe Nht (NHD)
- Norm: DIN50190-3
- Grenzhärte = Kernhärte + 50 HV
Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für Härteprüfungen an Ihren Bauteilen.
Mikrohärteprüfung und Nanoindentierung
Die Mikrohärteprüfung und der Nanoindentierung sind gekennzeichnet durch kleine Prüfkräfte und geringen Eindringtiefen des Prüfkörpers. Diese finden Anwendung bei Härteprüfungen an Beschichtungen, in kleinen Oberflächenbereichen und für Härte-Tiefen-Verlauf-Messungen im präparierten Querschliff zur Bestimmung der Einhärtetiefe. Die Mikrohärteprüfung und die Nanoindentierung erfolgen im Steinbeis-Transferzentrum als instrumentierte Eindringprüfung, d.h. die Materialkennwerte werden aus der während der Messung aufgenommenen Kraft-Weg-Kurve berechnet. Durch die exakte Bestimmung der Kraft-Weg-Kurve wird eine deutlich höhere Genauigkeit als bei der klassischen Härteprüfung erreicht sowie auch die elastischen Eigenschaften des Werkstoffes mit erfasst. Des Weiteren können weitere Materialkennwerte bestimmt werden.
Kennwerte, die über die instrumentierte Eindringprüfung bestimmt werden können:
- Härte (Vickers-, Martens-, Eindring-)
- Einhärtetiefe
- Härteverlauf
- Verlustfaktor
- Verlustmodul
- Speichermodul
Mobile Härteprüfung nach Leeb
Die mobile Härteprüfung nach Leeb zählt zu den Rückprallhärteverfahren. Es handelt sich um ein dynamisches Verfahren bei dem ein Schlagkörper mit einer definierten Energie auf die Oberfläche trifft. Je nach erforderlicher Schlagenergie bzw. der Größe des Eindringkörpers, gibt es unterschiedliche Schlagkörper. Vorzugsweise wird die Prüfung nach Leeb zur mobilen Härteprüfung an massiven Bauteilen eingesetzt.
Shore Härteprüfung
Die Messung der Härte in Shore bei Thermoplastischen Elastomeren erfolgt nach ISO 7619-1 bzw. ISO 868. Bei der Shore-Härteprüfung dient ein federbelasteter Stift aus gehärtetem Stahl als Eindringkörper. Bei Shore A handelt es sich um einen Kegelstumpf und bei Shore D um eine kugelförmigen Spitze.
Härteprüfung Kunststoff
Die Härteprüfung von Kunststoffen und Hartgummi erfolgt mithilfe eines belasteten Kugeleindringkörpers. In der Norm ISO 2039-1 wird die Kugeldruckhärte von Kunststoffen mittels des Kugeleindrucksversuchs ermittelt. Die Norm ISO 2039-2 beschreibt die Ermittlung des Härtewerts mit einer Rockwell-Härteprüfmaschine unter Verwendung der Rockwell-Härteskalen R, L, M und E.
Beispielhafter Ablauf Härteprüfung: