Härteprüfung
Mit der Härteprüfung wird die Härte eines Bauteils als Widerstand gegen das Eindringen eines anderen Körpers bestimmt. Wir bieten als Steinbeis-Transferzentrum Prüfungen der Härte mit den jeweils normkonformen Härteprüfverfahren als Dienstleistung an. Hierzu gehören neben den Verfahren der Makrohärteprüfung auch die instrumentierte Eindringprüfung in Form von Mikrohärteprüfung und Nanoindentierung. Diese dienen dazu die Härte mit kleinen und sehr kleinen Prüfkräften zu bestimmen, z.B. bei Beschichtungen.
Wir führen Härteprüfungen an
- Metallen,
- Nichtmetallen und
- Beschichtungen
durch und bestimmen
- die Oberflächenhärte,
- die Kernhärte,
- die Einhärtetiefe und
- die Härte von Beschichtungen.
Erfahren Sie mehr durch Anklicken eines Themas:
Mikro-
härteprüfung
Dünne Bleche
Kleine Bauteile
Nano-
indentierung
Materialcharakterisierung
Gefügebestandteile
Härteprüfung
Kunststoff
Optische Messverfahren
Die Härteprüfungen nach Vickers, Brinell und Knoop gehören zu den optischen Messverfahren. Bei diesen Härteprüfungen wird nur einmalig eine Prüfkraft aufgebracht und anschließend wird die Größe des bleibenden Abdruckes des Prüfkörpers im Bauteil lichtoptisch gemessen. Die Härteprüfung nach Vickers ist ein häufig verwendetes Prüfverfahren, denn dieses eignet sich zur Prüfung aller Feststoffe. Die Vickers-Härte (HV) wird bei der Makrohärteprüfung durch optische Vermessung der Diagonalen des bleibenden Härteabdruckes ermittelt, der nach Belastung der Probe mit einem pyramidenförmigen Diamanten unter einer Prüfkraft gebildet wird. Die Härteprüfung nach Brinell wird für weiche bis mittelharte Proben aus Werkstoffen mit einer groben oder inhomogenen Kornstruktur verwendet. Die Knoop-Härteprüfung ist ein Härteprüfverfahren, das als Alternative zum Vickers Verfahren zur Prüfung von dünnen Schichten bzw. spröden Materialien entwickelt wurde. Bei diesem dient eine asymmetrische vierseitige Pyramide als Prüfkörper.
- Vickers (HV)
- Brinell (HBW)
- Knoop (HK)
Tiefen-Messverfahren
Zu den Tiefen-Messverfahren gehört die Härteprüfung nach Rockwell. Dabei handelt es sich um ein schnelles Prüfverfahren, welches in erster Linie für metallische Werkstoffen entwickelt wurde. Bei diesem wird zuerst eine geringe Prüfkraft aufgebracht, dann die Hauptkraft und nach einer bestimmten Zeit wird diese wieder bis zur Höhe der Vorkraft zurückgenommen. Am meisten wird das Verfahren nach Skala C eingesetzt, welches als Prüfkörper eine Diamantkegel hat. Die mit diesem Verfahren ermittelte Härte erhält den Zusatz HRC. Für mittelharte Stähle wird die Skala B mit einer Wolframcarbidkugel (W) als Prüfkörper verwendet. Die aus dieser Härteprüfung ermittelte Härte erhält den Zusatz HRBW. Das Super-Rockwell-Verfahren eignet sich besonders für die Härteprüfung von dünnen Bauteilen und Schichten bzw. bei Proben, deren Härtewert außerhalb der regulären Rockwell-Skala liegt. Das Super-Rockwell-Verfahren ist der USA weiter verbreitet als in Europa.
- Rockwell (HR – A, B, C, D, F, G, N)
- Super-Rockwell (HR – 15N, 30N, 45N, 15T, 30T, 45T)
Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für Härteprüfungen.
Instrumentierte Eindringprüfung
(Mikrohärte- bzw. Martens-Härteprüfung)
Die instrumentierten Eindringprüfung dient dazu die Mikrohärte und weitere interessante Materialeigenschaften eines Werkstoffes durch eine Eindringprüfung zu bestimmen. Diese Werkstoffprüfung erfolgt mit kleinen Prüfkräften und somit geringen Eindringtiefen des Prüfkörpers. Bei der instrumentierten Eindringprüfung wird i.d.R. ein Vickers- oder Berkovich-Diamantpyramide in das zu prüfende Bauteil eingedrückt und während der Belastung und Entlastung die Prüfkraft und die Eindringtiefe kontinuierlich gemessen. Deshalb wird diese Prüfung als instrumentierte Eindringprüfung bezeichnet bzw. früher häufiger als Martens-Härteprüfung. In Abhängigkeit von der Größe der Prüfkraft wird das Verfahren als Mikrohärteprüfung oder Nanoindentierung bezeichnet.
Die instrumentierte Eindringprüfung wird für Härteprüfung von Beschichtungen, für Härteverlaufsmessungen und zur Ermittlung der Einhärtetiefe von randschichtgehärteten Bauteilen eingesetzt. Des Weiteren kann mit diesem Verfahren die Härteverteilung über eine Fläche (Härtemapping) bestimmt werden, z.B. für Schweißnahtprüfungen.
Kennwerte
- Härte
- Elastizitätsmodul
- Streckgrenze
- Verlustmodul
- Speichermodul
- Verlustfaktor
- Eindringkriechen
- Eindringrelaxation
- Verformungsarbeit (elast./plast.)
Härteverlaufsmessungen
Die Härteverlaufsmessung dient dazu um die Einhärtetiefe (EHT, RHT, NHT) von randschichtgehärteten Stählen zu bestimmen. Bei dieser wird eine Reihe von Härteeindrücken am polierten Querschliff vom Probenrand in Richtung der Probenmitte gesetzt. Dies erfolgt mit der Mikrohärteprüfung oder der Nanoindentierung mit. Aus diesem so ermittelten Härte-Tiefen-Verlauf wird die Einhärtetiefe ermittelt. Diese wird je nach Verfahren als Einsatzhärtetiefe Eht, Nitrierhärtetiefe Nht oder Randschichthärtetiefe Rht bezeichnet. Mit der Härteverlaufsmessung erfolgen auch Schweißnahtprüfungen.
- Einsatzhärtetiefe (CHD, EHT)
- Randschichthärtetiefe (SHD, RHT)
- Nitrierhärtetiefe (NHT)
Mobile Härteprüfung
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, die für eine Härteprüfmaschine zu groß wären.
Ein weiteres Verfahren zur mobile Härteprüfung ist das UCI-Härteprüfverfahren. Beim UCI Verfahren wird der Vickers Eindringkörper über einen mechanischen Resonator angeregt und die Koppelimpedanz beim Kontakt mit der Probe gemessen.
Härteprüfung Kunststoff
Die Härte von Kunststoffen und Hartgummi wird vorzugsweise durch eine Kugel als Eindringkörper nach ISO 2039-1 oder nach ISO 2039-2 ermittelt. In der Norm ISO 2039-1 wird die Kugeldruckhärte HB für Kunststoffe bestimmt. Die Norm ISO 2039-2 beschreibt die Bestimmung der Härte mit dem Rockwell-Härteprüfverfahren nach den Rockwell-Härteskalen E, L, M und R. Beide Härteprüfverfahren werden mit einer Härteprüfmaschine durchgeführt. Es handelt sich bei diesen Verfahren um Tiefen-Messverfahren, d.h. der Härtewert wird aus der Eindringtiefe des Prüfkörpers in den Probenkörper berechnet. Als Eindringkörper dient eine gehärtete Stahlkugel mit verschiedenen Durchmessern.
- Kugeldruckhärte (HB)
- Rockwell alpha: (HR – E, L, M, R)
Die Shore-Härteprüfung dient vorwiegend dazu die Härte von Elastomeren und steifen Thermoplasten zu bestimmen. Bei diesem Härteprüfverfahren wird der jeweilige Eindringkörper mit einer definierten Federkraft in den Prüfkörper gedrückt. Die dann sich ergebende Eindringtiefe stellt somit ein Maß für die Shore-Härte dar. Die Shore Härteprüfverfahren nach ISO 7619-1, ISO 868, DIN 53505 und ASTM D2240 gehören zu den genormte Verfahren. Es handelt sich bei der Shore-Härteprüfung um ein Tiefen-Messverfahren, d.h. der Härtewert wird aus der Eindringtiefe des Prüfkörpers in den Probenkörper berechnet. Als Eindringkörper dient ein gehärteter Stahlstift (Kegelstumpf, Kegelspitze) oder eine gehärtete Stahlkugel.
- Shore-Härte (A, D)