Härteprüfung
Wir führen Härteprüfung an Metallen, Gläsern, Kunststoffen, Beschichtungen und Schweißnähten als Dienstleistung durch. In unserem Steinbeis-Transferzentrum bieten wir die Härteprüfung nach Vickers, Knoop, Rockwell, Brinell, Martens, Leeb, Shore an.
Zur Bestimmung der Oberflächenhärte und zur Härteprüfung von Beschichtungen und Schweißnähten werden die Prüfungen mit sehr kleinen Prüfkräften durchgeführt und je nach Größe als Mikrohärteprüfung oder Nanoindentierung bezeichnet.
Bei der Härteprüfung wird ein Prüfkörper in den Werkstoff eingedrückt und die Härte als Eindringwiderstand bestimmt. 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).
Labordienstleistungen
- Härteprüfung Vickers (HV)
- Härteprüfung Knoop (HK)
- Härteprüfung Brinell (HBW)
- Härteprüfung Rockwell (HR)
- Härteprüfung nach Martens (HM)
- Oberflächenhärte
- Kleinlasthärteprüfung
- Mikrohärteprüfung
- Nanoindentierung
- Härteverlaufsmessung
- Nitrierhärtetiefe Nht
- Einhärtungstiefe SHD (RHT)
- Einsatzhärtungstiefe CHD (EHT)
- Härteprüfung Schweißnaht
- Härteprüfung Kunststoffe (HB, HR, Shore)
- Bleistift Härteprüfung
- Härte bei hoher Temperatur (bis 350°C)
Prüfkörper
- Vickers
- Knoop
- Kegel
- Kugel
- Berkovich
Härteprüfung nach Vickers, Knoop, Brinell, Rockwell
Die Härteprüfungen nach Vickers, Knoop und Brinell 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. Die Härteprüfung nach Vickers ist ein sehr häufiges Prüfverfahren, denn diese eignet sich zur Prüfung aller Feststoffe, einschließlich metallischer Werkstoffe. Die Vickers-Härte (HV) wird durch optische Vermessung der Diagonalen eines Eindrucks ermittelt, der nach Belastung der Probe mit einem pyramidenförmigen Diamanten als Eindringkörper unter einer bestimmten Prüfkraft gebildet wird. Die optische Vermessung ist nur ab Diagonalen von 20 µm zulässig und darunter muss die Mikrohärte mit aus der Kraft-Weg-Kurve der instrumentierten Eindringprüfung bestimmt werden. Das Knoop-Härteprüfung ist ein statisches Härteprüfverfahren, das als Alternative zum Vickers Verfahren entwickelt zur Prüfung von dünnen Schichten bzw. spröden Materialien. Die Härteprüfung nach Brinell wird für große Proben aus Werkstoffen mit einer groben oder inhomogenen Kornstruktur verwendet. Sie hinterlässt einen verhältnismäßig großen Eindruck mit einer Wolframkarbidkugel.
Zu den Tiefen-Messverfahren gehört die Härteprüfung nach Rockwell, als schnelles Prüfverfahren, das in erster Linie für metallische Werkstoffen entwickelt wurde. 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.
Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für Härteprüfungen.
Instrumentierte Eindringprüfung
(Martens Härteprüfung)
Die instrumentierte Eindringprüfung bzw. Martens Härteprüfung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Härte aus der während der Prüfung gemessenen Kraft-Weg-Kurve berechnet werden. Dadurch wird eine hohe Verfahrensgenauigkeit erreicht. Des Weiteren können dadurch weitere Materialkennwerte zur Charakterisierung der Werkstoffeigenschaften bestimmt werden. Hierzu gehört beispielsweise der Elastizitätsmodul, der in der Nähe des Bauteilrandes die Kontaktspannungen bestimmt. Dieser unterscheidet sich am Bauteilrand des realen Werkstücks von einem Durchschnittswert in Tabellenbüchern.
Die Prüfkräfte sind bei der instrumentierten Eindringprüfung klein und werden je nach Größe unterschieden in Mikrohärteprüfung und in Nanoindentierung. Mit diesen erfolgen Härteprüfungen von Beschichtungen und Lacken, Härteverlaufsmessungen, Härtemappings und Härteprüfungen bei hohen Temperaturen. Eine weitere Anwendung für die instrumentierten Eindringprüfung ist die Bestimmung des Vernetzungsgrades von Lackschichten, was insbesondere bei Isolierlacken ein wichtiges Merkmal darstellt. Dieser kann durch eine instrumentierte Eindringprüfung bestimmt werden indem entweder ein Härteverlauf bestimmt wird oder das Kriechverhalten bei konstanter Last.
Mit der instrumentierten Eindringprüfung können folgende Materialkennwerte bestimmt werden:
- Oberflächenhärte
- Elastizitätsmodul
- Martenshärte
- Streckgrenze
- Dämpfungsverhalten
- Härteverlauf
- Verlustmodul
- Speichermodul
- Verlustfaktor
- Vernetzungsgrad Lacke
- Glasübergangstemperatur
Beispielhafter Ablauf instrumentierte Härteprüfung:
Einhärtetiefe bestimmen
(Härteverlaufsmessungen)
Die Bestimmung der Einhärtetiefe (Eht, Nht, Rht) von randschichtgehärteten Stählen erfolgt durch die Härteverlaufsmessung. 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 kleinen Prüfkräften. 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 erfolgt auch die Härteprüfung von Schweißnähten.
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.
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 Kugeleindruckhärte mittels des sogenannten Kugeleindrucksversuchs bestimmt. Die Prüfkraft beträgt 49 N, 132 N, 358 N oder 961 N. Die Norm ISO 2039-2 beschreibt die Bestimmung der Härte mit dem Rockwell-Härteprüfverfahren nach den Rockwell-Härteskalen E, L, M und R. Die Prüfkraft beträgt 588,4 N oder 980,7N. 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.
Shore Härteprüfung
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 . Mit dem Verfahren wird die Härte mit einer Prüfkraft im Bereich von 0.764 – 50N bestimmt. Es handelt sich bei der Shore-Härteprüfung um 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.