Makrohärteprüfung
Mit der Härteprüfung wird die Härte eines Bauteils als Widerstand gegen das Eindringen eines anderen Körpers bestimmt. Bei der Makrohärteprüfung dient zur Bestimmung der Härte entweder die Eindrucksgröße (optische Messverfahren) oder die Eindringtiefe des Prüfkörpers (Tiefen-Messverfahren). Wir bieten für die Makrohärteprüfung die gängigen Prüfverfahren
- Vickers,
- Rockwell,
- Brinell,
- Knoop,
als Dienstleistung an. Mit diesen Verfahren bestimmen wir die Härte von Bauteilen aus Metallen und Nichtmetallen. Als Labor an einer Hochschule verfügen wir über die wissenschaftliche Basis für die Verfahren und verbinden diese mit der Handlungskompetenz eines Unternehmens.
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 diese 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 optische Vermessung ist nach Norm ab Diagonallängen von 20 µm zulässig. Bei kleineren Diagonalen muss die Härte aus der instrumentierten Eindringprüfung (Martens Härteprüfung) bestimmt werden. Die Härteprüfung nach Brinell wird für weiche bis mittelharte Proben aus Werkstoffen mit einer groben oder inhomogenen Kornstruktur verwendet. Sie hinterlässt nach der Belastung durch eine Wolframkarbidkugel einen verhältnismäßig großen Eindruck. 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.
Härteprüfung an Bauteilen
Welche Härteprüfung?
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
- Mittelgroße bis große Werkstücke
- Bauteile mittlerer bis hoher Härte, z.B. durchgehärtete oder tief randschichtgehärtete
Knoop Härteprüfung
- Spröde Materialien (Keramik, Glas)
- 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 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