Härteprüfung

Um 1900 schlug Martens als Begriffsbestimmung vor: „Härte ist der Widerstand, den ein Körper dem Eindringen eines anderen (härteren) Körpers entgegensetzt.“ Diese ebenso einfache wie anschauliche Definition hat sich im technischen Bereich durchgesetzt und wurde bis heute beibehalten. Die technische Härte ist eine mechanische Kenngröße zur Beschreibung eines Werkstoffes oder eines Werkstoffzustandes.

Die Härte kann nicht direkt gemessen werden, sondern wird aus primären Messgrößen (zum Beispiel Prüfkraft, Eindringtiefe, Eindruckfläche) abgeleitet. Je nach Härteprüfverfahren wird der Härtewert bestimmt:

  • aus der Prüfkraft und einer den Härteeindruck kennzeichnenden geometrischen Größe (zum Beispiel Eindringtiefe)
  • allein durch eine den Härteeindruck charakterisierende Länge
  • durch eine andere Werkstoffantwort (z. B. Ritzbarkeit)

Härtewerte lassen sich nur dann vergleichen, wenn sie durch das gleiche Prüfverfahren mit identischen Prüfparametern ermittelt wurden.

Ein eindeutiger Härtewert lässt sich nur durch folgende Kriterien charakterisieren:Definition des HärtewertesGeometrie und Werkstoff des EindringkörpersGröße und Einwirkdauer der Prüfkraft sowie die Art ihrer AufbringungBeschaffenheit und Oberflächengüte der Probe

Bei der Auswahl eines Härteprüfverfahrens dominieren insbesondere:

  • Wirtschaftlichkeit
  • Aufwand der Probenvorbereitung
  • Verfügbarkeit von Maschinen und Geräten
  • Normative Vorgaben

Weitere Faktoren:

  • Werkstoff und Härte der Probe
  • Form, Abmessungen und Gewicht
  • Zugänglichkeit der Probe
  • Aufgabenstellung (z. B. Serien- oder Härteverlaufsprüfung)
  • Zulässige Messunsicherheit
Schaubild der Härteprüfverfahren

Bei Metallen werden hauptsächlich Verfahren mit statischer Krafteinwirkung eingesetzt. Ein Eindringkörper (Kugel, Kegel, Pyramide) aus Hartmetall oder Diamant wird senkrecht in die Oberfläche der Probe eingedrückt, die auf einer festen Unterlage ruht. Die Prüfkraft wird stoßfrei mit definierter Aufbring- und Einwirkzeit aufgebracht. Bei vielen Prüfverfahren wird der Eindruck nach Entlastung vermessen. Die Längenmesswerte (Eindringtiefe, Diagonale, Durchmesser) und die Prüfkraft werden für die Berechnung des Härtewertes herangezogen.

In der Praxis werden die Härteprüfverfahren nach Rockwell, Brinell ,Vickers und Knoop eingesetzt. Das moderne Verfahren der instrumentierten Eindringprüfung (Martens-Härte) gewinnt immer mehr Stellenwert. Vor allem in der Forschung und Entwicklung sowie im industriellen Einsatz wird dieses Verfahren immer öfter eingesetzt, da es neben dem Härtewert auch andere Parameter zur Bestimmung von Materialeigenschaften zur Verfügung stellt. Zudem ist dieses Verfahren unabhängig vom Werkstoff einsetzbar.

Verfahren mit dynamischer Krafteinwirkung werden insbesondere bei Härteprüfungen an großen Bauteilen mittels mobiler Geräte eingesetzt.

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