Härteprüfung

Durchführen von Härteprüfungen

Als Werkstoffhärte bezeichnet man "den Formbeständigkeitswiderstand eines Werkstoffes durch Penetration eines harten Prüfkörpers". "Deshalb muss dieser Mengenwert immer unter Beachtung der nachfolgenden Gesichtspunkte errechnet werden: Die Festigkeit ist keine Basiseigenschaft eines Materials: Eine Härteprüfung dient in erster Line dazu, die Tauglichkeit eines Materials oder einer speziellen Bearbeitung, der das Material unterzogen wurde, festzustellen.

Die Härteprüfung misst in der Regel die Eindringtiefe ( "Rockwell", Härteprüfung mit Instrument, Kugeldruck) oder die Eindringtiefe ("Vickers", "Knoop" und "Brinell").

Rockwellhärte (HR) wird durch Messung der Eindringtiefe bestimmt, nachdem ein Eindrücker mit einer gewissen Prüflast in die Prüflinge eingelassen wurde. Vickershärte ( "Vickers-Härte") wird durch Messung der Diagonale einer Vertiefung bestimmt, die sich nach der Beanspruchung der Prüflinge mit einem pyramidalen Diamant-Eindringkörper unter einer gegebenen Prüflast ergibt. Dann wird die Festigkeit anhand einer tabellarischen oder formelmäßigen Darstellung errechnet.

Knoop Hardness (HK) ist eine echte echte Alternative zur Vickers Methode für die Härteprüfung bei niedriger Belastung, vor allem um Risse in brüchigen Materialien (z.B. Keramik) zu verhindern, aber auch um Dünnschichtprüfungen zu erleichter. Ein asymetrischer Pyramidendiamant wird als Indenter eingesetzt. Durch die optische Messung der Längsdiagonale wird die Grösse der Vertiefung und damit die Festigkeit ermittelt.

Brinellhärteprüfung macht mit einer Hartmetallkugel einen relativ großen Abdruck und heißt HBW; W ist das Chemikaliensymbol für Wolfram. Zur Bestimmung der Eindringtiefe wird die Grösse des Eindruckes visuell gemessen. Dieser Test wird typischerweise für Schmiedeteile und Gussteile mit großen, inhomogenen Strukturbauteilen oder sehr groben Gefügen eingesetzt, so dass mit anderen Verfahren wie Rockwell oder Vickers keine repräsentative Aussagekraft erlangt wird.

Bei einer Härteprüfung sind umso mehr Einflussfaktoren zu berücksichtigen, je niedriger die aufgebrachte Prüflast ist. Auf der zu untersuchenden Fläche muss der Eindrücker rechtwinklig sein. Für eine Härteprüfung nach Wickers, Knop oder Bring Bring Bring, dürfen die Lichteinstellungen während der Messung nicht geändert werden. Der Tester muss bei jedem Austausch des Eindringkörpers oder Objektivs nachjustiert werden.

Dabei ist es von Bedeutung, dass die Schneide oder der Randbereich einer optischen Abformung gut ablesbar ist. In der Mikrohärteprüfung werden für die Härteprüfung niedrigere Prüflasten eingesetzt, weshalb die Ansprüche an die Oberflächengüte dementsprechend hoch sind. Es muss sichergestellt werden, dass keine Veränderung der Oberflächenbeschaffenheit durch den Einfluss von Hitze oder Kälte während der Probenvorbereitung verursacht wird.

Deformationen durch Schneiden oder Abschleifen müssen je nach Prüflast durch Politur bis zu einer Körnung von 6, 3 oder 1 µm ausgeregelt werden. In der Regel stehen jedoch Fluktuationen der ermittelten Härten in direktem Zusammenhang mit der Güte der Oberflächenvorbereitung. In der folgenden Übersicht sind die Anforderungen an die Vorbereitung der einzelnen Härtetests aufgeführt: Bei Prüflasten von weniger als 1 kgf wird oft auf die Prüfung der Mikrohärte verwiesen.

Dementsprechend wird der Ausdruck Makro-Härteprüfung für Härtetests mit mehr als 1 kgf benutzt. Soweit in den Standards nicht anders angegeben, sollte die maximal zulässige Prüflast zur Erzielung großer Einbuchtungen und damit hoher Genauigkeiten ausgenutzt werden. Bei der Härteprüfung wird das Umgebungsmaterial durch den Abdruck deformiert, was die Werkstoffeigenschaften ändert. Damit die ermittelte Festigkeit nicht falsch interpretiert wird, schreibt die Norm einen gewissen Zwischenraum vor.

Bei der Härteprüfung von Stählen, Kupfern und Cu-Legierungen muss der Eindruckabstand mind. drei diagonale Breiten, bei Bleien, Zinken, Aluminium u. Blech mind. sechs diagonale Breiten haben. Zusätzlich muss der Eindrücker rechtwinklig zur zu untersuchenden Fläche stehen. Die zu messenden Diagonaldiagonalen dürfen bei der Vickers-Härteprüfung nicht mehr als 5 Prozentunterschied haben.

Für die Knoop-Härteprüfung dürfen die beiden Halbschalen der Längsdiagonale nicht mehr als 10 Prozentunterschied haben. Applikationslösung: Ist die Regelabweichung nicht auf eine Materialanisotropie zurückzuführen, ist die optimale Methode, die Proben so zu befestigen, dass der Eindrücker vertikal in die Proben eindringt. Falls eine Fixation nicht möglich ist, ist darauf zu achten, dass bei der maschinellen Probenvorbereitung ebene parallele Oberflächen ausgearbeitet werden.

Ist die Probenoberfläche zu rau, kann der Eindruckrand nicht richtig erkannt werden, besonders bei automatischer Ausrüstung. Durch die Präparation verursachte Verkratzungen können beim Einsatz von Härteprüfautomaten zu Fehlmessungen der Eindringtiefe führen. An die Oberflächengüte werden je nach Prüflast und Materialhärte hohe Ansprüche gestellt.

Siehe Präparationsanforderungen im Kapitel Härteprüfung durchführen. Wurde die Messprobe nach der maschinellen Aufbereitung nicht richtig gesäubert und das Resultat der Härteprüfung visuell ermittelt, kann die Kante der Vertiefung vom Optiker fehlerhaft erkannt werden. Mit hochgeätzten Prüfkörpern ist der Randbereich einer Vertiefung schwierig zu erkennen, was zu falschen Härten führt.

Ist eine Ätzung nicht verzichtbar, sollte sie so wenig wie möglich durchgeführt werden, damit der Abdruckrand deutlich erkennbar ist. Die Härte ist größer als angenommen. Überprüfen Sie die Vorschriften für den richtigen Eindrucksabstand bei der jeweiligen Härteprüfung.