HÄRTEPRÜFUNG

Entdecken Sie die Welt der Härteprüfungen, in der Sie mehr über die Prinzipien der Härteprüfung von Metallen und Materialien lernen können, einschließlich Industriestandards, theoretischer Hintergründe, der vier Härteprüfmethoden und praktischer Anwendungstipps.

Ob Sie ein Profi in der Härteprüfung sind oder gerade erst anfangen, hier finden Sie nützliche Ressourcen, einschließlich kostenloser Downloads von Plakaten und Anwendungsnotizen sowie Zugang zu Webinaren, die Ihre Prüf- und Materialanalysebedürfnisse unterstützen.

Um tiefer in die Details der Härteprüfung einzutauchen, werfen Sie einen Blick auf unsere umfassende Härteprüfer-Broschüre für weitere Informationen.

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FEHLERBEHEBUNG

Was ist Härteprüfung?

Mithilfe von Härteprüfung können Sie Materialeigenschaften, wie Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit, beurteilen und so besser entscheiden, ob ein bestimmter Werkstoff oder eine bestimmte Werkstoffbehandlung für Ihre Zwecke geeignet ist.

Die Härteprüfung ist definiert als „eine Prüfung zum Bestimmen des Widerstands, den ein Werkstoff der dauerhaften Verformung durch Eindringen eines härteren Eindringkörpers entgegensetzt“. Die Härte gehört jedoch nicht zu den Grundeigenschaften eines Werkstoffs. Deswegen müssen Sie, um die korrekten Schlüsse aus einer Härteprüfung zu ziehen, den quantitativen Wert immer in Bezug zu Folgendem setzen:

Die am Eindringkörper anliegende Kraft
Das jeweilige Last-Zeit-Profil und die Lasteinwirkdauer
Die Form des jeweiligen Eindringkörpers

Wie funktioniert die Härteprüfung?

Bei der Härteprüfung wird normalerweise ein Gegenstand (Eindringkörper) mit vorgegebenen Abmessungen und vorgegebener Last in die Oberfläche des zu prüfenden Werkstoffs gedrückt. Dabei wird die Härte durch Messen der Eindringtiefe des Eindringkörpers oder durch Messen der Größe des vom Eindringkörper hinterlassenen Eindrucks bestimmt.

Zu Härteprüfungen, bei denen die Eindringtiefe gemessen wird, gehören: Rockwell, IIT, Kugeleindrücke
Zu Härteprüfungen, bei denen die Größe des vom Eindringkörper hinterlassenen Eindrucks gemessen wird, gehören: Vickers, Knoop und Brinell

WIR VERSTEHEN IHRE HÄRTEPRÜFUNGS-HERAUSFORDERUNGEN

Die Überprüfung Ihres Materials mit dem richtigen Härteprüfverfahren ist entscheidend, um eine gleichbleibende Produktqualität sicherzustellen und regulatorische Vorgaben einzuhalten. Deshalb benötigen Sie eine Lösung, die Ihre Anforderungen an Geschwindigkeit und Präzision erfüllt – und jedes Mal perfekte Ergebnisse liefert.

Es ist wichtig, Ihre Herausforderungen zu verstehen und zu wissen, was Sie mit der Härteprüfung erreichen möchten, um die bestmögliche Lösung für Sie zu finden.

Herausforderung: Durchsatz und Geschwindigkeit

Labore stehen häufig unter dem Druck, eine große Anzahl an Proben in kürzerer Zeit zu prüfen – und benötigen dafür effizientere Prozesse. Unsere neueste Generation von Härteprüfgeräten wurde entwickelt, um Ihre Abläufe zu optimieren: mit höherer Genauigkeit, schnellerer Autofokussierung, einem erweiterten Lastbereich, höherem Automatisierungsgrad, vereinfachter Berichterstellung und mehr.

AUSWAHL DER AM BESTEN GEEIGNETEN HÄRTEPRÜF METHODE

Auswahl der Prüfmethode

Ihre Wahl der Härteprüfung wird durch das Gefüge, z.B. die Homogenität des zu prüfenden Werkstoffs, sowie die Art des Werkstoffs, die Größe des Prüfteils und seinen Zustand bestimmt.

Bei allen Härteprüfungen muss das gewählte Material repräsentativ für das gesamte Gefüge sein, es sei denn, Sie wollen die verschiedenen Bestandteile des Gefüges bestimmen. Aus diesem Grund wählen Sie bei einem sehr groben, heterogenen Gefüge einen größeren Eindruck als bei einem homogenen Werkstoff.

Generell unterscheidet man vier Härteprüfmethoden, die jeweils eigene Vorteile bieten und unterschiedliche Anforderungen haben. Für jede Härteprüfung gibt es eigene Normen, die genaue Anweisungen hinsichtlich der Verfahren und Anwendung der jeweiligen Prüfung enthalten.

Bei der Wahl eines geeigneten Verfahrens für die Härteprüfung sollten Sie unbedingt Folgendes bedenken:

Art des zu prüfenden Werkstoffs
Einhaltung bestimmter Normen
Ungefähre Härte des Werkstoffs
Homogenität/Heterogenität des Werkstoffs
Größe des Teils
Anzahl der zu prüfenden Proben

Die vier am gängigsten verwendeten Härteprüfmethoden

Härteprüfung nach Rockwell

Die Härteprüfung nach Rockwell ist ein schnelles Verfahren, das für die Überwachung der Fertigung, in erster Linie mit metallischen Werkstoffen, entwickelt wurde. Die Werte sind direkt ablesbar. Die Rockwell-Härte (HR) wird durch Vermessen der Tiefe eines Eindrucks ermittelt, nachdem ein Eindringkörper mit einer bestimmten Prüfkraft in die Probe gedrückt wurde.

Generell für größere Probengeometrien gedacht
„Schnelltest“ hauptsächlich für metallische Werkstoffe
Auch geeignet für anspruchsvollere Prüfungen, wie die Prüfung nach Jominy (HRC) (Stirnabschreckversuch)

Erfahren Sie mehr über Härteprüfung nach Rockwell

Härteprüfung nach Vickers

Die Härteprüfung nach Vickers eignet sich zur Prüfung aller Feststoffe, einschließlich metallischer Werkstoffe. Die Vickers-Härte (HV) wird durch Vermessen der Diagonalen eines Eindrucks ermittelt, der nach Belastung der Probe mit einem pyramidenförmigen Diamanten als Eindringkörper unter einer bestimmten Prüfkraft gebildet wird. Die Länge der Diagonalen wird optisch erfasst. Die Härte wird anschließend mithilfe einer Tabelle bzw. Formel ermittelt.

Härteprüfung aller Feststoffe, einschließlich metallischer Werkstoffe
Großer Anwendungsbereich
Auch geeignet für die Härteprüfung von Schweißnähten

Erfahren Sie mehr über Härteprüfung nach Vickers

Härteprüfung nach Knoop

Die Knoop-Härte (HK) ist eine Alternative zur Vickers-Härte für Härteprüfungen mit geringer Prüfkraft. Sie dient in erster Linie dazu, Rissbildung in spröden Werkstoffen zu vermeiden, aber auch, um die Prüfung dünner Schichten zu erleichtern. Als Eindringkörper wird ein asymmetrischer pyramidenförmiger Diamant verwendet. Die Härte wird durch optisches Vermessen der langen Diagonale des Eindrucks berechnet.

Für harte, spröde Werkstoffe wie Keramik
Geeignet für kleine, längliche Bereiche, wie Beschichtungen

Erfahren Sie mehr über Härteprüfung nach Knoop

Härteprüfung nach Brinell

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, die Härte wird als HBW bezeichnet. Die Größe des Eindrucks wird optisch vermessen.

Für Werkstoffe mit grober oder inhomogener Kornstruktur
Für große Proben
Geeignet für geschmiedete Werkstücke und Gussstücke mit großen, inhomogenen Gefügebestandteilen

Erfahren Sie mehr über Härteprüfung nach Brinell

GEWÄHRLEISTUNG VON GENAUIGKEIT UND REPRODUZIERBARKEIT BEI DER HÄRTEPRÜFUNG

Die ordnungsgemäße Anwendung der Härteprüfung verlangt eine sorgfältige Vorbereitung und Durchführung der Prüfung. Sind die grundlegenden Voraussetzungen erfüllt, bieten die meisten Härteprüfungen eine gute Genauigkeit und Reproduzierbarkeit.

Faktoren, die die Härteprüfung beeinflussen

Das Ergebnis einer Härteprüfung wird durch zahlreiche Faktoren beeinflusst. Generell gilt die Faustregel: Je geringer die Prüfkraft bei der Härteprüfung, desto mehr Parameter müssen beachtet werden, um ein korrektes Ergebnis zu erzielen.

Nachstehend sind einige der wichtigsten Faktoren genannt, die es zu bedenken gilt, um korrekte Ergebnisse bei der Härteprüfung zu gewährleisten.

Externe Einflüsse, wie Licht, Verschmutzungen, Vibrationen, Temperatur und Feuchtigkeit, müssen kontrolliert werden.
Das Prüfgerät muss auf einem stabilen, horizontalen Untertisch stehen, mit horizontal ausgerichtetem Prüftisch. Die Probe muss eingespannt sein oder in einem Halter oder dem Prüftisch gehalten werden.
Der Eindringkörper muss sich senkrecht zur zu prüfenden Oberfläche befinden.
Bei der Härteprüfung nach Vickers, Knoop oder Brinell ist eine konstante Beleuchtung während der Prüfung erforderlich.
Das Prüfgerät muss bei jedem Ersatz von Eindringkörper oder Objektiv neu kalibriert/verifiziert werden.

Optimieren Sie Ihre Qualitätskontrolle

DEFINITION DER PRÜFKRÄFTE BEI DER HÄRTEPRÜFUNG

Offiziell werden Prüfkräfte in Newton (N) angegeben, traditionell werden sie jedoch in Kilogramm-Force (kgf), Gramm-Force (gf) oder Pond (p) ausgedrückt. Dabei gilt folgende Korrelation: 1,0 kgf = 1.000 gf = 1,0 kp = 9,81 N.

Bei Prüfkräften von bis zu 1 kgf wird häufig von einer Mikrohärteprüfung gesprochen.
Entsprechend wird für Härteprüfungen mit mehr als 1 kgf der Begriff Makrohärteprüfung verwendet.

Sofern Normen nichts Gegenteiliges vorschreiben, sollte die höchstzulässige Prüfkraft verwendet werden, um große Eindrücke und damit eine hohe Genauigkeit zu erreichen.

Die Prüfkräfte der vier Verfahren für metallische Werkstoffe* entsprechen den Anforderungen der jeweiligen ISO- und ASTM-Normen.

HARDNESS TESTING METHOD	STANDARD	LOAD RANGE
VICKERS	ISO 6507 ASTM E384 ASTM E92	1 gf - > 100 kgf 1 gf - ≤ 1 kgf > 1 gf - ≤ 120 kgf	(0.00981 - > 980.7 N) (0.0098 - ≤ 9.807 N) (> 9.807 - ≤ 1176.800 N)
KNOOP	ISO 4545 ASTM E384	1 gf - 1 kgf 1 gf - 1 kgf	(0.0098 - ≤ 9.807 N) (0.0098 - ≤ 9.807 N)
BRINELL	ISO 6506 ASTM E10	1 kgf - 3000 kgf 1 kgf - 3000 kgf	(9.807 - 29420 N) (9.807 - 29420 N)
ROCKWELL	ISO 6508 ASTM E18	15 kgf - 150 kgf 15 kgf - 150 kgf	(147.1 - 1471 N) (147.1 - 1471 N)

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MAN Energy using Struers Hardness Testing machine

Härteprüfgerät steigert Effizienz

MAN Energy Solutions, einer der weltweit führenden Anbieter von Schiffsmotoren, wollte die Effizienz der Härteprüfung von thermisch beschichteten Gusseisenteilen steigern. Die Lösung bestand darin, die Härteprüfung mit einem Härteprüfgerät von Struers zu automatisieren.

Das Ergebnis war ein schnellerer und effizienterer Prozess auf nur einem Gerät.

Produkt: Härteprüfgerät Duramin-40
Unternehmen: MAN Energy Solutions
Herausforderung: Effiziente Härteprüfung von thermisch beschichtetem Gusseisen.
Ergebnisse: Ein schnellerer und effizienterer Prozess auf nur einem Gerät.

Lassen Sie sich inspirieren

HÄRTEPRÜFUNG – POSTER

Derzeit bieten wir drei verschiedene Poster zur Härteprüfung an – alle geeignet für den Einsatz in jedem Labor. Laden Sie jetzt alle Poster herunter.

Härteumrechnung

Härtevergleich

Metallische Werkstoffe

Webinare zur Härteprüfung

Erweitern Sie Ihre Kenntnisse in der Probenpräparation und sehen Sie sich unsere aufgezeichneten Webinare mit unseren Applikationsspezialisten zur Härteprüfung an.

Visuelle Analyse, Inspektion & Wartung

Kalibrierungs- & Zertifizierungsanforderungen

Probenpräparation und Einflussfaktoren auf Prüfergebnisse

Fehlerbehebung bei Härteprüfungen

Häufige Probleme:

Problemfall 1:
Bei der Vorbereitung auf die Härteprüfung kann es schwierig sein, plane-parallele Oberflächen zu erzielen. Zudem muss der Eindringkörper senkrecht zur Prüffläche stehen. Beim Vickers-Härteprüfverfahren dürfen sich die gemessenen Diagonalen nicht mehr als 5,0 % voneinander unterscheiden.
Beim Knoop-Härteprüfverfahren dürfen die beiden Hälften der langen Diagonale maximal 10,0 % voneinander abweichen.

Wenn die Abweichung nicht durch eine Anisotropie des Materials verursacht wird, ist die beste Lösung die Verwendung einer Vorrichtung, um die Probe so zu fixieren, dass der Eindringkörper senkrecht zur Oberfläche eindringt. Falls keine Vorrichtung verfügbar ist, stellen Sie sicher, dass die mechanische Präparation der Probe plane-parallele Stirnflächen ergibt.

Problemfall 2:
Ist die Oberfläche einer Probe zu rau, kann es schwierig sein, die Ecken des Eindrucks zu beurteilen – insbesondere bei der Verwendung automatischer Geräte. Kratzer aus der Probenpräparation können bei automatischer Härteprüfung zu fehlerhaften Messwerten der Eindrucksgröße führen.

Verwenden Sie eine polierte Oberfläche. Die Anforderungen an die Oberflächenpräparation hängen von der aufgebrachten Prüfkraft und der Härte des Materials ab: Je weicher das Material, desto besser muss die Politur sein. Finden Sie eine geeignete Präparationsmethode für Ihr Material mit unserem Metalogramm.

Problemfall 3:
Wird die Probe nach der mechanischen Präparation nicht ausreichend gereinigt und die Härteprüfung optisch ausgewertet, kann eine automatische Auswertung die Ecken des Eindrucks möglicherweise falsch interpretieren.

Stellen Sie stets sicher, dass die Proben vor der Härteprüfung gründlich gereinigt werden, da sonst Verunreinigungen von der Poliertuchoberfläche (z. B. Schmutz oder Fasern) die Auswertung erschweren können.

Problemfall 4:
Bei stark geätzten Proben kann es schwierig sein, die Ecken des Eindrucks zu beurteilen, was zu einer weniger genauen Auswertung der Härteprüfung führen kann.

Das Ätzen sollte möglichst vermieden werden, da es zu einer weniger reflektierenden Oberfläche führt. Wenn das Ätzen notwendig ist, sollte es möglichst schwach ausfallen, damit die Ecken des Eindrucks noch erkennbar bleiben. In bestimmten Fällen, wie etwa bei der Bewertung einer Schweißnaht, kann Ätzen jedoch erforderlich sein.

Problemfall 5:
Die gemessene Härte erscheint höher als erwartet.

Prüfen Sie die Vorschriften für den richtigen Abstand zwischen den Eindrücken bei der vorgesehenen Härteprüfung. Wenn die Eindrücke zu nah beieinanderliegen, kann Kaltverfestigung auftreten.

Anwendungsspezialisten

Unsere Applikationsspezialisten im Überblick:

Helle Michaelsen

Global Business Solution & Application Manager
Struers Aps
Ballerup, Denmark

Kontakt

Dr. Holger Schnarr

Dr. Material Science,
Lab Manager
Struers GmbH
Willich, Germany

Kontakt

Ulrich Setzer

Materials Engineer, Degree of Technical Assistant for Metallography and Material Science,
Metallographer
Struers GmbH
Willich, Germany

Kontakt

Roman Gerund

Tech. Ass. Metallography and Material Science,
Metallographer
Struers GmbH
Willich, Germany

Kontakt

Christian Wegierski

B.S. in Materials Science and Engineering,
Application Specialist
Struers GmbH
Willich, Germany

Kontakt

Pawel Kotelon

M.S. in Non-Ferrous Metallurgy,
Head of Application Central GmbH
Struers Sp. z o.o.
Krakow, Poland

Kontakt

Kontaktieren Sie uns – wir helfen Ihnen gerne weiter

Wir helfen Ihnen gerne bei jeder Anfrage, egal ob groß oder klein. Wenn Sie eine Frage haben, schreiben Sie uns eine Nachricht und wir melden uns so schnell wie möglich bei Ihnen.

Für Angebote oder Fragen zu unseren Verbrauchsmaterialien besuchen Sie bitte unseren Webshop https://webshop.struers.com/, um Ihre Preise einfach zu prüfen.

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