HÄRTEMESSUNG

Als Härte wird der Widerstand bezeichnet, den ein Werkstoff dem Eindringen eines Körpers entgegensetzt. Werkstoffe mit hohen Härtewerten sind meist spröde. Sie halten plastische Verformung folglich kaum aus und brechen unerwartet. Werkstoffe mit geringen Härtewerten nutzen sich bei Relativbewegung mit anderen Bauteilen schnell ab. Die Härte eines Werkstoffes kann folglich als Maß für das Verschleißverhalten herangezogen werden. Mithilfe von Tabellen können bestimmten Härtewerten Zugfestigkeiten zugeordnet werden. Diese stimmen näherungsweise mit den im Zugversuch ermittelten Werten überein.

Es gibt unterschiedliche Verfahren zur Bestimmung der Härte. Im Praktikum des WKP-Labors werden Härteprüfungen nach Vickers, Brinell und Rockwell demonstriert bzw. durchgeführt.

Im Vorfeld wird die Oberfläche des zu prüfenden Werkstückes präpariert. Sie muss frei von Fremdstoffen, glatt und eben sein. Hierfür eignen sich Bearbeitungsschritte wie schleifen und/oder polieren. Zunächst wird durch den Eindringkörper (siehe Bild 1/3) mit gewähltem Kugeldurchmesser [D] eine Vorlast [FV]  auf die Oberfläche des Werkstückes aufgebracht. Anschließend drückt die Hartmetallkugel mit einer definierten Prüfkraft [F2] auf die Werkstoffoberfläche, wobei ein Eindruck entsteht. Da der entstehende Eindruck nicht in alle Richtungen gleich groß ist, wird durch zwei rechtwinklig zueinander gelegene Durchmesser [d1 und d2] ein mittlerer Durchmesser für den Prüfeindruck bestimmt. Dieser wird schließlich zur Berechnung des Härtewertes herangezogen.  

Bei der Härteprüfung nach Vickers (siehe Bild 2/3) wird eine Diamantpyramide mit einem Öffnungswinkel von 136° eingesetzt. Ebenso wie bei der Härteprüfung nach Brinell muss zunächst die Oberfläche vorbereitet werden. Im nächsten Schritt wird der Prüfkörper mit festgelegter Prüfkraft [F] in die Werkstückoberfläche eingedrückt. Aus dem Mittelwert der Diagonalen [d1 und d2] ergibt sich ein Durchmesser, der als Berechnungsgrundlage für den Härtewert fungiert.

Neben einer modernen Universal-Härteprüfmaschine befindet sich im WKP Labor ein Universal-Härteprüfmessgerät aus dem Jahre 1970. Ausgestattet mit einer Messeinrichtung zur optischen Vermessung des bleibenden Härteprüfeindrucks bzw. einer Präzisionsmessuhr unterstützt das konventionelle Gerät Prüfungen nach Brinell, Vickers und Rockwell.

Zur Härteprüfung nach Rockwell (siehe Bild 3/3) wird im ersten Schritt auf das zu prüfende Werkstück eine Vorlast [FV] aufgebracht. Hierbei entsteht bereits ein Eindruck an der Oberfläche, der bei der Berechnung des Härtewertes als Bezugs- oder Nullpunkt [h0] dient. Deswegen wird die Messuhr erst unter Vorlast auf „Null“ gestellt. Anschließend wird langsam und stoßfrei eine Prüfkraft [F2] aufgebracht und nach kurzer Einwirkdauer wieder zurückgenommen. Die bleibende Eindrucktiefe [h] wird zur Härtezahl umgerechnet.