(Mikro-) Härteprüfung

Die Härteprüfung ist in der Metallindustrie ein wichtiges Verfahren zur Messung der Verformungsbeständigkeit eines Werkstoffs. Sie ermöglicht die Bestimmung von Eigenschaften wie Festigkeit, Zähigkeit und Abriebfestigkeit, die für die Auswahl und Verarbeitung von Materialien entscheidend sind. Verschiedene Prüfverfahren ermöglichen die präzise Messung der Härte eines Materials, die die Grundlage für die weitere Behandlung und Anwendung des Werkstoffs bildet.

Methoden der Härteprüfung

Zur Beurteilung der Härte einer Probe wird ein Eindringkörper mit einer bestimmten Prüfkraft auf die Materialoberfläche gedrückt. Der vom Eindringkörper hinterlassene bleibende Eindruck wird gemessen, um die Eindringtiefe und damit die Härte des Materials zu ermitteln. Es gibt verschiedene Methoden, die jeweils für unterschiedliche Materialarten und Anforderungen geeignet sind:

• Vickers-Härteprüfung: Die am häufigsten verwendete Methode der Härteprüfung ist die Vickers-Methode: Sie ist sehr vielseitig und eignet sich sowohl für große als auch für kleine Materialproben. Sie verwendet eine Diamantpyramide und wird häufig zur Prüfung von Schweißnähten und dünnen Bauteilen eingesetzt.
• Brinell-Härteprüfung: Diese Methode ist ideal für Materialien mit groben Kornstrukturen. Sie verwendet eine Wolframkarbidkugel und eignet sich gut für die Prüfung großer Materialproben.
• Rockwell-Härteprüfung: Diese Methode ist besonders effizient und für eine breite Palette von Materialien geeignet. Sie ermöglicht schnelle Messungen und liefert sofort ablesbare Ergebnisse. Sie wird häufig für gehärteten Stahl und Gusseisen verwendet. Als Eindringkörper wird eine Stahlkugel verwendet.
• Knoop-Härteprüfung: Die Knoop-Methode eignet sich besonders für spröde Materialien oder dünne Beschichtungen, da sie mit geringem Druck arbeitet und die Bildung von Rissen verhindert. Es wird ein rhomboedrischer Diamanteindringkörper verwendet.

Diese Prüfverfahren beruhen auf internationalen Normen und gewährleisten vergleichbare Ergebnisse:

• ISO 4545: Metallische Werkstoffe - Knoop-Härteprüfung
• ISO 6506: Metallische Werkstoffe - Brinell-Härteprüfung
• ISO 6507: Metallische Werkstoffe - Vickers-Härteprüfung
• ISO 6508: Metallische Werkstoffe - Rockwell-Härteprüfung
• DIN 51917: Prüfung von kohlenstoffhaltigen Materialien - Rockwell-Härtetest
• ASTM C886: Standardprüfverfahren für die Härteprüfung von Kohlenstoff- und Graphitwerkstoffen
• ASTM E10: Standardprüfverfahren für die Brinellhärte von metallischen Werkstoffen
• ASTM E18: Standardprüfverfahren für die Rockwell-Härte von metallischen Werkstoffen
• ASTM E92: Vickers-Härte und Knoop-Härte im niedrigen Kraftbereich
• ASTM E384: Standardprüfverfahren für die Mikroindentationshärte von Werkstoffen nach Vickers und Knoop

Die Wahl des geeigneten Härteprüfverfahrens und der angewandten Kraft hängt von mehreren Faktoren ab, unter anderem von der Art des Materials, seiner Härte und den Genauigkeitsanforderungen. Bei Werkstoffen mit heterogenen Strukturen kann ein größerer Prüfbereich erforderlich sein, während Mikrohärteprüfungen bei sehr dünnen Bauteilen oder Beschichtungen bevorzugt werden.

Je nach Methode sind spezifische Oberflächenvorbereitungsverfahren erforderlich, um die Materialoberfläche für die Messung zu optimieren. Für Makrohärteprüfungen ist in der Regel ein Feinschliff ausreichend, während für Mikrohärteprüfungen ein Polieren oder Elektropolieren erforderlich sein kann, um eine saubere und deutlich sichtbare Messkante und eine ordnungsgemäße Auswertung der resultierenden Härte zu erhalten.

Härtemessung bei AAC

Die moderne, dem neuesten Stand der Technik entsprechende Ausrüstung, die bei AAC zur Verfügung steht, ermöglicht die (vollautomatische) Untersuchung der Härte mit Lasten im Bereich von 0,25 g bis 62,5 kg. Darüber hinaus können Harness-Mappings (z. B. Linien-Scans, Matrix-Scans) durchgeführt werden, um die laterale Verteilung der mechanischen Eigenschaften zu bewerten. Zu den wichtigsten Merkmalen des bei AAC erhältlichen Härteprüfers gehören:

• Großer Prüfkraftbereich (0,25 g - 62,5 kg)
• Dynamischer Prüfrevolver mit 8-fachem Werkzeugwechsler
• Weißes LED-Licht mit motorisierter Blendenabdeckung
• Vollständig automatisierte, unbemannte Test- und Analysezyklen
• XYZ-Achsensteuerung mit direktem optischen Wegmesssystem
• Probenbildkamera mit automatischer Bildaufnahme (Auflösung von 0,5 µm)

Anwendungen der Härteprüfung

Die Härteprüfung ist in vielen Industriezweigen weit verbreitet, insbesondere in der Metallverarbeitung, der Qualitätssicherung und der Materialprüfung. Zu den wichtigsten Anwendungen gehören:

• Qualitätssicherung: Durch die Härteprüfung wird sichergestellt, dass die Werkstoffe die erforderlichen mechanischen Eigenschaften besitzen, um die ihnen zugedachte Funktion zu erfüllen. Sie ist besonders wichtig bei der Kontrolle von Schweißnähten und der Bewertung von Wärmebehandlungen.
• Identifizierung des Materials: Mit Hilfe von Härtetests können verschiedene Materialien identifiziert und unterschieden werden.
• Forschung und Entwicklung: In der Materialforschung wird die Härteprüfung zur Entwicklung und Prüfung neuer Materialien und Verfahren eingesetzt.

Obwohl eine Härteprüfung als eigenständige Prüfung durchgeführt werden kann, wird sie in der Regel in Verbindung mit anderen mechanischen Prüfungen durchgeführt, um eine Gesamtbewertung der Materialeigenschaften zu erhalten.