Einführung: Was ist Härte?

Die Härte ist die Eigenschaft eines Materials, Verformungen seiner Form zu widerstehen, wenn es einer äußeren Kraft ausgesetzt wird. Härteprüfungen sind wichtig für technische und technische Anwendungen, da sie zur Bestimmung der Härte und Zugfestigkeit von Materialien beitragen.

Es hilft, ein klares Verständnis dafür zu entwickeln, ob die zu testende Probe für bestimmte Anwendungen geeignet ist. Es hilft der Industrie, sichere und qualitativ hochwertige Endprodukte herzustellen, die den von den zuständigen Behörden festgelegten Sicherheitsvorschriften und -richtlinien entsprechen.

Die verschiedenen Arten der Härte und verschiedene Methoden zur Härteprüfung und Bestimmung der Härtewerte werden nachstehend erörtert:

Kratzhärte

Die Kratzhärte ist die Fähigkeit eines Materials, Verformungen normalerweise durch Kratzer und Abrieb zu widerstehen. Die Kratzhärte ist eine Art von Härte, die gemessen wird, wenn eine Probenoberfläche mit einem Stift zerkratzt wird, der unter einer festen Testlast entlang ihrer Oberfläche gezogen wird.

Die Kratzhärte-Methode definiert die Beständigkeit eines Materials gegen das Pflügen mit einem harten Stift. Es misst die Härte des Materials und seine Fähigkeit, Kratzern und Abrieb zu widerstehen. Im Allgemeinen besteht ein Kratzhärteprüfer aus einem Stift, einer tragbaren Probenhaltestufe, einer Lastaufbringvorrichtung und einer Datenverarbeitungs- und Anzeigeeinheit.

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Die frühesten Kratzhärteprüfungen wurden 1820 von Friedrich Mohs durchgeführt, der auch die Mohs-Skala entwickelte. Der Kratzfestigkeitstest misst die Beständigkeit der Probe gegen Bruch oder bleibende Verformung aufgrund von Reibung, die durch den Stift entlang seiner Oberfläche verursacht wird.

Bei diesem Test wird ein härteres Material verwendet, um die Probenoberfläche zu kratzen, die aus einem relativ weicheren Material besteht. Wenn Sie Beschichtungen testen müssen, bezieht sich die Kratzhärte auf die Kraft, die erforderlich ist, um den Film zum Substrat zu schneiden. Die Mohs-Skala wird zur Messung der Kratzfestigkeit von Material zusammen mit einem als Sklerometer bekannten Messgerät verwendet.

Eindruckhärte

Die Eindrückhärte bezieht sich auf die Härte eines Materials, die durch Einkerben auf seiner Oberfläche unter Verwendung eines geeigneten Eindringkörpers unter einer Testlast bestimmt wird.

Es gibt viele verschiedene Eindringprüfverfahren, die die Eindringtiefe messen, die auf der Probenoberfläche zur Messung ihrer Härte vorgenommen wurde. Eindruckhärteprüfungen können weiter in zwei Kategorien unterteilt werden - Makro-Eindringtests und Mikro-Eindringtests. Makroeinrückungstests verwenden große Testlasten von mehr als 1 kgf und können in einigen Fällen bis zu 3000 kgf betragen.Automatische Revolver-Digitalanzeige Vickers-Härteprüfer mit geringer Last

Die bekannteste Art von Makroeinkerbungstestmethoden umfasst die Rockwell-Härteprüfmethode, die Brinell-Methode, den Vickers-Test, die Knoop-Härteprüfmethode usw. Die Mikroeinkerbungstests werden andererseits zur Messung der Härte von dünnen und kleinen Weichmetallen verwendet Probe usw.

Die für Mikroeinkerbungshärteprüfungen angewendeten Testlasten sind viel geringer und können zwischen 1 und 1000 gf liegen. Mikroindentationstests können zur Messung von Härteänderungen im mikroskopischen Maßstab verwendet werden. Die Vickers-Methode und die Knoop-Härteprüfmethode sind zwei beliebte Härtetestmethoden für Mikroeinrückungen.

Eindruckhärteprüfungen können fehleranfällig sein. Die Hauptfehlerquellen bei der Messung der Härte sind schlechte Technik, unsachgemäße Kalibrierung der Prüfgeräte, unsachgemäße Endbearbeitung der Probenoberfläche usw. Die Prüffläche muss frei von Schmutz, Oxidation oder Schmierung sein, um zuverlässige Schätzungen der Härte zu erhalten. Der Eindringkörper sollte auch senkrecht zur Probenoberfläche stehen, da jede Neigung zu fehlerhaften Härtemessungen führt.

Rückprallhärte

Die Rückprallhärte, die auch als dynamische Härte bezeichnet wird, misst die Härte eines Materials, indem die Höhe bestimmt wird, auf die ein Diamanthammer springt, wenn er aus einer Höhe auf die Probe fällt. Diese Art der Härte hängt mit der Elastizität zusammen.

Die Rückprallhärte wird im Allgemeinen mit dem Leeb-Rückprallhärte-Test gemessen. Diese Methode wurde 1975 von Leeb und Brandestini unter Verwendung eines tragbaren Härteprüfgeräts entwickelt. Dieser Tester bot eine neue Alternative zu den normalerweise komplizierten und komplexen herkömmlichen Härteprüfgeräten.Automatische Revolver-programmierte Digitalanzeige Vickers-Härteprüfer

Die Leeb-Rückprallhärteprüfmethode folgt standardisierten Verfahren. Die Geschwindigkeit des Körpers liegt zwischen 1,4 m / s und 3 m / s. Bei dieser Methode wird die Geschwindigkeit des Körpers vor und nach dem Aufprall gemessen, um die Härte der Probe zu bestimmen.

Das Verhältnis der Aufprallgeschwindigkeit zur Rückprallgeschwindigkeit ergibt die dynamische Leeb-Härte des Prüflings. Das Objekt, mit dem der Aufprall auf die Probe ausgeführt wird, kann Wolframcarbid-Kobalt, Keramik oder Diamant oder ein kugelförmiger Eindringkörper mit unterschiedlichem Radius sein.

Die durch dieses Verfahren bestimmte Probenhärte wird als (Beispiel) 750 HL D dargestellt, wobei 750 den Härtewert bezeichnet, HL "Härte nach Leeb" bezeichnet und D das Leeb-Verfahren mit einem sphärischen Schlagkörper aus Wolframcarbid-Kobalt mit einem Radius von darstellt 1,5 mm und ein Gewicht von 4,5 Gramm.

Auswahl der besten Härteprüfmethode

Die Härte eines Materials hängt von einer Reihe von Faktoren ab, wie der Homogenität des Materials, der Art des Materials, seiner Größe und seinem Zustand.

Es gibt verschiedene Arten von Methoden zur Härteprüfung, die sorgfältig ausgewählt werden müssen, um die genauesten und zuverlässigsten Härtemessungen zu erhalten.

Computer Microhardness Tester (halbautomatisch) für programmierte Trägertabelle

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Zu den Faktoren, die bei der Auswahl der idealen Härteprüfverfahren berücksichtigt werden müssen, gehören: die Art des zu prüfenden Materials, die Härte des zu prüfenden Materials, die Homogenität des Materials, die Größe der Probe, falls für die Härteprüfung eine Montage erforderlich ist; Dicke der Probe usw.

Rockwell-Härtetest

Die Rockwell-Härteprüfung ist die häufigste und schnellste Methode zur Prüfung der Härte. Es ist im Allgemeinen ideal zum Testen der Härte von Proben mit großer Größe.

Es kann entweder am Fließband oder in Labors zur Prüfung der Härte eingesetzt werden. Zur Messung der Härte wird ein Stahlkugel- oder Diamantkegel-Eindringkörper verwendet, der von der Härte des zu prüfenden Materials abhängt.

Um den Rockwell-Test zu starten, wird der Eindringkörper mit einer geringen Belastung von im Allgemeinen 10 kgf belastet. Der Eindringkörper bewegt sich dann unter der Testlast auf die Probenoberfläche. Während der Eindringkörper noch unter dem Einfluss der geringen Testlast steht, wird auch eine zusätzliche große Testlast auf ihn ausgeübt. Dies gewährleistet eine bessere Eindrückung auf der Probenoberfläche, die klar und messbar ist.

Die Rockwell-Methode zur Härteprüfung ist beliebt, da sie weder von der Vorspannung des Bedieners noch von der Rauheit der Oberfläche beeinflusst wird, deren Härte geprüft wird.

Es werden keine hoch entwickelten oder kostspieligen optischen Geräte zur Messung der Härte von Proben verwendet, was es zu einer kostengünstigen Methode für die Härteprüfung macht. Es ist eine zerstörungsfreie Methode zur Härteprüfung, dh die zu prüfende Probe wird nicht zerstört und kann nach Abschluss des Prüfverfahrens für andere Zwecke verwendet werden.Rockwell-Härteprüfer (klassischer Typ)

Diese Methode hat auch ihre Nachteile, da sie im Vergleich zu anderen Methoden der Härteprüfung nicht sehr genau ist. Eine kleine Abweichung bei der Messung der Eindringtiefe kann die Härtewerte erheblich beeinträchtigen.

Wenn der Eindringkörper bei dieser Methode abgenutzt ist, kann er fehlerhafte Härtemessungen liefern, die nicht zuverlässig sind.

Der Rockwell-Härtewert wird anhand der Umrechnungstabellen berechnet. Es gibt fast 30 Rockwell-Skalen, aber die meisten Materialien werden von Rockwell C- und B-Skalen abgedeckt. Die Härtewerte bei Rockwell-Tests werden als (Beispiel) 70 HRB dargestellt, wobei 60 der Härtewert auf der B-Skala ist.

 

Brinell-Härtetest

Der Brinell-Härtetest ist eine der ältesten und am weitesten verbreiteten Methoden zur Härteprüfung von Werkstoffen. Diese Methode wurde von JA Brinell im Jahr 1900 entwickelt. Sie ist ideal zur Messung der Härte von Proben, die zu rau oder verlaufend sind, um mit anderen Methoden gemessen zu werden.

Die Brinell-Methode beinhaltet die Verwendung höherer Testlasten, die bis zu 3000 kgf betragen können, und eines Kugeleinrückers mit einem Durchmesser von im Allgemeinen 10 mm.Elektrischer Oberflächen-Rockwell-Härteprüfer

Zur Messung der Härte von weicheren Metallen und Legierungen werden auch kleinere Prüflasten von bis zu 500 kgf verwendet. Die vorbestimmte Testlast wird auf den kugelförmigen Eindringkörper aufgebracht, der im Allgemeinen 10 bis 15 Sekunden lang an der Probenoberfläche gehalten und dann bewegt wird.

Die vom Eindringkörper auf der Probenoberfläche erzeugte Eindringtiefe wird dann gemessen und unter Verwendung fortschrittlicher optischer Geräte untersucht, die eine bessere Genauigkeit und Zuverlässigkeit gewährleisten.

Das Brinell-Umrechnungstabelle wird dann verwendet, um den durchschnittlichen Durchmesser der vorgenommenen Vertiefung in den entsprechenden Brinell-Härtewert umzuwandeln. Mit Hilfe der Umrechnungstabellen kann der Brinell-Härtewert auch in die entsprechende Zugfestigkeit umgerechnet werden.

Die Brinell-Methode zur Härteprüfung weist auch einige Nachteile auf. Der Bediener kann Fehler bei der Messung der Eindringtiefe auf der Probenoberfläche machen, die die Härtemessungen erheblich beeinflussen können.

Da das Verfahren fortschrittliche und hochentwickelte optische Geräte zur Messung der Probenhärte umfasst, ist es im Vergleich zum Rockwell-Verfahren teurer. Das Testen der Härte dauert auch länger, da die Probenoberfläche vor dem Testen vorbereitet werden muss.

Die Brinell-Methode funktioniert auch nicht genau, wenn die Probenoberfläche zu dünn ist, dh weniger als 9,6 mm.

Die Härtewerte unter Verwendung der Brinell-Methode werden als 600 HBW dargestellt, wobei 600 den Härtewert und HBW "Brinell-Härte" mit Wolframkugel-Eindringkörper bezeichnet. Wenn ein Stahlkugel-Eindringkörper verwendet wird, werden die Messwerte als 600 HBS dargestellt, wobei HBS "Brinell-Härte" mit einem Stahlkugel-Eindringkörper bezeichnet.

Vickers-Härtetest

Der Vickers-Test verwendet das gleiche Prinzip wie die Brinell-Methode, mit der einzigen Ausnahme, dass der Typ des verwendeten Eindringkörpers verwendet wird.

Die Art des Eindringkörpers muss je nach Art des zu testenden Materials nach der Brinell-Methode geändert werden. Bei der Vickers-Methode wird jedoch der gleiche Diamant-Eindringkörper zur Messung der Härte aller Probentypen verwendet.Automatische Revolver-Digitalanzeige Vickers-Härteprüfer mit geringer Last

Der bei dieser Methode verwendete Eindringkörper hat die Form einer rechten Pyramide. Auf den Eindringkörper wird eine Testlast aufgebracht, die sich gegen die Probenoberfläche drückt und dabei eine Einkerbung hinterlässt.

Die diagonalen Längen dieser Eindruckmarkierungen werden unter Verwendung optischer Systeme gemessen, was zu hochgenauen Härtemessungen führt. Die Verweilzeit - die Zeit, für die die Testkraft durch den Eindringkörper auf die Probenoberfläche ausgeübt wird - liegt bei dieser Methode im Allgemeinen zwischen 10 und 15 Sekunden.

Der Vickers-Test verwendet Mikrotestlasten, die im Vergleich zur Brinell-Methode viel geringer sind. Es handelt sich um eine Mikrohärteprüfmethode, die sich am besten zur Messung der Härte von Materialien eignet, die für die Prüfung der Makrohärte zu dünn oder zu klein sind.

Diese Methode eignet sich am besten zur Messung der Härte dünner Metallbleche, kleiner Proben usw. Der Vickers-Test ist eine zerstörungsfreie Methode, mit der sichergestellt wird, dass die Probe nach Abschluss der Prüfung verwendet werden kann. Es gibt einige Einschränkungen der Vickers-Methode.

Es erfordert, dass die Probenoberfläche frei von Fehlern ist, und daher wird Zeit benötigt, um die Probenoberfläche vorzubereiten, bevor der Test durchgeführt wird. Die Durchführung dieses Tests dauert mindestens 30-60 Sekunden. Die Zeit ist ausschließlich der Zeit, die für die Vorbereitung der Probenoberfläche benötigt wird.

Vickers-Tests werden für die Massenproduktion in Montagelinien nicht empfohlen und eignen sich eher für Labortests. Die Härtemessungen im Vickers-Test werden als 700 HV / 10 dargestellt, wobei 700 der Vickers-Härtewert ist, der unter Verwendung einer 10 kgf-Testkraft ermittelt wurde.

Knoop Härtetest

Die Knoop-Härteprüfmethode ist eine Alternative zur Vickers-Methode. Es handelt sich um eine Mikrohärtemessmethode, mit der die Härte von zerbrechlichen und spröden Materialien wie Keramik gemessen werden kann. Es ist auch nützlich für die Härteprüfung kleiner länglicher Bereiche wie Beschichtungen.

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Bei der Knoop-Methode wird auch ein pyramidenförmiger Diamant als Eindringkörper verwendet, der Eindringkörper ist jedoch länglich, anstatt wie bei der Vickers-Methode eine rechte Pyramide zu sein. Da das Verfahren zur Härteprüfung zerbrechlicher Materialien verwendet wird, werden Mikrolasten von bis zu 1 kgf verwendet.

Der bei dieser Methode verwendete Eindringkörper dringt nur halb so tief in die Probenoberfläche ein wie bei der Vickers-Methode, wodurch er sich perfekt für die Härteprüfung der spröden Probe eignet.

Aufgrund der Form des Eindringkörpers eignet sich die Knoop-Methode besser zur Messung längerer langgestreckter Proben wie Beschichtungen. Es ist wichtig zu beachten, dass die Probenoberfläche vor Durchführung des Knoop-Tests ordnungsgemäß vorbereitet werden sollte, um genaue und zuverlässige Härtemessungen sicherzustellen.

 

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