Härteprüfung

Grundlagen der Härteprüfung

Der Anwender der Härteprüfung muss sich darüber im klaren sein, was er mit der Härteprüfung und dem erzielten Ergebnis eigentlich tun will. Hier besteht bei den Anwendern der Härteprüfung oftmals eine Vielzahl von diffusen Vorstellungen was die Härtezahl darstellt. Dies liegt auch daran, dass das Wissen um die Möglichkeiten und Grenzen der Härteprüfung auf der Anwenderseite nur sehr beschränkt vorhanden ist.

Vor der Festlegung von Härtewerten und der Härteprüfung sollte man sich darüber im Klaren sein, was mit dem festgelegten Härtewert erreicht werden soll! Die Härteprüfung stellt den relativ sicheren Versuch dar, verschiedene Werkstoffzustände mittels einer Kennzahl zu beschreiben. Es gibt jedoch verschiedene Werkstoffzustände die den gleichen Härtewert aufweisen können. Dies kann in den unterschiedlichen Gefügestrukturen nach einer Wärmebehandlung begründet sein.

Was ist Härte?

Hart und weich sind eigentlich allgemeine Begriffe aus dem täglichen Leben. Jeder Mensch hat dabei seine eigenen Empfindungen und beurteilt den einen Gegenstand im Vergleich zu einem anderen als hart oder weich. Die griechischen Philosophen der Antike Demokrit und Aristoteles bezeichneten die Härte als eine definierte Eigenschaft der Elemente. In der Technik ist ein solcher individueller Empfindungswert zur Beurteilung eines Werkstoffes oder Bauteiles nicht ausreichend. Man hat den Härtebegriff wie folgt festgelegt:

Härte ist der Widerstand eines Körpers, den er dem Eindringen eines anderen, aber Härterem entgegensetzt.

Zweck der Härteprüfung ist es, vergleichbare Kennzahlen des Verformungs-Widerstandes der Oberfläche eines Werkstoffes zu ermitteln, die jedoch nicht die Bedeutung einer Werkstoffkennzahl haben. Obwohl die Härte eines Werkstoffes keine eindeutige Stoffeigenschaft ist, kann sie als Vergleichswert sehr vielseitig angewandt und ausgelegt werden.

Jedoch auch diese Definition der Härte ist noch nicht eindeutig und lässt vieles offen und führt dazu, dass die Härte in der Metallprüfung verschieden interpretiert wird, dies hängt im Wesentlichen von der Betrachtungsweise und den Erwartungen des Anwenders ab.

Historie

An der Entwicklung der Härteprüfung sind eine Vielzahl namhafter Persönlichkeiten beteiligt. Einer der wesentlichen Hintergründe dieser Entwicklung ist, damals wie heute, der Wunsch verschiedene Werkstoffzustände mittels einer Kennzahl reproduzierbar zu beschreiben. Im Laufe der Jahrhunderte entwickelte sich die Härteprüfung, die heute die mit Abstand am meistens eingesetzte Werkstoffprüfmethode ist. Nachfolgend ist in der Tabelle eine kurze Historie der Entwicklung wiedergegeben.

Jahr Wer Verfahren - Besonderheit 1640 Babra Ritzen von Edelsteinen mit der Feile 1722 R.A. Reamur Ritzen von Stahl mit Mineralien 1747 Wallerius Benutzte Fingernagel, Messer, Feile, Diamantpulver zur Härtebestimmung 1811 Mohs 10 stufiges Ritzhärteverfahren für Mineralien 1833 Seebeck Entwickelt ein quasi-quantitatives Kratzverfahren zur Härtebestimmung 1851 Entwicklung der Bohrhärte von Metallen auf Grundlage des Gewichtsverlustes beim Bohren mit bekannten Zerspanbedingungen 1874 Uchatius Beurteilte die Härte von Bronzen mit einem aus 25cm Höhe herabfallenden Meißel (erstes beschriebenes dynamisches Verfahren) 1882 TH Prag Ritzhärte 18stufig,von Blei bis zu gehärtetem Stahl 1884 Beurteilen der Härte von Metallen mit der Schleifhärte 1889 A. Martens Ritzhärteverfahren 1898 A. Martens Schlug ein Gerät für den instrumentierten Eindringversuch mit mechanisch-hydraulischer Tiefenmessung vor 1900 Johann August Brinell Brinellhärteprüfverfahren, Kugeldruckversuch 1907 P. Ludwig E. Meyer Berichtet über ein sowohl statisch als auch dynamisch benutzte Kegelprobe. Schuf das Rücksprungverfahren, erste Gedanken zur Härtetiefenmessung. Stellte das Potenzgesetz für den Kugeldruckversuch auf 1920 Hugh M. + Stanley P. Rockwell Rockwellhärteprüfverfahren verschiedene, erstes Vorkraftverfahren, Patentanmeldung 1922 Smith + Sandland Vickershärteprüfverfahren, ab 1925 mit Diamantpyramide, erstmals die Messung sehr harter Teile ohne Beeinflussung durch den Prüfkörper, ermöglicht die Mikrohärteprüfung, 1926 USA Erste Härteprüfnorm für das Brinellhärteprüfverfahren 1937 Deutschland, Schweden Erste Herstellung von Härtevergleichsplatten 1939 F. Knoop, C.G. Peters, W.B.E. Emerson Entwicklung des Knoop Verfahrens am National Bureau of Standards (USA) 1940 Deutschland Erste DIN Norm über das Vickersverfahren 1943 K. Meyer Baut die erste Härte-Normalmesseinrichtung in Deutschland