Fehlermöglichkeiten bei der Härteprüfung

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Fehlermöglichkeiten bei der Härteprüfung

Wie bei allen Prüfverfahren kann auch bei der Härteprüfung vieles falsch gemacht werden, die Fehlermöglichkeiten sind zahlreich. Die nachfolgende Fehlersammlung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit und wird immer weiter ergänzt.

Grundfehler

Nachfolgend einige der Grundsätzlichen Fehlermöglichkeiten die bei allen Härteprüfverfahren gemacht werden können.

Typische Fehler, klassische Härteprüfverfahren

• Unkenntnis der Prüfverfahren / Normen
• Unkenntnis der gültigen Vorschriften
• Gefügeeinflüsse bei gleicher Härte
• falsches auflegen der Teile - Hohllage (Schüsselung)
• Spannfehler
• falsche Auflagevorrichtung
• falsche Probenvorbereitung
• Erwärmung durch Trennen oder Schleifen
• zu grober / falscher Anschliff
• Erwärmung durch Einbettung in Warmeinbettpresse
• „Korrekt“ kalibrierte Maschine, die falsch misst
• nicht korrigierte konvex-konkave Oberflächen „Korrekturwerte“
• das falsche Härteprüfverfahren
• defekter Eindringkörper
• nicht entfettete Oberflächen
• einfach keine Ahnung und munter drauflosprüfen

Typische Fehler, mobiler Härteprüfverfahren

• alle vorgenannten Fehler
• zu wenig Masse (Bauteilgewicht)
• zu geringe Wandstärke
• falsche Werkstoffwahl am Prüfgerät

Detailierte Fehler nach Fehlerbild

Streuende Härtewerte bei HV 10 Prüfung an Werkzeugstahl Bauteilen

Fehler	Fehlermöglichkeit	Was wars	Lösung
Streuende Härtewerte Stark streuende Härtewerte bei hochlegierten Werkzeugstählen wie 1.2601, X165CRMoV12 soll 650-800 HV 10 ist 750-930 HV 10	Fehlermöglichkeiten durch falsches härten, streuende Härtewerte falsche Abkühlung (Abschrecken), Weichfleckigkeit falsches Prüfverfahren falsche Probenvorbereitung	Was war's? Unkenntnis des Werkstoffes und daraus falsches Prüfverfahren 1.2601, X165CRMoV12 kann je nach Umformgrad starke Karbidzeilen mit großen Karbiden aufweisen, wird jetzt sowohl in Karbidzeilen als auch dazwischen mit einer niedrigen Prüflast wie HV 10 geprüft, kommt es zu großen Schwankungen bei den geprüften Härtewerten. Die Karbidzeilen haben einen höheren Härtewert, als die zwischen den Zeilen liegende Matrix.	Lösung höhere Prüflast wählen wenn möglich, z.B. HRC oder HV 100, mit dem größeren Härteeindruck wird dann wird die Mischhärte Matrix+Karbide geprüft

CHD Oberflächenhärte zu niedrig

Fehler	Fehlermöglichkeit	Was wars	Lösung
CHD Oberflächenhärte zu niedrig CHD Oberflächenhärte zu niedrig, ist 55 HRC Zeichnungsvorschrift CHD 0,6 + 0,3mm 58+4 HRC	Fehlermöglichkeiten durch falsches härten, Härte zu niedrig durch zu hohes anlassen, Härte zu niedrig zu niedriger Kohlenstoffgehalt beim Aufkohlen falsche Abkühlung (Abschrecken) falsches Prüfverfahren falsche Probenvorbereitung	Was war's? Unkenntnis der Prüfverfahren / Normen und der gültigen Vorschriften falsches Prüfverfahren laut DIN ISO 15787, sind bei einer Härtetiefe von 0,6 mm und 58 HRC = 650 HV, folgende Prüfverfahren zu wählen HV 50 oder HRA. Bei zu hoher Prüflast bricht die Härtezone ein (Eierschaleneffekt) und er geprüfte Härtewert erscheint zu niedrig. Liegt das Bauteil an der oberen Toleranzgrenze wird die HRC Härte stimmen, da ab 0,8mm CHD mit >60HRC, HRC als Prüfverfahren zulässig ist.	Lösung normgerechte Prüflast nach DIN ISO 15787 wählen HRA oder HV 50 wählen
CHD Oberflächenhärte zu niedrig CHD Oberflächenhärte zu niedrig ist 650 HV 10 Zeichnungsvorschrift CHD 0,3 + 0,2mm 680 + 150 HV 10	Fehlermöglichkeiten durch falsches härten, Härte zu niedrig durch zu hohes anlassen, Härte zu niedrig zu niedriger Kohlenstoffgehalt beim Aufkohlen falsche Abkühlung (Abschrecken) falsches Prüfverfahren falsche Probenvorbereitung	Was war's? falscher Anschliff der Probe beim Einsatzhärten entsteht üblicherweise eine Randoxydation, wird diese nicht einwandfrei beim anschleifen entfernt, befindet sich an der Oberfläche eine leicht schwammige poröse Zone, wird hierin die Härte geprüft erscheint der Härtewert deutlich zu niedrig. erkennen kann man diesen Fehler relativ einfach, ist der Härteeindruck wie im Bild rechts unscharf und schwammig und nicht wie links scharf und klar, ist der Anschliff nicht i.O.	Lösung richtiger Anschliff Hinweis Zu schwaches anschleifen, nach dem Härten, ist einer der häufigsten Fehler in der Härteprüfung. Wird das Bauteil zu weich geprüft ist das nicht weiter schlimm, denn es wird nicht verwendet und evtl. verschrottet. Dies ist nur ein wirtschaftlicher Schaden. Wird jedoch ein zu hartes Bauteil durch den falschen Anschliff als i.O. Teil deklariert, kann dies zu einem späteren Versagen im Einsatz führen und das kann dann ein kapitaler Schaden werden.

Härte i.O., Bauteil versagt

Fehler	Fehlermöglichkeit	Was wars	Lösung
Härte i.O., Bauteil versagt Bauteil vergütet Zeichnungsvorschrift 34 CrMo 4 +QT - 1.7220 +QT Rm 750 – 900 MPa 220-260 HB 5/750 Bauteil versagt im Einsatz bei richtiger Härte	Fehlermöglichkeiten falsche Vergütung falsch geprüft Härtewerte	Was war's? falsche Wärmebehandlung, Bauteil wurde nicht vergütet, sondern vermutlich aus der Schmiedehitze abgekühlt Härteprüfung kann solche Fehler nicht finden, es gibt verschiedene Werkstoffzustände die den gleichen Härtewert aufweisen können und unterschiedlichen Gefügestrukturen haben	Lösung richtig Prüfen, vergütete Bauteile sollten neben der HB Prüfung, mindestens mit einem metallographischen Schliff auf die korrekte Gefügeausbildung geprüft werden evtl. Zerstörungsfreies Prüfverfahren wie unter beschrieben einsetzen

Falscher HRC Wert

Fehler	Fehlermöglichkeit	Was wars	Lösung
Falscher HRC Wert Soll = 58+4 HRC Ist = 56 HRC Härteprüfmaschine a. misst zu zu niedrige Härtewerte b. misst korrekt	Fehlermöglichkeiten Maschine falsch kalibriert Vorlast falsch Hauptprüflast falsch Diamant defekt Probenauflage falsch Spindel defekt falsch kalibrierte Härtevergleichsplatte (CRM = Certified Reference Material) unbekannt	Was war's? eine Abweichung der Härteprüfmaschine Eine Überprüfung mit Härtevergleichsplatten kann folgende Ergebnisse ergeben Wird eine Rockwellhärteprüfmaschine überprüft, müssen immer mind. 2 Härtevergleichsplatten und zwar eine Weiche und eine Harte, zum Einsatz kommen. Nur so können die typischen Fehler einer Rockwellhärteprüfmaschine, die Linearitäts- oder die Parallelitätsverschiebung, festgestellt werden im ersten Beispiel handelt es sich um eine Linearitätsverschiebung, keine systematische Abweichung der Härteprüfmaschine hier hat der Anwender keine sichere Möglichkeit der Korrektur, er weis nicht wo der Drehpunkt der Linearitätsverschiebung ist und kann mit einer Korrektur genau in die falsche Richtung Arbeiten im zweiten Beispiel handelt es sich um eine Parallelitätsverschiebung eine systematische Abweichung der Härteprüfmaschine um -3 HRC dies ist eine systematische Abweichungen einer Härteprüfmaschine diese darf korrigiert werden, in unserem Beispiel ist der HRC Wert um 3 HRC zu niedrig und darf nun um diese 3 HRC angehoben werden es muss überprüft werden ob der Prüfdiamant beschädigt, die Teileauflage n.i.O. ist oder die Spindel beschädigt ist, ist alles i.O.?	Lösung In beiden Fällen, wenn der Fehler nicht gefunden wird, ist unbedingt eine Wartung, Justage und Neukalibrierung der Prüfmaschine durchzuführen.

Härtewerte + Wiederholgenauigkeit bei Prüfung auf Härtevergleichsplatte nicht i.O.

Fehler	Fehlermöglichkeit	Was wars	Lösung
Wiederholgenauigkeit bei HRC Pürfung nicht i.O. Wiederholgenauigkeit der HRC Werte auf Härtevergleichsplatte > 1 HRC bei 60,4 HRC	Fehlermöglichkeiten Diamant defekt Probenauflage falsch Spindel defekt unbekannt	Was war's? defekter Prüfdiamant im nachfolgenden Bild ist die Beschädigung wiedergegeben Was tun? Maschine in allen Funktionen Prüfen Probenauflage Spindel Diamant prüfen Diamant unter Lupe kontrollieren um Beschädigungen zu finden Härteeindruck in weicher Probe setzen und den Eindruck im Mokroskop kontrollieren um Beschädigungen zu finden ist Diamant defekt wechseln nach Überprüfung jeder Funktion einzeln Prüfen ob die Streuung bleibt	Lösung Diamant wechseln ist die Wiederholgenauigkeit nach dem Diamantwechsel i.O, war der Diamant die Ursache
Streuende Härtewerte und Wiederholgenauigkeit bei UCI Härteprüfung nicht i.O. Bei einem UCI Härteprüfgerät, stimmt die Wiederholgenauigkeit nicht und auch die Kalibration ist schwierig durchzuführen, ständig ändern sich die Werte. Mal stimmt das Gerät, mal stimmt es nicht.	Fehlermöglichkeiten Diamant defekt Auflage Härtevergleichsplatte falsch falsche Härtevergleichsplatte, für UCI müssen besondere Härtevergleichsplatten eingesetzt werden Diamant defekt ungeübter Prüfer, der noch Erfahrung braucht	Was war's? defekter Prüfdiamant im nachfolgenden Bild ist die Beschädigung wiedergegeben	Lösung Prüfdiamant wechseln lassen bei portable Härteprüfgeräten ist die Feststellung ob der Diamant defekt ist schwer zu treffen, da der Prüfer den Härteeindruck bei der Prüfung nicht beurteilt. wird in Härteeindruck in einer weichen Probe gesetzt, kann dieser anschließend unter einem Mikroskop wie ein Negativ beurteilt werden. Ist der Prüfdiamant beschädigt ist dies leicht zu erkennen.

CHD im Schliff geprüft stimmt nicht

Fehler	Fehlermöglichkeit	Was wars	Lösung
CHD im Schliff geprüft stimmt nicht Zeichnungsvorschrift CHD 1,3 + 0,4 mm 58+4 HRC gemessene CHD Werte am Bauteil CHD 1,1 mm CHD 1,4 mm	Fehlermöglichkeiten durch falsches härten, Härtetiefe zu niedrig oder zu hoch durch zu hohes anlassen, Härte zu niedrig, dadurch CHD zu niedrig zu niedriger Kohlenstoffgehalt beim Aufkohlen falsche Abkühlung (Abschrecken) falsches Prüfverfahren falsche Probenvorbereitung	Was war's? gemessene CHD Werte am Bauteil CHD 1,1 mm im angelassenen Bereich CHD 1,4 mm im neu gehärteten Bereich falsches trennen der Probe falsche Wahl der Trennscheibe, eine zu harte Trennscheibe führt beim trennen zur Erwärmung die entweder eine hohes Anlassen oder eine neue Härtung erzeugen kann. Grundregel bei der Wahl der Trennscheibe- hartes Material weiche Trennscheibe weiches Material harte Trennscheibe falsches trennen von Probematerial ist einer der häufigsten Fehler bei der Präparation von Schliffen. Dass nachfolgende Bild zeigt einen Trennfehler im Querschliff	Lösung Wahl der richtigen Trennscheibe nach dem Trennen Probe Überprüfen ob Erwärmungen zu sehen sind nach dem Auswerten der Probe grundsätzlich die Probe anätzen um zu sehen ob das Schliffbild in Ordnung ist. Es dürfen keine Schattierungen oder andere Ätzeffekte, wie im Bild auftreten. eine gute Trennscheibe für hartes Material, kann keine sehr hohen Standzeiten haben. Hohe Standzeit und gute Trenneigenschaften bei harten Werkstoffen sind ein Wiederspruch.

Härtewerte mit LEEB Härteprüfer stimmen nicht

Fehler	Fehlermöglichkeit	Was wars	Lösung
An Stahlblechteilen, dicke 6mm, soll die HB Härte mittels LEEB Härteprüfung, Schlaggerät "D", ermittelt werden Sollwert 400 + 100 HBW 10/3000 Istwert 290-310 HB aus LEEB umgewertet	Fehlermöglichkeiten Gerät stimmt nicht Gerät falsch kalibriert falsches Schlaggerät mindest Probengewicht stimmt nicht mindest Probendicke stimmt nicht Rautiefe des Anschliffes zu grob	Was war's? mindest Probendicke stimmt nicht Probendicke ist mit mind. 15 mm vorgeschrieben, das Blechteil hatte aber nur 6 mm dicke.	Lösung anderes Härteprüfverfahren wählen, LEEB ist hier als Prüfverfahren nicht geeignet.

Nitriertes Bauteil aus 1.2344, Oberflächenhärtewerte bei UCI HV 10 ständig zu niedrig

Fehler	Fehlermöglichkeit	Was wars	Lösung
Bauteil aus Warmarbeitsstahl 1.2343, weist mit UCI Gerät nach dem Nitrieren immer wieder zu niedrige Härtewerte auf. Nach dem nitrieren wird das Bauteil geschliffen. soll >1000 HV 10 gemessen 850-880 HV 10	Fehlermöglichkeiten Härte am Bauteil stimmt nicht keine Verbindungsschicht (CLT) vorhanden, hierdurch zu niedrige Härte Verbindungsschicht abgeschliffen falscher Werkstoff Prüfgerät defekt Prüfdiamant beschädigt Gerät falsch kalibriert	Was war's? das Prüfgerät war falsch kalibriert nach richtiger Kalibrierung lagen die Härtewerte >1000 HV 10	Lösung Das Ergebnis der UCI Härteprüfung hängt in starken Maße von der Schallgeschwindigkeit des Werkstoffes ab. Einige Werkstoffe haben nach dem nitrieren in der Verbindungsschicht eine deutlich andere Schallgeschwindigkeit als die zur Kalibrierung verwendete Härtevergleichsplatte. Somit muss der Anwender für jede Werkstoffkombination nach dem nitrieren, entsprechend nitrierte und bearbeitete Härtevergleichsplatten für die entsprechenden Werkstoffe zum kalibrieren zur Verfügung haben. Diese Härtevergleichsplatten muss der Anwender selbst erstellen und mit klassischer HV Prüfung kalibrieren.

Noch zu ergänzen

Fehler	Fehlermöglichkeit	Was wars	Lösung

Einzelnachweise

<references>