Die Härte ist ein Maß für die Widerstandsfähigkeit eines Metallmaterials gegen Druck oder Ätzung durch eine äußere Kraft und einer der wichtigsten Indikatoren für die mechanischen Eigenschaften von Metallmaterialien. Die Härteprüfung ist eine der schnellsten, kostengünstigsten und einfachsten Prüfmethoden zur Bewertung der mechanischen Eigenschaften von Metallen. Die Härteprüfung kann die Unterschiede in den Eigenschaften von Metallmaterialien bei unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung, Organisationsstruktur und Wärmebehandlungsprozessbedingungen widerspiegeln und wird daher häufig zur Prüfung der Metalleigenschaften, zur Überwachung der Qualität von Wärmebehandlungsprozessen und zur Entwicklung neuer Materialien eingesetzt.
Brinellhärte
Dies wird erreicht, indem eine gehärtete Stahlkugel oder Hartmetallkugel mit Durchmesser D mit einer Last P einer bestimmten Größe in die Oberfläche des zu messenden Metallmaterials gedrückt wird, für einen bestimmten Zeitraum gehalten wird und dann die Last entfernt wird. Das Verhältnis der Last P zur Oberfläche der Vertiefung F ist der Brinellhärtewert, der als HB bezeichnet wird. Brinellhärtewerte werden im Allgemeinen in Kilogramm Kraft/mm² (N/mm²) ausgedrückt, in der Praxis werden sie jedoch auch häufig als HBW oder HBS verwendet.
1 Messmethode
Testbedingungen: Die Testlast und der Durchmesser der Teststahlkugel müssen entsprechend der tatsächlichen Leistung des Materials bestimmt werden. Übliche Testlasten und Stahlkugeldurchmesser haben feste Standards, um sie an den Härtetest verschiedener Materialien anzupassen.
Messvorgang: Das zu prüfende Material wird zunächst auf den Härteprüfer gelegt, dann wird mit der gewählten Last und einer Stahlkugel ein Eindringversuch durchgeführt. Nach einer bestimmten Haltezeit wird die Last entfernt und der Durchmesser des Eindringlings gemessen.
Härteberechnung: Aus dem Durchmesser des Eindrucks lässt sich über eine Formel oder eine Tabelle die Brinellhärte errechnen.
2 Anwendung
Brinellhärteprüfer werden hauptsächlich zur Härtebestimmung von Gusseisen, Stahl, Nichteisenmetallen und weichen Legierungen sowie anderen Materialien verwendet.
Es wird häufig in der Metallurgie, beim Schmieden, in der Stromerzeugung, bei Erdölmaschinen, in Schienenfahrzeugen, Automobilen, in der Militärausrüstung, in Laboren, an Hochschulen und Universitäten sowie in der wissenschaftlichen Forschung verwendet.
3 die Ausdrucksweise
Brinellhärtesymbol mit HBS oder HBW. HBS gibt an, dass der Eindringkörper eine gehärtete Stahlkugel ist und zur Bestimmung eines Brinellhärtewerts von unter 450 des Materials verwendet wird; HBW gibt an, dass der Eindringkörper aus Hartmetall ist und zur Bestimmung eines Brinellhärtewerts von unter 650 des Materials verwendet wird.
Ausdruck: Die Zahl vor HBS oder HBW ist der Härtewert, gefolgt von Zahlen, um die Testbedingungen anzugeben, einschließlich des Durchmessers der Eindringkörperkugel, der Testlast und der Haltezeit der Testlast (10 bis 15 s, nicht markiert). Beispielsweise gibt 170HBS10/1000/30 an, dass der Brinellhärtewert von 170 mit einer Stahlkugel mit 10 mm Durchmesser gemessen wurde, die 30 s lang einer Testlast von 9807 N (1000 kg) ausgesetzt war.
Vickers-Härte
Die Vickershärte, ausgedrückt durch das Symbol HV, wurde 1921 von den Briten Smith (Robert L. Smith) und Sedland (George E. Sandland) bei der Vickers Company (Vickers Ltd) vorgeschlagen. Dabei wird ein Diamant-Eindringkörper mit einem relativen Oberflächenwinkel von 136 Grad verwendet, bei dem die Last F unter Druck auf die Oberfläche der Testprobe ausgeübt wird. Nach dem Entladen wird der Eindringling eine bestimmte Zeit lang gehalten, die diagonale Länge d des Eindringlings gemessen und dann die Oberfläche des Eindringlings berechnet. Schließlich wird aus dem durchschnittlichen Druck auf die Oberfläche des Eindringlings der Vickers-Wert der Härte des Metalls berechnet.
1 Messverfahren
Bei der tatsächlichen Messung müssen Sie keine komplexen Berechnungen durchführen. Sie können den gemessenen Härtewert einfach anhand der gemessenen diagonalen Länge des Eindrucks (d-Wert) direkt in der Tabelle prüfen.
Der häufig verwendete Belastungsbereich des Vickers-Härteprüfers liegt zwischen 49,03 und 980,7 N, geeignet für größere Werkstücke und die Bestimmung der Härte tieferer Oberflächenschichten.
Zur Ermittlung der Härte dünnerer Werkstücke, Werkzeugoberflächen oder Plattierungsschichten können Sie eine geringe Vickershärte mit einer Prüflast von 1,961 bis 49,03 N verwenden.
Die Mikro-Vickershärte eignet sich für die mikroskopische Analyse.
2 Vertretung
Der Vickers-Härtewert wird im Standardformat xHVy angegeben, wobei x den Vickers-Härtewert und y den verwendeten Lastwert (Einheit: kg Kraft) darstellt. Beispielsweise ist der Härtewert 185HV5 von 185 der verwendete Lastwert für 5 kg Kraft.
3 Anwendungsbereich
Der Vickers-Härteprüfer hat ein breites Anwendungsspektrum und kann fast alle in der Industrie verwendeten Metallmaterialien messen, von sehr weichen Materialien bis hin zu sehr harten Materialien. Darüber hinaus kann er auch zur Härteprüfung von Keramikmaterialien, Kunststoffen und Gummi, Kartonmaterialien usw. verwendet werden.
4 Probenanforderungen
Die Oberfläche der Probe sollte glatt und flach sein und darf keine Oxidhaut, Schmutz oder Öl aufweisen.
Im Allgemeinen ist der Oberflächenrauheitsparameter Ra der Vickershärteprobe nicht größer als {{0}},40µm, die Vickershärteprobe bei geringer Belastung ist nicht größer als 0,20 µm und die Mikro-Vickershärteprobe ist nicht größer als 0,10 µm.
Rockwellhärte
Die Rockwellhärte ist ein Index zur Bestimmung des Härtewerts anhand der Tiefe der plastischen Verformung des Eindrucks. Dabei wird unter den angegebenen Bedingungen ein Eindringkörper (Diamantkegel, Stahlkugel oder Wolframkarbidkugel) in zwei Schritten in die Oberfläche der Probe gedrückt und die verbleibende Eindrucktiefe h gemessen, um die Härte darzustellen.
1 Messmethode Eindringkörper und Prüfkraft
Beim Rockwell-Härtetest werden drei Arten von Eindringkörpern (Diamantkegel und Stahlkugeln mit zwei Durchmessern) und drei Arten von Prüfkräften (60 kg, 100 kg, 150 kg) verwendet. Diese Kombinationen entsprechen neun Rockwell-Härteskalen, nämlich HRA, HRB, HRC, HRD, HRE, HRF, HRG, HRH und HRK. Beim Oberflächen-Rockwell-Härtetest werden zwei Eindringkörper und drei kleinere Prüfkräfte (15 kg, 30 kg, 45 kg) verwendet, was sechs Skalen entspricht.
2 Härtewertberechnung
Der Rockwell-Härtewert wird mit der folgenden Formel berechnet: N-Konstante (für verschiedene Skalen nimmt N den Wert 100 oder 130 an); h-Resteindrucktiefe, mm; S-Konstante (für die Rockwell-Härte S=0.002mm; für die Oberflächen-Rockwell-Härte S=0.001mm).
3 Eigenschaften
Vorteile: Der Rockwell-Härtetest ist einfach und schnell, der Eindruck ist klein, die Bestimmung eines weiten Bereichs, anwendbar auf die meisten Metallmaterialien.
Nachteile: Geringe Repräsentativität, schlechte Wiederholbarkeit der Daten, nicht anwendbar auf die Anordnung von unebenem Material oder dünnem Material und Oberflächenhärtungsschichten.
4 Anwendung
Der Rockwell-Härtetest wird häufig für Materialien mit hoher Härte verwendet, wie etwa Vergütungsstahl, Gusseisen usw.
Die drei am häufigsten verwendeten Skalen sind HRA, HRB und HRC, die für Materialien unterschiedlicher Härte geeignet sind.
Auswahl der Härteskalen
HRA: Wird für Materialien mit höherer Härte verwendet, wie Stahlblech, Hartmetall, mit 60 kg Last und Diamantkegel-Eindringkörper.
HRB: Wird für Materialien mit geringerer Härte verwendet, wie etwa Weichstahl, Nichteisenmetalle, geglühter Stahl usw., mit 100 kg Last und einer gehärteten Stahlkugel mit 1,5875 mm Durchmesser.
HRC: Für Materialien mit höherer Härte, wie z. B. Vergütungsstahl, Gusseisen usw., mit 150 kg Last und Diamantkegel-Eindringkörper.
Durch Auswahl der geeigneten Kombination aus Eindringkörper und Prüfkraft kann die Rockwell-Härteprüfung genaue Härtewerte liefern und so eine wichtige Grundlage für die Materialauswahl und Qualitätskontrolle bilden.