Rockwell-, Brinell- und Vickers-Härteprüfgeräte

Rockwell-, Brinell- und Vickers-Härteprüfgeräte sind Labormaschinen für die genaue Messung der Härte metallischer Werkstoffe nach den drei wichtigsten, international genormten Skalen. Sie sind die Referenz für die Qualitätskontrolle im metallografischen Labor, für die Zertifizierung von Wärmebehandlungen und für die Charakterisierung von Stählen, Nichteisenlegierungen und Gusseisen. Anders als mobile Härteprüfgeräte arbeiten stationäre Maschinen unter kontrollierten Bedingungen (genaue Lasten, Einwirkzeiten, genormte Eindringkörpergeometrien), die eine höhere Genauigkeit und Wiederholbarkeit sicherstellen, wie sie für formale Zertifizierungen unerlässlich ist.

Rockwell-Härte

Das Rockwell-Verfahren misst die bleibende Eindringtiefe eines Eindringkörpers (Diamantkegel mit 120° für HRA, HRC, HRN, HRT; gehärtete Stahlkugel für HRB, HRF, HRG) unter einer Vorlast, gefolgt von einer Gesamtlast. Die wichtigsten Skalen sind HRC (Last 150 kgf, Diamant – für vergütete Stähle mit 20-70 HRC), HRA (60 kgf, Diamant – für einsatzgehärtete Stähle und Hartmetalle), HRB (100 kgf, Kugel Ø 1/16″ – für weiche Stähle, Messing, Aluminium), HRF (60 kgf, Kugel 1/16″ – für weiche Legierungen) und HRT (verringerte Lasten, Kugel, für Oberflächenprüfungen). Der Rockwell-Wert wird direkt an der Maschine als Tiefendifferenz zwischen Vorlast und Gesamtlast abgelesen und in Skalenpunkten angegeben.

Brinell-Härte

Beim Brinell-Verfahren wird eine Last (typisch 1, 2,5, 5, 10, 30 kN) über eine Kugel aus Wolframcarbid (Durchmesser D = 1, 2,5, 5, 10 mm) für 10-15 Sekunden aufgebracht; der Durchmesser des entstandenen Eindrucks wird optisch mit einem integrierten Mikroskop gemessen und in HBW umgerechnet. Das Verhältnis F/D² (Last durch Durchmesser im Quadrat) bestimmt die Prüfschärfe und ist nach dem Werkstoff zu wählen: 30 für Stähle und Gusseisen, 10 für Leichtmetalllegierungen, 5 für weiche Metalle, 2,5 für Blei und Zinn. Die Brinell-Maschine erfordert Prüfkörper mit gut vorbereiteter ebener Oberfläche und ausreichender Dicke.

Vickers-Härte

Das Vickers-Verfahren verwendet einen Eindringkörper aus Diamant in Form einer Pyramide mit quadratischer Grundfläche und einem Winkel von 136° zwischen gegenüberliegenden Flächen; die Lasten reichen von 1 gf (Mikrohärte) bis 100 kgf (Makrohärte), bei einer Einwirkzeit von 10-15 s. Die Diagonale des quadratischen Eindrucks wird optisch gemessen und der HV-Wert als HV = 1,8544·F/d² berechnet. Die Vickers-Skala ist über den gesamten Härtebereich vom weichsten bis zum härtesten Werkstoff durchgehend und damit die universellste; sie eignet sich besonders für dünne Schichten (Einsatzhärten, Nitrieren), Mikrogefüge (Mikrohärte für die metallografische Untersuchung) und spröde Werkstoffe.

Moderne Maschinen

Moderne Härteprüfmaschinen bieten: motorisches Aufbringen der Last mit kontrolliertem Verlauf (Lastanstieg, Haltezeit, Entlastung), eine Digitalkamera mit Software zur automatischen Auswertung des Eindrucks (bei Brinell und Vickers), eine digitale Anzeige, die automatische Berechnung der Skala, die Umrechnung zwischen den Skalen nach ASTM E140, Statistiken und Datenausgabe an das LIMS des Unternehmens. Fortgeschrittene Systeme erlauben die Programmierung von Härtekarten (Prüfmatrizen) und die Ausführung automatischer Prüffolgen an eingebetteten metallografischen Schliffen. Universelle Mehrskalen-Ausführungen führen Rockwell-, Brinell- und Vickers-Prüfungen mit Schnellwechsel von Eindringkörper und Last durch.

Anwendungen und Normen

Stationäre Maschinen werden eingesetzt für die zertifizierte Prüfung von Wärmebehandlungen an Stählen (Härten, Glühen, Anlassen), für die Qualifizierung von Schmiede- und Gussteilen, für die Wareneingangskontrolle, für die metallografische Untersuchung (mit Mikrohärte), für die Kartierung von Härteverläufen (case depth) an einsatzgehärteten oder nitrierten Teilen und für die Charakterisierung von Schweißnähten. Wichtigste Normen: ISO 6506 und ASTM E10 (Brinell), ISO 6507 und ASTM E92, E384 (Vickers und Mikrohärte), ISO 6508 und ASTM E18 (Rockwell). Die periodische Kalibrierung erfolgt mit nach ISO 17025 zertifizierten Vergleichsplatten in definierten Genauigkeitsklassen. Umrechnung zwischen den Skalen: ISO 18265, ASTM E140.