Unterschiede und Vergleichstabelle der Rockwell-, Brinell- und Vickers-Härte

I. Einführung in die Härtelehre

Die Härte beschreibt die Fähigkeit eines Materials, dem Eindringen eines harten Gegenstands in seine Oberfläche zu widerstehen. Sie ist ein wichtiger Leistungsindikator für metallische Werkstoffe. Generell gilt: Je höher die Härte, desto besser die Verschleißfestigkeit. Gängige Härteverfahren sind die Brinell-, Rockwell- und Vickershärte.

1. Brinellhärte (HBW)

Eine Kugel aus einer harten Legierung mit einem bestimmten Durchmesser (üblicherweise 10 mm) wird unter einer Prüflast (üblicherweise 29,42 kN) in die Oberfläche der Probe gedrückt. Nach einer festgelegten Zeit wird die Last entfernt und der Durchmesser des Eindrucks auf der Probenoberfläche gemessen (siehe Abbildung 1). Das Verhältnis von Last zu Eindruckfläche ergibt die Brinellhärte (HBW).

2. Rockwell-Härte (HR)

Ist die Härte zu hoch oder die Probe zu klein für die Brinell-Härteprüfung, wird stattdessen die Rockwell-Härteprüfung angewendet. Dabei wird ein Diamantkegel mit einem Spitzenwinkel von 120° oder eine Hartmetallkugel mit einem Durchmesser von 1,5875 mm bzw. 3,175 mm unter einer bestimmten Last in die Oberfläche des Prüfmaterials eingedrückt. Der Härtewert wird aus der Eindringtiefe ermittelt. Je nach Härtegrad des Prüfmaterials werden verschiedene Rockwell-Skalen verwendet.

• SPIEL: Die Härte wird mit einem Diamantkegel-Eindringkörper und einer Last von 60 kgf ermittelt. Sie wird für Werkstoffe mit extrem hoher Härte (wie z. B. Hartlegierungen) verwendet.

• HRB: Die Härte wird mit einem gehärteten Stahlkugel-Eindringkörper von 1,5875 mm Durchmesser und einer Last von 100 kgf ermittelt. Dieses Verfahren eignet sich für Werkstoffe mit relativ geringer Härte (wie z. B. geglühte Stähle und Gusseisen).

• HRC: Die Härte wird mit einem Diamantkegel-Eindringkörper und einer Last von 150 kgf ermittelt. Sie wird für Werkstoffe mit sehr hoher Härte (wie z. B. gehärtete Stähle) verwendet.

3. Vickers-Härte (HV)

Unter einer Last von maximal 120 kg wird ein diamantförmiger quadratischer Pyramiden-Eindringkörper mit einem Spitzenwinkel von 136° in die Materialoberfläche eingedrückt. Der Vickers-Härtewert (HV) ergibt sich aus dem Verhältnis von Last zu Oberfläche des Eindrucks (angegeben in kgf/mm²).

Praktische Beziehung

In der Praxis besteht ein annähernder Zusammenhang zwischen den verschiedenen Härtewerten metallischer Werkstoffe sowie zwischen Härte- und Festigkeitswerten. Da die Härte durch den Widerstand gegen anfängliche und fortgesetzte plastische Verformung bestimmt wird, gilt: Je höher die Festigkeit des Werkstoffs, desto höher sein Widerstand gegen plastische Verformung und desto höher sein Härtewert. Die Umrechnungsbeziehungen variieren jedoch je nach Werkstoff.

II. Härtevergleichstabelle

Gemäß dem deutschen Standard DIN 50150Die folgende Tabelle zeigt die ungefähre Entsprechung zwischen der Zugfestigkeit von Stahl und der Vickers-Härte, der Brinell-Härte und der Rockwell-Härte innerhalb der üblicherweise verwendeten Bereiche.