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1 ©Arnold Horsch www.ahotec.biz Veröffentlichung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung. Grundlagen der Härteprüfung -1- 18.02.2015 Härteprüfung 10. Oktober 2007 63. Härtereikolloquium Wiesbaden Arnold Horsch ©Arnold Horsch www.ahotec.biz Veröffentlichung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung. Grundlagen der Härteprüfung -2- 18.02.2015 Inhalt Wer bin ich Einsatz der verschiedenen Werkstoffprüfverfahren Die Werkstoffprüfmethoden Die Härteprüfung Historie und Verfahren Messunsicherheit Fehlermöglichkeiten Umwertung von Härtewerten Richtige Zeichnungsangaben

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©Arnold Horsch

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Grundlagen der Härteprüfung

- 1 -

18.02.2015

Härteprüfung10. Oktober 2007

63. Härtereikolloquium

Wiesbaden

Arnold Horsch

©Arnold Horsch

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Grundlagen der Härteprüfung

- 2 -

18.02.2015

Inhalt

Wer bin ich

Einsatz der verschiedenen Werkstoffprüfverfahren

Die Werkstoffprüfmethoden

Die Härteprüfung

Historie und Verfahren

Messunsicherheit

Fehlermöglichkeiten

Umwertung von Härtewerten

Richtige Zeichnungsangaben

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Grundlagen der Härteprüfung

- 3 -

18.02.2015

Wer bin ich?

Alter 48 Jahre

Seit 1973 = 34 Jahre in der Werkstoffprüfung

Ausbildung als Werkstoffprüfer

Härterei- und Werkstofftechniker

Seit 1986 in der Entwicklung von

Härteprüfsystemen

Seit 2002 selbständig

Schwerpunkt Härteprüfung und

Wärmebehandlungsüberwachung

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Grundlagen der Härteprüfung

- 4 -

18.02.2015

Warum Werkstoffprüfung?

Qualitätssicherung

Untersuchung verschiedener Gefügezustände

Werkstofffeststellung

Feststellung der Einsatzfähigkeit

Schadensfallermittlung

Prüfung der mechanischen Eigenschaften

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- 5 -

18.02.2015

Mögliche Prüfmethoden der Wärmebehandlung

X

XX••Lösungsglühen

XX••Diffusionsglühen

XX••Grobkornglühen

XX••Rekristallisationsglühen

•Spannungsarmglühen

XX•••Weichglühen

XX•••Normglühen

Versch

leiß

prü

fungen n

. DIN

50320 / 2

1 / 2

2

ntg

eneig

ensp

annu

ng

suntersu

chu

ng

Wärmebehandlungs-

verfahren

• Hauptprüfmethode

X erweiterte

Prüfungen

Dau

erschw

ing

-Bieg

ewechse

lfestig

keit

Ko

rngrö

ßen

bestim

mu

ng n

. DIN

50601

Entk

ohlu

ngstie

fenm

essung n

. DIN

50192

Härtetiefe n

. DIN

50190 T

eil 4

Härtetiefe n

. DIN

50190 T

eil 3

Härtetiefe n

. DIN

50190 T

eil 2

Härtetiefe n

. DIN

50190 T

eil 1

Sch

ichtd

ickenm

essung

Wirb

elstro

mprü

fung

Vick

ers -H

V

Brin

ell –

HB

Ro

ckw

ell –H

R-A

-B-C

-F-N

-T u

.a.

Metallo

grap

hisc

he G

efügeu

ntersu

chung

en

Kerb

schlag

bieg

eversu

ch

Zugversu

ch

Glühverfahren

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Grundlagen der Härteprüfung

- 6 -

18.02.2015

Mögliche Prüfmethoden der Wärmebehandlung

• Hauptprüfmethode

X erweiterte

Prüfungen

Zugversu

ch

Kerb

schlag

bieg

eversu

ch

Metallo

grap

hisc

he G

efügeu

ntersu

chung

en

Ro

ckw

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R-A

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Brin

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HB

Vick

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V

Wirb

elstro

mprü

fung

Sch

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essung

Härtetiefe n

. DIN

50190 T

eil 1

Härtetiefe n

. DIN

50190 T

eil 2

Härtetiefe n

. DIN

50190 T

eil 3

Härtetiefe n

. DIN

50190 T

eil 4

Entk

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50192

Ko

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. DIN

50601

ntg

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ensp

annu

ng

suntersu

chu

ng

Versch

leiß

prü

fungen n

. DIN

50320 / 2

1 / 2

2

Dau

erschw

ing

-Bieg

ewechse

lfestig

keit

Wärmebehandlungs-

verfahren

X

X

X

X

X

X

x••••Zwischenstufenvergüten

X•X•••Laserstrahlhärten

X•X•••Randschichthärten

XX••••••Vergüten

X••••Härten

Härteverfahren

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18.02.2015

Mögliche Prüfmethoden der Wärmebehandlung

TIC X • • X

TICN X • • X

CrN X • • X

Versch

leiß

prü

fungen n

. DIN

50320 / 2

1 / 2

2

ntg

eneig

ensp

annu

ng

suntersu

chu

ng

Wärmebehandlungs-

verfahren

• Hauptprüfmethode

X erweiterte

Prüfungen

Dau

erschw

ing

-Bieg

ewechse

lfestig

keit

Ko

rngrö

ßen

bestim

mu

ng n

. DIN

50601

Entk

ohlu

ngstie

fenm

essung n

. DIN

50192

Härtetiefe n

. DIN

50190 T

eil 4

Härtetiefe n

. DIN

50190 T

eil 3

Härtetiefe n

. DIN

50190 T

eil 2

Härtetiefe n

. DIN

50190 T

eil 1

Sch

ichtd

ickenm

essung

Wirb

elstro

mprü

fung

Vick

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V

Brin

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HB

Ro

ckw

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R-A

-B-C

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Metallo

grap

hisc

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chung

en

Kerb

schlag

bieg

eversu

ch

Zugversu

ch

Beschichtungsverfahren

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Grundlagen der Härteprüfung

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18.02.2015

Mögliche Prüfmethoden der Wärmebehandlung

• Hauptprüfmethode

X erweiterte

Prüfungen

Zugversu

ch

Kerb

schlag

bieg

eversu

ch

Metallo

grap

hisc

he G

efügeu

ntersu

chung

en

Ro

ckw

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R-A

-B-C

-F-N

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Brin

ell –

HB

Vick

ers -H

V

Wirb

elstro

mprü

fung

Sch

ichtd

ickenm

essung

Härtetiefe n

. DIN

50190 T

eil 1

Härtetiefe n

. DIN

50190 T

eil 2

Härtetiefe n

. DIN

50190 T

eil 3

Härtetiefe n

. DIN

50190 T

eil 4

Entk

ohlu

ngstie

fenm

essung n

. DIN

50192

Ko

rngrö

ßen

bestim

mu

ng n

. DIN

50601

ntg

eneig

ensp

annu

ng

suntersu

chu

ng

Versch

leiß

prü

fungen n

. DIN

50320 / 2

1 / 2

2

Dau

erschw

ing

-Bieg

ewechse

lfestig

keit

Wärmebehandlungs-

verfahren

X

X

XX

••X••Nitrieren

••X••Carbonitrieren

X•X•••Einsatzhärten

•X•••Aufkohlen

Diffusionsverfahren

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Grundlagen der Härteprüfung

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18.02.2015

Verteilung der angewandten Prüfmethoden

Härteprüfung

>90%

Zugversuche < 3%

ZFP

< 1%

Metallographie 5%

an

de

re

1%

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Grundlagen der Härteprüfung

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18.02.2015

Prüfung wärmebehandelter Bauteile

Zerstörungsfreie

Prüfungen

• Wirbelstromprüfungen

• Röntgenuntersuchungen

Zerstörende Prüfungen

• Zugversuch

• Kerbschlagbiegeversuch

• metallografische

Gefügeuntersuchung

• Härteprüfung

Quasi Zerstörungsfreie

Prüfungen

• portable metallografische

Gefügeuntersuchung

• Härteprüfung

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18.02.2015

Die

Härteprüfung

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Grundlagen der Härteprüfung

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18.02.2015

Eine Methode zur Härteprüfung

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Grundlagen der Härteprüfung

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18.02.2015

Härte ist der Widerstand eines Körpers,

den er dem Eindringen eines anderen,

aber Härterem entgegensetzt.

Was ist Härte ?

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Grundlagen der Härteprüfung

- 14 -

18.02.2015

• Zweck der Härteprüfung ist es, vergleichbare Kennzahlen des

Verformungswiderstandes der Oberfläche eines Werkstoffes zu ermitteln,

die jedoch nicht die Bedeutung einer Werkstoffkennzahl haben.

Warum Härteprüfung ?

• Obwohl die Härte eines Werkstoffes keine eindeutige Stoffeigenschaft ist,

kann sie als Vergleichswert sehr vielseitig angewandt und ausgelegt

werden.

• 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.

• Die wichtigste Frage ist!!!

Was soll mit dem Härtewert passieren und wofür

wurde er ermittelt?

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18.02.2015

H i s t o r i eJahr Wer Verfahren Besonderheit

1640 Babra Ritzen von Edelsteinen mit der Feile

1722 Reamur Ritzen von Stahl mit Mineralien

1811 Mohs Ritzhärte Ritzhärteverfahren von

Edelsteinen

1882 TH Prag Ritzhärte 18-stufig für Stahl

1889 Martens Ritzhärteverfahren

1900 Brinell Brinellhärteverfahren Reproduzierbare Messungen

bis ca. 400HB

1925 Smith +

Sandland

Vickershärteprüfverfahren Erstmals die Messung sehr

harter Teile ohne Beeinflussung

durch den Prüfkörper

1931 Rockwell Rockwellhärteprüfverfahren Idee stammt von Ludwik 1908

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- 16 -

18.02.2015

Das Rockwell-Verfahren

Verfahren Norm Prüfart Prüflasten Eindringkörper

HR

Härte Rockwell

A, B, C, F, N, T

und weitere

DIN EN

ISO

6508

Makrohärte Vorlast 3 oder 10 kgf

- 15-30-45 kgf

- 60-100-150 kgf

Diamantkegel 120°

Hartmetallkugeln

Ø 1/16 – ½ Zoll

Die Prüfvorkraft Fo ist

konstant: 3 + 10 kgf

Die Prüfgesamtkräfte F (Prüfvorkraft

Fo + Prüfzusatzkraft F1) sind:

15-30-45-60-100-150 kgf

Die Messeinheit bei Normal-Rockwell

entspricht 0,002 (0,001) mm Eindringtiefe

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Grundlagen der Härteprüfung

- 17 -

18.02.2015

Das Rockwell-Verfahren

Beispiel HRC

Mit einem Diamantkörper und

der Eindringtiefe von 0,082 mm

erhält man

100 – 0,082/0,002

= 59 Rockwell C

Beispiel HRB

Mit derselben Eindringtiefe,

aber mit einem Kugeleindring-

körper würde man

130 – 0,082/0,002

= 89 Rockwell B erhalten.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 18 -

18.02.2015

Bezeichnung Rockwell

55 HRC

70 HR 30T W

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Grundlagen der Härteprüfung

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18.02.2015

Das Brinell -VerfahrenVerfahren Norm Prüfart Prüflasten Eindringkörper

HB

Härte Brinell

DIN EN ISO

6506

Makrohärte 10 - 3000 kgf Hartmetallkugeln

Ø 1-2,5-5-10mm

Die Brinellhärte (HBW) wird durch das

Verhältnis von aufgebrachter Prüfgesamtkraft

zur Oberfläche der Kugelkalotte bestimmt.

Es gilt die Formel:

Wobei F die Prüfkraft in N , D den Durchmesser

des Kugeleindringkörpers in mm und d den

Durchmesser des Eindrucks in mm bezeichnet.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 20 -

18.02.2015

Bezeichnung Brinell

450 HBW 5/750 (10-15 s)

450 HBW 5/750/25

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Grundlagen der Härteprüfung

- 21 -

18.02.2015

Verfahren Norm Prüfart Prüflasten Eindringkörper

HV

Härte Vickers

DIN EN

ISO

6507

Mikro-

Kleinlast-

Makro-

härte

0,01-0,025-0,05-0,1-

0,2-0,3-0,5-1-2-3-5-10-

20-30-50-100-120 kgf

und kleinere

Diamantpyramide

136°

Wie bei der Brinellzahl ist die Vickershärtezahl HV

durch das Verhältnis zwischen aufgebrachter

Prüfgesamtkraft und der Oberfläche des Eindrucks

gegeben.

Die Berechnung der Vickershärte erfolgt nach der

folgenden Formel, wobei d den Mittelwert der Längen

der Eindruck-Diagonalen (Genauigkeit: +/- 0,0002mm)

angibt.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 22 -

18.02.2015

Bezeichnung Vickers

450 HV 30 (10-15 s)

450 HV 30/25

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Grundlagen der Härteprüfung

- 23 -

18.02.2015

1

Speck-

Stein

4

Fluß-

spat

5

Apatit

6

Feld-

spat

7

Quarz

9

Korund

NE

Me-

talle

ungehärteter

Stahl

gehärteter

Stahl

Nitrier-

schicht

Hartmetalle Dia-

mant

8

Topas

10

Diamant

75 100 300 630

100 200 400 600 800 1000 Vickershärte 1400 2000 10000

Mohshärte

Minerale

85 115

50 100

20 30 40 50 60 70 HRC

HRF

HB

HRA

HRB

65 70 75 80 82 84 86 88 90 92 94

Vergleich der verschiedenen Härteskalen

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Grundlagen der Härteprüfung

- 24 -

18.02.2015

Genormte Prüfverfahren

Verfahren Norm Prüfart Prüflasten

kgf

Eindringkörper

HV

Härte

Vickers

ISO

6507

Mikro

Kleinlast

Makrohärte

0,01 – 120

und kleinere

Diamantpyramide

136°

HB

Härte Brinell

ISO

6506

Makrohärte 10-3000 Hartmetallkugeln

Ø 1-2,5-5-10 mm

HR

Härte

Rockwell

A, B, C, F, N, T

und weitere

ISO

6508

Makrohärte 15-30-45-60-

100-150

Vorlast 3 oder

10

Diamantkegel 120°

Hartmetallkugeln

Ø 1/16 – ½ Zoll

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Grundlagen der Härteprüfung

- 25 -

18.02.2015

Einsatz der genormten Prüfverfahren

Verfahren Unterverfahren Prüfung von

HV

Härte Vickers

Mikro Gefügebestandteilen, Beschichtungen usw.

KleinlastHärteverläufe zur Eht, Nht, Rht – Prüfung

DIN 50190, Oberflächenhärteprüfung,

Prüfung kleiner Teile

MakroPrüfung sehr harter Bauteile >400 HV,

Oberflächenhärteprüfung

HB

Härte Brinell

Makro Prüfung von Glühungen, Vergütungen usw.

Einsatz bis 500 HB

HR

Härte Rockwell

A, B, C, F, N, T

und weitere

HRC Prüfung gehärteter Teile >35 HRC

HRB Prüfung von Glühungen, Vergütungen

Superrockwell N Oberflächenhärteprüfungen, Einsatzgehärteter

und Prüfung kleiner Teile

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Grundlagen der Härteprüfung

- 26 -

18.02.2015

Universalhärteprüfmaschinen

Universalhärteprüfmaschine

1-250 kgf – HV – HB - HR

Universalhärteprüfmaschine

1-250 kgf – HV – HB - HR

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Grundlagen der Härteprüfung

- 27 -

18.02.2015

Rockwellhärteprüfmaschinen

Rockwellhärteprüfmaschine

60-150 kgf – HRC – HRA – HRB usw.

Digitale Rockwellhärteprüfmaschine

60-150 kgf – HRC – HRA – HRB usw.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 28 -

18.02.2015

Mikro- Kleinlasthärteprüfmaschinen

Mikrohärteprüfmaschine

0,01 – 1 kgf – HV

Kleinlasthärteprüfmaschine

0,3-30 kgf – HV

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Grundlagen der Härteprüfung

- 29 -

18.02.2015

Brinellhärteprüfmaschinen

Brinellhärteprüfmaschine

187,5-3000 kgf

Brinellhärteprüfmaschine

187,5-3000 kgf

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Grundlagen der Härteprüfung

- 30 -

18.02.2015

Portable Härteprüfmaschinen, genormte Verfahren

Portables Rockwellhärteprüfsystem

Clark portable HRC, HRB, HRA tester

Portables Rockwellhärteprüfsystem

Spezialhalterung zur Prüfung

von Führungsbahnen

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Grundlagen der Härteprüfung

- 31 -

18.02.2015

Portable Härteprüfmaschinen, genormte Verfahren

Portables Brinellhärteprüfsystem

Prüflast 500 – 3000 kgf

King, USA

Portables Kleinlasthärteprüfsystem

Hersteller WPM, Leipzig

Typ HMO 10

Verfahren HV5 + HV10

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Grundlagen der Härteprüfung

- 32 -

18.02.2015

Neu / Nichtgenormte Prüfverfahren

VerfahrenPrüflasten

kgfEindringkörper Hersteller

Norm

Normentwurf

Bezeichnung

UCI < 1 und 10 kgf Vickersdiamant Krautkrämer Kommt

EQUOTIP

Dynamisches

Rücksprung-

verfahren

Kugel PROSEQ

DIN 50156

570 HLD

570 HLd

ESATEST 1-10 kgfVickersdiamant

/ DiamantkegelERNST

DIN 50158 E

HME HV

Computest1,2 kgf Vorlast

5 kgf Hauptlast

Rockwell-

diamantERNST

DIN 50157 E

HMM HV

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Grundlagen der Härteprüfung

- 33 -

18.02.2015

Einsatz der Neu / Nichtgenormte Prüfverfahren

Verfahren Prüfung von

UCI Oberflächenhärten, schwer

zugänglichen Stellen usw.

EQUOTIP

Impact Prüfverfahren

Schnelle Prüfung gehärteter

und metallischer Teile

ESATEST Gehärteten Teilen, schwer

zugänglichen Stellen usw.

Computest Gehärteten Teilen

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Grundlagen der Härteprüfung

- 34 -

18.02.2015

Portable Härteprüfmaschinen, ungenormtes Verfahren

MICRODUR

Prüfart:

HV mit Ultraschall

Prüflasten:

nicht genormt, 0,684 kgf

Eindringkörper:

Diamantpyramide 136°

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Grundlagen der Härteprüfung

- 35 -

18.02.2015

Portable Härteprüfmaschinen, Genormtes Verfahren

EQUOtip

Prüfart:

Rücksprunghärte

Prüflasten:

nicht genormt,

dynamisch ca. 20 grf

Eindringkörper:

Hartmetallkugel

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Grundlagen der Härteprüfung

- 36 -

18.02.2015

Portable Härteprüfmaschinen, ungenormte Verfahren

ESATEST

Prüfart:

Messung der

Eindruckoberfläche über

den elektr. Widerstand

Prüflasten:

Verschieden 1- 10 kgf

Eindringkörper:

Vickersdiamant

Diamantkegel

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Grundlagen der Härteprüfung

- 37 -

18.02.2015

Portable Härteprüfmaschinen, ungenormte Verfahren

Computest

Prüfart:

Abgewandeltetes

Rockwellverfahren

Prüflasten:

nicht genormt, 5 kgf

Eindringkörper:

Rockwelldiamant

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Grundlagen der Härteprüfung

- 38 -

18.02.2015

Einsatz und besondere

Problemstellungen der

Mikro- und

Kleinlasthärteprüfung

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Grundlagen der Härteprüfung

- 39 -

18.02.2015

Einsatz der Kleinlasthärteprüfverfahren

Ermittlung von Härteverläufen zur Bestimmung der

Eht-Nht-Rht-Sht und Entkohlungstiefen

Härteverlauf HV1 an

einem einsatzgehärteten

Bauteil Eht 0,15 mm

Härteverlauf HV0,3 an

einem nitrierten Bauteil

Nht 0,55 mm

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Grundlagen der Härteprüfung

- 40 -

18.02.2015

Einsatz der Kleinlasthärteprüfverfahren

Ermittlung von Härte an Gefügebestandteilen und Schichten

Härteprüfung an einer

Verbindungsschicht

Prüfung von

Gefügebestandteilen

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Grundlagen der Härteprüfung

- 41 -

18.02.2015

Kennzeichnung in Zeichnungen nach DIN 6773

Art Bezeichnung Bedeutung

CHD Einsatzgehärtet und

angelassen

58 + 4 HRC

CHD = 1 + 0,4

Aufgekohlt im Kammerofen oder Salz

Oberflächenhärte 58 – 62 HRC

Härtetiefe 1 – 1,4 mm

geprüft mit HV 1 und einer Grenzhärte von 550 HV 1

Rht

DS

Randschichtgehärtet

650 + 100 HV 50

Rht 525 = 0,6 + 0,6

Induktiv oder Flammgehärtet

Oberflächenhärte 650 – 750 HV 50

Härtetiefe 0,6 – 1,2 mm

geprüft mit HV 1 und einer Grenzhärte von 525 HV 1

Nht Nitriert

650 HV 10

Nht = 0,3 + 0,1

Nitrierverfahren offen

Oberflächenhärte 650 HV 10

Härtetiefe 0,3 – 0,4 mm

geprüft mit HV 0,5 und einer Grenzhärte von 50 HV

über der Kernhärte

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Grundlagen der Härteprüfung

- 42 -

18.02.2015

AuswertungIm folgendem Beispiel beträgt die CHD = 0,90 mm

Härteverlaufskurve Eht

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8

Abstand vom Rand mm

HV

1

Eht 0,90 mm

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Grundlagen der Härteprüfung

- 43 -

18.02.2015

Fehlermöglichkeiten bei der Mikro-Kleinlasthärteprüfung

Beispiel:

Härteprüfung an einer Chromschicht mit HV 0,02

Fehlerursachen können sein:

• Falsches Anlegen der Messlinien

• Zu niedrige Vergrößerung der Messoptik

• Bild nicht einwandfrei im Focus

• Falsche Präparation

Wahrer Härtewert 1000 HV 0,02 Diagonale 6,09 µm

Gem. Härtewert 1102 HV 0,02 Diagonale 5,80 µm

Gem. Härtewert 906 HV 0,02 Diagonale 6,40 µm

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Grundlagen der Härteprüfung

- 44 -

18.02.2015

Messung von Präparationseinflüssen

bei niedrigen Prüflasten

Eine einwandfreie metallografische Probenpräparation ist

für die korrekte Ermittlung von Mikrohärteprüfwerten von

äußerster Wichtigkeit.

Sollen Härtewerte miteinander verglichen werden, muss

zwingend eine absolut reproduzierbare Probenpräparation

erfolgen.

Die Messfehler durch Probenpräparation können leicht bis

zu 50 % vom wahren Messwert abweichen.

Dies ist unabhängig von der Höhe des Härtewertes.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 45 -

18.02.2015

Auswirkung der Oberflächenverfestigung auf den Härtewert

reale Härte ca. 220 HV

HV 0,01 380

HV 0,05 260HV 0,5 230

Oberflächenverfestigte Zone

Mischzone

Reiner Grundwerkstoff

0

1 µm

2 µm

9 µm

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Grundlagen der Härteprüfung

- 46 -

18.02.2015

Gefügeeinflüsse bei der HärteprüfungNadeliger Martensit Karbide

aufgelöst

Restaustenitgehalt 25 –30%

59 – 60 HRC

Härtegefüge n.i.O.

Karbide im angelassenen

strukturlosen Martensit

Restaustenitgehalt 15 %

61 HRC

Härtegefüge i.O.

Randzone (Bild)

Strukturloser Martensit mit

Troostitflecken

Oberflächenhärte 600 HV10

Kern (ohne Abbildung)

Karbide im angelassenen

strukturlosen Martensit

Restaustenitgehalt 15 %

61 HRC

Härtegefüge n.i.O.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 47 -

18.02.2015

Messunsicherheiten bei der Härteprüfung

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Grundlagen der Härteprüfung

- 48 -

18.02.2015

Das große

?

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Grundlagen der Härteprüfung

- 49 -

18.02.2015

Messunsicherheit bei HV 1

90050

HV 0,2

792

1008

954

846

HV 0,2 = ±11% zulässige Messunsicherheit bei 700 HV

777

623

HV 1 = ± 5% zulässige Messunsicherheit bei 700 HV

735

665

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- 50 -

18.02.2015

Messunsicherheiten bei der Härteprüfung VickersZulässige Wiederholpräzision und Grenzabweichung der Prüfmaschine

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- 51 -

18.02.2015

Messunsicherheiten bei der Härteprüfung VickersZulässige Wiederholpräzision und Grenzabweichung der Prüfmaschine

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Grundlagen der Härteprüfung

- 52 -

18.02.2015

Messunsicherheiten bei der Härteprüfung Vickers

Erforderliche Genauigkeit und Wiederholpräzision der

optischen Messeinrichtung

Auflösung der Messeinrichtung

< 0,5% von D

Wiederholgenauigkeit

< 1% von D

Härteeindrücke

>40 µm

Auflösung der Messeinrichtung

<0,0002 mm

Wiederholgenauigkeit

< 0,0004 mm

Härteeindrücke

< 40 µm

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Grundlagen der Härteprüfung

- 53 -

18.02.2015

Ursache ist die

numerische Apertur der Optik!

Lt. Abbe gibt es bei einem

Lichtmikroskop bei optimaler

Optik und Beleuchtung eine

scharfe Auflösung nur bis zu einer

Größe von

200 Nanometer = 0,2 µm.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 54 -

18.02.2015

Fehlermöglichkeiten bei der Mikro-Kleinlasthärteprüfung

Beispiel:

Härteprüfung an einer Chromschicht mit HV 0,02

Fehlerursachen können sein:

• Falsches Anlegen der Messlinien

• Zu niedrige Vergrößerung der Messoptik

• Bild nicht einwandfrei im Focus

• Falsche Präparation

Wahrer Härtewert 1000 HV 0,02 Diagonale 6,09 µm

Gem. Härtewert 1102 HV 0,02 Diagonale 5,80 µm

Gem. Härtewert 906 HV 0,02 Diagonale 6,40 µm

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Grundlagen der Härteprüfung

- 55 -

18.02.2015

Einfluss der zulässigen Messunsicherheit bei der

Vickershärteprüfung

Bei einem theoretischen Istwert von 0,6 mm Eht ergibt sich eine

Streuung von ca. 11 % bei der Ermittlung der Eht.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 56 -

18.02.2015

Messunsicherheiten bei der Härteprüfung RockwellZulässige Wiederholpräzision und Grenzabweichung der Prüfmaschine für die Verfahren A, B, C, N, T

Rockwell

Härteskala

Härtebereiche der

Härtevergleichsplatte

Grenzabweichung in

Rockwell-Einheiten

Zulässige Wiederhol-

präzision der Prüfmaschine

A20 bis 75 HRA ± 2 HRA 0,02 (100-Ĥ) oder

0,8 Rockwell-Einheitena>75 bis 88 HRA ± 1,5 HRA

B20 bis 45 HRB ± 4 HRB

0,04 (130-Ĥ) oder

1,2 Rockwell-Einheitena> 45 bis 80 HRB ± 3 HRB

> 80 bis 100 HRB ± 2 HRB

C 20 bis 70 HRC ± 1,5 HRC 0,02 (100-Ĥ) oder

0,8 Rockwell-Einheitena

N ± 2 HRN 0,04 (100-Ĥ) oder

1,2 Rockwell-Einheitena

T ± 3 HRT 0,04 (100-Ĥ) oder

2,4 Rockwell-Einheitena

a Der größere der beiden Werte muß genommen werden. H ist die Hälfte der verwendeten Härtevergleichsplatte

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Grundlagen der Härteprüfung

- 57 -

18.02.2015

Messunsicherheiten bei der Härteprüfung Brinell

Zulässige Wiederholpräzision und Grenzabweichung der Prüfmaschine

Härte der

Härtevergleichsplatte

HBW

Zulässige

Wiederholpräzision der

Prüfmaschine mm

Grenzabweichung der

Prüfmaschine %

125 0,030 đ 3 H

125< HBW 225 0,025 đ 2,5 H

> 225 0,020 đ 2 H

H ist die Härte der verwendeten Härtevergleichsplatte

đ ist der Mittelwert aus 5 Eindruckdurchmessern

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Grundlagen der Härteprüfung

- 58 -

18.02.2015

Fehlermöglichkeiten bei der Härteprüfung

Falsches Auflegen der Teile

Hohllage (Schüsselung)

Spannfehler, falsche Auflagetische

Falsche Probenvorbereitung

Erwärmung durch Trennen oder Schleifen

Zu grober Anschliff

Erwärmung durch Einbettung in Warmeinbettpresse

(Nicht) „Korrekt“ kalibrierte Maschine

Nicht korrigierte konvex-konkave Oberflächen „Korrekturwerte“

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Grundlagen der Härteprüfung

- 59 -

18.02.2015

Hohllage (Schüsselung)

Falsch Richtig

Fehlermöglichkeiten bei der Härteprüfung

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Grundlagen der Härteprüfung

- 60 -

18.02.2015

Fehlermöglichkeiten bei der Härteprüfung

Falsche Aufnahmen / Verspannfehler

Falsch

Richtig

Falsch Falsch

Richtig

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Grundlagen der Härteprüfung

- 61 -

18.02.2015

Fehlermöglichkeiten bei der Härteprüfung

Falsche Aufnahmen / Verspannfehler

Falsch

Prüfkraft < als ZugkraftSchliff

Richtig

Spannkraft > als Zugkraft

Falsch Richtig

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Grundlagen der Härteprüfung

- 62 -

18.02.2015

Fehlermöglichkeiten bei der Härteprüfung

Falsche Aufnahmen / Verspannfehler

DIN 51200

Gestalten und Anwenden von

Aufnahmevorrichtungen für

Proben in Härteprüfgeräten

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Grundlagen der Härteprüfung

- 63 -

18.02.2015

Fehlermöglichkeiten bei der Härteprüfung

Erwärmung durch Trennen oder Schleifen

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Grundlagen der Härteprüfung

- 64 -

18.02.2015

Fehlermöglichkeiten bei der Härteprüfung

Falscher Anschliff

DIN EN ISO 6506 - 6507 - 6508

Schreiben keine Rauhigkeitswerte für

die Probenpräparation vor

Die Prüfung wird an einer glatten ebenen Oberfläche

vorgenommen die frei von Zunder, Fremdkörpern,

insbesondere Schmierstoffen, sein muss, wenn nichts anderes

in einer Produktnorm vorgegeben ist.

Die Probe muss eine Oberflächenbearbeitung aufweisen, die

eine exakte Messung der Eindruckdiagonalen gestattet.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 65 -

18.02.2015

Fehlermöglichkeiten bei der Härteprüfung

Falscher Anschliff

Quelle:

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Grundlagen der Härteprüfung

- 66 -

18.02.2015

Fehlermöglichkeiten bei der Härteprüfung

Falscher Anschliff

Quelle:

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Grundlagen der Härteprüfung

- 67 -

18.02.2015

Fehlermöglichkeiten bei der Härteprüfung

Falscher Anschliff

Quelle:

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Grundlagen der Härteprüfung

- 68 -

18.02.2015

Fehlermöglichkeiten bei der Härteprüfung

Falscher Anschliff

Quelle:

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Grundlagen der Härteprüfung

- 69 -

18.02.2015

Fehlermöglichkeiten bei der Härteprüfung

Falscher Anschliff

Quelle:

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Grundlagen der Härteprüfung

- 70 -

18.02.2015

Fehlermöglichkeiten bei der Härteprüfung

10 µm P 60

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Grundlagen der Härteprüfung

- 71 -

18.02.2015

Fehlermöglichkeiten bei der Härteprüfung

10 µm P 60

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Grundlagen der Härteprüfung

- 72 -

18.02.2015

Fehlermöglichkeiten bei der Härteprüfung

Falscher Anschliff

835

871

827

788

955

790771

781761

749

700

750

800

850

900

950

1000

10µm 40µm 320K 120K 60K

Körnung

HV HV 1

HV 10

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Grundlagen der Härteprüfung

- 73 -

18.02.2015

Fehlermöglichkeiten bei der Härteprüfung

Erwärmung durch Einbettung in Warmeinbettpresse

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Grundlagen der Härteprüfung

- 74 -

18.02.2015

Fehlermöglichkeiten bei der Härteprüfung

(Nicht) „Korrekt“ kalibrierte Maschine

Sollwert = Nht 500 HV 0,2 = 0,2 + 0,1

Zulässige Kalibrierabweichung bei

500 HV 0,2 ±10% = ± 50 HV 0,2

Maschine misst bei 500 HV 0,2 = 455 HV 0,2

Gemessene Nht ist zu niedrig

Konsequenz:

Kunde reklamierte ständig zu niedrige Nht

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Grundlagen der Härteprüfung

- 75 -

18.02.2015

Einfluss der zulässigen Messunsicherheit bei der

Vickershärteprüfung

Bei einem theoretischen Istwert von 0,25 mm Nht ergibt sich

eine Streuung von ca. 45 % bei der Ermittlung der Nht.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 76 -

18.02.2015

Fehlermöglichkeiten bei der Härteprüfung

Nicht korrigierte konvex-konkave Oberflächen

„Korrekturwerte“

ISO 6507 - 6508

schreibt die Korrektur von

konvex-konkaven

Oberflächen vor

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Grundlagen der Härteprüfung

- 77 -

18.02.2015

Umwertung von Härtewerten DIN 18265

Zwischen Härteprüfung und Zugversuch bestehen hinsichtlich

der Werkstoffbeanspruchung wesentliche Unterschiede

Es ist nicht möglich, mittels eines Modells gesicherte funktionale

Beziehungen zwischen beiden Kennwerten abzuleiten

Härte und Zugfestigkeit sind jedoch positiv korreliert

Es ist möglich für eingeschränkte Gültigkeitsbereiche,

empirische Beziehungen aufzustellen

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Grundlagen der Härteprüfung

- 78 -

18.02.2015

Umwerteunsicherheiten

Die Unsicherheit eines Umweltergebnisses

kann beträchtlich sein

Besonders, wenn die systematische

Abweichung der Härteprüfmaschine nicht

berücksichtigt wird

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Grundlagen der Härteprüfung

- 79 -

18.02.2015

Beispiel:

85,5 HRA 920 HV (Tab. D.2)

Grenzabweichung der Prüfmaschine

zulässig 1,5 HRA

Systematische Abweichung + 1,4 HRA

Abweichung des umgewerteten Härtewertes

130 HV

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Grundlagen der Härteprüfung

- 80 -

18.02.2015

Durchführung von UmwertungenDie in der DIN 18265 angegebenen Werte dürfen nicht durch einen

Umrechnungsfaktor ersetzt werden.

HV

HRC

Tabelle A.1

alte Norm

HRC

Tabelle

B.3

HRC

Tabelle

B.3

HRC

Tabelle

B.4

HRC

Tabelle

D.2

HRC

Tabelle

D.8

240 20,3 21,2 20,5

280 27,1 27,7 27,7

300 29,8 30,5 30,8

320 32,2 33,1 33,6

350 35,5 36,5

400 40,8 41,5

450 45,3 45,7

500 49,1 49,2

550 52,3 52,4

580 54,1 54,0 54,0 54,2

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Grundlagen der Härteprüfung

- 81 -

18.02.2015

Durchführung von UmwertungenDie in der DIN 18265 angegebenen Werte dürfen nicht durch einen

Umrechnungsfaktor ersetzt werden.

HV

HRC

Tabelle A.1

alte Norm

HRC

Tabelle

B.3

HRC

Tabelle

B.3

HRC

Tabelle

B.4

HRC

Tabelle

D.2

HRC

Tabelle

D.8

600 55,2 55,1 54,8 55,2

650 57,8 57,5 56,9 57,6

700 60,1 59,2 59,7

720 61,0 60,1 60,6

750 62,1 61,8

770 62,9 62,5 63,2

800 64,0 63,6 64,2

900 67,0 67,0 67,1

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Grundlagen der Härteprüfung

- 82 -

18.02.2015

Umwerteunsicherheit HRC - HV 10

bei unkorrigiertem HRC Messfehler von ± 1,4 HRC

261

285

325

376

433

490

528

565

595

614

642

660

708

762

796

830

669

938

892

842

778

724

702

648

617

572

532

468

402

353

305

280

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

25,6 29,2 34,4 39,8 45,3 49,8 52,3 54,7 56,3 57,3 58,8 59,7 61,8 64 65,3 66,4

HRC

HV10

Sollwert Tabelle A.1

HV 10 min. Wert

HV 10 max. Wert

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Grundlagen der Härteprüfung

- 83 -

18.02.2015

Bezeichnung eines Umwertergebnisses

Umwertung DIN 18265 – 50,5 HRC – B.2 - HV

Normnummer

Durch Umwertung ermittelter Härtewert (Tabellenwert)

Verwendete Tabelle für Umwertung

Verfahren, nach dem die Härte experimentell ermittelt wurde

Beispiel 1

Beispiel 2, ergänzt durch den Betrag der Unsicherheit

Umwertung DIN 18265 – (62 ±1) HRC – B.2 - HV

Normnummer

Durch Umwertung ermittelter Härtewert (Tabellenwert)

ergänzt durch den Betrag der Unsicherheit

Verwendete Tabelle für Umwertung

Verfahren, nach dem die Härte experimentell ermittelt

wurde

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Grundlagen der Härteprüfung

- 84 -

18.02.2015

PrüfergebnisseInterpretation der Prüfergebnisse

Härtewerte bewerten

Vorgaben zu enger Prüftoleranzen, teilweise geringer

als die zulässigen Messunsicherheiten nach DIN EN ISO

Auswertungen und Interpretationen von

Gefügebildern

Eine genaue Festlegung der Prüfvorschriften und

der durchzuführenden Prüfungen ist zur

Vermeidung von Reklamationen unerlässlich.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 85 -

18.02.2015

Wärmebehandlungsangaben in Zeichnungen

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Grundlagen der Härteprüfung

- 86 -

18.02.2015

Korrekte Angaben in Zeichnungen Die korrekte Angabe von Wärmebehandlungsangaben in Zeichnungen ist

von elementarer Bedeutung für das zu prüfende Bauteil.

Gerade dieser Teil der Bauteildefinition wird in den meisten Fällen falsch

oder zumindest fehlerhaft ausgeführt.

Neben den Problemen der richtigen Wärmebehandlung sind auch noch eine

Vielzahl rechtlicher Probleme, sowohl für den Wärmebehandler als auch

für den Kunden, mit falschen Zeichnungsangaben verbunden.

Einige typische Probleme sind z.B.:

• Bei Reklamationen die wirklichen zu prüfenden Härtewerte

• Wer zahlt den entstandenen Schaden bei falschen Prüfangaben

• usw.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 87 -

18.02.2015

Kundenangaben zur PrüfungZur Durchführung der Prüfung sind folgende

Angaben erforderlich:

Genaue Angabe des eingesetzten Werkstoffes / Härteverfahrens

Gewünschter Sollwert mit Plustoleranz

Anzahl der zu prüfenden Teile einer Charge

Einzusetzendes Prüfverfahren

Genaue Prüfstelle am Bauteil

Mitgeltende Werkstoff- und Prüfnormen

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Grundlagen der Härteprüfung

- 88 -

18.02.2015

Kleine Liste relevanter Normen für die PrüfungASTM E 10-01 DIN 50600 DIN EN ISO 6506-04 EN 10002-1

ASTM E 140-05 DIN EN 10229 DIN EN ISO 6506-1 EN 10002-5

ASTM E 18-03 DIN EN 10328 DIN EN ISO 6506-2 EN ISO 4545-1

ASTM E 384-99 DIN EN 13860-1 DIN EN ISO 6506-3 EN ISO 4545-2

ASTM E 92-82 DIN EN 13860-2 DIN EN ISO 6507-04 EN ISO 4545-3

DIN 1319-1 DIN EN 13860-3 DIN EN ISO 6507-1 EN ISO 4545-4

DIN 1319-2 DIN EN 2002-07 DIN EN ISO 6507-2 EN ISO 6506-04

DIN 1319-3 DIN EN 20898-2 DIN EN ISO 6507-3 EN ISO 6506-1

DIN 1319-4 DIN EN ISO 14577-1 DIN EN ISO 6508-1 EN ISO 6506-2

DIN 30999 DIN EN ISO 14577-2 DIN EN ISO 6508-2 EN ISO 6506-3

DIN 50103-3 DIN EN ISO 14577-3 DIN EN ISO 6508-3 EN ISO 6507-04

DIN 50156-1 DIN EN ISO 14577-4 DIN EN ISO 9934-2 EN ISO 6507-1

DIN 50156-2 DIN EN ISO 2320 E DIN EN ISO 9934-3 EN ISO 6507-2

DIN 50156-3 DIN EN ISO 2639 DIN ISO 3738 EN ISO 6507-3

DIN 50157-1 E DIN EN ISO 3059 DIN ISO 3738-1 EN ISO 6508-1

DIN 50157-2 E DIN EN ISO 3738-2 DIN ISO 4384-1 EN ISO 6508-2

DIN 50158-1 E DIN EN ISO 4516 DIN ISO 4384-2 EN ISO 6508-3

DIN 50190-3 DIN EN ISO 642 DIN ISO 4498 ISO DIS 898-1

DIN 50190-4 DIN EN ISO 643 DIN ISO 4507 VDI/VDE 2616 Blatt 1

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Grundlagen der Härteprüfung

- 89 -

18.02.2015

Kennzeichnungsgrundsätze in Zeichnungen

Kernhärte

Die Kernhärte ist nur dann in die Zeichnung einzutragen,

wenn ihre Prüfung notwendig und vorgeschrieben ist.

Zur Prüfung ist die Zerstörung oder Beschädigung des

Bauteils unumgänglich.

Die Kernhärte wird als Vickers-, Brinell- oder Rockwellhärte

bestimmt.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 90 -

18.02.2015

Kennzeichnungsgrundsätze in Zeichnungen

Oberflächenhärte durchgehärteter Bauteile

Festlegung als Vickers-, Brinell- oder Rockwellhärte

Prüfung nur an der Oberfläche ist nicht mit der Kernhärte

zu verwechseln.

Üblicherweise wird auf Zeichnungen nur die gewünschte

Oberflächenhärte angegeben.

Zu beachten ist, dass die Mindestdicke der Bauteile 10x die

Eindringtiefe des Härteeindruckes ist.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 91 -

18.02.2015

Kennzeichnungsgrundsätze in Zeichnungen

Oberflächenhärte oberflächengehärteter Bauteile

Für oberflächengehärtete Bauteile muss das Prüfverfahren

abhängig von der Härtetiefe nach DIN 6773 festgelegt werden.

Grundregel

= max. Prüfkraft, wenn HV 50 geht, muss HV genommen werden

Bei der Festlegung der Oberflächenhärte werden die meisten

Fehler in den Zeichnungen gemacht.

Die in den Normen angegebenen Werte sind nicht einfach aus

der Luft gegriffen, sondern zu Papier gebrachte Erfahrungswerte.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 92 -

18.02.2015

Allen Härtetiefenwerten ist eine größtmögliche, jedoch

funktionsgerechte, Plus-Toleranz zuzuordnen.

Kennzeichnung der Messstelle

Darstellung in der Zeichnung

Bedeutung

Symbol für die Messstelle an der sowohl die Oberflächenhärte als

auch der entsprechende Härteverlauf zu prüfen sind. Bei keiner

Angabe ist die Prüfstelle frei wählbar.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 93 -

18.02.2015

Härtetoleranzen

59 61 62

Toleranz zu eng

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Grundlagen der Härteprüfung

- 94 -

18.02.2015

Härtetoleranzen allgemein

Toleranz zu eng

59 61 6258

Toleranz i.O.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 95 -

18.02.2015

Angaben der Oberflächenhärte

oberflächengehärteter Bauteile

Das Härteprüfverfahren der

Oberflächenhärte ist entsprechend der

Härtetiefe nach DIN 6773 anzugeben.

Allen Härtewerten ist eine größtmögliche,

jedoch funktionsgerechte, Plus-Toleranz

zuzuordnen.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 96 -

18.02.2015

Oberflächenhärten - Mindesthärte in HRA oder HRC

Mindest-

Härtetiefe

Rht, Eht

mm

Oberflächenmindesthärte in HRA oder HRC70 bis 75

HRA

>75 bis 78

HRA

>78 bis 81

HRA

> 81 HRA 40 bis 49

HRC

>49 bis 55

HRC

>55 bis 60

HRC

>60 HRC

0,4 - - - HRA - - - -

0,45 - - HRA HRA - - - -

0,5 - HRA HRA HRA - - - -

0,6 HRA HRA HRA HRA - - - -

0,8 HRA HRA HRA HRA - - - HRC

0,9 HRA HRA HRA HRA - - HRC HRC

1,0 HRA HRA HRA HRA - HRC HRC HRC

1,2 HRA HRA HRA HRA HRC HRC HRC HRC

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Grundlagen der Härteprüfung

- 97 -

18.02.2015

Mindesthärte-

tiefe Rht, Eht,

Nht, Sht mm

Oberflächenmindesthärte in HV

200 bis 300 HV >300 bis 400 HV >400 bis 500 HV >500 bis 600 HV >600 bis 700 HV >700 bis 800 HV >800

0,05 - - - HV 0,5 HV 0,5 HV 0,5 HV 0,5

0,07 HV 0,5 HV 0,5 HV 0,5 HV 0,5 HV 0,5 HV 1 HV 1

0,08 HV 0,5 HV 0,5 HV 0,5 HV 0,5 HV 1 HV 1 HV 1

0,09 HV 0,5 HV 0,5 HV 0,5 HV 1 HV 1 HV 1 HV 1

0,1 HV 0,5 HV 1 HV 1 HV 1 HV 1 HV 1 HV 3

0,15 HV 1 HV 3 HV 3 HV 3 HV 3 HV 3 HV 5

0,2 HV 1 HV 3 HV 5 HV 5 HV 5 HV 5 HV 5

0,25 HV 3 HV 5 HV 5 HV 5 HV 10 HV 10 HV 10

0,3 HV 3 HV 5 HV 10 HV 10 HV 10 HV 10 HV 10

0,4 HV 5 HV 10 HV 10 HV 10 HV 10 HV 30 HV 30

0,45 HV 5 HV 10 HV 10 HV 10 HV 30 HV 30 HV 30

0,5 HV 10 HV 10 HV 10 HV 30 HV 30 HV 30 HV 30

0,55 HV 10 HV 10 HV 30 HV 30 HV 30 HV 50 HV 50

0,6 HV 10 HV 10 HV 30 HV 30 HV 50 HV 50 HV 50

0,65 HV 10 HV 30 HV 30 HV 50 HV 50 HV 50 HV 50

0,7 HV 10 HV 30 HV 50 HV 50 HV 50 HV 50 HV 50

0,75 HV 30 HV 30 HV 50 HV 50 HV 50 HV 100 HV 100

0,8 HV 30 HV 30 HV 50 HV 50 HV 100 HV 100 HV 100

0,9 HV 30 HV 30 HV 50 HV 100 HV 100 HV 100 HV 100

1,0 HV 30 HV 50 HV 100 HV 100 HV 100 HV 100 HV 100

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Grundlagen der Härteprüfung

- 98 -

18.02.2015

Oberflächenhärtewerte und Ihre Tiefeneinflüsse

HRC

Wirktiefe bei 60HRC

HV 10

HV 50

Wirktiefe bei 700 HV 50

Wirktiefe bei 700 HV 10

Nitrocarburieren 70µm

Kerngefüge

Nitrieren nur VS 20µm

Nitrieren ca. 0,3mm

Einsatzhärten –

Randschichthärte

ca. 0,6mm

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Grundlagen der Härteprüfung

- 99 -

18.02.2015

Angaben der Härtetiefe

oberflächengehärteter Bauteile

Die Härtetiefe ist entsprechend dem jeweiligen Wärme-

behandlungsverfahren nach DIN 50190 Teil 1-4 als

Einhärtungstiefe (Rht), Einsatzhärtungstiefe (Eht),

Randschichtschmelzhärtetiefe (Sht) oder Nitrierhärtetiefe (Nht)

anzugeben.

In der DIN 6773 sind hierzu ausführliche Vorschläge gemacht

worden.

Allen Härtetiefenwerten ist eine größtmögliche, jedoch

funktionsgerechte, Plus-Toleranz zuzuordnen.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 100 -

18.02.2015

Eht-Werte und Toleranzen

Einsatzhärtungstiefe

Eht mm

Plus-Toleranz mm

0,05 0,03

0,07 0,05

0,1 0,1

0,3 0,2

0,5 0,3

0,8 0,4

1,2 0,5

1,6 0,6

2 0,8

2,5 1

3 1,2

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Grundlagen der Härteprüfung

- 101 -

18.02.2015

Einfluss der zulässigen Messunsicherheit bei der

Vickershärteprüfung

Bei einem theoretischen Istwert von 0,6 mm Eht ergibt sich eine

Streuung von ca. 11 % bei der Ermittlung der Eht.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 102 -

18.02.2015

Fehlangaben für gehärtete und vergütete Teile

Allgemein die Angabe

Gehärtet in Zeichnungen

Mit einer solchen Angabe kann keine korrekte

Wärmebehandlung durchgeführt werden. Hier kann

der Wärmebehandler nur erahnen was gemacht

werden soll.

Schnittstempel

Werkstoff 1.2379

gehärtet

Hier fehlen sämtliche Angaben über die Härte, die

erzielt werden soll und über das Härteverfahren.

Im Prinzip kann der Härter dieses Teil zwischen 25-70

HRC härten, ohne daß der Kunde beanstanden könnte.

Gehärtet auf 60HRC In dieser Zeichnung haben wir schon einen Härtewert,

aber leider keine Toleranz. 60HRC kann man nicht

genau härten, noch viel weniger prüfen. Unklar ist

deshalb, ob mind. 60HRC oder ca. 60HRC erreicht

werden soll.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 103 -

18.02.2015

Gehärtete und vergütete Teile

Bauteil durchgehärtet mit

Angabe der Härte und der

Prüfstelle.

Bauteil durchgehärtet und

angelassen mit Angabe der

Härte und der Prüfstelle.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 104 -

18.02.2015

Gehärtete und vergütete Teile

Bauteil vergütet mit Angabe

der Zugfestigkeit -

Dehngrenze - Dehnung und

der Prüfstelle.

Bauteil durchgehärtet und

angelassen nach Wärme-

behandlungsanweisung WBA

mit Angabe der Härte in zwei

verschiedenen Bereichen.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 105 -

18.02.2015

Fehlangaben für einsatzgehärtete Teile

Einsatzgehärtet Es fehlen alle Angaben wie Oberflächenhärte, Härte-

tiefe, welche Bereiche sollen gehärtet werden usw.

Einsatzgehärtet

und angelassen

Hier fehlen sämtliche Angaben über das gewünschte

Ergebnis wie Oberflächenhärte und Härtetiefe.

Einsatzgehärtet

und angelassen

Eht <0,1 HV3

Diese Teile brauchen eigentlich gar nicht gehärtet

werden, denn auch 0 mm (also nichts) ist weniger als

0,1 mm. Die Oberflächenhärte fehlt.

Einsatzgehärtet

und angelassen

58+4 HRC

Eht 0,1 + 0,03 HV3

Hier hat der Konstrukteur schon zumindest die

Grundbegriffe wie tolerierte Oberflächenhärte und

Toleranzangabe der Eht berücksichtigt. Leider können

die Angaben aber nicht überprüft werden, da sämtliche

Prüfverfahren falsch gewählt wurden.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 106 -

18.02.2015

EinsatzhärtenVereinzelt wird in Zeichnungen eine partielle

Einsatzhärtung vorgeschrieben; die

Strichpunktlinie legt den Bereich fest, in dem die

partielle Einsatzhärtung vorgeschrieben ist.

Einsatzgehärtet und angelassen

Oberflächenhärte 60 - 64 HRC

Härtetiefe 0,8 – 1,2 mm

geprüft mit HV 1 und einer Grenzhärte von 550

HV 1

Einsatzgehärtet und angelassen

Oberflächenhärte 700 – 800 HV 30

Härtetiefe 0,5 – 0,8 mm

geprüft mit HV 3 und einer Grenzhärte von

600 HV 3

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Grundlagen der Härteprüfung

- 107 -

18.02.2015

Einsatzhärten

Einsatzgehärtet und angelassen nach einer

Wärmebehandlungsanweisung WBA

Oberflächenhärte 700 – 800 HV 30

Härtetiefe 0,5 – 0,8 mm

geprüft mit HV 3 und einer Grenzhärte von 600

HV 3

Einsatzgehärtet und angelassen

Nur eine partielle Einsatzhärtung wurde

vorgeschrieben, die Zeichnung erlaubt aber die

Aufkohlung des ganzen Bauteiles.

Oberflächenhärte 60-64 HRC

Härtetiefe 0,8 – 1,2 mm

geprüft mit HV 1 und einer Grenzhärte von 550

HV 1

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Grundlagen der Härteprüfung

- 108 -

18.02.2015

Fehlangaben für Randschichtgehärtete Teile

Wellen Ø10mm

42CrMo4

60 HRC

>0,3 Eht

Oberflächenhärte ohne Toleranzangabe.

Eht >0,3 ist falsch. Dieser Werkstoff ist kein

Einsatzstahl, sondern er wird oberflächengehärtet.

Was ist die max. Härtetiefe? Theoretisch könnten die

Bauteile durchgehärtet werden.

60 HRC kann man nicht genau härten, noch viel

weniger prüfen. Unklar ist deshalb, ob mind. 60 HRC

oder ca. 60 HRC erreicht werden soll.

Weiterhin kann eine Härtetiefe von 0,3 mm nicht mit

HRC geprüft werden.

Oberflächengehärtet

<0,3mm

Diese Teile brauchen eigentlich gar nicht gehärtet

werden, denn auch 0 mm (also nichts) ist weniger als

0,3 mm.

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Grundlagen der Härteprüfung

- 109 -

18.02.2015

Randschichthärtung

Die Strichpunktlinie legt den Bereich

fest, in dem die Randschichthärtung

vorgeschrieben ist.

Partielle Härtung induktiv oder

flammgehärtet im gekenn-

zeichneten Bereich.

Oberflächenhärte 620 – 780 HV 30

Härtetiefe 0,8 – 1,6 mm

geprüft mit HV 1 und einer

Grenzhärte von 500 HV 1

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Grundlagen der Härteprüfung

- 110 -

18.02.2015

RandschichthärtungPartielle Härtung induktiv oder flamm-

gehärtet im gekennzeichneten Bereich mit

Anlassen.

Oberflächenhärte 525 – 625 HV 10

Härtetiefe 0,4 – 0,8 mm

geprüft mit HV 1 und einer Grenzhärte von

425 HV 1. Zwischen den beiden

Härtezonen ist ebenfalls eine Härtung

gestattet, dies wird durch eine breite

Strichlinie gekennzeichnet.

Komplexe Wärmebehandlungsvorschrift an

einem typischen Automobilteil.

Partielle Härtung üblicherweise induktiv im

gekennzeichneten Bereich.

Oberflächenhärte 550 - 650 HV 30

geprüft an zwei Stellen 1 + 3

Härtetiefe Stelle 2 0,6 – 1,2 mm

Härtetiefe Stelle 4 1 - 2 mm

geprüft mit HV 1 und einer Grenzhärte von

450 HV 1

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Grundlagen der Härteprüfung

- 111 -

18.02.2015

Fehlangaben für nitrierte Teile

Nitriert Es fehlen alle Angaben wie Nitrierverfahren,

Oberflächenhärte, Härtetiefe, welche

Bereiche sollen gehärtet werden usw.

Plasmanitriert >60HRC Hier wurde schon einmal das Nitrier-

verfahren korrekt angegeben. Die

Oberflächenhärtevorschrift ist falsch, beim

Nitrieren werden grundsätzlich HV

Härtewerte angegeben.

Nitrocarburiert Hier fehlt die Angabe der VS-Schichtdicke,

die erzielt werden soll.

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Grundlagen der Härteprüfung

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18.02.2015

NitrierenVereinzelt wird in Zeichnungen eine partielle

Nitrierung vorgeschrieben. Die Strichpunktlinie

legt den Bereich fest, in dem die partielle

Nitrierung vorgeschrieben ist.

Plasmanitriert

Oberflächenhärte 950 HV 10

Härtetiefe 0,3 – 0,4 mm

geprüft mit HV 0,5 und einer Grenzhärte von 50

HV über der Kernhärte

Nitrierverfahren offen

Oberflächenhärte 800 HV 3

Härtetiefe 0,1 – 0,15 mm

geprüft mit HV 0,3 und einer Grenzhärte von 50

HV über der Kernhärte

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Grundlagen der Härteprüfung

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18.02.2015

Nitrieren

Partielle Nitrierung Verfahren offen

Oberflächenhärte 900 HV 10

Härtetiefe 0,4 – 0,6 mm

geprüft mit HV 0,5 und einer Grenzhärte von 50

HV über der Kernhärte.

Nitrocarburiert Verfahren offen

Mit Angabe der Verbindungsschichtdicke VS

12 – 18 µm

keine Härteangaben

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Grundlagen der Härteprüfung

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18.02.2015

NHT-Werte und Toleranzen

Nitrierhärtetiefe Nht mm Plus-Toleranz mm

0,05 0,02

0,1 0,05

0,15 0,05

0,2 0,1

0,25 0,1

0,3 0,1

0,35 0,15

0,4 0,2

0,5 0,25

0,6 0,3

0,75 0,3

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Bei richtiger Anwendung von

Härteprüfmethoden können Sie beruhigt

schlafen