Härte als technologisches Konzept hat mehr als einen Namen und kann viele verschiedene Bedeutungen haben. Für die Metallindustrie kann dies die Widerstandsfähigkeit des Materials gegen bleibende Verformung sein, für den Metallurgen selbst ist es die Widerstandsfähigkeit gegen das Eindringen von Werkzeugen. Für Ingenieure bedeutet Härte in der Regel Verschleißfestigkeit oder ein Maß für die Fließspannung. Dieser Begriff kann auch für den maximalen Anpressdruck verwendet werden. Alle diese Eigenschaften hängen jedoch mit der Beanspruchung der Materialien zusammen, d. h. mit ihrer breit definierten Festigkeit und Elastizität. Die Härte von Qualitätsstählen ist nicht anders. Im folgenden Text werden wir einige wichtige Fragen in diesem Zusammenhang beantworten. Wir stellen Ihnen vor, was die Stahlhärte ist, wie sie ausgedrückt wird und welche grundlegenden Methoden es gibt, um sie zu bestimmen und zu prüfen.
Wie hoch ist die Härte von Stahl?
Zunächst einmal ist die Härte keine grundlegende Eigenschaft eines Materials, aber eine sehr wichtige. Die Härtewerte sind völlig willkürlich und es gibt keine absoluten Standards. Jedes Härteprüfverfahren hat seine eigenen Besonderheiten, von denen sich die vorgeschlagene Vergleichsskala ableitet.
Was die Härte von Stahl selbst betrifft, so ist sie, vereinfacht ausgedrückt, ein Maß für die Widerstandsfähigkeit eines Werkstoffs gegen mögliche bleibende Verformungen. Der Grund dafür ist, dass die meisten in industriellen Prozessen verwendeten Materialien (einschließlich Stahl) eine integrierte kristalline Struktur aufweisen. Unter einer bestimmten Belastung ist der Stahl in der Lage, seine ursprüngliche Form und Struktur wieder anzunehmen, nachdem ein bestimmter Druck nachgelassen hat. Wird jedoch eine bestimmte Grenze überschritten, kommt es zu einer dauerhaften Materialverformung.
Wie wird die Härte von Stahl ausgedrückt?
Die Härteskala ist in der Regel nicht durch quantitative Werte definiert. Eine Ausnahme bilden die Daten, die durch eine auf bestimmte Weise und für eine bestimmte Zeit aufgebrachte Last mit einer streng definierten Penetratorform gewonnen werden.
Es ist allgemein anerkannt, dass die Härte von Qualitätsstählen durch die Abkürzung HRC ausgedrückt wird. Dies ist das Symbol für die Härte des Materials auf der rockwell-Skala. Der Eindringkörper hat die Form eines Diamantkegels, der bei der Messung in den zu prüfenden Stahl gedrückt wird. Wir stellen fest, dass Küchenmesser aus Stahl in der Regel mit diesem Kennzeichen versehen sind. Je höher der auf der HRC-Skala angegebene Wert ist, desto besser ist die Qualität und Härte des Stahls, aus dem das Messer hergestellt ist.
Methoden zur Messung der Härte von Stahl
Um die Härte von Stahl bestimmen zu können, werden verschiedene Messverfahren eingesetzt. Die frühen Methoden bestanden im Allgemeinen im Kratzen. Bei der Ritzhärteprüfung wird die Oberfläche des Materials mit der Prüfspitze durchdrungen, ähnlich wie bei der Eindringhärteprüfung. Eine der frühesten Formen solcher Tests geht auf den französischen Physiker und Naturforscher Rene Reaumur zurück, der bereits im 18. Jahrhundert die Festigkeit und Dehnbarkeit von Metallen testete.
Ein echter Durchbruch auf dem Gebiet der Stahlhärteprüfung gelang um 1900 mit dem Erscheinen einer von dem schwedischen Ingenieur Johan Brinell entwickelten Methode. Sie besteht aus einer Prüflast mit einer Hartmetallkugel mit festem Durchmesser. Dieser Ball wird eine bestimmte Zeit lang gehalten und dann entfernt. Der entstandene Abdruck wird mit einem speziell entwickelten Brinell-Mikroskop oder optischen System an mindestens zwei Durchmessern gemessen. Die Prüfergebnisse werden gemittelt und als Härtewert (HB) angegeben.
Moderner ist jedoch die bereits erwähnte Rockwell-Methode, die 1914 patentiert wurde. Die US-Ingenieure verwendeten zur Messung selbst konstruierte Härteprüfgeräte und einen Modell-Diamantkegel mit genau festgelegten Parametern. Diese Methode ist viel schneller und einfacher zu handhaben.
Warum ist die Messung der Härte von Qualitätsstahl so wichtig?
Wie der Name schon sagt, sollte Qualitätsstahl durch die höchstmöglichen Parameter gekennzeichnet sein, die seine Festigkeit und Haltbarkeit, seine Beständigkeit gegen mögliche äußere Einflüsse (chemisch oder atmosphärisch) und seine höhere Elastizität angeben. Dies wiederum führt zu einer einfachen Verarbeitung und einem vielseitigen Einsatz in der Industrie.
Da diese Stähle in fortschrittlichen Strukturen weit verbreitet sind strukturen tragenden Konstruktionen, bei der Herstellung von Industriewerkzeugen sowie in Fahrzeugen und Straßeninfrastrukturanlagen verwendet werden, ist es sehr wichtig, die entsprechenden Härteprüfungen durchzuführen.
Die Härte eines bestimmten Stahls bestimmt unmittelbar seinen Verwendungszweck. Um auf das Beispiel mit den Küchenmessern zurückzukommen: Ein Stahl, der sich durch übermäßige Weichheit und einen niedrigen Wert auf der HRC-Skala auszeichnet, eignet sich nicht für die Herstellung von qualitativ hochwertigen Schneidwerkzeugen.
Abschließend ist zu sagen, dass die Härteprüfung die bei weitem wertvollste und am häufigsten verwendete mechanische Prüfung zur Beurteilung der Eigenschaften von Qualitätsstahl ist.