HRC vs. HB-Härte: Unterschiede und Umrechnung

Was ist Härte?

Die Härte ist ein wichtiger Leistungsindex, mit dem die Widerstandsfähigkeit von Werkstoffen gegen Eindrücke oder Verformungen durch harte Gegenstände gemessen wird. Diese Eigenschaft ist für verschiedene industrielle Anwendungen wie die Materialauswahl, die Qualitätskontrolle und den Maschinenbau von wesentlicher Bedeutung.

Methoden der Härteprüfung

Es gibt unterschiedliche Härteprüfverfahren, die jeweils eigene Grundsätze und Auswirkungen auf die gemessenen Werte haben. Zu den Hauptkategorien von Härteprüfungen gehören statische Lasteindruckprüfungen und Rückprallhärteprüfungen.

Statische Belastung Eindrückhärtetests

1. Brinell-Härte (HB):
   • Wird üblicherweise für weiche Materialien wie Nichteisenmetalle und Stahl vor der Wärmebehandlung verwendet.
   • Eine gehärtete Stahl- oder Hartmetallkugel mit einem bestimmten Durchmesser wird unter einer bestimmten Last in die Oberfläche des Materials gedrückt. Der Härtewert wird errechnet, indem die Belastung durch die Eindrückfläche geteilt wird.
2. Rockwell-Härte (HR):
   • Geeignet für Materialien mit hoher Oberflächenhärte, z. B. für wärmebehandelte Materialien.
   • Verwendet je nach Eindringkörper und Belastung unterschiedliche Skalen:
     • HRA: Diamantkegel, 60 kg Last, für extrem harte Materialien.
     • HRB: Stahlkugel mit 1,59 mm Durchmesser, 100 kg Last, für weichere Materialien.
     • HRC: Diamantkegel, 150 kg Last, für härtere Materialien.
   • Der Härtewert wird durch die Tiefe des Eindrückens bestimmt.
3. Vickers-Härte (HV):
   • Geeignet für die mikroskopische Analyse.
   • Verwendet einen quadratischen Diamant-Kegeleindringkörper mit einem Spitzenwinkel von 136°, der unter einer Last von weniger als 120 kg in das Material gedrückt wird.
   • Den Härtewert erhält man, indem man die Last durch die Oberfläche der Vertiefung teilt.
4. Shore-Härte (HA, HD):
   • Hauptsächlich für Gummi und Kunststoffe verwendet.

Rückprall-Härtetests

1. Leeb-Härte (HL):
   • Misst die elastische Verformungsarbeit von Metallen.
   • Dabei wird ein Schlagkugelkopf auf die Materialoberfläche aufgeschlagen und die Härte aus der Rückprallgeschwindigkeit im Verhältnis zur Aufschlaggeschwindigkeit berechnet.
2. Shore-Härte (HS):
   • Wird für verschiedene Materialien verwendet, gemessen an der Eindruckhärte von Elastomeren und Kautschuken.

Bedeutung der Härte

Die Härte ist keine einzelne physikalische Größe, sondern ein umfassender Leistungsindex, der die Elastizität, Plastizität, Festigkeit und Zähigkeit eines Materials widerspiegelt. Sie ist entscheidend für das Verständnis der Verschleißfestigkeit, Haltbarkeit und Eignung eines Materials für bestimmte Anwendungen.

Härte des Stahls

Die Härte von Metallen, insbesondere von Stahl, wird mit dem Code H bezeichnet. Verschiedene Härteprüfverfahren ermöglichen ein detailliertes Verständnis der Eigenschaften von Stahl:

Zu den herkömmlichen Verfahren gehören die Härteprüfungen nach Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV) und Leeb (HL). Von diesen werden HB und HRC am häufigsten verwendet.

HB hat einen breiten Anwendungsbereich, während HRC für Werkstoffe mit hoher Oberflächenhärte geeignet ist, wie sie beispielsweise durch Wärmebehandlung erreicht wird.

Der Hauptunterschied zwischen diesen beiden Prüfungen besteht in der Art der im Härteprüfgerät verwendeten Sonde. Das Brinell-Härteprüfgerät verwendet eine Stahlkugel als Sonde, während das Rockwell-Härteprüfgerät eine Diamantsonde verwendet.

● HV - geeignet für die mikroskopische Analyse. Die Vickershärte (HV) wird gemessen, indem ein quadratischer Diamant-Kegeleindringkörper mit einem Spitzenwinkel von 136° mit einer Last von weniger als 120 kg in die Materialoberfläche gedrückt wird. Der Vickers-Härtewert (HV) ergibt sich aus dem Quotienten aus der Oberfläche des Materialeindrucks und dem Belastungswert.

Das tragbare Härteprüfgerät HL ist bequem für Messungen. Es funktioniert durch Abprallen nach dem Aufprall Kugelkopf trifft die Härte Oberfläche. Die Härte wird anhand des Verhältnisses zwischen der Rückprallgeschwindigkeit und der Aufprallgeschwindigkeit des Stempels in einem Abstand von 1 mm von der Probenoberfläche und der folgenden Formel berechnet: Leeb-Härte HL = 1000 × VB (Rückprallgeschwindigkeit) / VA (Aufprallgeschwindigkeit).

Das am häufigsten verwendete tragbare Leeb-Härteprüfgerät kann nach der Messung mit Leeb (HL) in Brinell- (HB), Rockwell- (HRC), Vickers- (HV) und Shore-Härte (HS) umgerechnet werden. Alternativ können Sie den Härtewert auch direkt mit Brinell (HB), Rockwell (HRC), Vickers (HV), Leeb (HL) und Shore (HS) nach dem Leeb-Prinzip messen.

Das Leeb-Härteprüfgerät der TH-Serie, das von der Firma Time hergestellt wird, verfügt über diese Funktion, die eine nützliche Ergänzung zur traditionellen Tischhärtemaschine darstellt! (Für Details, klicken Sie bitte auf Leeb Härteprüfgerät TH140/TH160/HLN-11A/HS141 Portable Series).

1. HB - Brinell-Härte:

Die Brinell-Härte (HB) wird in der Regel für weiche Werkstoffe wie Nichteisenmetalle, Stahl vor oder nach einer Wärmebehandlung verwendet. Glühen.

Die Rockwell-Härte (HRC) hingegen wird im Allgemeinen für Werkstoffe mit höherer Härte verwendet, z. B. für Werkstoffe, die einer Wärmebehandlung unterzogen wurden.

Zur Messung der Brinell-Härte wird eine gehärtete Stahlkugel oder Sinterkarbid Eine Kugel mit einem bestimmten Durchmesser wird unter einer bestimmten Prüfkraft in die Oberfläche des zu prüfenden Materials gedrückt, für eine bestimmte Zeit gehalten und dann entlastet, um den Eindrucksdurchmesser der zu prüfenden Oberfläche zu messen.

Der Brinell-Härtewert wird berechnet, indem die Last durch die Kugeloberfläche des Eindrucks geteilt wird.

In der Regel wird eine gehärtete Stahlkugel mit einem Durchmesser von 10 mm für eine bestimmte Dauer mit einer Last von 3000 kg in die Materialoberfläche gedrückt. Nach der Entlastung ergibt das Verhältnis zwischen der Last und der Eindrucksfläche den Brinell-Härtewert (HB), der in Kilogramm Kraft pro Quadratmillimeter (kgf/mm2 oder N/mm2) gemessen wird.

2. HR Rockwell-Härte

Die Rockwell-Härte (HR) ist ein Verfahren zur Bestimmung des Härtegrads eines Werkstoffs auf der Grundlage der plastischen Verformungstiefe des Eindrucks. Die Härte wird in Einheiten von 0,002 mm gemessen.

Wenn die Brinell-Härteprüfung nicht verwendet werden kann, z. B. wenn der HB-Wert des Materials größer als 450 ist oder die Probengröße zu klein ist, wird stattdessen die Rockwell-Härteprüfung verwendet.

Bei dieser Prüfung wird entweder ein Diamantkegel mit einem Spitzenwinkel von 120° oder eine Stahlkugel mit einem Durchmesser von 1,59 mm oder 3,18 mm unter einer bestimmten Last in die Oberfläche des geprüften Materials gedrückt. Die Härte des Materials wird dann anhand der Tiefe des Eindrucks berechnet.

Für die Messung der Rockwell-Härte gibt es drei verschiedene Skalen, die sich nach der Härte des Prüfmaterials richten:

HRA: Es handelt sich um ein Härtemaß, das mit einem Diamantkegel-Eindringkörper und einer Last von 60 kg bestimmt wird. Diese Skala wird für Materialien verwendet, die eine extrem hohe Härte aufweisen, wie z. B. Sinterkarbid.

HRB: Ein Maß für die Härte, das mit einer gehärteten Stahlkugel mit einem Durchmesser von 1,59 mm und einer Last von 100 kg bestimmt wird. Diese Skala wird für Materialien mit geringer Härte verwendet, wie z. B. geglühter Stahl, Gusseisen usw.

HRC: Ein Maß für die Härte, das mit Hilfe einer Diamant-Kegelpresse und einer Belastung von 150 kg ermittelt wird. Diese Skala wird für Materialien verwendet, die eine hohe Härte aufweisen, wie z. B. abgeschreckter Stahl usw.

Darüber hinaus:

(1) HRC steht für die Rockwell-Härteskala C.

(2) HRC und HB sind in der Produktion weit verbreitet.

(3) Der HRC-Anwendungsbereich reicht von HRC 20 bis 67, was HB225 bis 650 entspricht. Liegt die Härte über diesem Bereich, sollte die Rockwell-Härteskala A (HRA) verwendet werden. Liegt die Härte unter diesem Bereich, ist die Rockwell-Härte B Skala (HRB) verwendet werden. Die Obergrenze der Brinell-Härte (HB650) darf nicht überschritten werden.

(4) Der Eindringkörper auf der C-Skala des Rockwell-Härteprüfers ist ein Diamantkegel mit einem Spitzenwinkel von 120 Grad. Die Prüfkraft ist ein spezifischer Wert mit einer chinesischen Norm von 150 kg Kraft.

Das Brinell-Härteprüfgerät verwendet eine gehärtete Stahlkugel (HBS) oder eine Hartmetallkugel (HBW) als Eindringkörper, und die Prüfkraft variiert mit dem Kugeldurchmesser und reicht von 3000 bis 31,25 kgf.

(5) Der Rockwell-Härteeindruck ist sehr klein, und der gemessene Wert ist lokal begrenzt, so dass es notwendig ist, den Durchschnittswert an mehreren Punkten zu messen. Sie eignet sich für Fertigprodukte und dünne Folien und wird klassifiziert als zerstörungsfreie Prüfung.

Der Härteeindruck nach Brinell ist groß, und der Messwert ist genau. Sie eignet sich nicht für Fertigerzeugnisse und dünne Schichten und wird im Allgemeinen nicht als zerstörungsfreie Prüfung angesehen.

(6) Der Härtewert der Rockwell-Härte ist eine dimensionslose Zahl und hat keine Einheit. Daher ist es falsch, die Rockwell-Härte in Grad anzugeben. Der Härtewert der Brinellhärte hat Einheiten und steht in einem ungefähren Verhältnis zur Zugfestigkeit.

(7) Die Rockwell-Härte kann direkt auf dem Zifferblatt oder digital angezeigt werden. Sie ist einfach, schnell und intuitiv zu bedienen und daher für die Massenproduktion geeignet. Die Brinell-Härte erfordert ein Mikroskop, um den Eindrucksdurchmesser zu messen und dann die Tabelle zu überprüfen oder Berechnungen durchzuführen, was kompliziert sein kann.

(8) Unter bestimmten Bedingungen können HB und HRC überprüft und ausgetauscht werden. Die gedankliche Berechnungsformel lautet ungefähr 1HRC ≈ 1/10HB.

Im Folgenden finden Sie einige gängige Vergleichstabellen:

1. Umrechnungstabelle der nationalen Standardhärte HLD/HRC/HRB/HV/HB/HSD

2. Nach der deutschen Norm DIN50150 folgt eine Vergleichstabelle zwischen der Zugfestigkeit von Stählen im üblichen Bereich und der Vickershärte, Brinellhärte und Rockwellhärte:

Grobe Beziehungstabelle für verschiedene Härten

Anmerkung: Tabelle 3 Quelle: Baber Colman

Ungefährer Umrechnungswert von Brinell Härte des Stahls

Der Härtetest ist ein einfaches und leichtes Verfahren zur Prüfung der mechanischen Eigenschaften.

Um einige Prüfungen der mechanischen Eigenschaften durch Härteprüfungen zu ersetzen, ist in der Produktion eine genauere Umrechnungsbeziehung zwischen Härte und Festigkeit erforderlich.

Empirische Untersuchungen haben gezeigt, dass es eine ungefähre Korrelation zwischen den verschiedenen Härtewerten von metallische Werkstoffesowie zwischen Härte- und Festigkeitswerten.

Da der Härtewert sowohl durch die anfängliche als auch durch die andauernde plastische Verformungsbeständigkeit bestimmt wird, weist ein Material mit höherer Festigkeit eine höhere plastische Verformungsbeständigkeit und damit höhere Härtewerte auf.

Nationale Standardhärte HLD/HRC/HRB/HV/HB/HSD Umrechnungstabelle

Tabellen sind wichtig für die Umrechnung von Härtewerten zwischen verschiedenen Skalen und für das Verständnis des Verhältnisses zwischen Härte und anderen mechanischen Eigenschaften, wie z. B. der Zugfestigkeit.

Schlussfolgerung

Die Härteprüfung ist eine wichtige Methode in der Materialwissenschaft und -technik, um die Eignung eines Werkstoffs für bestimmte Anwendungen zu bestimmen. Wenn man die verschiedenen Methoden und ihre Einsatzmöglichkeiten kennt, kann man die beste Prüftechnik auswählen, um die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit eines Materials zu gewährleisten. Dieser umfassende Leitfaden soll einen tieferen Einblick in die Härteprüfung geben und eine bessere Materialauswahl und Qualitätskontrolle in verschiedenen Branchen ermöglichen.