Vergleich der Härte und Beziehung zur Zugfestigkeit

Härte ist ein Maß für den Widerstand eines Materials gegen lokale Verformung, insbesondere plastische Verformung, Eindrücken oder Kratzen, und ist ein Indikator für die Weichheit oder Härte des Materials. Die Messmethoden für die Härte umfassen hauptsächlich Eindrück-, Rückprall- und Kratzmethoden. Unter diesen sind HRC, HV und HB drei häufig verwendete Härteindikatoren, die für Rockwell-Härte auf der C-Skala, Vickers-Härte bzw. Brinell-Härte stehen. Hier ist eine Einführung in diese drei Arten von Härte, ihre Anwendungsbereiche und ihre Beziehung zur Zugfestigkeit:

• Definition: Beim Rockwell-Härteprüfverfahren wird ein Diamantkegel-Eindringkörper verwendet, um die Tiefe der plastischen Verformung des Eindrucks zu messen und den Härtewert zu bestimmen.
• Anwendungsbereich: Hauptsächlich zur Messung härterer Materialien, wie z. B. wärmebehandelter Stahl, Lagerstahl, Werkzeugstahl usw.
• Beziehung zur Zugfestigkeit: Wenn die Härte von Stahl unter 500 HB liegt, ist die Zugfestigkeit direkt proportional zur Härte, d. h. [text{Zugfestigkeit(kg/mm²)}=3.2timestext{HRC}].

• Definition: Die Vickers-Härte verwendet einen Diamant-Quadratpyramiden-Eindringkörper mit einem relativen Flächenwinkel von 136°, der mit einer festgelegten Prüfkraft in die Materialoberfläche gedrückt wird, und der Härtewert wird durch den durchschnittlichen Druck auf die Einheitsfläche des Quadratpyramiden-Eindrucks dargestellt.
• Anwendungsbereich: Geeignet zur Messung verschiedener Materialien, insbesondere dünnerer Materialien und Oberflächenhärtungsschichten, wie z. B. aufgekohlte und nitrierte Schichten.
• Beziehung zur Zugfestigkeit: Es besteht eine gewisse Korrelation zwischen Härtewert und Zugfestigkeit, aber diese Beziehung gilt nicht in allen Szenarien, insbesondere unter verschiedenen Wärmebehandlungsbedingungen.

• Definition: Die Brinell-Härte verwendet eine gehärtete Stahlkugel oder eine Wolframkarbidkugel mit einem bestimmten Durchmesser, die mit einer bestimmten Prüflast in die Oberfläche des zu prüfenden Metalls gedrückt wird, wobei der Durchmesser des Eindrucks auf der Oberfläche gemessen und das Verhältnis der Kugeloberfläche des Eindrucks zur Last berechnet wird.
• Anwendungsbereich: Im Allgemeinen verwendet, wenn das Material weicher ist, wie z. B. Nichteisenmetalle, Stahl vor der Wärmebehandlung oder Stahl nach dem Glühen.
• Beziehung zur Zugfestigkeit: Wenn die Härte von Stahl unter 500 HB liegt, ist die Zugfestigkeit direkt proportional zur Härte, d. h. [text{Zugfestigkeit(kg/mm²)}=frac{1}{3}timestext{HB}].

Es besteht eine ungefähre Korrelation zwischen Härtewerten und Zugfestigkeitswerten. Dies liegt daran, dass der Härtewert durch den anfänglichen plastischen Verformungswiderstand und den anhaltenden plastischen Verformungswiderstand bestimmt wird. Je höher die Festigkeit des Materials, desto höher der plastische Verformungswiderstand und desto höher der Härtewert. Diese Beziehung kann jedoch unter verschiedenen Wärmebehandlungsbedingungen variieren, insbesondere im Niedertemperatur-Anlasszustand, wo die Verteilung der Zugfestigkeitswerte sehr gestreut ist, was es schwierig macht, sie genau zu bestimmen.

Zusammenfassend sind HRC, HV und HB drei häufig verwendete Methoden zur Messung der Materialhärte, die jeweils für verschiedene Materialien und Szenarien geeignet sind und eine gewisse Beziehung zur Zugfestigkeit des Materials aufweisen. In praktischen Anwendungen sollte die geeignete Härteprüfmethode basierend auf den Eigenschaften des Materials und den Prüfanforderungen ausgewählt werden.