Wärmebehandlung des Stahls - Europa-Lehrmittel

Wärmebehandlung des Stahls - 10. Auflage, Europa-Nr. 13039
Lösungen zur Aufgabensammlung / Prof. Dr.-Ing. V. Läpple
Lösung zu Aufgabe 6.14
Beschreibung
des Verfahrens
einschließlich
Werkstoffart und
Geometrie des
Prüfkörpers
Typisches Anwendungsbeispiel
für das
Verfahren und
Begründung für
dessen besondere
Eignung
nach Brinell
(DIN EN ISO 6506)
Bei der Härteprüfung nach Brinell
wird eine Hartmetall-Kugel mit einer
bestimmten Prüfkraft (abhängig
vom Kugeldurchmesser) senkrecht
in die glatte, gereinigte Probenoberfläche
eingedrückt.
Nach einer Einwirkdauer von 10 s ...
15 s wird entlastet und die Kugel
entfernt.
Der entstandene, meist ovale Eindruck,
wird mit z. B. Hilfe eines Mikroskops
ausgemessen, d. h. die
beiden Durchmesser des Eindrucks
(d1 und d2) werden ermittelt. Aus d1
und d2 errechnet man schließlich
den mittleren Durchmesser d =
½�(d1 + d2).
Die Brinellhärte HB wird als Quotient
aus Prüfkraft F und Eindruckoberfläche
A (Kugelkalotte) errechnet
oder entsprechenden Tabellen
aus DIN EN ISO 6506-1 entnommen.
Härteprüfung an Bauteilen aus
Grauguss.
Begründung:
Grauguss weist harte (Ferrit und /
oder Perlit) und weiche (Graphit)
Gefügebestandteile auf. Aufgrund
der Größe des Prüfkörpers (Kugel
mit einem Durchmesser zwischen 1
mm und 10 mm) werden gleichzeitig
viele harte und weiche Gefügebestandteile
bei der Messung erfasst.
Somit erhält man bereits mit einer
Messung einen mittleren Härtewert,
der relativ wenig streut.
1) Vickers-Makrohärteprüfung 2) Rockwell-C-Verfahren
Härteprüfverfahren
nach Vickers 1)
(DIN EN ISO 6507)
Bei der Härteprüfung nach Vickers
wird eine regelmäßige, vierseitige
Diamantpyramide mit einem Flächenwinkel
von 136° in die Oberfläche
des Prüflings eingedrückt.
Nach einer Einwirkdauer von 10 s ...
15 s wird der Prüfkörper entfernt,
die beiden Diagonalen d1 und d2 des
Eindrucks ausgemessen und der
mittlere Durchmesser d = ½�(d1 +
d2) errechnet.
Die Vickershärte HV errechnet sich
als Quotient aus Prüfkraft F und
Eindruckoberfläche A oder kann in
Abhängigkeit von d aus Tabellen in
DIN EN ISO 6507-1 entnommen
werden.
Ermittlung von Härteverlaufskurven
an polierten Querschliffen oberflächengehärteter
Bauteile.
Begründung:
Um eine Härteverlaufskurve aufzunehmen,
müssen die Härteeindrücke
möglichst eng nebeneinander
platziert werden. Da jedoch zwischen
den Härteeindrücken bestimmte
Mindestabstände einzuhalten
sind, ist ein möglichst kleiner
Eindringkörper erforderlich bzw. es
sind möglichst geringe Prüfkräfte
anzuwenden. Diese Eigenschaft ist
beim Vickers-Verfahren gegeben.
Da der Eindringkörper (Vickers-
Pyramide) außerdem aus Diamant
(härtester Stoff) besteht, ist auch
eine Messung harter Gefügebestandteile
(Martensit- und Nitrierschichten)
möglich, ohne dass sich
der Prüfkörper unzulässig verformt.
nach Rockwell 2)
(DIN EN ISO 6508)
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Bei der Härteprüfung nach Rockwell
wird der Prüfkörper (Diamantkegel
mit einem Spitzenwinkel von 120°
beim Rockwell-C-Verfahren) zunächst
mit einer vom jeweiligen
Rockwell-Verfahren abhängigen
Vorlast F0 (beim Rockwell-C-Verfahren:
F0 = 99,07 N) in die Oberfläche
der Prüflings eingedrückt und die
Messskala auf den Wert „Null“ abgeglichen.
Anschließend wird die ebenfalls
vom jeweiligen Rockwell-Verfahren
abhängige Prüfzusatzkraft F1 (beim
Rockwell-C-Verfahren: F1 = 1.373
N) aufgebracht.
Nach einer Belastungsdauer von 4
� 2 s wird auf die Vorlast entlastet
und der Rockwell-Härtewert als bleibende
Eindringtiefe am Prüfgerät
abgelesen.
Härtemessung an gehärteten Stahlteilen.
Begründung:
An gehärteten Stahlteilen ist das
Brinell-Verfahren aufgrund der
erforderlichen hohen Prüfkräfte
nicht anwendbar (Hartmetallkugel
würde abplatten). Das Vickers-
Verfahren würde unter Umständen
eine erhöhte Streuung der Messwerte
liefern, da neben Martensit
auch weichere Gefügebestandteile
wie Restaustenit vorhanden sein
können. Mit dem gegenüber der
Vickers-Pyramide größeren Diamantkegel
des Rockwell-C-Verfahrens
werden die Nachteile des
Brinell- sowie des Vickers-Verfahrens
umgangen.