Drei Härtestandards für Stahl

Die Fähigkeit eines Metallmaterials, der Einkerbung der Oberfläche durch harte Gegenstände zu widerstehen, wird als Härte bezeichnet. Je nach Prüfmethode und Anwendungsbereich kann die Härte in Brinell-Härte, Rockwell-Härte, Vickers-Härte, Shore-Härte, Mikrohärte und Hochtemperaturhärte unterteilt werden. Es gibt drei häufig verwendete Härten für Rohre: Brinell-, Rockwell- und Vickers-Härte.

A. Brinellhärte (HB)

Drücken Sie eine Stahlkugel oder eine Hartmetallkugel mit einem bestimmten Durchmesser mit der angegebenen Prüfkraft (F) in die Probenoberfläche. Entfernen Sie nach der angegebenen Haltezeit die Prüfkraft und messen Sie den Eindruckdurchmesser (L) auf der Probenoberfläche. Der Brinell-Härtewert ist der Quotient, der sich aus der Division der Prüfkraft durch die Oberfläche der eingekerbten Kugel ergibt. Ausgedrückt in HBS (Stahlkugel) ist die Einheit N/mm2 (MPa).

Die Berechnungsformel lautet:
In der Formel: F – die Testkraft, die in die Oberfläche der Metallprobe gedrückt wird, N;
D–Durchmesser der Stahlkugel für den Test, mm;
d–durchschnittlicher Durchmesser der Vertiefung, mm.
Die Messung der Brinell-Härte ist genauer und zuverlässiger, aber im Allgemeinen ist HBS nur für Metallmaterialien unter 450 N/mm2 (MPa) geeignet und nicht für härteren Stahl oder dünnere Platten. Unter den Stahlrohrnormen ist die Brinell-Härte die am weitesten verbreitete. Der Eindruckdurchmesser d wird oft verwendet, um die Härte des Materials auszudrücken, was sowohl intuitiv als auch praktisch ist.
Beispiel: 120HBS10/1000130: Dies bedeutet, dass der Brinell-Härtewert, gemessen unter Verwendung einer Stahlkugel mit 10 mm Durchmesser und einer Prüfkraft von 1000 Kgf (9,807 KN) für 30 Sekunden, 120 N/mm2 (MPa) beträgt.

B. Rockwell-Härte (HR)

Der Rockwell-Härtetest ist wie der Brinell-Härtetest ein Eindruckprüfverfahren. Der Unterschied besteht darin, dass die Tiefe der Vertiefung gemessen wird. Das heißt, unter der sequentiellen Wirkung der anfänglichen Prüfkraft (Fo) und der gesamten Prüfkraft (F) wird der Eindringkörper (Kegel oder Stahlkugel des Stahlwerks) in die Oberfläche der Probe gedrückt. Nach der angegebenen Haltezeit wird die Hauptkraft entfernt. Prüfkraft, verwenden Sie das gemessene Resteindrucktiefeninkrement (e), um den Härtewert zu berechnen. Sein Wert ist eine anonyme Zahl, dargestellt durch das Symbol HR, und die verwendeten Skalen umfassen 9 Skalen, darunter A, B, C, D, E, F, G, H und K. Darunter sind die Skalen, die üblicherweise für Stahl verwendet werden Härteprüfungen sind im Allgemeinen A, B und C, nämlich HRA, HRB und HRC.

Der Härtewert wird nach folgender Formel berechnet:
Beim Testen mit A- und C-Skalen gilt HR=100-e
Beim Testen mit der B-Skala beträgt die Herzfrequenz 130-e
In der Formel wird e – das verbleibende Inkrement der Eindringtiefe in der angegebenen Einheit von 0,002 mm ausgedrückt, d. h. wenn die axiale Verschiebung des Eindringkörpers eine Einheit (0,002 mm) beträgt, entspricht dies einer Änderung der Rockwell-Härte um eins Nummer. Je größer der e-Wert, desto geringer ist die Härte des Metalls und umgekehrt.
Der anwendbare Geltungsbereich der oben genannten drei Skalen ist wie folgt:
HRA (Diamantkegel-Eindringkörper) 20-88
HRC (Diamant-Kegel-Eindringkörper) 20-70
HRB (Durchmesser 1,588 mm Stahlkugel-Eindringkörper) 20-100
Die Rockwell-Härteprüfung ist derzeit eine weit verbreitete Methode, wobei HRC in Stahlrohrnormen nach der Brinell-Härte HB an zweiter Stelle steht. Mit der Rockwell-Härte können Metallmaterialien von extrem weich bis extrem hart gemessen werden. Es gleicht die Mängel der Brinell-Methode aus. Sie ist einfacher als die Brinell-Methode und der Härtewert kann direkt am Zifferblatt der Härtemaschine abgelesen werden. Aufgrund der geringen Einkerbung ist der Härtewert jedoch nicht so genau wie bei der Brinell-Methode.

C. Vickershärte (HV)

Der Vickers-Härtetest ist ebenfalls ein Eindruckprüfverfahren. Es drückt einen quadratisch-pyramidenförmigen Diamant-Eindringkörper mit einem eingeschlossenen Winkel von 1360 zwischen gegenüberliegenden Oberflächen mit einer ausgewählten Testkraft (F) in die Testoberfläche und entfernt ihn nach der angegebenen Haltezeit. Kraft, messen Sie die Länge der beiden Diagonalen der Vertiefung.

Der Härtewert nach Vickers ist der Quotient aus der Prüfkraft dividiert durch die Eindruckoberfläche. Seine Berechnungsformel lautet:
In der Formel: HV-Vickers-Härtesymbol, N/mm2 (MPa);
F–Testkraft, N;
d – das arithmetische Mittel der beiden Diagonalen des Einzugs, mm.
Die in der Vickers-Härte verwendete Prüfkraft F beträgt 5 (49,03), 10 (98,07), 20 (196,1), 30 (294,2), 50 (490,3), 100 (980,7) Kgf (N) und weitere sechs Stufen. Der Härtewert kann gemessen werden. Der Bereich liegt zwischen 5 und 1000 HV.
Beispiel einer Ausdrucksmethode: 640HV30/20 bedeutet, dass der Vickers-Härtewert, gemessen mit einer Prüfkraft von 30 Hgf (294,2 N) für 20 Sekunden (Sekunden), 640 N/mm2 (MPa) beträgt.
Mit der Vickers-Härtemethode lässt sich die Härte sehr dünner metallischer Werkstoffe und Oberflächenschichten bestimmen. Sie verfügt über die Hauptvorteile der Brinell- und Rockwell-Methoden und überwindet deren grundlegende Mängel, ist jedoch nicht so einfach wie die Rockwell-Methode. Die Vickers-Methode wird in Stahlrohrnormen selten verwendet.