Härteprüfung: Rockwell, Vickers und Brinell im Vergleich

Bei der Wareneingangsprüfung eines bezogenen Stahlbauteils liegt ein Härtewert von 220 HB vor, die Zeichnung fordert aber einen Wert nach Vickers. Beide Angaben beschreiben dieselbe physikalische Eigenschaft, sind aber nicht ohne Weiteres direkt vergleichbar. Wer Bauteile aus Fernost-Fertigung abnimmt, sollte wissen, welches Härteprüfverfahren zu welchem Material passt und was der jeweilige Wert tatsächlich aussagt.

Kurz & knapp: Härteprüfung misst den Widerstand eines Materials gegen das Eindringen eines Prüfkörpers. Die drei gebräuchlichsten Verfahren sind Brinell (großer Kugeleindringkörper, weiche bis mittelharte Werkstoffe), Vickers (Diamantpyramide, universell einsetzbar auch bei dünnen und kleinen Bauteilen) und Rockwell (schnelle direkte Ablesung, verbreitet in der Serienfertigung).

Was ist Härteprüfung und wozu dient sie?

Härteprüfung bestimmt den Widerstand eines Werkstoffs gegen das Eindringen eines definierten Prüfkörpers unter festgelegter Kraft. Der ermittelte Härtewert lässt Rückschlüsse auf Verschleißfestigkeit, Zugfestigkeit und die korrekte Wärmebehandlung eines Bauteils zu, ohne dass eine Zugprobe zerstört werden muss.

In der Beschaffung dient die Härteprüfung meist der Abnahmekontrolle: Sie bestätigt, dass ein bezogenes Bauteil tatsächlich der vereinbarten Wärmebehandlung entspricht, etwa nach dem Härten oder Vergüten. Ein abweichender Härtewert ist häufig das früheste messbare Anzeichen für eine fehlerhafte oder ausgelassene Wärmebehandlungsstufe beim Hersteller.

Deshalb gehört das gewünschte Härteprüfverfahren samt Sollwertbereich bereits in das Lastenheft zur Bauteilanfrage, nicht erst in die spätere Abstimmung mit dem Hersteller. Wird die Wahl offen gelassen, entscheidet der Hersteller in der Praxis häufig nach eigener Werksausstattung statt nach der für das Bauteil eigentlich passenden Methode.

Welche Härteprüfverfahren gibt es?

Die drei etablierten Verfahren der Härteprüfung unterscheiden sich in Eindringkörper, Prüfkraft und dem Bereich, für den sie sich eignen.

Alle drei Verfahren liefern am selben Bauteil unterschiedliche Zahlenwerte, da Eindringkörper und Prüfkraft jeweils andere physikalische Größen abbilden. Eine Umrechnung zwischen HB-, HV- und HRC-Werten ist deshalb immer nur näherungsweise möglich, nie exakt.

Wie funktioniert die Härteprüfung nach Brinell?

Bei der Härteprüfung nach Brinell drückt eine Hartmetallkugel mit definierter Prüfkraft in die Oberfläche des Werkstücks ein. Anschließend wird der Durchmesser des entstandenen Eindrucks optisch vermessen, aus dem sich die Brinellhärte errechnet.

Das Verfahren eignet sich besonders für weiche bis mittelharte Werkstoffe mit grobkörnigem Gefüge, etwa Gussteile, da der vergleichsweise große Eindruck lokale Gefügeunregelmäßigkeiten ausmittelt. Für sehr harte oder dünne Bauteile stößt Brinell dagegen an Grenzen, weil der Eindringkörper selbst sich verformen oder das Bauteil durchdrücken könnte.

Grobkörnige Gussteile aus Fernost-Gießereien sind in unseren Projekten der typische Anwendungsfall, bei dem sich Brinell gegenüber den beiden anderen Verfahren als deutlich robuster erweist.

Wie ist der Ablauf der Härteprüfung nach Vickers?

Bei der Härteprüfung nach Vickers drückt eine Diamantpyramide mit quadratischer Grundfläche in die Oberfläche ein. Gemessen werden anschließend die beiden Diagonalen des entstandenen Eindrucks, aus deren Mittelwert sich die Vickershärte ergibt.

Der Vorteil von Vickers liegt in der breiten Skalierbarkeit der Prüfkraft: Dasselbe Prinzip funktioniert von sehr geringen Kräften für dünne Beschichtungen bis zu hohen Kräften für massive Bauteile. Dadurch deckt ein einziges Verfahren nahezu den gesamten Härtebereich metallischer Werkstoffe ab, was Vickers zur ersten Wahl macht, sobald ein Bauteil klein, dünn oder in seiner Zusammensetzung uneinheitlich ist.

Wann wird die Härteprüfung nach Rockwell eingesetzt?

Die Härteprüfung nach Rockwell liest die Eindringtiefe eines Prüfkörpers, meist ein Diamantkegel oder eine gehärtete Stahlkugel, unter einer Vor- und einer Hauptlast direkt am Prüfgerät ab. Anders als bei Brinell und Vickers entfällt die optische Vermessung des Eindrucks, was die Prüfung deutlich beschleunigt.

Die Härteprüfung nach Rockwell eignet sich deshalb besonders für die Serienprüfung in der Fertigung, wo viele Bauteile in kurzer Zeit geprüft werden müssen und ein direkt ablesbarer Wert genügt. Für sehr dünne Bauteile oder Beschichtungen ist Rockwell dagegen weniger geeignet, da die Eindringtiefe hier schnell an die Materialgrenze stößt.

Welche Härteprüfung eignet sich für welches Material und Bauteil?

Die Wahl des passenden Verfahrens hängt in erster Linie von Bauteilgröße, Werkstoff und Prüfgeschwindigkeit ab.

In der Praxis überschneiden sich die Einsatzbereiche der Härteprüfung häufig, sodass mehrere Verfahren technisch infrage kommen. In diesem Fall entscheidet meist die im Lastenheft bereits vereinbarte Prüfmethode, nicht eine erneute Abwägung im Einzelfall.

Wie lesen Sie einen Härtewert im Prüfzeugnis?

In unseren Qualitätsprüfungen bei Fernost-Lieferanten achten wir bei der Härteprüfung zuerst darauf, welches Verfahren dem angegebenen Härtewert zugrunde liegt. HB-, HV- und HRC-Werte sind nämlich nicht direkt umrechenbar und nur näherungsweise vergleichbar. Fordert die Zeichnung einen Wert nach Vickers, ein Prüfzeugnis liefert aber einen Rockwell-Wert, sollte vor der Freigabe eine Rückfrage beim Hersteller stehen, welches Verfahren tatsächlich zur Abnahme vereinbart war.

Ebenso wichtig ist die Prüfstelle am Bauteil: Ein Härtewert, der an einer unbelasteten Randzone gemessen wurde, sagt wenig über die tatsächlich beanspruchte Fläche aus. Bei einem vollständigen Abnahmeprüfzeugnis 3.1 gehört die Angabe der Prüfstelle deshalb zum Mindestumfang, den Sie bei der Wareneingangsprüfung abgleichen sollten.

Welche Normen regeln die Härteprüfung?

Jedes der drei Verfahren der Härteprüfung ist in einer eigenen internationalen Norm festgelegt, die Prüfkraft, Eindringkörpergeometrie und Auswertung verbindlich vorschreibt. Diese Normnummer gehört auf jedes vollständige Prüfzeugnis, da erst sie festlegt, unter welchen Bedingungen der angegebene Härtewert überhaupt gültig ist.

Fehlt die Normnummer auf dem Prüfzeugnis, lässt sich der Härtewert streng genommen nicht eindeutig einordnen. Bereits kleinere Abweichungen bei Prüfkraft oder Haltezeit können das Ergebnis nämlich verschieben. Ähnlich wie bei der Härteprüfung gilt auch für Maß und Form eines Bauteils: Ohne Bezug auf eine Norm bleibt eine Abweichung Ansichtssache. Wo keine gesonderte Toleranz auf der Zeichnung steht, greifen ergänzend die Allgemeintoleranzen nach ISO 2768.

Häufig gestellte Fragen

Welches Härteprüfverfahren passt zu meinem Bauteil?

Das hängt vom Werkstoff und der Bauteilgröße ab: Brinell eignet sich für weiche bis mittelharte Werkstoffe mit grobem Gefüge wie Gussteile, Vickers für kleine, dünne oder beschichtete Bauteile sowie sehr harte Werkstoffe, Rockwell für die schnelle Serienprüfung mit hohem Durchsatz.

Wie wird die Härteprüfung durchgeführt?

Ein definierter Prüfkörper wird mit festgelegter Kraft in die Werkstückoberfläche eingedrückt. Je nach Verfahren wird anschließend entweder der Eindruck optisch vermessen (Brinell, Vickers) oder die Eindringtiefe direkt am Gerät abgelesen (Rockwell).

Welche Vorteile hat die Härteprüfung nach Vickers?

Vickers deckt dank breit skalierbarer Prüfkraft nahezu den gesamten Härtebereich ab und funktioniert auch bei kleinen, dünnen oder beschichteten Bauteilen zuverlässig, wo Brinell und teils auch Rockwell an Grenzen stoßen.

Welchen Eindringkörper benutzt man bei der Härteprüfung nach Vickers?

Bei der Vickers-Härteprüfung kommt eine Diamantpyramide mit quadratischer Grundfläche zum Einsatz. Gemessen werden die beiden Diagonalen des entstandenen Eindrucks.

Welche Prüfkraft wird bei der Härteprüfung verwendet?

Die Prüfkraft hängt vom Verfahren und der Werkstoffhärte ab. Brinell arbeitet meist mit hohen Kräften, Vickers deckt dank feiner Abstufung einen sehr breiten Kraftbereich ab, Rockwell nutzt eine zweistufige Vor- und Hauptlast.

Fazit: Das passende Härteprüfverfahren sichert eine verlässliche Bauteilabnahme

Brinell, Vickers und Rockwell beantworten bei der Härteprüfung dieselbe Frage nach der Werkstoffhärte auf unterschiedliche Weise, mit jeweils eigenen Stärken für Werkstoff, Bauteilgröße und Prüfgeschwindigkeit. Wer das passende Verfahren kennt und den Härtewert im Prüfzeugnis richtig einordnet, erkennt Abweichungen in der Wärmebehandlung, bevor sie zum Problem in der Serienfertigung werden. Das gilt umso mehr, je weiter die Fertigung geografisch entfernt ist: Bei Bauteilen aus Fernost-Produktion bleibt die Prüfstelle vor Ort oft die einzige verlässliche Kontrolle, bevor das Bauteil überhaupt in Europa ankommt.

Line Up unterstützt Sie bei der Qualitätsprüfung Ihrer Fernost-Lieferungen, von der Auswahl des passenden Härteprüfverfahrens bis zur Bewertung des Abnahmeprüfzeugnisses. 👉 Vereinbaren Sie ein unverbindliches Beratungsgespräch.