Härteumrechner

Was sind Härteskalen und wie hängen sie zusammen?

Die Härte misst den Widerstand eines Werkstoffs gegen lokale plastische Verformung. Verschiedene Skalen verwenden unterschiedliche Eindringkörper und Prüfkräfte: Rockwell C (HRC) nutzt einen Diamantkegel mit 150 kgf, Brinell (HB) eine 10-mm-Hartmetallkugel mit 3000 kgf und Vickers (HV) eine Diamantpyramide mit variablen Prüfkräften.

Umrechnungen zwischen den Skalen sind empirisch, nicht mathematisch — sie basieren auf Korrelationstabellen nach ASTM E140. Der Zusammenhang ist nur in begrenzten Bereichen näherungsweise linear. HRC wird am häufigsten für gehärtete Stähle verwendet (20-68 HRC), während HB für weichere Werkstoffe und Gussteile bevorzugt wird.

Typische Härtewerte: Baustahl ~120 HB, mittlerer Kohlenstoffstahl (vergütet) ~30 HRC, Werkzeugstahl (gehärtet) ~60 HRC, einsatzgehärtete Oberfläche ~700 HV. Die Shore-Spalte hier ist der Skleroskop-Rückprallversuch (HS), den ASTM E140 umrechnet — nicht das für Gummi und Kunststoffe verwendete Shore-D-Durometer, das nur den Namen teilt und die Eindringtiefe auf einer anderen Skala misst.

Der Zusammenhang zwischen Härte und Zugfestigkeit ist bei Kohlenstoff- und legierten Stählen näherungsweise linear: Rm (MPa) ≈ 3,45 × HB. Dies bietet eine praktische zerstörungsfreie Methode, um die Zugfestigkeit mit einem mobilen Härteprüfgerät vor Ort abzuschätzen. Diese Korrelation gilt jedoch nicht für Nichteisenmetalle oder stark kaltverfestigte Stähle.

Moderne automatisierte Härteprüfgeräte können die Umrechnung automatisch durchführen, doch das Verständnis der zugrunde liegenden Zusammenhänge ist für Qualitätsingenieure unerlässlich, die Prüfberichte validieren und Streitfälle zwischen den von verschiedenen Lieferanten verwendeten Messskalen klären müssen.

Formula: HRC ≈ HV/10.2 − 3 (grobe Näherung, Bereich 20-60 HRC) HB ≈ HV × 0.95 (für HB < 350) Tatsächliche Umrechnungen verwenden die Tabellen nach ASTM E140

Berechnungsbeispiel

Ein Stahlteil misst 45 HRC. Laut den Tabellen nach ASTM E140 entspricht dies etwa 446 HV, 421 HB und ungefähr 62 HS auf der Shore-Skleroskop-Skala. Die ungefähre Zugfestigkeit beträgt etwa 1480 MPa.

Wann diesen Rechner verwenden

• Eingang eines Materialprüfzeugnisses mit Härteangabe in HB, während die Zeichnung HRC vorschreibt — für die Annahmeentscheidung ist eine Umrechnung erforderlich
• Abschätzung der Zugfestigkeit aus dem Messwert eines mobilen Härteprüfgeräts bei der Wareneingangsprüfung
• Vergleich von Werkstoffspezifikationen über internationale Normen hinweg, in denen unterschiedliche Härteskalen verwendet werden (z. B. JIS verwendet HV, ASTM verwendet HRC)
• Überprüfung von Wärmebehandlungsergebnissen, wenn das verfügbare Prüfgerät eine andere Skala verwendet als die Spezifikation vorschreibt

Häufige Fehler vermeiden

• Behandlung der Umrechnungen nach ASTM E140 als exakt — es handelt sich um empirische Näherungen mit einer typischen Unsicherheit von ±2 HRC, deren Genauigkeit außerhalb des Bereichs 20-60 HRC abnimmt
• Anwendung von Umrechnungen für Kohlenstoff-/legierte Stähle auf Edelstahl, Aluminium oder Nichteisenmetalle — die Korrelationstabellen sind werkstoffspezifisch
• Sequenzielle Umrechnung über mehrere Skalen (z. B. HRC→HV→HB) — jede Umrechnung fügt Fehler hinzu; immer direkt von der gemessenen Skala umrechnen
• Ignorieren der Grenzen des Prüfverfahrens — HRC erfordert eine Mindestdicke vom 10-fachen der Eindringtiefe, und HB ist für gehärtete Stähle über 450 HB ungeeignet

Ergebnisse interpretieren

• HRC 20-30: Mittlere Härte — typisch für vergütete Baustähle, geeignet für den allgemeinen Maschinenbau
• HRC 30-45: Hart — typisch für hochfeste Schrauben (Festigkeitsklasse 10.9), Zahnräder und Wellen mit Verschleißfestigkeitsanforderungen
• HRC 45-58: Sehr hart — Werkzeugstähle, Lagerlaufbahnen und einsatzgehärtete Oberflächen
• HRC 58-68: Extrem hart — Schneidwerkzeuge, Lehren und Verschleißplatten; in diesem Bereich wird der Werkstoff spröde
• HB unter 200: Weich und zerspanbar — geeignet für allgemeine Zerspanungs- und Umformoperationen

Relevante Normen & Referenzen

• ASTM E140 — Standard-Härteumrechnungstabellen für Metalle (Grundlage aller Umrechnungen)
• ASTM E18 — Standardprüfverfahren für die Rockwell-Härte
• ASTM E10 — Standardprüfverfahren für die Brinell-Härte
• ISO 6508 — Metallische Werkstoffe — Härteprüfung nach Rockwell
• ISO 6506 — Metallische Werkstoffe — Härteprüfung nach Brinell

ASTM E140 Härteumwertungstabelle

Die vollständige Umwertungstabelle, aus der dieser Rechner interpoliert — HRC-Werte von 20 bis 68 mit den entsprechenden HB-, HV- und Shore-Skleroskop-Werten (HS).

Häufig gestellte Fragen

Welche Härteskala sollte ich auf technischen Zeichnungen angeben?

Verwenden Sie HRC für gehärtete Stähle (wärmebehandelte Teile, Werkzeuge, Federn) oberhalb von 20 HRC. Verwenden Sie HB für weichere Stähle, Gussteile und Nichteisenmetalle unterhalb von 350 HB. Verwenden Sie HV für dünne Querschnitte, Einhärtungstiefen und wenn ein weiter Bereich auf einer einzigen Skala benötigt wird. Geben Sie stets die Skala und die Prüfbedingungen an.

Sind Härteumwertungen exakt?

Nein. Die Umwertungen nach ASTM E140 sind empirische Näherungen, die nur für Kohlenstoff- und legierte Stähle gelten. Die Genauigkeit nimmt bei nichtrostenden Stählen, Nichteisenmetallen und in Extrembereichen ab. Die Tabellen haben eine typische Unsicherheit von ±2 HRC. Für kritische Spezifikationen sollte direkt in der geforderten Skala geprüft statt umgewertet werden.

Kann ich die Zugfestigkeit aus einer Härtemessung abschätzen?

Ja, für Kohlenstoff- und legierte Stähle. Der Näherungszusammenhang lautet UTS (MPa) ≈ 3,45 × HB (Brinell). Beispielsweise entsprechen 200 HB ≈ 690 MPa Zugfestigkeit. Dies ist eine Abschätzmethode für die Praxis — kein Ersatz für eine echte Zugprüfung —, wird aber bei der Wareneingangsprüfung und Werkstoffverifikation häufig eingesetzt, wenn zerstörende Prüfungen nicht praktikabel sind.