Härte der Materialien

Einführung in die Härte

Die Härte ist eine grundlegende Eigenschaft von Werkstoffen, die deren Fähigkeit angibt, Verformungen, Kratzern oder Abrieb standzuhalten. Sie ist ein wesentliches Merkmal in verschiedenen Bereichen wie der Materialwissenschaft, dem Ingenieurwesen und der Geologie.

Arten von Härte

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Härte eines Materials zu charakterisieren, wobei die gängigsten sind:

Eindringhärte:

Dies ist die am häufigsten verwendete Methode zur Bestimmung der Härte. Sie misst die Tiefe oder Größe eines Eindrucks, der auf der Oberfläche eines Materials zurückbleibt, wenn eine bestimmte Kraft mit einem standardisierten Eindringkörper ausgeübt wird. Gängige Tests für die Eindringhärte sind:

lBrinell-Härte: Hier wird eine harte Stahl- oder Karbidkugel verwendet, um das Material unter einer bestimmten Last einzudrücken. Sie wird in erster Linie für Werkstoffe mit grobem oder heterogenem Gefüge, wie Guss- und Schmiedeteile, verwendet.

lRockwell-Härte: Misst die Eindringtiefe eines Eindringkörpers in das Material unter einer bestimmten Last. Sie wird in der Industrie häufig für Materialien wie Metalle und Legierungen verwendet und bietet eine schnelle und zuverlässige Härtemessung.

lVickers-Härte: Hier wird ein pyramidenförmiger Diamanteindringkörper verwendet, um eine Vertiefung zu erzeugen. Die Vickers-Härteprüfung eignet sich besonders für dünne Materialien oder Beschichtungen und ist für eine Vielzahl von Materialien, darunter Metalle, Keramik und Beschichtungen, anwendbar.

Kratzhärte:

Dieser Test misst die Fähigkeit eines Materials, Kratzern durch ein härteres Material zu widerstehen. Die Mohs-Skala der Mineralhärte, die von 1 (Talkum) bis 10 (Diamant) reicht, ist eine bekannte Ritzhärteskala. Sie wird häufig in der Geologie und Mineralogie verwendet, um die relative Härte verschiedener Mineralien zu bewerten.

Rückprallhärte:

Sie wird auch als Shore-Härteprüfung bezeichnet und misst die Rückprallgeschwindigkeit eines diamantbesetzten Hammers, der auf das Material aufschlägt. Sie wird in der Regel für Elastomere, Kunststoffe und weichere Materialien verwendet.

Anwendungen der Härte

Die Härte ist eine wichtige Eigenschaft für viele technische Anwendungen:

• Schneidwerkzeuge: Härte ist für Werkstoffe, die in Schneidwerkzeugen wie Bohrern, Drehwerkzeugen und Sägeblättern verwendet werden, wichtig, um dem Verschleiß bei Hochgeschwindigkeitsbearbeitungen zu widerstehen.
• Schleifende Materialien: Harte Werkstoffe werden in Schleifmitteln wie Schleifscheiben, Schleifpapier und Polierpasten verwendet, bei denen eine hohe Härte einen effizienten Materialabtrag gewährleistet.
• Verschleißbeständige Komponenten: In der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie werden Komponenten wie Motorteile, Lager und Zahnräder aus Materialien mit hoher Härte hergestellt, um dem Verschleiß zu widerstehen und den Bedarf an häufigem Austausch zu verringern.
• Oberflächenbeschichtungen: Harte Beschichtungen, wie z. B. diamantähnliche Kohlenstoffbeschichtungen (DLC), werden auf verschiedene Werkzeuge und Komponenten aufgetragen, um die Verschleißfestigkeit zu erhöhen und die Lebensdauer kritischer Teile zu verlängern.

Tabelle der Mohs-Härteskala

Die Mohs-Härteskala ist eine Skala, mit der die relative Härte von Mineralien gemessen wird. Sie reicht von 1 (am weichsten) bis 10 (am härtesten), wobei jede Stufe die Fähigkeit eines Materials angibt, ein anderes zu zerkratzen.

• Talk (am weichsten) kann von allen anderen Mineralien zerkratzt werden.
• Diamant(der härteste) kann alle anderen Mineralien zerkratzen.

- Weitere Informationen findenSie unter Stanford Advanced Materials (SAM).

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Zweck der Mohs-Härteskala?

Die Mohs-Härteskala wird verwendet, um die Kratzfestigkeit von Mineralien zu bestimmen und sie zu identifizieren und zu klassifizieren.

Wie unterscheidet sich die Mohs-Härteskala von anderen Härteskalen?

Im Gegensatz zu quantitativen Skalen wie der Vickers- oder der Rockwell-Skala ist die Mohs-Härteskala ordinal und basiert auf der Fähigkeit eines Minerals, ein anderes zu ritzen.

Kann die Mohs-Härteskala auch für Metalle verwendet werden?

Die Mohs-Skala wird zwar in erster Linie für Mineralien verwendet, kann aber auch eine allgemeine Vorstellung von der Härte eines Metalls vermitteln, obwohl für Metalle oft spezielle Skalen bevorzugt werden.

Warum hat Diamant den höchsten Härtewert auf der Mohs-Skala?

Diamant weist unter den natürlich vorkommenden Mineralien die höchste Kratzfestigkeit auf und ist damit der härteste Stein auf der Mohs-Skala.

Wie wird die Mohs-Härteskala im täglichen Leben angewendet?

Sie wird in verschiedenen Branchen für die Materialauswahl, die Qualitätskontrolle und in der Schmuckindustrie zur Beurteilung der Haltbarkeit von Edelsteinen verwendet.