Härteumrechner

Vickers drückt eine Diamantpyramide mit 136 Grad Flächenwinkel ein und misst die Diagonalen des Eindrucks. Weil der Eindruck geometrisch immer gleich aussieht, egal wie groß die Last war, ergibt Vickers über den ganzen Bereich vom weichgeglühten Block bis zur Nitrierschicht eine einzige durchgehende Zahlenreihe. Das macht es zur Skala für alles Dünne und alles Kleine.

Brinell drückt eine Hartmetallkugel von zehn Millimetern mit dreitausend Kilopond ein. Der Eindruck ist groß, also mittelt er über Seigerungen und grobes Gefüge hinweg — ideal für Rohteile, unbrauchbar für eine gehärtete Randschicht, und oberhalb von 650 gibt die Kugel selbst nach.

Rockwell misst keine Fläche, sondern die Tiefe, die nach Entlastung bleibt. Das geht schnell, braucht keine Optik und lässt sich in der Werkstatt am Gerät ablesen — der Grund, warum gehärteter Werkzeugstahl praktisch immer in HRC auf der Zeichnung steht. Der Preis dafür ist, dass jede Rockwell-Skala nur in ihrem eigenen Fenster gilt: unterhalb von 20 HRC verliert die C-Skala ihre Auflösung, oberhalb von 100 HRB ist die B-Skala am Ende.

Eine Umrechnungstabelle ist kein Rechenweg, sondern ein Messprotokoll. ASTM E140 entstand, indem an realen Proben nacheinander mit mehreren Verfahren gemessen und der Zusammenhang aufgeschrieben wurde. Damit gilt die Tabelle exakt für die Werkstoffgruppe, an der sie gewonnen wurde — und für keine andere.

Was die Zahlen auseinandertreibt, ist die Verfestigung: wie stark sich ein Werkstoff unter dem Eindringkörper selbst verfestigt, hängt an Gefüge und Vorgeschichte. Austenitischer Edelstahl tut das ausgeprägt, vergüteter Werkzeugstahl kaum. Genau deshalb führt die Norm für austenitischen Stahl, Aluminium und Messing eigene Tabellen — und deshalb weist dieser Rechner sie hier aus, statt still die Stahlwerte auszugeben.

Rechnen Sie deshalb nie über zwei Stufen: eine in HRC gemessene Zahl über Vickers nach Brinell zu tragen, häuft zweimal denselben Fehler auf. Und wenn eine Abnahme an der Zahl hängt, gehört gemessen, was die Zeichnung fordert.

Beide Normen tun dasselbe und sind nicht identisch. ASTM E140 ist die ältere und in der Werkzeugwelt am weitesten verbreitete Sammlung; sie führt getrennte Tabellen je Werkstoffgruppe und gibt die Zugfestigkeit in ksi an. ISO 18265 deckt dasselbe Feld metrisch ab und tabelliert die Zugfestigkeit direkt in Megapascal.

Wo beide dieselbe Härte abbilden, liegen die Härtewerte eng beieinander; die abgeleitete Zugfestigkeit weicht dagegen um einige Prozent voneinander ab, weil die zugrunde liegenden Zugversuche andere waren. Dieser Rechner arbeitet mit den Tabellen der ASTM E140 und sagt es an jeder Stelle, an der die beiden Normen auseinanderlaufen. Verlangt eine Abnahmevorschrift ausdrücklich ISO 18265, ist deren Tabelle die maßgebliche.

Bei einem nitrierten oder beschichteten Teil sind Oberfläche und Kern zwei verschiedene Werkstoffe. Eine Nitrierschicht erreicht rund tausend bis zwölfhundert Vickers, der vergütete Kern darunter bleibt bei rund fünfhundert — dieselbe Komponente, zwei Zahlen, die nichts miteinander zu tun haben.

Für PVD-Schichten wird der Abstand noch größer: TiN, TiAlN und DLC liegen weit oberhalb von allem, was ASTM E140 überhaupt tabelliert, und sie sind nur wenige Tausendstel Millimeter dick. Wer sie mit der Last eines Rockwell-C-Versuchs misst, misst den Grundwerkstoff durch die Schicht hindurch. Deshalb steht hinter Schichthärten fast immer ein Vickers- oder Knoop-Wert mit kleiner Last — und deshalb endet die Härteleiter oben in einem Bereich, in den keine Umrechnung mehr führt.

Auf der Zeichnung gehört daher beides hin: welcher Wert gilt, und wo er gemessen wird. Die Beschichtungen auf der Werkstoffseite tragen ihre Härteangaben aus genau diesem Grund einzeln.

Die übliche Form ist Zahl, Toleranz, Skala — etwa 58 ± 2 HRC. Das Toleranzband gehört dazu: eine Härteangabe ohne Grenzen ist keine Vorgabe, sondern ein Wunsch, und zwei Punkte HRC sind der Spielraum, den eine ordentliche Wärmebehandlung realistisch einhält.

Bei Randschichten kommen zwei Angaben hinzu, ohne die die erste nicht prüfbar ist: die Prüfkraft und die Stelle. Eine Nitrierhärte wird als Oberflächenhärte mit ausdrücklich genannter Last angegeben, oft ergänzt um die Nitrierhärtetiefe; eine Einsatzhärte braucht zusätzlich die Kernhärte, weil sonst offenbleibt, was das Bauteil im Betrieb trägt.

Und die Skala selbst ist Teil der Vorgabe. Steht auf der Zeichnung HRC, ist eine in HV gemessene und umgerechnete Zahl kein Nachweis — sie ist ein Hinweis darauf, dass wahrscheinlich alles stimmt.

Für gehärteten Werkzeugstahl in Vollmaterial ist HRC die naheliegende Wahl: schnell zu messen, in jeder Härterei vorhanden, und der Bereich von 20 bis 68 deckt alles ab, was zwischen vergütet und durchgehärtet liegt. Für Stahl im Lieferzustand — weichgeglüht, um überhaupt zerspanbar zu sein — reicht die C-Skala nicht mehr hinunter; dort steht HBW oder HRB.

Sobald die Wand dünn, die Fläche klein oder die interessierende Schicht nur ein paar Hundertstel Millimeter tief ist, führt der Weg über Vickers oder Knoop, weil sich die Prüfkraft dort frei wählen lässt. Und für Hartmetall, das oberhalb der Rockwell-C-Skala liegt, ist HRA die übliche Angabe.

Ein Hinweis, der in der Praxis mehr spart als jede Umrechnung: dieselbe Skala für Vorgabe, Fertigungsprüfung und Wareneingang zu wählen. Drei Skalen an einem Bauteil erzeugen drei Zahlen, die alle richtig sind und trotzdem nicht zusammenpassen.