Werkstoffprüfung: Härte, Zähigkeit und Prüfverfahren

Härteprüfverfahren

Man unterscheidet zwischen statischen und dynamischen Prüfverfahren:

• Statisch: Brinell, Vickers, Rockwell.
• Dynamisch: Poldi-Hammer, Rückprallhärteprüfung (z. B. Shore-Härte).

Statische Härteprüfung

• Brinell: Verwendung einer Stahlkugel als Eindringkörper; Messung der Grundfläche des Eindrucks bei Metallen.
• Vickers: Verwendung eines pyramidenförmigen Diamant-Eindringkörpers mit quadratischer Grundfläche. Die Messung der Oberfläche des Eindrucks ermöglicht eine Vergleichbarkeit unabhängig von der Last. Anwendbar bei allen Materialien (weich oder hart) sowie bei dünnen Werkstücken.
• Rockwell: Messung der Eindringtiefe. Verwendung von Stahlkugeln (Rockwell B) oder Diamantkegeln (Rockwell C). Universell einsetzbar mit direkter Ablesung.

Zähigkeits- und Festigkeitsprüfungen

Die Zähigkeit beschreibt die Energieaufnahme eines Materials während der Verformung oder des Bruchs (Methoden: Charpy und Izod).

Einflussfaktoren auf die Zähigkeit

• Korngröße: Grobe Körner verringern die Zähigkeit.
• Wärmebehandlung: Beseitigt Spannungen und beeinflusst die Elastizität.
• Weitere Faktoren: Faserverlauf, Temperatur und chemische Zusammensetzung.

Ermüdungs- und Kriechversuche

• Ermüdungsprüfung: Untersuchung bei zyklischer Belastung. Phasen: Inkubation, Wachstum und Bruch.
• Dauerfestigkeit: Spannung, die ein Material unbegrenzt ohne Bruch erträgt.
• Zeitfestigkeit: Spannung, die ein Material für eine definierte Anzahl an Zyklen erträgt.
• Kriechversuch: Verformung unter konstanter Last bei hohen Temperaturen über einen längeren Zeitraum.

Zerstörungsfreie Prüfung (ZfP)

1. Ultraschallprüfung

Verwendung von Schallwellen mit Frequenzen oberhalb des menschlichen Hörbereichs zur Erkennung interner Fehler. Die Ausbreitung erfolgt gut in Festkörpern, weniger in Flüssigkeiten und gar nicht im Vakuum. Methoden: Durchschallung (Schatten) und Impuls-Echo-Verfahren.

2. Eindringprüfung

Einfaches Verfahren zur Erkennung von Oberflächenfehlern in kompakten, nicht-porösen Materialien. Wichtige Eigenschaften sind die Benetzungsfähigkeit und Kapillarwirkung des Eindringmittels.

3. Magnetpulverprüfung

Zur Erkennung von Oberflächen- und oberflächennahen Fehlern in ferromagnetischen Werkstoffen (nicht geeignet für Aluminium, Kupfer oder austenitische Edelstähle).

4. Metallografie

Wissenschaft zur Untersuchung metallischer Werkstoffe. Die metallografische Präparation umfasst: Probenahme, Trennen, Einbetten, Schleifen, Polieren und Ätzen. Zur Analyse werden Licht- oder Elektronenmikroskope verwendet.

5. Industrielle Radiografie

Erfordert eine Strahlungsquelle, das Prüfobjekt und ein strahlungsempfindliches Medium (z. B. Röntgenfilm). Typen: Röntgen- und Gammastrahlung.