Rockwell Härteprüfung nach ISO 6508: Verfahren & Skalen

Q: Welche Eindringkörper werden bei der Rockwell Härteprüfung verwendet?

Bei der Rockwell Härteprüfung kommen je nach Skala zwei Arten von Eindringkörpern zum Einsatz: Ein Diamantkegel mit einem Spitzenwinkel von 90° oder 120° (für harte Materialien) sowie Kugeln aus Hartmetall (Wolframkarbid) mit Durchmessern von 1/16", 1/8", 1/4" oder 1/2". Die Wahl hängt von der erwarteten Härte und der Materialbeschaffenheit gemäß der Norm ISO 6508 ab.

Q: Was ist der Unterschied zwischen Rockwell und Super Rockwell?

Der wesentliche Unterschied liegt in der Prüfkraft. Während das klassische Rockwell-Verfahren mit einer Vorkraft von 10 kgf und Gesamtprüfkräften von 60, 100 oder 150 kgf arbeitet, nutzt das Superficial Rockwell-Verfahren eine geringere Vorkraft von 3 kgf sowie Gesamtprüfkräfte von 15, 30 oder 45 kgf. Dadurch entstehen deutlich geringere Eindringtiefen. Das Verfahren eignet sich besonders für dünne Bleche, kleine Bauteile oder oberflächengehärtete Schichten, bei denen ein klassischer Rockwell-Eindruck zu tief wäre.

Q: Welche Rockwell-Skala ist die gebräuchlichste?

Die Skala HRC (Rockwell C) ist weltweit die am häufigsten verwendete Rockwell-Skala für gehärtete Stähle und Werkzeuge. Sie nutzt einen Diamantkegel als Eindringkörper und eine Gesamtprüfkraft von 150 kgf. Für weichere Metalle wie Aluminium, Messing oder weichere Stähle wird häufig die Skala HRB (Rockwell B) eingesetzt. Diese verwendet eine Hartmetallkugel als Eindringkörper und eine Gesamtprüfkraft von 100 kgf.

Q: Was bedeutet die Abkürzung HRC bei der Härteprüfung?

HRC steht für Hardness Rockwell Scale C. Das ‚HR‘ ist das Kurzzeichen für das Härteprüfverfahren, während das ‚C‘ die spezifische Skala definiert (Diamantkegel/150 kgf). Ein korrekter Härtewert nach dieser Methode wird immer als Kombination aus numerischem Wert und Skala angegeben, zum Beispiel 60 HRC.

Q: Wie hoch ist die Mindestdicke einer Probe für die Rockwell Härteprüfung?

Als Faustformel gilt: Die Materialdicke muss mindestens das Zehnfache der bleibenden Eindringtiefe betragen. Ist die Probe zu dünn, kommt es zum sogenannten „Amboss-Effekt“, bei dem die Härte der Unterlage das Messergebnis verfälscht. In solchen Fällen sollte auf das Super-Rockwell-Verfahren mit geringerer Prüflast gewechselt werden.

Q: Warum muss bei der Härteprüfung Rockwell eine Prüfvorlast aufgebracht werden?

Die Prüfvorlast (typischerweise 10 kgf beim Rockwell-Verfahren bzw. 3 kgf beim Superficial Rockwell) dient dazu, den Eindringkörper sicher zu setzen und Einflüsse der Oberflächenbeschaffenheit der Probe, etwa Rauheit oder leichte Verschmutzungen, zu minimieren. Bei aufgebrachter Vorlast wird die Referenztiefe festgelegt, von der aus die zusätzliche Eindringtiefe unter der Hauptlast gemessen wird. Dadurch wird eine präzise und reproduzierbare Tiefendifferenzmessung ermöglicht.

Q: Wie wird die Rockwell Härte nach ISO 6508 korrekt dokumentiert?

Ein normgerechter Härtewert besteht aus dem Zahlenwert, dem Kurzzeichen HR und der Kennzeichnung der Skala. Bei der Verwendung einer Hartmetallkugel wird seit 2015 ein „W“ (für Wolframkarbid) ergänzt. Beispiel: 60 HRC (Diamantkegel) oder 90 HRBW (Hartmetallkugel).

Ablauf der Rockwell Härteprüfung:
Ermittlung der Rockwellhärte HR

Die Rockwell Härteprüfung ist ein weltweit genormtes Tiefendifferenzverfahren (ISO 6508 / ASTM E18) zur Bestimmung der Härte von metallischen Werkstoffen. Im Gegensatz zu optischen Verfahren wie Brinell, Vickers oder Knoop wird bei der Härteprüfung nach Rockwell die bleibende Eindringtiefe eines Prüfkörpers gemessen.

Das Prinzip der Rockwell Härte ist einfach: Je tiefer der Eindringkörper bei konstanter Prüfkraft in die Werkstückoberfläche eindringt, desto geringer ist die Materialhärte. Aus dieser gemessenen Differenz wird der Härtewert (HR) direkt berechnet. Dieses Härteprüfverfahren nach Rockwell ist aufgrund seiner Schnelligkeit und Automatisierbarkeit eines der effizientesten Verfahren in der modernen Qualitätssicherung.

Ablauf der Rockwell Härteprüfung nach ISO 6508 - 3-Schritt Verfahren

Ablauf der Härteprüfung
nach DIN EN ISO 6508-1 in der Praxis

Das Tiefendifferenzverfahren arbeitet zweistufig, um Oberflächenrauheiten und elastische Verformungen der Prüfmaschine rechnerisch zu eliminieren:

Referenzebene setzen (Prüfvorkraft F₀):
Der Eindringkörper wird spielfrei mit der Vorkraft aufgesetzt (10 kgf bei Standard-Rockwell, 3 kgf bei Super-Rockwell). Die Eindringtiefe wird auf die Nulllage (t₀ bzw. Basis h₀) tariert.
Hauptlast aufbringen (Zusatzkraft F₁):
Die zusätzliche Prüfkraft wird stoßfrei zugeschaltet, sodass die definierte Prüfgesamtkraft (F = F₀ + F₁) wirkt. Nach Erreichen der Kraft wird diese für die normativ vorgeschriebene Verweilzeit (typisch 2 bis 6 Sekunden) gehalten. Das Material fließt plastisch ein.
Tiefendifferenz messen & Entlastung auf F₀:
Die Zusatzkraft F₁ wird wieder weggenommen. Die Vorkraft F₀ bleibt anliegen, um das Prüfgerät auf Zug zu halten. Jetzt federt der rein elastische Materialanteil zurück. Das Messsystem erfasst exakt die bleibende plastische Eindringtiefe h.

Die Rockwell-Berechnungsformel

Aus der gemessenen bleibenden Eindringtiefe h in Millimetern ermittelt die Prüfsoftware den Härtewert nach der Normformel:

HR = N - (h / S)

N (Skalenkonstante): 100 bei Diamantkegel (z. B. HRA, HRC, HRD) bzw. 130 bei Kugel-Skalen (z. B. HRB, HRF, HRG).
S (Skalenteilung): 0,002 mm bei Standard-Rockwell bzw. 0,001 mm bei Super-Rockwell.
h: Bleibende Eindringtiefe in Millimetern.

Beispiel HRC: Bei einer bleibenden Eindringtiefe von h = 0,08 mm ergibt sich:
HR = 100 - (0,08 / 0,002) = 100 - 40 = 60 HRC

Normative Mindestabstände nach ISO 6508

Um Gefügebeeinflussungen durch Kaltverfestigung benachbarter Messungen auszuschließen:

Abstand zwischen zwei Eindrücken: mindestens 3 × mittlerer Eindruckdurchmesser (bzw. mind. 3 mm).
Abstand Eindruckmitte zum Probenrand: mindestens 2,5 × Eindruckdurchmesser (bzw. mind. 2,5 mm).

Maximale Effizienz durch schnelle Tiefendifferenzmessung

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Wichtige Merkmale und Normen der Rockwell Härteprüfung

Die Härteprüfung nach Rockwell ist als statisches Härteprüfverfahren definiert und lässt sich durch spezifische technische Parameter charakterisieren. Im Vergleich zu anderen Verfahren im Makrobereich zeichnet es sich durch folgende Merkmale aus:

Weltweite Normung: Das Verfahren entspricht den internationalen Standards nach ISO 6508 und ASTM E18.
Prüfkraftbereich: Mit dem Verfahren wird im Makrobereich Härte geprüft (Prüfkraft >= 49,03 N), und zwar mit einer Prüfkraft von 29,42 N bis 1471 N.
Messprinzip: Als klassisches Tiefendifferenzverfahren wird die Rockwell Härte nicht optisch, sondern über die bleibende Eindringtiefe ermittelt, die durch den Eindringkörper entsteht.
Form und Material des Eindringkörpers: Je nach Rockwell-Methode kommen ein Diamantkegel (120°) oder Hartmetallkugeln zum Einsatz.

Rockwell vs. Super Rockwell: Unterschiede der Verfahren

Grundsätzlich wird zwischen zwei Arten des Verfahrens unterschieden: dem klassischen Rockwell (Regular Rockwell) und dem Super Rockwell (Superficial Rockwell). Der Hauptunterschied liegt in der Höhe der Belastung und der Empfindlichkeit der Messung.

Rockwell (Regular): Die Prüfvorkraft beträgt standardmäßig 10 kgf. Die Gesamtkraft variiert je nach Skala zwischen 60, 100 oder 150 kgf.
Super Rockwell (Superficial): Dieses Verfahren nutzt eine deutlich geringere Prüfvorkraft von nur 3 kgf. Die Hauptlast liegt hier bei 15, 30 oder 45 kgf.

Prüfverfahren	Rockwell			Super Rockwell
Prüfvorkraft	10 kgf	10 kgf	10 kgf	3 kgf	3 kgf	3 kgf
Prüfgesamtkraft	150 kgf	100 kgf	60 kgf	45 kgf	30 kgf	15 kgf

Die Härtewerte von Super Rockwell sind umwertbar auf Rockwell und umgekehrt. Das Super-Rockwell-Verfahren wurde in den USA erfunden und ist dort in der Praxis wesentlich weiter verbreitet als in Europa. Es eignet sich besonders für die Anwendung bei der Härteprüfung von dünnen Bauteilen und Schichten bzw. bei Proben, deren ermittelter Härtewert außerhalb der regulären Rockwell-Skala liegt.

Super Rockwell Methoden (nach ASTM E18 / ISO 6508-1)

Die Prüfvorkraft für alle Superficial-Rockwell-Verfahren beträgt standardmäßig 3 kgf.

Methode	Eindringkörper	Hauptlast (kgf)	Typische Anwendung
HR15N	Diamantkegel 120°	15	Sehr dünne Randschichten, oberflächengehärtete Teile
HR30N	Diamantkegel 120°	30	Einsatzgehärtete Stähle, dünne Bauteile
HR45N	Diamantkegel 120°	45	Tiefere Härteschichten, Werkzeugstähle
HR15TW	1/16" Hartmetallkugel	15	Sehr dünne Bleche, Folien, Buntmetalle
HR30TW	1/16" Hartmetallkugel	30	Dünne Bleche, Messing, Bronze
HR45TW	1/16" Hartmetallkugel	45	Buntmetallbänder, weichere Metalle mittlerer Dicke
HR15W / 30W / 45WW	1/8" Hartmetallkugel	15 / 30 / 45	Aluminiumlegierungen, Zink, Weißblech
HR15X / 30X / 45XW	1/4" Hartmetallkugel	15 / 30 / 45	Sehr weiche Metalle, Lagermetalle
HR15Y / 30Y / 45YW	1/2" Hartmetallkugel	15 / 30 / 45	Blei, Polymere, elastische Verbundwerkstoffe

Rockwell Tabelle - Methoden und Anwendungen

Damit das Rockwell-Verfahren in der Praxis für unterschiedlichste Prüfanforderungen eingesetzt werden kann, wurden verschiedene Rockwell-Methoden entwickelt. Dies gilt sowohl für das klassische Rockwell-Verfahren als auch für das Super-Rockwell-Verfahren.

Die einzelnen Rockwell-Prüfmethoden unterscheiden sich in folgenden Punkten:

Art und Beschaffenheit des Eindringkörpers (Material, Form, Geometrie und Kugeldurchmesser)
Höhe der eingesetzten Gesamtprüfkraft (auch Hauptlast oder Hauptkraft genannt)
Skalenteilung zur Ermittlung der Eindringtiefe – je nach Rockwellskala beträgt die Grundeinheit h0 entweder 100 oder 130 Einheiten, wobei eine Einheit (E) 0,002 mm oder 0,001 mm entspricht

Rockwell-Skala	Eindringkörper	Prüfgesamtkraft (kgf)	Typische Anwendungen & Werkstoffe
HRA	Diamantkegel 120°	60	Einsatzgehärtete Stähle und Legierungen, Hartmetalle
HRBW	1/16" Hartmetallkugel	100	Kupfer (Cu)-Legierungen, ungehärtete Stähle (in den USA auch für Stahl bis ca. 686 N/mm²)
HRC	Diamantkegel 120°	150	Einsatzgehärtete Stähle und Legierungen, Hartmetalle (gebräuchlichste Skala)
HRD	Diamantkegel 120°	100	Einsatzgehärtete Stähle und Legierungen, Hartmetalle
HREW	1/8" Hartmetallkugel	100	Aluminium (Al)-Legierungen, Kupfer (Cu)-Legierungen
HRFW	1/16" Hartmetallkugel	60	Dünnes, weiches Stahlblech
HRGW	1/16" Hartmetallkugel	150	Bronze, Kupfer (Cu), Gusseisen
HRHW	1/8" Hartmetallkugel	60	Aluminium (Al), Zink (Zn), Blei (Pb)
HRKW	1/8" Hartmetallkugel	150	Lagermetalle und andere sehr weiche oder dünne Materialien, einschließlich Kunststoffe (gemäß ASTM D785)
HRLW	1/4" Hartmetallkugel	60
HRMW	1/4" Hartmetallkugel	100
HRPW	1/4" Hartmetallkugel	150
HRRW	1/2" Hartmetallkugel	60
HRSW	1/2" Hartmetallkugel	100
HRVW	1/2" Hartmetallkugel	150

Wie liest und stellt man einen Rockwell-Härtewert dar?

Ein Härtewert nach Rockwell setzt sich aus drei Bestandteilen zusammen:

einem numerischen Härtewert
den zwei Großbuchstaben HR, die für „Härte nach Rockwell“ stehen
der Bezeichnung der Rocwellskala, die die Kombination aus der Hauptlast (Prüfgesamtkraft) und der Art des Eindringkörpers definiert, die bei der entsprechenden Rockwellmethode verwendet wird.

Hinweis:Prüfmethoden mit einem kugelförmigen Eindringkörper müssen seit der Normänderung der ISO 6508 Normenreihe im März 2015 zusätzlich mit einem „W“ gekennzeichnet werden. Das W gibt Auskunft über den Kugelwerkstoff (Wolframkarbid).

Beispiele der Darstellung und Leseweise eines Rockwell-Härtewertes:

Nach dem „normalen“ Rockwell-Verfahren (Regular Rockwell), Methode HRC:

45 HRC:

45 …Härtewert
HR …nach Rockwell
C …mit Hauptlast 150 kgf und Eindringkörper Diamant 120°

Nach dem Super Rockwell-Verfahren (Superficial Rockwell), Methode HR30T:

80 HR30TW:

80 …Härtewert
HR …nach Rockwell
30 …mit Hauptlast 30 kgf
TW …und Eindringkörper 1/16 Zoll Kugel aus Wolframkarbid

Vor- und Nachteile des Rockwell-Härteprüfverfahrens

Die Rockwellprüfung zeichnet sich durch zahlreiche Vorteile aus, die sie in der industriellen Praxis besonders beliebt machen:

Eine aufwändige Probenvorbereitung wie Trennen, Schleifen oder Einbetten ist nicht erforderlich.
Der ermittelte Härtewert kann direkt abgelesen werden – eine zusätzliche optische Auswertung, wie sie bei Brinell-, Vickers- oder Knoop-Verfahren notwendig ist, entfällt.
Das Verfahren überzeugt durch seine Geschwindigkeit und Wirtschaftlichkeit: Der Prüfzyklus ist kurz, und Rockwellhärteprüfer sind im Vergleich zu optischen Prüfgeräten kostengünstiger, da keine komplexe Optik benötigt wird.

Trotz vieler Vorteile bringt die Härteprüfung nach Rockwell auch einige Nachteile mit sich:

Die Genauigkeit des Verfahrens kann beeinträchtigt werden – bereits kleine Messfehler bei der Tiefendifferenz können zu deutlichen Abweichungen im ermittelten Härtewert führen.
Die Prüfstelle muss absolut sauber und frei von Verunreinigungen wie Zunder, Öl oder Fremdkörpern sein, um ein zuverlässiges Prüfergebnis sicherzustellen.
Der Zustand des Eindringkörpers spielt eine entscheidende Rolle: Abnutzung oder Abweichungen von den Normvorgaben beeinflussen das Ergebnis. Es dürfen daher ausschließlich zertifizierte und kalibrierte Eindringkörper verwendet werden.
Bei sehr harten Werkstoffen lassen sich Unterschiede im Härtegrad mit dem Rockwell-Prüfverfahren nur schwer differenzieren, selbst bei exakter Ablesung an der Rockwellskala.