Allgemein
Die Härte von Kohlenstoff- und Grafitmaterialien wird nach der Norm DIN 51917 bestimmt. Die Norm DIN 51917 legt das Verfahren zur Bestimmung der Rockwell-Härte fest. In dieser Norm handelt es sich um ein für Kohlenstoffmaterialien abgewandeltes Rockwell-Prüfverfahren mit Kugel nach ISO 6508-1. Auch bei Metall-Grafit-Materialien, z. B. Kohlenbürsten in Motoren oder Generatoren, kann die Rockwell-Härte nach diesem Verfahren bestimmt werden.
Einordnung des Kohlenstoffprüfverfahrens
Das Verfahren zur Kohlenstoffprüfung basiert auf dem Rockwell-Verfahren. Es ist somit ebenfalls ein statisches Härteprüfverfahren und weist ähnliche Charakteristika wie das Rockwell-Verfahren auf:
- Es gehört zu den genormten Verfahren (DIN 51917, ASTM C886).
- Mit dem Verfahren wird im Makrobereich Härte geprüft, und zwar mit einer Prüfkraft zwischen 29,42–1471 N.
- Es handelt sich um ein Tiefendifferenzverfahren. Das heißt, zur Ermittlung des Härtewertes eines Prüfstückes wird die bleibende Eindringtiefe gemessen, die durch den Eindringkörper entsteht.
- Form und Material des Eindringkörpers: eine Hartmetallkugel, je nach Methode unterschiedlicher Kugeldurchmesser.
Ablauf des Prüfverfahrens
Der Ablauf der Kohlenstoffprüfung ist ident mit dem Ablauf des Rockwell Prüfverfahrens.
Methoden
Die einzelnen Methoden unterscheiden sich durch:
- den Durchmesser der Eindringkugel;
- die Höhe der Gesamtprüfkraft (auch Hauptkraft oder Hauptlast);
die Skalenteilung (Basis h0 für die zu messende bleibende Eindringtiefe h liegt bei 100 oder 130 Einheiten (je nach Skala gilt: 1 Einheit E = 0,002 mm bzw. 0,001 mm)), siehe auch Tabelle in Grafik „Härteprüfung nach Rockwell“.
Die Prüfmethoden, die sich daraus ergeben, verwenden drei unterschiedliche Kugeldurchmesser (Hartmetallkugel aus Wolframkarbid mit den Durchmessern: 2,5 mm, 5 mm, 10 mm) und sechs unterschiedliche Gesamtprüfkräfte (68,65 N, 196,1 N, 392,3 N, 588,4 N, 980,7 N, 1471 N).
Die folgende Tabelle zeigt die nach DIN 51917 genormten Prüfmethoden.
| Symbol für Härte | Eindringkörper Hartmetallkugel [Ø in mm] | Skalenteilung [mm] | Prüfvorkraft [N] | Prüfgesamtkraft [N] |
| HR 10/20 | 10 | 0,002 | 98,7 | 196,1 |
| HR 5/20 | 5 | 0,002 | 98,7 | 196,1 |
| HR 10/40 | 10 | 0,002 | 98,7 | 392,3 |
| HR 5/40 | 5 | 0,002 | 98,7 | 392,3 |
| HR 10/60 | 10 | 0,002 | 98,7 | 588,4 |
| HR 5/60 | 5 | 0,002 | 98,7 | 588,4 |
| HR 10/100 | 10 | 0,002 | 98,7 | 980,7 |
| HR 5/100 | 5 | 0,002 | 98,7 | 980,7 |
| HR 10/150 | 10 | 0,002 | 98,7 | 1471 |
| HR 5/150 | 5 | 0,002 | 98,7 | 1471 |
| HR 5/7 | 5 | 0,001 | 29,42 | 68,65 |
| HR 2,5/7 | 2,5 | 0,001 | 29,42 | 68,65 |
Wie liest und stellt man den Härtewert dar?
Der Härtewert der Kohlenstoffprüfung setzt sich aus vier Bestandteilen zusammen:
- einem numerischen Härtewert;
- den zwei Großbuchstaben HR, die für „Härte nach Rockwell“ stehen;
- dem Kugeldurchmesser in mm;
- der eingesetzten Prüflast in kgf;
Beispiel der Darstellung und Leseweise eines Härtewertes:
33 HR 2,5/7
33 …Härtewert
HR …nach Rockwell
2,5/7 …mit Kugeldurchmesser 2,5 mm und Hauptlast 7 kgf
