Haben Sie sich jemals gefragt, wie die Festigkeit von nichtrostendem Stahl so genau gemessen wird? Dieser Artikel gibt einen Einblick in die faszinierende Welt der Härteprüfung von nichtrostendem Stahl. Sie erfahren etwas über die verschiedenen Methoden, darunter Brinell-, Rockwell- und Vickers-Tests, und entdecken, warum die Härteprüfung immer häufiger der traditionellen Zugprüfung vorgezogen wird. Machen Sie sich bereit, die Geheimnisse hinter der Haltbarkeit von rostfreiem Stahl zu lüften!
(Nationale Norm, Vereinigte Staaten, Japan)
Erzeugnisse aus nichtrostendem Stahl können nach ihrer Lieferform in Bleche, Bänder, Rohre, Stangen, Drähte usw. unterteilt werden.
Nach ihrer metallografischen Struktur lassen sie sich in die folgenden fünf Typen einteilen: austenitischer rostfreier Stahl, ferritischer rostfreier Stahl, austenitisch-ferritischer rostfreier Stahl, martensitischer rostfreier Stahl und ausscheidungsgehärteter rostfreier Stahl.
Verschiedene nichtrostende Stähle werden in unterschiedlichen Wärmebehandlungszuständen geliefert, wie z.B. GlühenHärten, Lösungsglühen, Abschrecken oder Anlassen.
Bei der Härteprüfung wird ein harter Eindringkörper unter bestimmten Bedingungen langsam in die Oberfläche einer Probe gedrückt und dann die Tiefe oder Größe des Eindrucks gemessen, um die Härte des Materials zu bestimmen.
Sie ist die einfachste, schnellste und am leichtesten durchzuführende Methode zur Prüfung der mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen.
Die Härteprüfung ist zerstörungsfrei, und es besteht eine ungefähre Umrechnungsbeziehung zwischen Härtewerten und Zugfestigkeitswerten.
Aufgrund der Unbequemlichkeit der Zugprüfung und der einfachen Umrechnung von Härte in Festigkeit wird zunehmend die Härte und seltener die Festigkeit von Materialien geprüft.
Insbesondere durch die kontinuierlichen Fortschritte und Innovationen in der Härteprüftechnik können einige Materialien, die in der Vergangenheit nicht direkt auf ihre Härte geprüft werden konnten, wie z. B. Edelstahlrohre, Edelstahldraht, extrem dünne Edelstahlplatten und Edelstahlbänder, nun direkt auf ihre Härte geprüft werden.
Daher besteht die Tendenz, dass die Härteprüfung allmählich die Zugprüfung ersetzt.
In den Normen für nichtrostenden Stahl werden in der Regel drei Härteprüfverfahren, Brinell, Rockwell und Vickers, zur Messung der HB-, HRB- (oder HRC-) bzw. HV-Härtewerte vorgeschrieben.
Es ist festgelegt, dass nur einer der drei Härtewerte für nichtrostende Stoffe gemessen werden muss. Stahlhärte Tests.
In der amerikanischen Metallmaterial Bei der Härteprüfung fällt auf, dass die Rockwell-Härteprüfung, ergänzt durch die Brinell-Härteprüfung, bevorzugt und die Vickers-Härteprüfung nur selten verwendet wird.
Nach amerikanischer Auffassung sollte die Vickers-Härteprüfung hauptsächlich für die Metallforschung und die Prüfung dünner, kleiner Teile verwendet werden.
Sowohl die chinesischen als auch die japanischen Normen verwenden gleichzeitig drei Härtetests. Je nach Dicke und Beschaffenheit des Materials sowie den individuellen Gegebenheiten kann der Benutzer eine dieser Prüfungen auswählen, um Materialien aus nichtrostendem Stahl zu testen.
Die japanischen Normen für die Zugprüfung und die Härteprüfung von nichtrostendem Stahl stimmen sowohl in der Methodik als auch in den Zahlenwerten eng mit den entsprechenden chinesischen Normen überein, was darauf hindeutet, dass die chinesischen Normen von den japanischen beeinflusst wurden.
Das Rockwell-Härteprüfgerät ist ein außergewöhnlich geeignetes Instrument für Härte von rostfreiem Stahl Tests.
Seine Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit machen es zu einem effizienten Werkzeug, das keinen professionellen Prüfer benötigt und die Härtewerte direkt ablesen kann, wodurch es sich hervorragend für den Einsatz in der Fabrik eignet.
Das Rockwell-Härteprüfgerät wird in der Regel zur Prüfung der Härte von nichtrostendem Stahl verwendet, wobei die Normen im Allgemeinen nur die HRC- und HRB-Skalen angeben.
Bei geglühten Werkstoffen aus nichtrostendem Stahl wird jede Art von Edelstahlqualität soll einen Härtewert haben, der einen bestimmten HRB-Wert nicht übersteigt, in der Regel im Bereich von 88-96 HRB.
Für abgeschreckt und vergütet Bei martensitischen nichtrostenden Stählen sollte der Härtewert jeder Sorte einen bestimmten HRC-Wert nicht unterschreiten, der in der Regel im Bereich von 32-46 HRC liegt.
Während in den Normen für nichtrostenden Stahl nur die HRB- und HRC-Skalen des Rockwell-Härteprüfgeräts spezifiziert sind, kann das Oberflächen-Rockwell-Härteprüfgerät auch effektiv zur Prüfung von nichtrostendem Stahl eingesetzt werden.
Sein Prinzip ist identisch mit dem des Rockwell-Härteprüfers, aber er übt eine geringere Kraft aus. Die Härtewerte können bequem in HRB, HRC, Brinell umgerechnet werden. Härte HBoder Vickers-Härte HV.
Die Umrechnungstabellen sind auf der Website unseres Unternehmens zu finden und stammen aus der amerikanischen Norm ASTM oder der internationalen Norm ISO.
Das Oberflächenhärteprüfgerät nach Rockwell ist besonders praktisch für die Prüfung von dünnwandigen Edelstahlrohren, dünnen Edelstahlplatten, dünnen Edelstahlbändern und dünnen Edelstahldrähten.
Insbesondere die neueste Entwicklung unseres Unternehmens, das tragbare Rockwell-Härteprüfgerät für Oberflächen und das Rockwell-Härteprüfgerät für Rohre, ermöglicht schnelle und genaue Härteprüfungen an Edelstahlplatten und -bändern mit einer Dicke von bis zu 0,05 mm und an Edelstahlrohren mit einer Dicke von bis zu 4,8 mm, wodurch Probleme gelöst werden, die zuvor im Inland nur schwer zu bewältigen waren.
Bleche aus nichtrostendem Stahl, sowohl warm- als auch kaltgewalzte Sorten, erfordern eine genaue Härteprüfung, um Qualität und Leistung zu gewährleisten. Das Prüfverfahren und die verwendete Skala hängen von der Materialstärke und dem Verarbeitungszustand ab.
Für Bleche oder Bänder aus nichtrostendem Stahl mit einer Dicke von mehr als 1,2 mm ist die Rockwell-Härteprüfung die bevorzugte Methode. Bei dieser Prüfung wird entweder die HRB-Skala (mit einem 1/16-Zoll-Stahlkugeleindringkörper) für weichere Sorten oder die HRC-Skala (mit einem Diamantkegeleindringkörper) für härtere Sorten verwendet. Die Rockwell-Prüfung liefert schnelle Ergebnisse bei minimaler Oberflächenvorbereitung und ist daher ideal für Produktionsumgebungen.
Bei dünneren Materialien zwischen 0,2 mm und 1,2 mm wird ein Oberflächen-Rockwell-Härteprüfgerät eingesetzt. Dieses Spezialgerät verwendet entweder die HRT-Skala (mit einem 1/16-Zoll-Stahlkugeleindringkörper) oder die HRN-Skala (mit einem 1/8-Zoll-Stahlkugeleindringkörper), je nach Härtebereich des Materials. Diese Skalen sind speziell dafür ausgelegt, genaue Messwerte an dünneren Proben ohne Beeinflussung durch die darunterliegende Unterlage zu liefern.
Für ultradünne Edelstahlplatten oder -streifen unter 0,2 mm wird die HR30TM-Skala mit einem Oberflächen-Rockwell-Härteprüfer verwendet, der mit einem Diamanteindringkörper ausgestattet ist. Diese Methode gewährleistet präzise Messungen an extrem dünnen Materialien, indem eine geringere Prüfkraft und ein empfindlicherer Eindringkörper verwendet werden, wodurch die darunterliegende Unterlage die Ergebnisse nicht beeinflusst.
Für geglühte Bleche und Bänder aus nichtrostendem Stahl mit einer Dicke von 0,3 mm bis 13 mm ist die Härteprüfung nach Vickers eine praktikable Alternative. Bei dieser Methode wird ein pyramidenförmiger Diamanteindringkörper verwendet, der eine ausgezeichnete Auflösung über einen breiten Härtebereich bietet. Die Vickers-Prüfung ist besonders vorteilhaft für geglühte Werkstoffe, da sie weichere Strukturen ohne übermäßige Eindrücke genau messen kann.
Das Vickers-Härteprüfgerät zeichnet sich durch seine Schnelligkeit und einfache Bedienung aus und eignet sich daher hervorragend für eine effiziente Qualitätskontrolle in der Produktion, insbesondere für geglühte Edelstahlwerkstoffe. Seine Vielseitigkeit ermöglicht die Prüfung sowohl der Makro- als auch der Mikrohärte, abhängig von der aufgebrachten Last, und bietet eine umfassende Materialcharakterisierung.
Um zuverlässige Ergebnisse zu erzielen, ist es wichtig, die einschlägigen Normen wie ASTM E18 für die Rockwell-Prüfung und ASTM E92 für die Vickers-Prüfung einzuhalten und dabei Faktoren wie die Mindestdicke, die Oberflächenvorbereitung und die richtige Kalibrierung der Prüfgeräte zu berücksichtigen.
Die Härteprüfung ist eine wichtige Maßnahme der Qualitätskontrolle für Edelstahlrohre, sowohl für geschweißte als auch für kaltgezogene Varianten. Die Prüfmethodik variiert je nach Rohrabmessung und Verarbeitungsbedingungen, um genaue Ergebnisse zu gewährleisten.
Bei Rohren mit einem Innendurchmesser von mehr als 30 mm und einer Wandstärke von mehr als 1,2 mm wird die Standard-Rockwell-Härteprüfung angewendet. Bei dieser Methode wird entweder die HRB-Skala (für weichere nichtrostende Stähle) oder die HRC-Skala (für härtere Sorten) verwendet, was eine umfassende Bewertung der Widerstandsfähigkeit des Materials gegen Eindrücken ermöglicht.
Bei dünnwandigen Rohren (Wandstärke <1,2 mm), die noch einen Innendurchmesser von über 30 mm aufweisen, ist die oberflächliche Rockwell-Härteprüfung die bevorzugte Methode. Diese Methode, bei der HRT- oder HRN-Skalen verwendet werden, wurde speziell für dünne Materialien entwickelt und bietet präzise Messungen, ohne die strukturelle Integrität des Rohrs zu beeinträchtigen.
Für Rohre mit kleinerem Durchmesser (4,8 mm < ID < 30 mm) wird ein spezielles Rockwell-Härteprüfgerät für Rohre verwendet. Dieses Gerät, das in der Regel die HR15T-Skala verwendet, ist so konstruiert, dass es die gekrümmten Oberflächen kleinerer Rohre aufnehmen kann und trotz der schwierigen Geometrie genaue Messwerte gewährleistet.
In Fällen, in denen der Rohrinnendurchmesser 26 mm übersteigt, ist eine Prüfung der Innenwandhärte möglich. Dies kann je nach Wanddicke entweder mit Standard-Rockwell- oder Oberflächen-Rockwell-Prüfgeräten erfolgen. Diese Möglichkeit ist besonders wertvoll, um die Gleichmäßigkeit der Härte über den Rohrquerschnitt zu beurteilen, was ein Hinweis auf die Wirksamkeit der Wärmebehandlung oder auf mögliche Gefügeveränderungen sein kann.
Geglühte Edelstahlrohre stellen einen Sonderfall dar. Für Rohre mit einem Innendurchmesser von mehr als 6,0 mm und einer Wandstärke von weniger als 13 mm bietet das Härteprüfgerät W-B75 Webster eine effiziente Lösung. Dieses tragbare Gerät ermöglicht schnelle, zerstörungsfreie Prüfungen und ist damit ideal für Qualitätskontrollen vor Ort oder in der Großserienfertigung. Die Fähigkeit des Webster-Prüfgeräts, geglühte Rohre schnell zu qualifizieren, ist besonders wertvoll, da es alle Unstimmigkeiten im Glühprozess aufspüren kann, die die Verformbarkeit oder Korrosionsbeständigkeit des Rohrs beeinträchtigen könnten.
Es ist wichtig zu beachten, dass diese Prüfmethoden zwar wertvolle Daten liefern, aber durch andere Qualitätssicherungsmaßnahmen wie Mikrostrukturanalyse, Korrosionsprüfung und Bewertung der mechanischen Eigenschaften ergänzt werden sollten, um eine umfassende Charakterisierung von Edelstahlrohren für die vorgesehenen Anwendungen zu gewährleisten.
Für Stäbe aus nichtrostendem Stahl mit einem Durchmesser von bis zu 50 mm ist die Rockwell-Härteprüfung die bevorzugte Methode zur Bestimmung der Oberflächenhärte. Die Rockwell-Härteskala B (HRB) wird in der Regel für austenitische und ferritische nichtrostende Stähle verwendet, während die Rockwell-Härteskala C (HRC) besser für martensitische Sorten oder stark kaltverformte austenitische nichtrostende Stähle geeignet ist.
Das Prüfverfahren umfasst das Aufbringen einer kleinen Last, gefolgt von einer großen Last, und die anschließende Messung der Eindringtiefe. Für HRB wird ein Stahlkugeleindringkörper mit einem Durchmesser von 1/16 Zoll und einer Hauptlast von 100 kgf verwendet. Für HRC wird ein konischer Diamanteindringkörper mit einer Hauptlast von 150 kgf verwendet. Der resultierende Härtewert wird automatisch berechnet und auf modernen Rockwell-Prüfgeräten angezeigt.
Es ist von entscheidender Bedeutung, dass die Oberfläche des Stabes richtig vorbereitet ist - sauber, glatt und frei von Oxidschichten oder Entkohlung. Um genaue Ergebnisse zu erzielen, sollten mehrere Messungen an verschiedenen Punkten entlang der Länge und des Umfangs des Stabes vorgenommen werden, wobei der Durchschnittswert angegeben wird. Die Norm ASTM E18 enthält detaillierte Richtlinien für die Rockwell-Härteprüfung von metallischen Werkstoffen, einschließlich spezifischer Anforderungen für Stäbe aus nichtrostendem Stahl.
Bei Stäben mit einem Durchmesser von mehr als 50 mm können alternative Methoden wie tragbare Härteprüfgeräte oder die Zerlegung für die Standardprüfung auf dem Prüfstand erforderlich sein. In Fällen, in denen für Stäbe mit größerem Durchmesser eine zerstörungsfreie Prüfung erforderlich ist, kann die Ultraschallhärteprüfung als praktikable Option in Betracht gezogen werden.
Bei Edelstahldraht mit einem Durchmesser von mehr als 2,0 mm wird in der Regel ein Oberflächenhärteprüfgerät nach Rockwell verwendet, um die HRT- (Rockwell 30T) oder HRN-Härte (Rockwell 30N) zu messen. Diese zerstörungsfreie Prüfmethode eignet sich besonders für dünne Materialien und liefert schnelle, genaue Ergebnisse ohne nennenswerte Oberflächenvorbereitung.
Die HRT-Skala verwendet einen Stahlkugeleindringkörper mit einem Durchmesser von 1/16 Zoll und einer Last von 30 kg, während die HRN-Skala einen Stahlkugeleindringkörper mit einem Durchmesser von 1/8 Zoll und der gleichen Last verwendet. Die Wahl zwischen HRT und HRN hängt vom erwarteten Härtebereich des Drahtes und der Oberflächenbeschaffenheit ab. HRT wird im Allgemeinen für etwas weichere Materialien bevorzugt, während HRN besser für härtere Edelstahlsorten geeignet ist.
Bei Drähten mit Durchmessern zwischen 2,0 mm und 6,0 mm sollten mehrere Messungen an verschiedenen Punkten des Drahtumfangs vorgenommen werden, um repräsentative Ergebnisse zu gewährleisten. Bei Durchmessern von mehr als 6,0 mm werden die Auswirkungen der Oberflächenkrümmung vernachlässigbar, so dass einfachere Prüfverfahren möglich sind.
Es ist wichtig zu beachten, dass für Drähte mit einem Durchmesser von weniger als 2,0 mm alternative Mikrohärteprüfverfahren wie Vickers oder Knoop geeigneter sein können, um genaue und zuverlässige Härtemessungen zu erhalten.
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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