Rockwell (Einheit)

Rockwell ist eine international gebräuchliche Maßeinheit für die Härte technischer Werkstoffe. Das Kürzel besteht aus HR (Hardness Rockwell, Härte nach Rockwell)^[1] als Kennzeichnung des Prüfverfahrens gefolgt von einem weiteren Buchstaben, der die Skala und damit die Prüfkräfte und -körper angibt.

Grundlage des Prüfverfahrens ist die Eindringtiefe eines Prüfkörpers in den Werkstoff. Somit ergeben sich bei weicheren Werkstoffen steigende Eindringtiefen, die dickere Prüflinge erfordern. Um dem entgegenzukommen, sind nach EN ISO 6508-1 elf Skalen mit unterschiedlichen Prüfkräften und -körpern genormt. Diese Skalen tragen die Buchstaben A–H, K, N und T. Die genormte Darstellung besteht aus dem Härtewert, dem Prüfverfahren und der Skala, beispielsweise 65 HRC oder 90 HRH.

Skalen A, C und D

Bei den Skalen A, C und D wird ein Diamantkegel mit 120° Spitzenwinkel und eine Prüfvorkraft von 98,0665 N verwendet, die Prüfzusatzkraft beträgt bei Skala A 490,3325 N, bei Skala C 1372,931 N und bei Skala D 882,5985 N. Meist eingesetzt ist das Verfahren nach Skala C (C steht für engl. cone, dt. Kegel). Ebenfalls gängig ist HRA, da hier dünnere Werkstücke geprüft werden können.

${\displaystyle \mathrm {Rockwellh{\ddot {a}}rte} =100-{\frac {t}{0{,}002\,\mathrm {mm} }}}$

Dabei ist ${\displaystyle t}$ die bleibende Eindringtiefe des Prüfkörpers in Millimetern.

Skalen B, E–H und K

Diese Skalen eignen sich für weichere Werkstücke wie mittelharte Stähle oder Messing, als Prüfkörper wird nach neuester Norm nach 2006 eine Sinterhartmetallkugel (W) eingesetzt, davor waren auch Stahlkugeln (S) zugelassen. Aus diesem Grund wurde auch die Härteskala um 30 Grade erweitert. Bei den Skalen B, F und G hat die Kugel einen Durchmesser von 1,5875 mm (¹⁄₁₆ Zoll), bei den Skalen E, H und K beträgt dieser 3,175 mm (¹⁄₈ Zoll). Die Prüfvorkraft entspricht immer 98,0665 N, die Prüfzusatzkraft gliedert sich jedoch folgendermaßen: Skalen B und E 882,5985 N, Skale F und H 490,3325 N und Skale G und K 1372,931 N. Am häufigsten findet sich hier die Skala B (B steht für engl. ball, dt. Ball bzw. Kugel).

${\displaystyle \mathrm {Rockwellh{\ddot {a}}rte} =130-{\frac {t}{0{,}002\,\mathrm {mm} }}}$

Skalen N und T

Für Skala N wird ein Diamantkegel mit 120° Spitzenwinkel benutzt, für Skala T eine Stahl- oder Hartmetallkugel mit 1,5875 mm Durchmesser. Gemeinsam ist den beiden Verfahren die geringere Prüfvorkraft von 29,41995 N und dass sie jeweils in drei verschiedenen Prüfkraftvariationen genormt sind. Dies ist durch eine Zahl gekennzeichnet, die bei den Skalen N und T gleichbedeutend ist. 15 steht für 117,6798 N, 30 für 264,77955 N und 45 für 411,8793 N. Das Kürzel lautet vollständig also beispielsweise HR15N oder HR45T.

${\displaystyle \mathrm {Rockwellh{\ddot {a}}rte} =100-{\frac {t}{0{,}001\,\mathrm {mm} }}}$

Beispiele

Eine Welle für ein Getriebe kann beispielsweise eine Härte von 48 HRC haben, eine Edelstahl-Messerklinge „Nirosta“ die Härte 39 HRC, Schweizer Taschenmesser die Härte 55 HRC, eine normale Küchenmesserklinge aus rostträgem Stahl 52 bis 56 HRC, ein hochwertiges Kochmesser aus rostträgem Stahl 59 bis 61 HRC,^[2] und pulvermetallurgische Klingen erreichen 66 HRC. Eine Messerklinge aus japanischem Ao-Gami-Stahl (Blaupapier-Stahl) hat eine Härte bis zu 67 HRC, eine aus Shiro-Gami-Stahl (Weißpapier-Stahl) eine Härte bis zu 65 HRC. Klingen aus Wolframkarbid haben eine Härte von bis zu 71 HRC.

Oberhalb von ca. 64 HRC enden in aller Regel die Möglichkeiten der spanenden Bearbeitung (Drehen, Bohren, Fräsen). Werkstücke im Härtebereich von 60 HRC bis 64 HRC werden in der Regel mit beschichteten Hartmetallwerkzeugen gebohrt oder gefräst, Drehkonturen bis zu der genannten Obergrenze mit Keramik bearbeitet. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass gehärtete Werkstoffe geschliffen oder erodiert werden. Während die Härte beim Erodieren keine Rolle spielt, kommen beim Schleifen je nach Härte Korundscheiben oder diamantbeschichtete Scheiben zum Einsatz.

Die gängigste Vorgehensweise ist, Fertigungsteile bis auf wenige Zehntelmillimeter im „weichen“ Zustand vorzuarbeiten. Nach der Wärmebehandlung können die Werkstücke dann durch Schleifen, Erodieren oder Hartfräsen fertig bearbeitet werden. Im klassischen Werkzeug- und Maschinenbau werden hier Toleranzen von ±5 µm erreicht.

Einzelnachweise

1. ↑ Stephan Kallee: Stanley Pickett Rockwell - Einer der beiden Erfinder der Rockwell-Härteprüfmaschine.@1@2Vorlage:Toter Link/www.alustir.com (Seite nicht mehr abrufbar, festgestellt im Januar 2023. Suche in Webarchiven.)  Info: Der Link wurde automatisch als defekt markiert. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis. Publiziert am 21. November 2018. Abgerufen am 21. November 2018.
2. ↑ Liste der härtesten Messer der Welt