Härte von Werkstoffen

Härte bezeichnet den Widerstand eines Werkstoffs gegen lokale plastische Verformung, typischerweise infolge von Eindringen, Ritzen oder Verschleiß. Sie ist eine abgeleitete mechanische Kenngröße, die stark von Mikrostruktur, Bindungsart, Gefügefeinheit, Phasenanteilen und Eigenspannungen abhängt.

In der Praxis wird Härte meist über Härtemessung mittels Eindringprüfungen bestimmt. Gängige Verfahren sind Brinell, Vickers und Rockwell; sie unterscheiden sich in Eindringkörpergeometrie, Prüfkraft und Auswertemethode. Die Vickers-Härte (HV) nutzt eine diamantene Pyramide, wobei die Härte aus Prüfkraft und Eindruckdiagonalen berechnet wird und sich gut für eine breite Härtespanne eignet.

Mikrohärte- und Nanohärteprüfungen verwenden sehr geringe Prüflasten zur Charakterisierung einzelner Phasen, dünner Schichten oder Gradienten in der Oberflächenhärte. Dynamische Härteprüfungen (z.B. Schlag- oder Rückprallhärte) erfassen das Verhalten bei hohen Dehnraten und sind relevant für tribologische und schlagbeanspruchte Anwendungen.

Härte korreliert häufig, aber nicht eindeutig, mit anderen mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Fließgrenze und Zugfestigkeit. Solche Korrelationen sind werkstoff- und zustandsspezifisch zu kalibrieren. Härteverbesserung wird durch Legierung, Wärmebehandlung (z.B. Martensitbildung), Ausscheidungshärtung, Kaltverfestigung oder Oberflächenbehandlungen (Randschichthärtung, PVD/CVD-Schichten) erreicht. Eine hohe Härte erhöht meist Verschleißbeständigkeit, kann aber Zähigkeit und Bruchdehnung reduzieren, sodass ein optimierter Kompromiss anwendungsabhängig erforderlich ist.

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