Die Brinellhärte erlaubt es die Härte von Materialien zu messen, ohne wertvolle Ressourcen zu verschwenden. Genau das war das Ziel von Johan August Brinell, einem schwedischen Ingenieur, der 1900 den Durchbruch erzielte. Er entwickelte diese Methode zur Härtemessung mit einem Kugel-Eindrückverfahren.
In diesem Artikel erfährst du alles zu diesem Thema. Wir klären die wichtigsten Fragen und zeigen dir auf einfache Weise, wie dieses Testverfahren funktioniert.
Was ist Brinell Härteprüfung?
Die Brinell Härteprüfung dient dazu zu messen, wie hart ein Metall ist, doch ein Metall ist nicht von Natur aus hart. Es zeigt seine Härte erst, wenn es unter Druck gerät. Das klingt zunächst etwas merkwürdig, aber es ist physikalisch so und nicht anders bewiesen worden.
Also, was bedeutet das genau? Härte bedeutet Widerstand gegen das Eindringen und gegen bleibende Spuren.
Man nimmt einen Prüfkörper, drückt ihn mit definierter Kraft ins Material und schaut, wie tief er reingeht. Oder besser gesagt: wie wenig. Das Ergebnis wird in Zahlen ausgedrückt und als die Brinellhärte bezeichnet. Je kleiner der Abdruck, desto härter der Stoff. Der Härtewert entsteht aus der Tiefe oder Fläche dieser Eindrückung, je nachdem, welches der über ein Dutzend Verfahren man verwendet.
Ja, denn es gibt nicht nur eine Brinellhärte-Methode, sondern mehr als 12, die jede unter bestimmten Voraussetzungen genutzt wird.
Auch Holz lässt sich mit der Brinell-Methode auf seine Härte prüfen – besonders bei der Auswahl von Parkett oder Möbelholz ist dieser Wert entscheidend. Je höher die Holzhärte nach Brinell, desto widerstandsfähiger ist es gegen Druck und Abnutzung.
Wie man sieht, ist es ein sehr simples und einfach aufgebautes Verfahren, doch es ist effektiv und wird bis heute noch genutzt.
Lesen Sie auch unseren Beitrag – wie kann man Stahl härten? Hier finden Sie mehrere nützliche Informationen dazu.
Was bedeutet HB Härte und HBW Härte?
Die Bedeutung der HBW und HB Härte wird oft verwechselt, denn beide Begriffe gehören zu der Brinellhärte-Methode, beide Begriffe zielen auf das gleiche ab, aber es gibt einen feinen Unterschied.
Der Unterschied ist, das Material der Kugel, die für das Testverfahren verwendet wird. Bei HB ist sie aus Stahl. Bei HBW aus Wolfram. Klingt wie ein kleiner Unterschied. Es hat aber schon einen gewissen Einfluss.
Wenn du ein richtig hartes Material prüfst, kann die Stahlkugel sich verformen. Weil Stahl eben nicht alles aushält. Vielleicht sieht man’s nicht sofort, aber die Kugel ist nicht mehr ganz rund. Und was passiert, wenn du damit weiterprüfst?
Wie du dir schon denken kannst, werden die Werte nicht mehr Stimmen. Die Kugel drückt sich weiter rein, als sie sollte. Ergebnis: Das Material wirkt weicher, als es ist.
Das ist, als würde man mit einem krummen Lineal messen. Die Werte werden unpräzise sein. Aus diesem Grund wird überwiegend eine Wolfram-Kugel genutzt und das Verfahren in HBW-Härte ausgedrückt. Wolfram ist härter. Viel härter. Die Kugel bleibt in Form, egal wie hart das Prüfstück ist. Man kann sich zu 100 % auf das Ergebnis verlassen.
Und genau darum gibt’s HBW – das „W“ steht für Wolfram. Damit jeder weiß: Hier wurde mit einer harten Wolfram-Kugel gearbeitet.
Kurz gesagt:
Der Unterschied ist nur das Material der Kugel, die beim Testverfahren verwendet wird. HBW ist das Verfahren, worauf man sich verlassen kann.
Wie wird die Härte gemessen? Schritt-für-Schritt
Wie die Härte von Metall gemessen wird, lässt sich noch einfacher ausdrücken. Hier findest du eine Schritt-für-Schritt Erklärung, um dir das Brinellhärte-Verfahren noch besser vorstellen zu können:
- Man nimmt eine Kugel, entweder aus Stahl oder aus Wolfram, je nachdem, welche Art von Material man messen möchte.
- Diese Kugel wird mit genau definierter Kraft auf die Oberfläche des Materials gedrückt. Nicht ruckartig, sondern gleichmäßig.
- Man wartet anschließend ca. 10 bis 15 Sekunden. In der Zeit presst sich die Kugel in die Oberfläche rein.
- Dann nimmst du den Druck wieder weg. Es bleibt ein kleiner runder Abdruck.
- Jetzt kann man messen. Entweder die Tiefe des Abdrucks oder sein Durchmesser, je nach Prüfgerät.
Daraus berechnest du den Härtewert. Der nennt sich Brinellhärte (HB oder HBW) und gibt dir eine Zahl. Je härter das Material, desto kleiner der Abdruck – und desto höher die Zahl.
Doch kleine Fehler bei Kraft, Kugel oder Messung bringen schnell falsche Werte. Deswegen sollte man auf strenge Regeln achten, ansosnten ist der ganze Aufwand umsosnt.
Wie berechnet man die Brinellhärte? So lautet die Formel
Man kann die Brinellhärte auch manuell berechnen, so wie es früher gemacht wurde. Heutzutage wird das Verfahren überweigend mithilfe einer Maschine durchgeführt. Dabei läuft alles ganz automatisch und präzise ab. Wenn man die Brinellhärte „per Hand“ berechnen möchte, dann benötigt man eine Formel. Und ja, sie sieht erstmal aus wie höhere Mathematik, doch so kompliziert ist das Ganze nicht.
Was benötigt man, um die Härte eines Metalls selbst zu berechnen?
- Die Kraft, mit der du die Kugel reindrückst (P)
- Den Durchmesser der Kugel (D)
- Und den Durchmesser des Abdrucks (d) – zweimal gemessen: einmal waagrecht, einmal senkrecht. Der Mittelwert zählt.
Daraus entsteht der sogenannte Brinellhärtewert – HB oder HBW, je nach Kugelmaterial.
Wenn du’s genau wissen willst, hier ist die Formel:
HB = 2P / (πD (D – √(D² – d²)))
Wenn man sich noch nie mit höherer Mathematik beschäftigt hat, dann kann die Formel überfordern. Aber du musst sie nicht auswendig lernen. Es gibt Online-Rechner, die das für dich übernehmen. Du gibst Kraft, Kugeldurchmesser und Abdruckdurchmesser ein und bekommst den Wert direkt auf den Bildschirm. Ohne Taschenrechner und ohne Frust.
Tipp: Wenn man mehrere Tests machst, bleibt die Kraft und die Kugel meist gleich. Dann musst man noch die neuen Abdruckgrößen eintragen.
Welche Härte hat Metall?
Welche Härte Metall hat, lässt sich nicht pauschal beantworten. Es kommt drauf an. Metall besteht aus winzigen Kristallen. Wie fest die sind, hängt vom Typ, der Legierung und davon ab, was du mit dem Metall machst. Jedes Biegen, Hämmern, Wickeln oder Ziehen verändert die Härte.
Metalle sind zäh und gleichzeitig verformbar. Warum? Weil sich die Metallionen gegeneinander verschieben können, ohne dass das Gitter von Atomen auseinanderfällt. Sie bleiben verbunden, auch wenn du das Material biegst oder verdrehst. Das nennt man Plastizität.
Ein zähes Metall gibt nicht einfach auf, es verformt sich, bevor es bricht. Wenn es dann doch reißt, brauchst du viel Energie für wenig neue Oberfläche. Genau das macht Zähigkeit aus.
Wie verändert sich die Härte?
- Kaltbearbeitung (biegen, rollen, ziehen) macht das Metall härter.
- Hitze (z. B. beim Löten oder gezieltem Glühen) macht es wieder weich.
Beispiel: Du nimmst weichen Draht, wickelst ihn und plötzlich ist er fest. Das ist Kaltverfestigung. Willst du ihn wieder weich? Einfach erhitzen und langsam abkühlen.