Beim Härteprüfverfahren nach Rockwell dient als Härtemaß nicht die im Werkstoff abgebildete Eindruckoberfläche sondern die Eindringtiefe. Als Prüfkörper dient dabei entweder eine Hartmetallkugel oder ein abgerundeter Diamantkegel mit einem Spitzenwinkel von 120° und einem Spitzenradius von 0,2 mm. Die Eindrucktiefe kann praktischerweise direkt über den Verfahrweg der Prüfmaschine an einer Messuhr ausgelesen werden.

Bei der Härteprüfung nach Rockwell wird ein Prüfkörper in den Werkstoff gedrückt. Die hinterlassene Eindringtiefe dient als Maß für den Härtewert!

Der Messvorgang beim Rockwellverfahren vollzieht sich in insgesamt drei Schritten. Zunächst wird der Prüfkörper mit einer sogenannten Prüfvorkraft F₀ von 98 N auf die zu prüfende Oberfläche aufgelegt. Auf diese Weise können die Einflüsse von möglichen Setzvorgängen im Probenmaterial und ein eventuelles Spiel im Messgerät ausgeglichen werden. Die Messuhr wird nach Aufbringen dieser Prüfvorkraft und nach kurzer Einwirkzeit auf null gestellt (Bezugsebene). Anschließend kann die eigentliche Härtewertbestimmung erfolgen.

Dabei wird zusätzlich zur Prüfvorkraft die eigentliche Prüfkraft F₁ aufgebracht und der Prüfkörper dringt mit der Gesamtkraft F=F₀+F₁ in den Werkstoff ein. Die einzustellende Prüfkraft wird in Abhängigkeit des Prüfkörpers und des zu prüfenden Werkstoffes aus Tabellenbüchen entnommen.

Nachdem der Prüfkörper bei gegebener Gesamtkraft maximal in den Werkstoff eingedrungen ist, wird die Prüfkraft F₁ wieder weggenommen. Der Werkstoff wird schließlich nur noch durch die Prüfvorkraft F₀ beansprucht und der Eindringkörper durch das elastische Werkstoffverhalten der Probe wieder leicht angehoben. Der Kontakt zur Probe bleibt jedoch weiterhin bestehen. Die unter Aufrechterhaltung der Prüfvorkraft F₀ verbleibende Eindringtiefe h (in mm) wird schließlich gemessen und für die Ermittlung des Härtewertes zugrunde gelegt.

Je nach Prüfkörper (Diamantkegel oder Hartmetallkugel) kann der einheitenlose Härtewert HR mithilfe folgender Formeln bestimmt werden:

\begin{align}
\label{rockwellhaertewert_1}
&\boxed{HRC, HRA =100-\frac{h}{0,002}} ~~~~~\text{Rockwellhärte für Diamantkegel} \\[5px]
\label{rockwellhaertewert_2}
&\boxed{HRB, HRF =130-\frac{h}{0,002}} ~~~~~\text{Rockwellhärte für Hartmetallkugel} \\[5px]\end{align}

Prüfung mit Diamantkegeln

Der Härtewert wird bei Diamantkegeln als Prüfkörper aus einer Referenztiefe von 0,2 mm gebildet. Je nachdem wie weit der eingedrungene Prüfkörper diese Referenztiefe erreicht, wird dem Werkstoff eine entsprechende Härte zugeordnet. Das vollständige Eindringen des Prüfkörpers auf die Referenztiefe bedeutet offensichtlich ein sehr weicher Werkstoff; diesem wird der Härtewert 0 zugeordnet. Dringt der Diamantkegel hingegen nicht bleibend in den Werkstoff ein, so liegt ein extrem harter Werkstoff vor, welchem der volle Härtewert 100 zugeschrieben wird. Die Skala folgt einer gleichmäßigen Unterteilung um jeweils 0,002 mm (2 µm), sodass das Erreichen der halben Referenztiefe auch der Hälfte des maximalen Härtewertes entspricht (Rockwellhärtewert 50). Insgesamt unterteilt sich die Rockwellskala bei der Verwendung von Diamantkegeln somit in 100 Härtegrade.

Die Verfahrensvariante mit Diamantkegel eignet sich im Allgemeinen besonders für sehr harte Werkstoffe wie gehärtete oder vergütete Stähle. Abgesehen von speziellen Verfahren beträgt die Prüfvorkraft dabei 98 N (10 kp). Die eigentliche Prüfkraft kann je nach Anwendungsfall variieren.

In der Verfahrensvariante C wird die Probe mit einer Prüfkraft von 1373 N (140 kp) beansprucht. Gerade bei der Prüfung von dünnen Blechen besteht jedoch die Gefahr, dass sich der Werkstoff durch die hohe Prüfkraft lediglich auf der gegenüberliegenden Seite herauswölbt und damit das Messergebnis verfälscht.  Deshalb wurde bei der Diamantkegelprüfung die Verfahrensvariante A eingeführt, die mit einer verringerten Prüfkraft von 490 N (50 kp) arbeitet. Darüber hinaus existiert auch noch die weniger verbreitete Variante D, bei welcher der Härtewert anhand einer Prüfkraft von 883 N (90 kp) ermittelt wird. Für dessen Bestimmung wird ebenfalls Gleichung (\ref{rockwellhaertewert_1}) verwendet.

Beachte, dass die Rockwellhärten in der Praxis nicht nach Gleichung (\ref{rockwellhaertewert_1}) und (\ref{rockwellhaertewert_2}) ermittelt werden, sondern direkt an einer kalibrierten Skala abgelesen.

Prüfung mit Hartmetallkugeln

Bei der Prüfung von relativ weichen Werkstoffen würde der Diamantkegel jedoch viel zu stark in das Material eindringen und außerhalb der Referenztiefe von 0,2 mm liegen. Deshalb wird bei weichen Oberflächen mit Hartmetallkugeln geprüft und zudem die Referenztiefe auf 0,26 mm erweitert. Die Unterteilung der Härtegrade in Schritten von 0,002 mm wird jedoch beibehalten. Somit ergeben sich bei der Verwendung von Hartmetallkugeln Härtewerte im theoretischen Bereich von 0 (volle Eindringtiefe auf 0,26 mm) bis 130 (keine Eindringtiefe).

Bei der Verwendung einer Hartmetallkugel zur Härteprüfung werden hauptsächlich die Verfahrensvarianten B und F unterschieden. Sie eigenen sich im Gegensatz Diamantkegelprüfung für weichere Metalle wie Baustähle oder Messing. Die Kugel weist dabei einen Durchmesser von 1,5875 mm (=1/16 Zoll) auf. In allen Verfahrensvarianten beträgt die Prüfvorkraft 98 N (10 kp). Die Verfahren unterscheiden sich wieder lediglich in der eigentliche Prüfkraft. In der Variante B beträgt die Prüfkraft 883 N (90 kp) und in der Variante F liegt die Prüfkraft bei 490 N (50 kp). Durch ihre verringerte Prüfkraft eignet sich die Verfahrensvariante F vor allem für sehr weiche Werkstoffe wie Kupfer oder dünne Bleche.

Vergleichbarkeit der Härtewerte

Härtewerte die mit unterschiedlichen Verfahrensvarianten gewonnen wurden sind grundsätzlich nicht miteinander vergleichbar. Zudem muss der mit einer bestimmten Verfahrensvariante gewonnene Härtewert innerhalb eines bestimmten Bereichs liegen. Bei Werten außerhalb sollte das Verfahren geändert werden, da der Prüfkörper entweder zu stark oder zu schwach in den Werkstoff eingedrungen ist.

• HRC: 20 bis 70
• HRA: 20 bis 88
• HRB: 20 bis 100
• HRF: 60 bis 100

Vorteile und Nachteile

Der Vorteil der Rockwellhärteprüfung besteht in der relativ kurzen Prüfzeit und in der guten Automatisierbarkeit, da die Messwerte ohne optisches Ausmessen unter einem Mikroskop direkt anhand der Eindrucktiefe ermittelt werden. Deshalb eignet sich dieses Verfahren besonders in der automatisieren Fertigung.

Nachteilig wirkt sich beim Rockwellverfahren der relativ geringe Tiefenbereich aus. Bereits kleine Verunreinigungen im Werkstoff können so zu deutlichen Abweichungen in der Eindringtiefe und damit im Härtewert führen. Zudem ist vor allem bei Werkstoffen mit großen Härtewerten eine Differenzierung über die geringen Tiefenunterschiede nur schwer möglich.

Normgerechte Angabe des Härtewerts

Die normgerechte Angabe der Rockwellhärte besteht aus der Angabe des Härtewertes und dem Prüfverfahren.

Einleitung

Bei der Härteprüfung nach Vickers wird als Eindringkörper eine vierseitige Diamantpyramide mit einem Öffnungswinkel von 136° genutzt (Öffnungswinkel = Winkel zwischen zwei gegenüberliegenden Flächen). Der Winkel wurde so gewählt, dass die Härtewerte nach Vickers bis zu einem gewissen Grad in etwa mit den Härtewerten nach Brinell vergleichbar sind (gilt bis ca. 400 HBW bzw. 400 HV). Die Diamantpyramide wird mit steigender Kraft in die Werkstoffoberfläche gedrückt und bei Erreichen der gewünschten Prüfkraft für etwa 10 bis 15 Sekunden aufrechterhalten. Wie bereits bei der Härteprüfung nach Brinell, so dient auch beim Vickers-Verfahren das Verhältnis von Prüfkraft F und Eindruckoberfläche A (Pyramidenfläche) als Härtewert:

\begin{align}
\label{vickershaerte}
&HV=\frac{0,102 \cdot F}{A} \\[5px]
\end{align}

Bei der Härteprüfung nach Vickers wird eine vierseitige Diamantpyramide in den Werkstoff gedrückt. Die hinterlassene Eindruckoberfläche dient als Maß für den Härtewert!

Der Faktor 0,102 stammt an dieser Stelle wieder aus der früher üblichen Einheit „Kilopond“ (siehe Härteprüfung nach Brinell). Die Eindruckoberfläche kann anhand der Diagonalen des hinterlassenen Eindrucks ermittelt werden. Mit dieser Eindruckdiagonalen \(d\) (in mm) und der verwendeten Prüfkraft \(F\) (in N) ermittelt sich der Vickershärtewert HV dann wie folgt:

\begin{align}
\label{vickershaertewert}
&\boxed{HV =\frac{0,1891 \cdot F}{d^2}} ~~~~~\text{Vickershärte} \\[5px]
\end{align}

Die Eindruckdiagonale \(d\) bestimmt sich über den Mittelwert der beiden rechtwinklig zueinander stehender Diagonalen \(d_1\) und \(d_2\):

\begin{align}
\label{durchmesserdiagonale}
&\boxed{d=\frac{d_1+d_2}{2}} \\[5px]
\end{align}

Gültigkeitsbereiche

Um die Gefahr der Materialauswölbung auf der gegenüberliegenden Probenseite zu verhindern sollte die Probendicke einen bestimmten Mindestwert nicht unterschreiten. Dieser ist abhängig von der zu erwartenden Härte des Werkstoffs und der Prüfkraft (Prüfbedingungen).

Zudem sollte der Abstand \(a\) vom Eindruckmittelpunkt zum Rand mindestens dem 2,5-fachen Wert der Eindruckdiagonalen \(d\) entsprechen, um ein Wegfließen des Werkstoffes zur Seite hin zu verhindern:

\begin{align}
\label{mindestrandabstand}
&\boxed{a \ge 2,5 \cdot d} \\[5px]
\end{align}

Darüber hinaus sollte der Abstand zweier benachbarter Probeneindrücke für Stahl und Kupfer mindestens so weit auseinanderliegen wie die 3-fache Diagonalenlänge eines Eindrucks (für Aluminium das 6-fache). Hiermit soll der Einfluss von Kaltverfestigungserscheinungen um den Bereich des Eindruckdurchmessers ausgeschaltet werden.

\begin{align}
\label{mindestprobenabstand}
&\boxed{\Delta a \ge 3 \cdot d} \\[5px]
\end{align}

Vergleichbarkeit der Härtewerte

Im Gegensatz zu einer Kugel (wie beim Brinellhärteprüfverfahren) liefert die eingedrückte Pyramide in gewissem Rahmen bei unterschiedlichen Prüfkräften stets geometrisch ähnliche Eindrücke. So führt bei jeweils identischen Proben die doppelte Kraft auch zu einer doppelten Eindruckoberfläche. Als Verhältnis von Kraft und Eindruckoberfläche ist der Härtewert somit trotz unterschiedlicher Prüfkräfte stets identisch*. Eingeschränkt werden muss die Unabhängigkeit des Härtewertes von der Prüfkraft bei geringen Prüfkräften. Dann nimmt nämlich die elastische Verformung einen größeren Anteil an der Gesamtverformung ein. Der bleibende Pyramideneindruck fällt folglich geringer aus und täuscht damit einen höheren Härtewert vor.

*) Beim Brinellhärteprüfverfahren ist dies nicht so. Dort würde bei derselben verwendeten Kugel die doppelte Kraft (höherer Beanspruchungsgrad) zu einem anderen Härtewert führen. 

Deshalb sollten Härtewerte nach Vickers auch wirklich nur dann miteinander verglichen werden, wenn sie mit denselben Prüfkräften ermittelt wurden. Ein härterer Werkstoff benötigt grundsätzlich höhere Prüfkräfte als ein weicherer Werkstoff. Je nach zu erwartender Härte des Werkstoffes sind unterschiedliche Prüfkräfte in Form von sogenannten Prüfbedingungen vorgeschrieben. Dabei werden drei Prüfbereiche unterschieden.

Zum einen der sogenannte Makroprüfbereich mit Prüfkräften zwischen 49,03 N (5 kp) und 980,7 N (100 kp), innerhalb dessen die Härtewerte praktisch unabhängig der Prüfkraft sind.

Zum anderen wird der der Kleinlastprüfbereich zwischen 1,961 N (0,2 kp) und 29,42 N (3 kp) unterschieden. Der Kleinlastbereich findet bei dünnen Randschichten und Blechen sowie bei Fertigteilen Anwendung, um das Bauteil nicht zu sehr zu beschädigen.

In Sonderfällen kommt auch der Mikrolastbereich zwischen 0,098 N (0,01 kp) und 1,961 N (0,2 kp) zur Anwendung. Dabei bietet die verwendete Pyramidenspitze einen zusätzlichen Vorteil gegenüber der Kugel beim Brinellverfahren, da selbst bei geringen Eindrucktiefen der pyramidenförmige Eindruck schärfere Ränder hinterlässt und damit besser ausgemessen werden kann. Bei geringen Eindrucktiefen steigt deshalb die Genauigkeit der Vickersprüfung gegenüber der Brinellhärteprüfung.

Im Gegensatz zur Härteprüfung nach Brinell eignet sich das Prüfverfahren nach Vickers für alle Härtebereiche, d.h. von sehr weichen bis sehr harten Werkstoffen. Zudem ist dieses Härteprüfverfahren auch bei dünnen Blechen oder dünnen Randschichten anwendbar, was es zu einem universellen Härteprüfverfahren macht.

Die Härteprüfung nach Vickers eignet sich für weiche bis sehr harte Werkstoffe und vor allem für dünne Bleche!

Normgerechte Angabe des Härtewerts

Die normgerechte Angabe der Vickershärte besteht aus der Angabe des Härtewertes, der Prüfbedingung (Prüfkraft) und der Einwirkdauer. Letztere kann bei der Standardeinwirkzeit von 10 bis 15 Sekunden wieder entfallen.

Sowohl das Härteprüfverfahren nach Brinell also auch das nach Vickers nutzt als Härtemaß die hinterlassene Eindruckoberfläche. Dabei wird die hinterlassene Eindruckgeometrie unter einem Mikroskop durch Ausmessen bestimmt. Dies erfordert in der Regel eine glänzende Oberfläche, damit der hinterlassene Eindruck auch optisch deutlich erkennbar wird. Eventuell muss die Probe vor dem Versuch poliert werden. Deshalb eigenen sich diese Verfahren im Allgemeinen nicht für die automatisierte Fertigung. Aus diesem Grund wurde das Härteprüfverfahren nach Rockwell entwickelt.

Einleitung

In vielen Anwendungsfällen von Bauteilen ist nicht nur eine hohe Festigkeit des Materials sondern auch eine hohe Verschleißfestigkeit gefragt. Dies gilt im Allgemeinen immer dann, wenn zwei oder mehrere Bauteile in beweglichem Kontakt zueinander stehen. Hierzu zählen bspw. Zahnräder, Wellen, Bolzen, Stifte, etc.

Eine hohe Verschleißfestigkeit bedeutet letztlich eine möglichst harte Oberfläche, sodass diese im Kontakt mit angrenzenden Bauteilen nicht beschädigt wird und somit der Verschleiß gering gehalten wird. Aus diesem Grund benötigt man Kennwerte, die Härte eines Werkstoffes charakterisieren. Um solche Kennwerte zu erhalten, muss zunächst der Begriff der Härte definiert werden:

Als Härte bezeichnet man den Widerstand eines Werkstoffes gegen Eindringen eines (Prüf-)Körpers.

Gemäß dieser Definition, beruhen letztlich alle Härteprüfverfahren auf demselben Prinzip. Mit bestimmter Kraft wird ein Prüfkörper (z.B. Kugel, Kegel, Pyramide, etc.) in die zu prüfende Werkstoffoberfläche gedrückt. Aus dem hinterlassenen Eindruck wird der entsprechende Härtewert bestimmt.

Je nach zu prüfendem Werkstoff und den gegebenen Randbedingungen haben sich unterschiedliche Härteprüfverfahren entwickelt, deren jeweiligen Messwerte im Allgemeinen nicht ineinander umgerechnet werden können. Deshalb sind Härtewerte nur dann vergleichbar, wenn sie durch identische Prüfverfahren gewonnen wurden. Die wichtigsten Verfahren werden im Folgenden vorgestellt und deren Vorteile und Nachteile erläutert:

• Härteprüfung nach Brinell (in diesem Artikel erklärt)
• Härteprüfung nach Vickers
• Härteprüfung nach Rockwell

Zur Härteprüfung können eigens angefertigte Proben genutzt werden oder auch direkt die gefertigten Bauteile, sofern die Funktionsfähigkeit aufgrund der hinterlassenen Eindruckoberfläche hierdurch nicht beeinträchtigt wird.

Bestimmung der Härte

Bei der Härteprüfung nach Brinell wird eine Kugel aus Hartmetall bei steigender Kraft innerhalb von rund 10 Sekunden in die zu prüfende Werkstoffoberfläche gedrückt. Die aufgebrachte Prüfkraft wird für weitere 15 bis 20 Sekunden aufrechterhalten, damit sich der Werkstoff während dieser Zeit setzen kann und die Messung reproduzier- und vergleichbare Messergebnisse liefert. Anschließend wird die hinterlassene Eindruckoberfläche unter einem Lichtmikroskop bestimmt. Das Verhältnis von Prüfkraft \(F\) und die vom Eindringkörper hinterlassene Eindruckoberfläche \(A\) (Kugelsegment) dient dabei als Maß für den Brinell-Härtewert HBW:

\begin{align}
\label{brinellhaerte}
&HBW=\frac{0,102 \cdot F}{A}  \\[5px]
\end{align}

Bei der Härteprüfung nach Brinell wird eine Hartmetallkugel in den Werkstoff gedrückt. Die hinterlassene Eindruckoberfläche dient als Maß für den Härtewert!

Der Faktor 0,102 in der Formel stammt aus der früher üblichen Einheit „Kilopond“ (1 kp ≙ 9,807 N), die heute nicht mehr zulässig ist. Deshalb wurde das Kilopond durch die Eindringkraft \(F\) (in der Einheit Newton) mit dem entsprechenden Umrechnungsfaktor von 0,102 (=1/9,807) ersetzt.

Die Eindringoberfläche \(A\) kann mit dem Durchmesser \(D\) der Prüfkugel und aus dem hinterlassenen Eindruckdurchmesser \(d\) mithilfe folgender Formel ermittelt werden:

\begin{align}
\label{kugelsegment}
&A=\frac{\pi}{2} \cdot D \cdot \left(D-\sqrt{D^2-d^2} \right)  \\[5px]
\end{align}

Durch Kombination Gleichung (\ref{kugelsegment}) und  Gleichung (\ref{brinellhaerte}) errechnet sich der einheitenlos angegebene Brinell-Härtewert HBW in Abhängigkeit der aufgebrachten Eindringkraft \(F\) (in N) und dem Kugeldurchmesser \(D\) (in mm) sowie dem hinterlassenen Eindruckdurchmesser \(d\) (in mm) schließlich wie folgt:

\begin{align}
\label{brinellhaertewert}
&\boxed{HBW =\frac{0,204 \cdot F}{\pi \cdot D \cdot \left(D-\sqrt{D^2-d^2} \right)}}  ~~~~~\text{Brinellhärte} \\[5px]
\end{align}

Aufgrund der Anisotropie im Verformungsverhalten kann es vorkommen, dass auf der Werkstoffoberfläche kein exakt runder Kreisabdruck. Dann ermittelt man den Eindruckdurchmesser \(d\) aus dem Mittelwert zweier rechtwinklig zueinander stehende Eindruckdurchmesser \(d_1\) und \(d_2\):

\begin{align}
\label{durchmesser}
&\boxed{d=\frac{d_1+d_2}{2}}  \\[5px]
\end{align}

Gültigkeitsbereiche

Damit der Werkstoff bei der Prüfung nicht über den Probenrand weggedrückt wird und einen niedrigeren Härtewert vortäuscht, sollte der Mittelpunkt des hinterlassenen Eindrucks mindestens so weit vom Rand entfernt sein wie der 2,5-fache Durchmesserwert des hinterlassenen Eindrucks.

\begin{align}
\label{mindestabstand}
&\boxed{a \ge 2,5 \cdot d}  \\[5px]
\end{align}

Werden in einer Probe mehrere Härteversuche durchgeführt, so muss darauf geachtet werden, dass die Eindrücke einen Mindestabstand zueinander nicht unterschreiten. Ansonsten würde das Messergebnis durch Verfestigungserscheinungen beeinflusst werden, welche um die jeweiligen Eindrücke entstehen. Dieser Abstand sollte den 3-fachen Durchmesserwert eines Eindrucks nicht unterschreiten.

\begin{align}
\label{mindestabstand_proben}
&\boxed{\Delta a \ge 3 \cdot d} \\[5px]
\end{align}

Um vergleichbare Ergebnisse zu erhalten sollte der hinterlassene Eindruckdurchmesser \(d\) zudem nicht kleiner als 24 % und nicht größer als 60 % des Prüfkörperdurchmessers \(D\) sein:

\begin{align}
\label{mindestdurchmesser}
&\boxed{0,24 \cdot D \le d \le 0,6 \cdot D} \\[5px]
\end{align}

Bei zu großen Eindruckdurchmessern, die im Bereich des Prüfkugeldurchmessers liegen, wird die Prüfkugel zu stark in den Werkstoff eingedrückt. Ein weiteres Eindringen erzeugt dann kaum noch einen größeren Eindruckdurchmesser, was aufgrund von Messungenauigkeiten in der Durchmesserbestimmung dann zu nicht mehr reproduzierbaren Härtewerten führt.

Bei einem zu geringen Eindruckdurchmesser im Vergleich zum verwendeten Prüfkugeldurchmesser, wird die Kugel hingegen kaum in den Werkstoff eingedrückt. Unscharfe Ränder sind die Folge, aus welchen sich nur sehr schwer der hinterlassene Eindruckdurchmesser bestimmen lässt. Aufgrund der geringen Verformung sind zudem elastische Verformungsanteile besonders hoch, sodass der Eindruckdurchmesser beim Abheben der Kugel wieder relativ stark abnimmt. Die an zu kleinen Eindruckdurchmessern gewonnenen Härtewerte sind dann ebenfalls nicht mehr aussagekräftig.

Belastungsgrad (Beanspruchungsgrad)

Aus diesem Grund darf die Flächenpressung zwischen Kugel und Werkstoffprobe nicht zu groß und nicht zu klein sein. Vergleichbare Ergebnisse sind bei unterschiedlichen Werkstoffen nur dann gegeben, wenn die Prüfung mit derselben Beanspruchung durchgeführt wurde. Größere Prüfkugeln erfordern aufgrund der größeren Fläche auch höhere Prüfkräfte als die Prüfung mit kleinen Prüfkugeln, bei denen sich die Kräfte auf eine geringere Oberfläche verteilen.

Um diesem Sachverhalt gerecht zu werden, definiert man den sogenannten Beanspruchungsgrad \(B\) (auch Belastungsgrad genannt). Dieser Belastungsgrad ist letztlich definiert aus dem Verhältnis von Prüfkraft zur Prüfkugeloberfläche und kann als eine Art „Flächenpressung“ betrachtet werden:

\begin{align}
\label{beanspruchungsgrad}
&\boxed{B =\frac{0,102 \cdot F}{D^2}} ~~~~~\text{Beanspruchungsgrad} \\[5px]
\end{align}

Für eine Vergleichbarkeit der Härtewerte, die mit unterschiedlichen Prüfkugeln an unterschiedlichen Werkstoffen gewonnen wurden, muss der Beanspruchungsgrad B in allen Fällen denselben Wert aufweisen!

Der Faktor 0,102 resultiert auch an dieser Stelle wieder aus der veralteten Einheit „Kilopond“. Harte Werkstoffe müssen im Gegensatz zu weicheren Werkstoffen mit einer größeren Beanspruchung und damit mit einem höheren Beanspruchungsgrad geprüft werden, um den Durchmesserbereich nach Gleichung (\ref{mindestdurchmesser}) einzuhalten.

Der Beanspruchungsgrad ist auf die Werte 1 – 2,5 – 5 – 10 – 15 – 30 genormt. In Abhängigkeit des zu erwartenden Härtewertes finden sich in Tabellenbüchern Anhaltswerte für den zu verwendeten Beanspruchungsgrad wieder. Mit Hilfe von Gleichung (\ref{beanspruchungsgrad}) kann dann in Abhängigkeit des dimensionslosen Beanspruchungsgrades \(B\) und des gewählten Kugeldurchmessers \(D\) (in mm) die einzustellende Prüfkraft \(F\) (in N) ermittelt werden.

Prüfkugeln

Als Prüfkugeln für die Brinellhärteprüfung stehen Sinterhartmetallkugeln mit einem genormten Durchmesser von 10 mm, 5 mm, 2,5 mm, 2 mm oder 1 mm zur Verfügung. Kleine Durchmesser sind bei dünneren Blechen notwendig, da zu große Kugeln den Werkstoff lediglich auf der gegenüberliegenden Blechseite wieder herauswölben würden. Grundsätzlich sollte die Probendicke \(s\) mindestens dem 8-fachen Wert der Eindringtiefe \(h\) entsprechen:

\begin{align}
\label{mindestprobendicke}
&\boxed{s \ge 8 \cdot h} ~~~~~\text{Mindestdicke der Probe} \\[5px]
\end{align}

Große Prüfkugeln eignen sich auch dann nicht, wenn es um die Härtebestimmung von dünnen Randschichten geht. In solche Fällen besteht die Gefahr, dass die Randschicht lediglich in den darunter liegenden Grundwerkstoff eingedrückt wird.

Größere Prüfkugeldurchmesser sind dann nötig, wenn es um die Prüfung von grobkörnigen, heterogenen Gefügen geht (z.B. Gusseisen). Durch die große Kugel sind an der Verformung dann möglichst viele einzelne (heterogene) Gefügebestandteile beteiligt und man erhält dadurch einen Härtewert der das gesamte Gefüge umfasst und nicht nur einzelne Phasen. Diese Prüfung von heterogenen Gefügen ist gleichzeitig die besondere Stärke der Härteprüfung nach Brinell. Grundsätzlich ist diese jedoch nur für weiche bis mittelharte Werkstoffe geeignet.

Die Brinellhärteprüfung eignet sich besonders für dickere, heterogene Werkstoffe im niedrigen bis mittleren Härtebereich! Dünne Bleche können mit der Brinellhärteprüfung nicht geprüft werden!

Die Brinellhärteprüfung eignet sich nicht für sehr harte Werkstoffe oder gehärteten Randschichten, da die Kugel nicht genügend in den Werkstoff eindringt. Höhere Prüfkräfte sind an dieser Stelle nicht die Lösung, da es dabei zu einer Verformung der Hartmetallkugel kommt. Durch die Abplattung entsteht dann ein Kugelabdruck der einen größeren Eindringdurchmesser hinterlässt und somit einen weicheren Werkstoff vortäuscht.

Auch sehr dünne Bleche können aufgrund des besagten Herauswölbens des Werkstoffes auf der gegenüberliegenden Blechseite nicht nach Brinell geprüft werden. Um auch diese Lücke zu schließen, wurde deshalb das im separaten Artikel näher vorgestellte Härteprüfverfahren nach Vickers entwickelt.

Normgerechte Angabe des Härtewerts

Die normgerechte Angabe der Brinellhärte besteht aus der Angabe des Härtewertes (HBW), dem Kugeldurchmesser (in Millimeter), der Prüfkraft (in Kilopond) und dessen Einwirkdauer (in Sekunden). Diese Werte werden ohne Einheit und durch Schrägstriche getrennt angegeben. Die Einwirkdauer kann dann weggelassen werden, wenn die Prüfung mit der Standardeinwirkzeit von 10 bis 15 Sekunden durchgeführt wurde.

Empirischer Zusammenhang zwischen Zugfestigkeit und Härte für unlegierte Stähle

Bei unlegierten und niedriglegierten Stählen existiert ein empirischer Zusammenhang zwischen dem Härtewert nach Brinell HBW und der Zugfestigkeit \(R_m\). Dieser besagt, dass die Zugfestigkeit (in N/mm²) in etwa dem 3,5-fachen Härtewert nach Brinell entspricht:

\begin{align}
\label{zugfestigkeit_brinell}
&\boxed{R_m \approx 3,5 \cdot \text{HBW}}  \\[5px]
\end{align}

Wird ein Stahl ungleichmäßig erwärmt oder abgekühlt so können im Inneren Spannungen entstehen, die auch als Eigenspannungen bezeichnet werden. Häufig werden solche Eigenspannungen bspw. während des Schweißens induziert, da dabei das Werkstück nicht gleichmäßig sondern nur lokal an einer bestimmten Stelle erwärmt und anschließend abgekühlt wird. Aber auch beim Fräsen oder Drehen können Eigenspannungen im Werkstück entstehen, da es im Zerspanungsbereich des Werkstückes zu hohen Temperaturen kommen kann. Beim Härten beruht der Härteverzug ebenfalls auf den entstehenden Eigenspannungen während der ungleichmäßigen Abkühlung.

Solche Eigenspannungen können unter anderem die Festigkeit des Werkstückes herabsetzen. Des Weiteren können Eigenspannungen bei einem nachträglichen Zerspanungsprozess auch zum Verzug des Bauteils führen, wenn sich die Eigenspannungen hierdurch plötzlich lösen. Deshalb wird es in manchen Fällen erforderlich, entstandene Eigenspannungen im Werkstück zu beseitigen. Dies wird durch das sogenannte Spannungsarmglühen erreicht.

Ziel des Spannungsarmglühens ist das Lösen von Eigenspannungen!

Beim Spannungsarmglühen wird das Werkstück unterhalb der PSK-Linie im Bereich zwischen 550 °C und 650 °C geglüht. Der Effekt des Spannungsabbaus beruht darauf, dass die Festigkeit des erwärmten Bauteils mit höherer Temperatur abnimmt. Fällt die Streckgrenze (Warmdehngrenze) dabei unter den Wert der Eigenspannungen, so werden diese durch plastische Verformung abgebaut. Die Versetzungen beginnen entsprechend zu wandern.

Die Eigenspannungen können also immer nur bis maximal auf die entsprechende Warmdehngrenze abgebaut werden, niemals vollständig. Nach dem Glühen muss das Werkstück anschließend langsam abgekühlt werden, um ein erneutes Entstehen von Spannung zu vermeiden. Meisten bleibt das Werkstück dabei im ausgeschalteten Glühofen ruhen.

Beim Schweißen oder Warmumformen treten durch den Wärmeeinfluss und die unkontrollierte Abkühlung Gefügeumwandlungen im Stahl auf. Dies ist vor allem bei austenitischen Stählen der Fall, bei denen es durch die hohen Temperaturen im Bereich von 500 °C bis 800 °C zur Karbidausscheidung an den Korngrenzen kommen kann. In der Folge führt dies aufgrund der unterschiedlichen elektrochemischen Eigenschaften zur interkristallinien Korrosion. Um dies zu vermeiden, müssen die gebildeten Ausscheidungen wieder gelöst werden. Dies kann durch das sogenannte Lösungsglühen im Bereich von etwa 1000 °C bis 1100 °C erzielt werden. Bei verformten Stahlgefügen tritt zusätzlich noch der Effekt der Rekristallisation ein.

Ziel des Lösungsglühens ist das Lösen von gebildeten Ausscheidungen!

Das Lösungsglühen wird auch als Zwischenschritt in der Wertschöpfungskette zwecks einer vorübergehend besseren Bearbeitbarkeit angewendet. Die für die schlechte Bearbeitbarkeit verantwortlichen Ausscheidungen werden durch das Glühen gelöst. Wird das Werkstück dann rasch abgekühlt, so entsteht zunächst ein übersättigtes (metastabiles) Mischkristallgefüge ohne Ausscheidungen. In diesem Zustand wird vorrübergehend eine bessere Bearbeitbarkeit des Werkstoffes erzielt. Durch eine spätere Kaltauslagerung oder Warmauslagerung werden die Ausscheidungen dann gebildet und der Werkstoff erhält seine ursprünglichen Eigenschaften zurück. Dieses Verfahren findet bspw. bei der Ausscheidungshärtung von Aluminiumlegierungen Anwendung.

Beim Erstarren von Stählen mit hohen Legierungskonzentrationen kann es dazu kommen, dass sich die Legierungselemente nicht homogen im Gefüge bzw. in den einzelnen Kristallen verteilen. Solche Konzentrationsunterschiede innerhalb der einzelnen Kristalle werden auch Kristallseigerungen oder kurz Seigerungen genannt.

Verbunden mit den unterschiedlichen Legierungskonzentrationen sind auch unterschiedliche Eigenschaften innerhalb eines Korns, die das Gefüge unter Umständen schwächen. Deshalb gilt es solche Konzentrationsungleichheiten stets zu unterbinden. Die Entstehung von Seigerungen lässt sich jedoch aufgrund der endlichen Erstarrungsgeschwindigkeiten nicht immer von vorne herein verhindern. Aus diesem Grund müssen Konzentrationsunterschiede innerhalb eines Gefüges durch eine nachträgliche Wärmebehandlung beseitigt werden. Dies kann mithilfe des sogenannten Diffusionsglühens geschehen.

Ziel des Diffusionsglühens ist der Ausgleich von Konzentrationsunterschieden!

Beim Diffusionsglühen wird der Stahl auf relativ hohe Temperaturen im Bereich zwischen 1050 °C und 1300 °C geglüht. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Diffusionsprozesse in ausreichendem Maße stattfinden können, damit die Atome die teilweise relativ langen Diffusionswege zurücklegen können. Dennoch sind hierfür in der Regel mehrere Stunden Glühzeit notwendig.

Nachteil des Diffusionsglühens ist die dabei stattfindende Grobkornbildung aufgrund der hohen Temperaturen. Zwar könnte dies durch eine verringerte Temperatur vermindert werden, allerdings wären dann längere Glühzeiten nötig und das Diffusionsglühen nicht mehr wirtschaftlich. Wenn sich also die Grobkornbildung während des Diffusionsglühens nicht verhindern lässt, so muss das Grobkorngefüge nachträglich wieder beseitigt werden. Dies kann durch anschließendes Normalglühen erreicht werden.

Da Seigerungen bereits während der Erstarrung eines Stahls entstehen, werden diese in der Regel direkt im Stahlwerk am Gussblock beseitigt. Zumal das Verfahren aufgrund der hohen Temperaturen und langen Glühzeiten hohe Ansprüche stellt und sehr energieintensiv ist.

Das Gefüge von gewalzten, gebogenen oder tiefgezogenen Werkstücken wird durch die hohen Umformkräfte stark verformt. Hierdurch ändern sich auch die Werkstoffeigenschaften. Bei gewalzten Blechen kann dies zu einer starken Anisotropie durch die langgestreckten Kristalle führen, die auch als Walztextur bezeichnet wird. Zudem kommt es im Bereich der Umformstelle zur Kaltverfestigung, was die Festigkeit ansteigen lässt und die Verformbarkeit entsprechend herabsetzt. Soll das Bauteil in diesem Zustand weiter umgeformt werden, so steigt die Gefahr der Rissbildung. Mehrstufige Umformprozesse sind ohne Weiteres somit nicht möglich. Viele Bauteile bzw. Halbzeuge müssen allerdings im Laufe ihrer Produktion mehrfach umgeformt werden, um ihren Endzustand zu erreichen. So kann bspw. ein Stahlblock von mehreren Zentimetern Dicke nicht in einem Zuge bis auf wenige Millimeter gewalzt werden.

Ziel muss es deshalb sein, die verformten Kristalle eines umgeformten Gefüges vor jedem mehrstufigen Umformprozess wieder in ihre ursprüngliche Form zu bringen. Dies kann mithilfe des sogenannten Rekristallisationsglühens erreicht werden.

Ziel des Rekristallisationsglühens ist das Wiederherstellen eines verformten Gefüges zur Verbesserung der Verformbarkeit!

Beim Rekristallisationsglühen wird der Stahl unterhalb der PSK-Linie im Bereich zwischen 550 °C bis 700 °C geglüht. Es findet somit keine Gitterumwandlung statt, wie dies beim Normalglühen oder teilweise auch beim Weichglühen der Fall ist, obwohl auch bei diesen beiden genannten Verfahren ebenfalls ein Rekristallisationseffekt einsetzt. Beim Rekristallisationsglühen können die Korngrenzen durch Diffusionsprozesse wandern und die Körner sich somit neu bilden. Die verformten Körner nehmen ihre ursprüngliche Gestalt wieder an und der Werkstoff erhält seine Verformbarkeit zurück.

Die Größe der rekristallisierten Körner hängt neben der Glühdauer und -temperatur in besonderem Maße davon ab, wie stark die einzelnen Körner verformt waren. Ein hoher Umformgrad mit sehr feinen langgestreckten Kristallen lässt das Gefüge eher feinkörnig rekristallisieren. Ein geringerer Umformgrad führt entsprechend zu einem grobkörnigeren Rekristallisationsgefüge. Gerade für ein gering verformtes Gefüge besteht hierdurch allerdings auch die Gefahr der Grobkornbildung. Diese Gefahr kann sich vor allem für kohlenstoffarme Stähle mit Kohlenstoffkonzentrationen unter 0,2% ergeben, sodass sich unter Umständen das Normalglühen besser für eine Kristallneubildung eignet.

Für umwandlungsfreie Stähle, bei denen durch Legierungszusätze die \(\gamma\)-\(\alpha\)-Umwandlung vollständig unterdrückt wird, bietet das Rekristallisationsglühen die einzige Möglichkeit der Feinkornbildung.

Um bei mehrstufigen Umformprozessen die Verformbarkeit des Werkstoffes stets zu erhalten, muss das Gefüge zwischen jedem Umformschritt rekristallisiert werden. Diese Verfahrensform wird dann auch als Zwischenglühen bezeichnet.

Der Effekt der Rekristallisation kann auch bereits während dem Umformprozess selbst genutzt werden, indem im Bereich der Rekristallisationstemperatur umgeformt wird. Man spricht dann vom sogenannten Warmumformen. Wird der Werkstoff hingegen unterhalb der Rekristallisationstemperatur umgeformt (z.B. bei Raumtemperatur) spricht man vom Kaltumformen. Das Warmumformen stellt wesentlich höhere Ansprüche an die beteiligten Maschinen, sodass die Wirtschaftlichkeit stets zu prüfen ist.

Bei der Warmumformung wird das Werkstück oberhalb der Rekristallisationstemperatur umgeformt, bei der Kaltumformung hingegen unterhalb der Rekristallisationstemperatur!

In der Regel ist ein grobkörniges Stahlgefüge aufgrund der relativ niedrigen Zähigkeits- und Festigkeitswerte unerwünscht. Einziger Vorteil eines gröberen Kornes ist die hieraus resultierende bessere Zerspanbarkeit, die der erhöhten Sprödigkeit des Grobkorns geschuldet ist (Beachte, dass sich Sprödigkeit und Zähigkeit immer umgekehrt verhalten). Vor allem für kohlenstoffarme Stähle mit einem Kohlenstoffgehalt unter 0,3 % bietet sich das sogenannte Grobkornglühen als Alternative zum Weichglühen an, um die Spanbarkeit entsprechend zu verbessern.

Ziel des Grobkornglühens ist die Verbesserung der Spanbarkeit!

Beim Grobkornglühen wird der Stahl im Bereich zwischen 950 °C und 1100 °C geglüht. Bei diesen hohen Temperaturen können Diffusionsprozesse in ausreichendem Maße stattfinden, sodass sich die Atome an den Korngrenzen neu anlagern können und diese somit zum Wachsen bringen. Triebkraft hierfür ist letztlich die Verringerung der Oberflächenenergie, die mit einem größeren Korn einhergeht anstatt mit vielen kleinen. Da die Diffusionsprozesse Zeit benötigen, muss je nach Dicke des Werkstückes mehrere Stunden lang geglüht werden.

Aufgrund der im Allgemeinen ungünstigen mechanischen Festigkeitseigenschaften, bleibt das Grobkornglühen auf kohlenstoffarme Stähle beschränkt und wird nur sehr selten angewandt (z.B. bei Hochtemperaturanwendungen, siehe hierzu auch Kapitel Kriechversuch). Nach der spanenden Bearbeitung des Grobkorngefüges, kann dieses anschließend durch Normalglühen wieder beseitigt werden, um wieder bessere Festigkeitseigenschaften zu erhalten.

Die im Allgemeinen schlechteren Festigkeitswerte eins grobkörnigen Gefüges können durch Normalglühen wieder beseitigt werden!

Nicht jeder Werkstoff muss darauf ausgelegt sein, hohen mechanischen Kräften standzuhalten. Bei einer gebogenen Blechabdeckung mit ausgefrästen Sichtschlitzen kommt es bspw. nicht darauf an hohe Kräfte aufnehmen zu können. Vielmehr liegt der Fokus bei der Werkstoffauswahl dabei auf einer guten Verform- und Spanbarkeit des Stahls. Dies spielt insbesondere bei der automatisierten Fertigung mit hohen Losgrößen eine wichtige Rolle, um die Herstellung wirtschaftlich zu gestalten.

Aus diesem Grund kann es erforderlich werden, das Gefüge eines Stahles so anzupassen, dass es sich besser umformen und/oder spanend bearbeiten lässt. Vor allem im Hinblick auf die Umformbarkeit gilt es also ein entsprechend weiches Gefüge herzustellen. Dies kann mithilfe des sogenannten Weichglühens erzielt werden.

Ziel des Weichglühens ist die Verbesserung der Umformbarkeit sowie der Spanbarkeit!

Beim Weichglühen werden untereutektoide Stähle bis knapp unterhalb der PS-Linie erwärmt, sodass der Zementit gerade noch nicht zerfällt. Der lamellare Zementit hat nun genügend Zeit sich durch Diffusionsprozesse in die thermodynamisch günstigere, rundlichere Form umzuwandeln. Es bildet sich aus dem Streifenzementit des Perlits kugelförmiger Zementit (Kugelzementit). Nachdem der Zementit in die rundliche Form zerfallen ist, wird der Stahl langsam abgekühlt. Im Gegensatz zu untereutektoiden Stählen, werden übereutektoide Stähle beim Weichglühen dicht oberhalb bzw. pendelnd um die PSK-Linie erwärmt.

Ein besonders homogenes Gefüge mit feinverteiltem Kugelzementit kann dadurch erreicht werden, dass der Stahl vor dem Weichglühen gehärtet wird. Der kugelförmige Zementit bildet sich dann aus dem bereits relativ homogenen Martensitgefüge.

Nach dem Weichglühen zeigt der Stahl aufgrund der kugelförmigen Zementitform eine wesentlich bessere Umformbarkeit. Ursache liegt in der erleichterten Versetzungsbewegung. Während sich die streifenförmigen Zementitlamellen teilweise komplett von einem Ende des Korns zum anderen ziehen, liegen die Zementitkugeln nur vereinzelt im Korn vor. Die Versetzungsbewegung wird durch den Kugelzementit somit weniger stark behindert als beim sich komplett durchziehenden Streifenzementit. Die Verformbarkeit nimmt entsprechend zu, während die Härte allerdings abnimmt.

Somit wird ein nachträgliches Walzen, Biegen, Tiefziehen, etc. aufgrund verringerter Umformkräfte erleichtert. Außerdem wird durch den kugelförmigen Zementit eine bessere Spanbarkeit erreicht, da die Zementitkugeln gegenüber der Werkzeugschneide einen geringeren Widerstand entgegenbringen im Vergleich zur lamellaren Zementitform. Dies erhöht dementsprechend die Standzeit des Werkzeuges.

Die Zementitkugeln verbessern die Zerspanbarkeit des Gefüges im Vergleich zum lamellaren Zementit!

Das abgebildete Gefügebild zeigt einen weichgeglühten Stahl C45. Zu sehen sind die zu rundlichen Kügelchen zerfallenen Zementitlamellen.

Untereutektoide Stähle mit einem Kohlenstoffgehalt unterhalb ca. 0,3 % Kohlenstoff werden in der Regel nicht weichgeglüht, da diese ohnehin relativ weich sind. Bei diesen Stählen ist zwar eine gute Umformbarkeit bereits gegeben, die Zerspanbarkeit ist aufgrund der Neigung zum sogenannten Schmieren jedoch ungünstig (an den Werkzeugschneiden bilden sich Aufbauschneiden). Um diesen kohlenstoffarmen Stählen dennoch eine gute Zerspanbarkeit zu verleihen, bietet sich als Wärmebehandlung das nachfolgend erläuterte Grobkornglühen an.

Die Brennerflammen beim Flammhärten führen im Allgemeinen zu einer großen Wärmeeinflusszone. Dies kann bei kleinen Geometrien zu einer unerwünschten Durchhärtung über den gesamten Querschnitt führen. Um auch solche dünnwandige Werkstücke nur an deren Oberfläche im Bereich von wenigen zehntel Millimetern zu härten kann das sogenannte Induktionshärten angewandt werden.

Das Prinzip des Induktionshärtens beruht auf dem Induktionseffekt, welcher auch bei Induktionskochfeldern oder Transformatoren genutzt wird. Dabei wird in einer Werkzeugelektrode aus Kupfer, die der Form des zu härtenden Werkstückes angepasst ist, ein hochfrequenter Wechselstrom erzeugt („Primärspule“). Dies wiederum führt zu einem sich stetig wechselnden Magnetfeld um die Elektrode, welches in das angrenzende Werkstück eindringt und nach dem Induktionseffekt Wirbelströme erzeugt („Sekundärspule“). Diese sehr großen Wirbelströme von teilweise mehreren Tausend Ampere pro Quadratmillimeter führen zum Erwärmen des Werkstücks.

Dass die Wärmeentwicklung dabei vorwiegend an der Oberfläche und weniger im Werkstoffinneren stattfindet ist einem weiteren physikalischen Phänomen zu verdanken, dem sogenannten Skin-Effekt. Während bei Gleichstrom die Stromdichte in einem Leiterquerschnitt konstant ist, so nimmt bei Wechselstrom die Stromdichte mit steigender Frequenz in den äußeren Bereichen zu und im Inneren ab. Die Frequenz der Wirbelströme im Werkstück richtet sich nach der Frequenz des Wechselstromes in der Elektrode (auch Induktor genannt). Hierdurch ergibt sich auch eine relativ einfache Steuerung der Einhärtetiefe. Je höher die Frequenz, desto stärker ist der Skin-Effekt und umso dünnere Härteschichten können erzielt werden.

Die einzustellenden Frequenzen richten sich also nach den zu erzielenden Dicken der Härteschichten. Bei Netzfrequenz von 50 Hz sind Härteschichten im Bereich von 20 mm bis 10 mm erzielbar. Im Mittelfrequenzbereich von 1 kHz bis etwa 10 kHz sind Einhärtetiefen von etwa 5 bis 1 mm erreichbar. Im Hochfrequenzbereich von bis zu mehreren Megahertz können sogar Härteschichten von nur wenigen zehntel Millimetern erzielt werden.

Beim Induktionshärten wird das Werkstück durch induzierte Wirbelströme erwärmt. Die Steuerung der Einhärtetiefe erfolgt über die Frequenz des Wechselstroms!

Das Abschrecken der austenitisierten Oberfläche erfolgt beim Induktionshärten in der Regel durch nachgeschaltete Wasserbrausen, die mitsamt dem Induktor gleichmäßig über das Werkstück gezogen werden. In Fällen wo nur sehr geringe Einhärtetiefen erzielt werden, kann die Abschreckung auch ohne Wasserbrause über den relativ kühlen Werkstoffkern erfolgen (Selbstabschreckung). Dadurch dass beim Induktionshärten eine sehr große Härte in der Oberfläche erzielt werden kann, kann es zu großen Eigenspannungen kommen. Dies kann ein nachträgliches Anlassen bei geringen Temperaturen erforderlich machen.

Die Heizzeiten sind beim Induktionshärten im Allgemeinen wesentlich geringer als beim Flammhärten, da eine ca. 10-fach größere spezifische Heizleistung von mehreren Kilowatt pro Quadratzentimeter erzielt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass die Zunderbildung relativ gering ausfällt und der Nachbearbeitungsaufwand dementsprechend reduziert wird. Auch die Gefahr eines Härteverzugs wird hierdurch deutlich verringert.

Darüber hinaus entstehen beim Induktionshärten keine (giftigen) Abgase wie beim Flammhärten. Zu den weiteren Vorteilen des Induktionshärtens zählt die gleichmäßigere Erwärmung der Oberfläche, sofern der Induktor optimal auf das Werkstück angepasst ist. Dies erfordert einen entsprechend hohen konstruktiven Werkzeugaufwand im Vorfeld, sodass das Induktionshärten vor allem in automatisierten Fertigungsstraßen bei hohen Losgrößen wirtschaftlich ist. Aufgrund der hohen Stromkosten steigt die Wirtschaftlichkeit, wenn nur geringe Oberflächengrößen an einem Werkstück gehärtet werden müssen.

Das Induktionshärten lässt sich gut automatisieren und eignet sich für komplexe Geometrien vor allem in der Massenfertigung! Die Zunderbildung und der Härteverzug sind geringer als beim Flammhärten!