Wer in der Metallverarbeitung mit Werkstoffspezifikationen arbeitet, stößt früher oder später auf das Problem der Härtevergleiche: Ein Lieferant gibt Werte in Rockwell an, der Werkzeugbauer fordert Vickers, und die Zeichnung zeigt Brinell. Härtewerte umzurechnen ist in der Praxis alltäglich, aber nicht trivial. Die drei Skalen messen dasselbe physikalische Phänomen auf unterschiedliche Weise, und wer die Unterschiede nicht kennt, riskiert Fehler bei der Werkstoffwahl oder Qualitätsprüfung.
Dieser Beitrag erklärt, wie Rockwell, Vickers und Brinell funktionieren, auf welcher Grundlage die Umrechnung zwischen HRC, HV und HB erfolgt, und wo in der Praxis die häufigsten Fehler entstehen.
Die drei gängigen Härteprüfverfahren im Vergleich
Alle drei Verfahren bestimmen die Härte eines Werkstoffs, indem sie einen definierten Eindringkörper mit einer definierten Kraft in die Oberfläche drücken und den resultierenden Eindruck auswerten. Der Unterschied liegt in der Geometrie des Eindringkörpers, der aufgebrachten Kraft und der Auswertungsmethode.
Brinell (HB) verwendet eine gehärtete Stahlkugel oder Hartmetallkugel und misst den Durchmesser des Eindrucks. Das Verfahren eignet sich besonders für weichere Werkstoffe und grobkörnige Gefüge wie Gusseisen oder unlegierte Baustähle. Es liefert stabile Mittelwerte, ist aber für sehr harte Werkstoffe ungeeignet, weil die Kugel sich selbst verformt.
Vickers (HV) arbeitet mit einer pyramidenförmigen Diamantspitze und misst die Diagonalen des quadratischen Eindrucks. Die Prüfkraft ist frei wählbar, was Messungen an dünnen Schichten, Schweißnähten oder kleinen Bauteilen ermöglicht. HV ist das vielseitigste Verfahren und wird in vielen Normen als Referenz verwendet.
Rockwell (HR) misst nicht die Eindruckgröße, sondern die Eindringtiefe direkt während des Prüfvorgangs. Es gibt verschiedene Rockwell-Skalen; die gebräuchlichste im Stahlbereich ist HRC, die mit einem Diamantkegel arbeitet und sich für harte Werkstoffe ab etwa 20 HRC eignet. Das Verfahren ist schnell und ohne Mikroskop auswertbar, was es in der Serienfertigung beliebt macht.
Normen und Grundlagen der Härteumrechnung
Eine direkte mathematische Formel zur Umrechnung zwischen den Skalen gibt es nicht, weil die Verfahren auf unterschiedlichen physikalischen Prinzipien beruhen. Stattdessen basiert jede Härteumrechnung auf empirischen Vergleichsmessungen an realen Werkstoffen.
Die maßgebliche Norm für die Umrechnung von Härtewerten ist die DIN EN ISO 18265. Sie enthält Umrechnungstabellen für verschiedene Werkstoffgruppen, darunter unlegierte und niedriglegierte Stähle, legierte Werkzeugstähle sowie nichtrostende Stähle. Die Tabellen gelten jeweils nur für die angegebene Werkstoffgruppe. Eine Tabelle für Baustahl lässt sich nicht auf austenitischen Edelstahl übertragen, weil das Werkstoffverhalten unter dem Eindringkörper grundlegend verschieden ist.
Für Aluminiumlegierungen und Nichteisenmetalle gelten separate Umrechnungsreihen, die in der Norm ebenfalls enthalten sind. Wer Härtewerte für Kupfer, Messing oder Titan vergleicht, muss die werkstoffspezifischen Tabellen verwenden, nicht die Stahlwerte.
Praktische Umrechnungstabelle: HRC, HV und HB auf einen Blick
Die folgende Tabelle zeigt typische Umrechnungswerte für unlegierte und niedriglegierte Stähle gemäß DIN EN ISO 18265. Sie dient der Orientierung; für verbindliche Angaben in technischen Dokumenten ist immer die aktuelle Norm heranzuziehen.
- 20 HRC entspricht etwa 226 HV und 213 HB
- 30 HRC entspricht etwa 302 HV und 286 HB
- 40 HRC entspricht etwa 392 HV und 371 HB
- 50 HRC entspricht etwa 513 HV und 481 HB
- 60 HRC entspricht etwa 746 HV (HB nicht mehr sinnvoll messbar)
- 100 HV entspricht etwa 95 HB (HRC nicht definiert, zu weich)
- 200 HV entspricht etwa 190 HB und ca. 9 HRC
Ab etwa 650 HB verliert das Brinell-Verfahren seine Gültigkeit, weil die Prüfkugel sich verformt. Oberhalb von 70 HRC verlässt man den definierten Messbereich des Rockwell-Verfahrens. Vickers bleibt über den gesamten Härtebereich anwendbar und ist deshalb als Brücke zwischen den Skalen am zuverlässigsten.
Häufige Fehlerquellen bei der Härteumrechnung
Der häufigste Fehler ist die Verwendung falscher Umrechnungstabellen. Wer die Stahlwerte aus DIN EN ISO 18265 auf nichtrostenden Edelstahl anwendet, erhält systematisch falsche Ergebnisse, weil austenitische Stähle unter dem Eindringkörper anders fließen als ferritische oder martensitische Gefüge.
Ein weiterer Fehler entsteht durch die Verwechslung von Rockwell-Skalen. HRC ist die Skala für harte Werkstoffe mit Diamantkegel, HRB gilt für weichere Materialien mit Stahlkugel. Beide Skalen sind nicht direkt vergleichbar, und eine Angabe „HR 60“ ohne Skalenbezeichnung ist technisch wertlos.
Auch Rundungsfehler spielen eine Rolle. Da die Umrechnungstabellen selbst Toleranzbereiche aufweisen, kann ein umgerechneter Wert um mehrere Einheiten vom tatsächlichen Messwert abweichen. In der Qualitätssicherung sollte deshalb immer direkt in der geforderten Skala gemessen werden, wenn das Prüfgerät verfügbar ist. Die Umrechnung ersetzt keine Messung, sondern dient der Orientierung oder dem Vergleich zwischen Datenblättern unterschiedlicher Herkunft.
Schließlich gilt: Oberflächenhärte ist nicht gleich Kernhärte. Einsatzgehärtete oder nitrierte Bauteile zeigen an der Oberfläche deutlich höhere Werte als im Kern. Eine Härteangabe ohne Angabe des Prüfortes und der Prüfkraft ist deshalb in vielen Fällen unvollständig.
Werkstoffwahl und Härteanforderungen beim Metallkauf
Härtewerte sind ein zentrales Auswahlkriterium bei der Bestellung von Halbzeug, besonders wenn Bauteile tribologisch beansprucht werden oder Maßhaltigkeit unter Last gefordert ist. Die Kenntnis der Härteskalen hilft dabei, Werkstoffdatenblätter richtig zu lesen und Lieferantenangaben zu vergleichen.
Beim Kauf von Stahl- oder Sonderwerkstoffen sollte die Härteanforderung immer mit der Werkstoffnorm abgeglichen werden. Viele Normenwerkstoffe haben definierte Härtebereiche im Lieferzustand, die vom Halbzeughändler nachgewiesen werden können. Für Anwendungen mit engen Toleranzen empfiehlt sich die Anforderung eines Werkszeugnisses nach DIN EN 10204, das die tatsächlich gemessenen Werte des gelieferten Materials dokumentiert.
Wer vergütete Stähle oder Werkzeugstähle bestellt, sollte außerdem klären, ob die Härteanforderung im Lieferzustand oder nach einer Wärmebehandlung gilt. Viele Halbzeuge werden im weichgeglühten Zustand geliefert und erst vom Verarbeiter auf die Zielhärte vergütet. Die Umrechnungstabellen helfen dann dabei, die Zielvorgabe aus der Zeichnung in die Sprache des Wärmebehandlers zu übersetzen.
Wie KLEINEBERG bei der Werkstoffauswahl unterstützt
Die Auswahl des richtigen Werkstoffs mit den passenden Härteeigenschaften ist in der Praxis selten eine reine Tabellenarbeit. Oft kommen Fragen zur Verfügbarkeit, zu Abmessungen oder zur Kombination aus Festigkeit und Bearbeitbarkeit hinzu. H.KLEINEBERG GmbH unterstützt industrielle Kunden dabei konkret:
- Breites Lagersortiment in Stahl, Edelstahl, Aluminium und Sonderwerkstoffen, inklusive zerspanungsoptimierter Stähle mit definierten Härteeigenschaften
- Kompetente Beratung durch erfahrene Vertriebsmitarbeiter, die Werkstoffdatenblätter kennen und bei der Interpretation von Härteanforderungen helfen
- Werkszeugnisse auf Anfrage, damit Härtewerte des gelieferten Materials nachvollziehbar dokumentiert sind
- Fixlängenzuschnitte ab Lager, sodass Material in der benötigten Abmessung direkt weiterverarbeitet werden kann
- Lieferung im gesamten norddeutschen Raum mit eigenem Fuhrpark, oft mit kurzen Reaktionszeiten
Bei Fragen zur Werkstoffauswahl oder zu konkreten Härteanforderungen steht das KLEINEBERG-Vertriebsteam direkt zur Verfügung. Nehmen Sie Kontakt auf und schildern Sie Ihren Bedarf.