Was zeigt ein Härteverlauf an der Schweißnaht?
Beim Schweißen durchläuft der Werkstoff unterschiedliche Temperaturverläufe. Das Schweißgut erstarrt aus der Schmelze. Die angrenzende Wärmeeinflusszone, kurz WEZ, bleibt fest, ihr Gefüge kann sich durch die Wärme jedoch verändern. Je nach Werkstoff und Zustand entstehen härtere oder weichere Bereiche.
Eine einzelne Härtemessung beschreibt nur den erfassten Bereich. Eine Messreihe über den Querschliff macht dagegen sichtbar, wie sich die Härte zwischen Grundwerkstoff, WEZ und Schweißgut verändert. Das hilft, Prozessvarianten, Wärmebehandlungen oder auffällige Proben zu vergleichen. Ein Härteprofil ist besonders nützlich, wenn gezielt Aufhärtung, Erweichung oder ungleichmäßige Übergänge untersucht werden sollen.
Wie planen wir die Messreihe?
Die Prüfaufgabe bestimmt den Messplan. Für einen Vergleich müssen Prüfbedingungen und Messpositionen nachvollziehbar sein. Wir stimmen deshalb vorab ab, welche Zonen und welche Lage im Nahtquerschnitt erfasst werden sollen.
- Probe zuordnen: Werkstoff, Ausgangszustand, Schweißverfahren und eine mögliche Wärmebehandlung nach dem Schweißen erfassen.
- Querschliff vorbereiten: Entnahmestelle, Orientierung und Präparation so wählen, dass die interessierenden Bereiche zugänglich und die Eindrücke auswertbar sind.
- Messpfad festlegen: Grundwerkstoff, beide Übergänge und Schweißgut berücksichtigen; bei Bedarf mehrere Reihen planen.
- Prüfkraft und Abstände abstimmen: Eindruckgröße, Probengeometrie und anzuwendende Vorgaben gemeinsam berücksichtigen.
- Ergebnisse zuordnen: Härtewerte mit Messposition, Härteskala und Prüfbedingungen dokumentieren.
Für solche Profile stehen Vickers- und Mikrohärteprüfungen im Vordergrund. Kleinere Prüfkräfte können kleinere Bereiche erfassen, stellen aber höhere Anforderungen an die Oberfläche und die Auswertung. Sie sind deshalb nicht für jede Aufgabe automatisch die bessere Wahl.
Bestätigter Leistungsumfang: Testawell bietet Vickers-Prüfungen einschließlich HV 0,3 und HV 10 sowie Härteverläufe im Schliff an. Welche Prüfkraft und welche Abstände geeignet sind, wird anhand von Norm, Werkstoff, Zonenbreite und Prüfziel festgelegt.
Welche Norm passt zur Schweißverbindung?
Die Bezeichnung „Härteprüfung an Schweißnähten“ umfasst unterschiedliche Prüfaufgaben. Die Auswahl richtet sich unter anderem nach Schweißverfahren und Nahtbreite:
| Norm | Einordnung |
|---|
| ISO 9015-1:2001 | Härteprüfung am Querschliff von Lichtbogenschweißverbindungen. Austenitische nichtrostende Stähle sind vom Anwendungsbereich ausgenommen. |
| DIN EN ISO 9015-2:2016-10 | Mikrohärteprüfung bei ausgeprägten Härteunterschieden. Sehr schmale Laser- und Elektronenstrahlnähte sowie Widerstandspunkt-, Buckel- und Rollennahtschweißungen gehören nicht zu ihrem Anwendungsbereich. |
| ISO 22826:2005 | Härteprüfung mit Vickers oder Knoop an schmalen Laser- und Elektronenstrahlschweißverbindungen. Breitere Laser-Lichtbogen-Hybridnähte erfordern eine gesonderte Prüfung der Anwendbarkeit. |
Die Tabelle ordnet die Normen ein. Die konkrete Prüfanweisung, Ausgabe und ein etwaiger Grenzwert werden für den Auftrag festgelegt. Die Nennung einer Norm ist keine Aussage über eine Laborakkreditierung; Testawell besitzt keine eigene Akkreditierung.
Wann reicht die Härte zur Beurteilung der Festigkeit?
Ein Härteprofil kann zeigen, wo sich der Werkstoffzustand verändert. Unter passenden Voraussetzungen lässt sich aus Härtewerten auch die Zugfestigkeit abschätzen. Die ISO 18265:2013 beschreibt Umwertungen und deren Grenzen: Ein Zusammenhang ist nicht unabhängig von Werkstoff und Zustand übertragbar.
Gerade entlang einer Schweißnaht können unterschiedliche Gefüge aufeinanderfolgen. Eine einzige Umrechnungsbeziehung muss daher nicht für jede Zone gleich gut passen. Ein Härtewert liefert zudem weder eine vollständige lokale Fließkurve noch eine allgemein gültige Bestimmung der Streckgrenze. Auch Zähigkeit, Rissfreiheit oder Lebensdauer lassen sich daraus allein nicht ableiten.
Den Unterschied zwischen Härteumwertung und der Auswertung eines Eindruckprofils untersuchen Southern und Mitautoren (2023) anhand verschiedener metallischer Werkstoffe. Für die Praxis heißt das: Zuerst die benötigte Aussage festlegen, dann die passende Prüfung wählen.
Wenn zusätzlich lokale Fließkurven benötigt werden
Für die Frage, ab wann eine Zone bleibend nachgibt und wie sie sich bei weiterer Verformung verfestigt, sind lokale Fließkurven hilfreich. Wir können das Härteprofil bei geeigneter Probe durch eine mechanische Eindruckprüfung ergänzen. Bei diesem Verfahren werden die bleibenden Prüfeindrücke optisch in 3D vermessen und invers ausgewertet. Daraus werden modellbasierte plastische Fließkurven und Vergleichskennwerte zum Zugversuch bestimmt.
Entscheidend ist, ob das mechanisch beanspruchte Prüfvolumen zur Breite der untersuchten Zone passt. Ein fein gewähltes Messraster allein garantiert keine getrennte Erfassung jeder WEZ-Unterzone. Welche Daten sinnvoll ermittelt werden können, klären wir anhand von Werkstoff, Geometrie und Prüfziel.
Die Schweißnahtprüfung mit lokalen Fließkurven erklärt den Ablauf. Ein konkretes Forschungsbeispiel liefert die Untersuchung der lokalen Festigkeit an S460M-Schweißverbindungen.
Welche Probe wird benötigt, welche Ergebnisse erhalten Sie?
Für die Planung helfen uns Werkstoffbezeichnung und Zustand, Schweißverfahren, Abmessungen sowie eine Skizze oder ein Foto der Naht. Nennen Sie außerdem, welche Auffälligkeit oder Entscheidung hinter der Anfrage steht und ob eine bestimmte Prüfvorschrift einzuhalten ist. Bitte stimmen Sie die Entnahmestelle mit uns ab, bevor die Probe zugeschnitten wird.
Als Ergebnisumfang vereinbaren wir ein zuordenbares Härteprofil mit Messpositionen, Härtewerten und Prüfbedingungen. So können Sie einzelne Werte im Querschliff wiederfinden und Varianten vergleichen. Wenn lokale Fließkurven oder ergänzende Kennwerte benötigt werden, legen wir deren Umfang gesondert fest.
Der Aufwand richtet sich nach Präparation, Zahl und Lage der Messpunkte, Wiederholungen und gewünschter Bewertung. Angebot und Termin nennen diese Punkte deshalb auftragsbezogen. Der Bericht dokumentiert Probenkennzeichnung, Messpositionen, Verfahren, Prüfkraft, Messwerte und die vereinbarte fachliche Bewertung.
Härteprüfung anfragen
Häufige Fragen zur Schweißnaht-Härteprüfung
Welche Härtegrenze darf eine Schweißnaht nicht überschreiten?
Es gibt keinen gemeinsamen Grenzwert für alle Schweißverbindungen. Maßgeblich sind Werkstoff, Zustand, Anwendung und die vereinbarte Prüf- oder Produktspezifikation. Diese Grundlage und die passende Prüfkraft werden vor der Bewertung festgelegt.
Reicht Mikrohärte für jede schmale Wärmeeinflusszone?
Das muss an der konkreten Probe geprüft werden. Eindruckgröße, zulässige Abstände und Präparation bestimmen, ob sich eine Zone getrennt erfassen lässt. Ein kleiner Abstand zwischen Messpunkten allein belegt keine ausreichende örtliche Auflösung.
Liefert ein Härteprofil auch eine Spannungs-Dehnungskurve?
Ein Härteprofil zeigt die örtliche Härteverteilung. Es enthält keine vollständige Fließkurve. Für lokale plastische Fließkurven und Vergleichskennwerte zum Zugversuch kann bei geeigneter Probe eine zusätzliche Eindruckprüfung mit inverser Auswertung eingesetzt werden.
