Härte ist die am leichtesten messbare und am häufigsten überbewertete Eigenschaft bei verschleißbeanspruchten Bauteilen. Sie beschreibt den Widerstand gegen Eindringen — nicht gegen Abrasion, nicht gegen Adhäsion, nicht gegen Ermüdung an der Kontaktfläche. Zwei Bauteile mit identischer Härte können sich im Verschleißverhalten um Größenordnungen unterscheiden.
Diese Seite nennt die Kennwerte und daneben die Frage, die vor der Werkstoffwahl beantwortet werden muss.
Kennwerte
| Werkstoff | Zustand | Rm | Rp0,2 | A | Härte | Dichte |
|---|---|---|---|---|---|---|
| MIM-420 | gehärtet, angelassen 204 °C | 1379 MPa | 1200 MPa | unter 1 % | rund 44 HRC | 7,4 g/cm³ |
| MIM-420 | gehärtet, zweite Herstellerangabe | 1450 MPa | 1150 MPa | 5 % | 39 – 46 HRC | 7,24 g/cm³ |
| MIM-440C | gesintert | ab 700 MPa | ab 600 MPa | ab 1 % | 30 – 39 HRC | ab 7,50 g/cm³ |
| MIM-440C | gehärtet | — | — | — | 52 – 63 HRC | 7,50 g/cm³ |
| MIM-17-4 PH | ausgehärtet H900 | 1190 MPa | 1090 MPa | 6 % | 35 HRC | 7,5 – 7,66 g/cm³ |
| MIM CoCrMo | gesintert | 992 MPa | 551 MPa | 30 % | 25 HRC | 8,3 g/cm³ |
| PIM WC-8 % Co | gesintert | Biegefestigkeit 2500 MPa | — | — | 90 HRA | 14,72 g/cm³ |
Die beiden MIM-420-Zeilen stammen aus unterschiedlichen Datenblättern und unterscheiden sich in Dichte und Bruchdehnung deutlich. Das ist kein Übertragungsfehler, sondern der Stand der Quellenlage — für eine Serienanwendung ist der Kennwert lieferantenbezogen zu vereinbaren.
Zur Einordnung der letzten Zeile: Hartmetall im Pulverspritzguss ist verfahrenstechnisch möglich und dokumentiert, aber kein Standardprogramm. Es ist nicht in MPIF Standard 35 enthalten, und die veröffentlichten Kennwerte stammen aus Fachaufsätzen, nicht aus Lieferantendatenblättern. Für eine Serienanwendung ist der Werkstoff im Einzelfall zu qualifizieren.
Zuerst die Verschleißart bestimmen
| Verschleißart | Erkennungsmerkmal | Werkstoffrichtung | Was zusätzlich zählt |
|---|---|---|---|
| Abrasion | Riefen in Bewegungsrichtung, harte Partikel im Kontakt | höchste Härte: 440C gehärtet, Hartmetall | Härteverhältnis zum Abrasivstoff, nicht zum Gegenkörper |
| Adhäsion | Materialübertrag, Fressen, Kaltverschweißung | ungleiche Werkstoffpaarung, CoCrMo | Schmierung und Werkstoffpaarung wiegen schwerer als Härte |
| Oberflächenermüdung | Grübchen, Ausbrüche unter Wälzkontakt | hohe Dichte, niedrige Restporosität | jede Pore ist ein Rissausgang — hier zählt Dichte vor Härte |
| Tribokorrosion | Verschleiß und Korrosion gemeinsam | 440C, CoCrMo | Härte ohne Korrosionsbeständigkeit versagt vollständig |
Die dritte Zeile ist der Grund, warum Härte allein nicht genügt. Unter Wälzbelastung entscheidet die Restporosität über die Lebensdauer, und die hängt an der Sinterdichte, nicht an der Legierung. Ein 440C mit 60 HRC und ungenügender Dichte kann unter Wälzkontakt kürzer halten als ein 17-4 PH mit 35 HRC und hoher Dichte.
Auswahl nach Anwendung
| Anwendung | Erste Wahl | Anmerkung |
|---|---|---|
| Schneidkante, Klinge, Schneidgeometrie | MIM-440C gehärtet | bis 63 HRC, Kantenstabilität durch hohen Kohlenstoff- und Chromgehalt |
| Verschleißkante mit Korrosionsanforderung | MIM-440C | martensitisch, korrosionsbeständiger als Werkzeugstahl |
| Verriegelungsfläche, Rastgeometrie | MIM-420 wärmebehandelt | ausreichend hart, günstiger als 440C |
| Gleitkontakt mit Metallpaarung | MIM CoCrMo | geringe Adhäsionsneigung durch dehnungsinduzierte Gefügeumwandlung an der Kontaktfläche und die Karbidverteilung — nicht durch Härte |
| Wälzkontakt, kleine Verzahnung | MIM-4140 vergütet oder MIM-2200 einsatzgehärtet | harte Randschicht auf zähem Kern; Dichte geht hier vor Härte, gegebenenfalls nachverdichtet |
| Extreme Abrasion | PIM-Hartmetall | Einzelfallqualifizierung nötig, kein Standardprogramm |
Was die Kennwerte begleiten muss
Der Gegenkörper
Verschleiß ist keine Eigenschaft eines Werkstoffs, sondern eines Systems aus zwei Oberflächen, einem Zwischenmedium und einer Last. Ohne Angabe des Gegenkörpers lässt sich keine Werkstoffempfehlung begründen. Die häufigste Fehlannahme lautet, dass beide Kontaktpartner möglichst hart sein sollten — bei Adhäsionsverschleiß ist genau die gleiche Paarung das Problem.
Der Oberflächenzustand
Die EPMA gibt für den Sinterzustand rund Ra 0,8 µm an. Unter Gleitkontakt ist das für viele Anwendungen zu rau: Die Rauheitsspitzen tragen die Last zunächst allein und verschleißen überproportional. Ein Einlaufverhalten ist dann normal, aber es kostet Maß. Wo das nicht zulässig ist, wird poliert oder gleitgeschliffen.
Die Duktilität an der Kante
MIM-420 im gehärteten Zustand erreicht unter einem Prozent Bruchdehnung. An einer scharfen Kante unter Schlagbelastung bricht das Material aus, statt zu verformen. Die verdichtete und wärmebehandelte Variante erreicht fünf Prozent bei vergleichbarer Härte — für kantenbelastete Geometrien ist das der wesentliche Unterschied.
Was in die Spezifikation gehört
- Werkstoff mit Norm und Zustand
- Härte mit Prüfverfahren und Prüfort — Oberfläche oder Kern
- Mindestdichte, insbesondere bei Wälz- oder Dauerbelastung
- Oberflächenzustand an der Kontaktfläche, getrennt von den übrigen Flächen
- Gegenkörper, Schmierung und Lastfall als Beschreibung, nicht als Annahme
- Falls beschichtet: Schichtsystem, Schichtdicke, Haftungsprüfung
Unser Ansatz
Wir fragen bei Verschleißanwendungen zuerst nach Gegenkörper, Schmierung und Verschleißbild, bevor wir eine Legierung nennen. Wenn die Anforderung durch eine Beschichtung auf einem zäheren Grundwerkstoff günstiger zu erfüllen ist, schlagen wir das vor — auch wenn es die einfachere Bestellung wäre, den härtesten Werkstoff anzubieten.
Weiterlesen
- Beschichten und Oberflächenbehandeln — die Alternative zur härteren Legierung.
- Oberfläche ohne Nacharbeit — was der Sinterzustand hergibt.
- Dichte, Porosität und HIP — warum Dichte bei Wälzkontakt vor Härte geht.