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Härte

Härte ist der mechanische Widerstand, den ein Werkstoff der mechanischen Eindringung eines anderen Körpers entgegensetzt. Je nach der Art der Einwirkung unterscheidet man verschiedene Arten von Härte. So ist Härte nicht nur der Widerstand gegen härtere Körper, sondern auch gegen weichere und gleich harte Körper. Die Definition von Härte unterscheidet sich gegenüber der von Festigkeit, welche die Widerstandsfähigkeit eines Materials gegenüber Verformung und Trennung darstellt.

Härte ist auch ein Maß für das Verschleißverhalten von Materialien. Harte Brillengläser zerkratzen weniger, gehärtete Zahnräder nutzen sich weniger ab. Bei der Auswahl von Werkzeugschneiden wie Fräskopf oder Drehmeißel ist die Härte von besonderer Bedeutung, harte Schneiden bleiben länger scharf, brechen aber schneller.

Härte und ihre Prüfung sind wichtige Schwerpunkte in den Bereichen Festkörperphysik, Materialwissenschaft und Analyse von Werkstoffen sowie bei Geowissenschaften zur Charakterisierung von Gesteinen (Gesteinshärte) und Mineralen. Härte gehört mit der Risszähigkeit, Festigkeit, Duktilität, Steifigkeit, Dichte und der Schmelztemperatur zu den Werkstoffeigenschaften

Die Härte ist auch einer der wesentlichsten petrophysikalischen Parameter. Sie hat auch bei der Bohrbarkeit der Gesteine einen wesentlichen Einfluß.

Zu unterscheiden ist diese Härte von der Wasserhärte, die auch für geothermisches Thermalwasser eine große Bedeutung hat.

Maßeinheit und Wertebereich

Werte für die Härte werden oft dimensionslos als Einordnung in spezielle Skalen angegeben. Es ist dann die sowohl dei verwendete Skala als auch das (meist genormte) Prüfverfahren anzugeben. Gängige Skalen sind:

  • Martens (Universalhärte)
  • Rockwell (HR) 
  • Brinell 
  • Vickers (HV) 
  • Knoop 
  • Shore 
  • Barcol 
  • Buchholz 
  • Leeb 
  • Mohs 

Bedeutung in der Geothermie

In der Geothermie hat insbesondere die Gesteinshärte eine Bedeutung, da sie den Widerstand des Gesteins gegen Bohrungen mit bestimmt und so Einfluß auf die Bohrtechnologie und die Wahl der Schneidwerkzeuge hat.

Die Gesteinhärte wird durch eine Diamantbohrung in einer Gesteinsprobe bestimmt. Für Minerale und Gesteine wird meist die Mohs-Skala verwendet:

 

Referenz-Mineral Härte Bemerkungen
Mohs
 
Rosiwal
absolut
Vickers
[HV]
  Talk 1 0,03 2,4 mit Fingernagel schabbar
  Gips oder
Halit
2 1,25 36 mit Fingernagel ritzbar
  Calcit
(Kalkspat)
3 4,5 109 mit Kupfermünze ritzbar
  Fluorit
(Flussspat)
4 5,0 189 mit dem Taschenmesser leicht ritzbar
  Apatit oder
Mangan
5 6,5 536 mit Taschenmesser noch ritzbar; das härteste menschliche Gewebe Zahnschmelz hat diesen Härtegrad[14], aber auch das bekannte Schmuckmaterial Strass
  Orthoklas
(Feldspat)
6 37 795 mit Stahlfeile ritzbar
  Quarz 7 120 1120 ritzt Fensterglas
  Topas 8 175 1427  
  Korund 9 1000 2060 Varietäten von Korund sind beispielsweise Rubin und Saphir.
  Diamant 10 140000 10060 Neben Siliciumcarbid härtestes natürlich vorkommendes Mineral; nur von sich selbst und (unter Hitzeeinwirkung) von Bornitrid ritzbar. Inzwischen sind einige wenige, künstlich hergestellte, härtere Materialien bekannt, unter anderem: ADNR.

Weblinks

https://de.wikipedia.org/wiki/Härte 

http://www.spektrum.de/lexikon/geowissenschaften/gesteinshaerte/5840 

zuletzt bearbeitet Januar 2020