Glanz: aiMOOC über GPT aiMOOC Action erstellt

2026-10-11T16:33:15Z

aiMOOC über GPT aiMOOC Action erstellt

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{{T}}

{{BR}}
= Werkstofflabor und Prüfdatenauswertung – Härteverläufe an Randschichten auswerten =

'''Lernkurs für die berufliche Ausbildung'''

'''Fachbereich:''' Werkstoffprüfung, Metalltechnik, Qualitätssicherung

'''Niveau:''' Ausbildung, Grundlagen bis berufliche Anwendung

'''Lernzeit:''' ca. 75–90 Minuten

'''Lernform:''' Bildanalyse, Fachvideos, digitaler Musterprüfauftrag, Diagramme und interaktive Aufgaben

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= Einleitung =

Wie hart ist die Randschicht eines Zahnrads? Und wie weit reicht die Härtung in das Bauteil hinein?

In diesem aiMOOC lernst Du, [[Härteprüfung|Härtemesswerte]] richtig zuzuordnen, grafisch darzustellen und eine [[Einsatzhärten|Einsatzhärtungstiefe]] aus einem Härteverlauf zu bestimmen.

Du arbeitest mit einem digitalen Ausbildungsfall, echten Fachbildern und erfundenen, aber fachlich plausiblen Messwerten.

'''Dein Lernziel:''' Aus einer Messwerttabelle wird ein nachvollziehbarer Prüfbericht.

[[Datei:Vickers automated hardness tester for Case Hardening Depth.jpg|500px|rahmenlos|center]]
''Automatisiertes Vickers-Härteprüfgerät für die Bestimmung von Härtetiefen. Bild: Wikiadma, CC BY-SA 4.0.''

'''Wichtig:''' Alle praktischen Übungen dieses Kurses sind zunächst bild- und datenbasiert. Probenpräparation, Maschinenarbeiten, chemisches Ätzen und Wärmebehandlungen dürfen nur in geeigneten Ausbildungsbetrieben mit Fachaufsicht, Unterweisung und den notwendigen Schutzmaßnahmen stattfinden.

{{BR}}
== Das kannst Du anschließend ==

# [[Messlage]]: Den Bauteilrand als Ausgangspunkt bestimmen und eine Messrichtung festlegen.
# [[Vickers-Härteprüfung]]: Härtewerte und Prüfkräfte unterscheiden.
# [[Messdatenauswertung]]: Messwerte in einem XY-Diagramm darstellen.
# [[Interpolation]]: Eine vorgegebene Grenzhärte zwischen Messpunkten finden.
# [[Qualitätssicherung]]: Ergebnisse bewerten und mögliche Fehler erkennen.

{{BR}}
= Lerneinheit 1: Die Randschicht verstehen =

'''Lernzeit: 7 Minuten'''

Beim [[Einsatzhärten]] wird die Randschicht eines geeigneten Stahls durch Aufkohlen sowie anschließendes Härten und Anlassen verändert.

Das Ziel ist eine verschleißfeste Oberfläche bei einem vergleichsweise zähen Kern.

[[Datei:Amotoki CaseHardening 1 Principle En.jpg|350px|rahmenlos|center]]
''Prinzip der Randschichthärtung. Bild: Akihisa Motoki, freie Lizenz, siehe Mediennachweise.''

[[Datei:Section of carburized steel.png|350px|rahmenlos|center]]
''Mikroskopischer Querschliff eines aufgekohlten und langsam abgekühlten Stahls. Historisches Fachbild, gemeinfrei. Es zeigt ein Gefügebeispiel, aber keinen Härtenachweis für das spätere Ausbildungsbauteil.''

'''Merke:''' Eine sichtbare Gefügegrenze ist nicht automatisch die Grenze der normativ definierten Härtetiefe.

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== Videoimpuls: Gehärtete Bauteilbereiche erkennen ==

{{#ev:youtube|https://www.youtube.com/watch?v=fc8zrgYJCJw|500|center}}

''Metallography Part I – Macroscopic Techniques. Fachvideo von Prof. Dr.-Ing. Rainer Schwab, Hochschule Karlsruhe. Unter anderem werden oberflächengehärtete Bauteile gezeigt.''

'''Beobachtungsauftrag:''' Achte auf den Unterschied zwischen dem behandelten Randbereich und dem inneren Werkstoff.

'''Basisfrage:''' Warum benötigt ein Zahnrad sowohl eine belastbare Oberfläche als auch einen tragfähigen Kern?

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= Lerneinheit 2: Messlage und Prüfeindrücke =

'''Lernzeit: 9 Minuten'''

Für ein Härteprofil wird ein geeigneter Querschliff des Bauteils untersucht.

Die Tiefenkoordinate wird von der ursprünglichen Oberfläche '''senkrecht nach innen''' gemessen. Die Härteeindrücke werden an definierten Positionen angeordnet.

Bei einer gekrümmten Bauteiloberfläche ist die örtliche Oberflächennormale maßgeblich.

[[Datei:Vickers hardness.svg|500px|rahmenlos|center]]
''Prinzip der Vickers-Härteprüfung mit Diamantpyramide. Bild: Freundchen, CC0.''

[[Datei:Micro-Vickers hardness on duplex stainless steel.jpg|350px|rahmenlos|center]]
''Beispiel mikroskopischer Vickers-Eindrücke an einem anderen Stahlwerkstoff. Bild: de Souza und Mitautoren, CC BY 4.0.''

'''HV''' bezeichnet die Vickershärte.

'''HV 1''' bezeichnet die Vickersprüfung mit einer Prüfkraft von etwa 9,807 N.

Die beiden Diagonalen des bleibenden Eindrucks dienen zur Ermittlung der Härte.

Die richtige Lage der Prüfeindrücke, ausreichende Rand- und Eindruckabstände und eine geeignete Oberfläche sind entscheidend. Die Abstände sind entsprechend der anzuwendenden Norm und dem tatsächlichen Eindruckmaß zu prüfen.

{{BR}}
== Videoimpuls: Vickers-Härteprüfung ==

{{#ev:youtube|https://www.youtube.com/watch?v=7Z90OZ7C2jI|500|center}}

''Vickers Hardness Test. Fachvideo von Prof. Dr.-Ing. Rainer Schwab, Hochschule Karlsruhe.''

'''Beobachtungsauftrag:''' Erkenne Prüfkörper, Diamantpyramide und die optische Auswertung des Eindrucks.

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== Sichere Modellaufgabe: Messlage markieren ==

Du erhältst ein bereits vorhandenes Foto eines Querschliffs.

# Markiere die ursprüngliche Bauteiloberfläche.
# Zeichne eine Messrichtung senkrecht zur Oberfläche ein.
# Kennzeichne drei mögliche Messpositionen.
# Erkläre, welche Abstände eine Fachkraft vor einer realen Prüfung überprüfen muss.

'''Feedback:''' Eine Messlinie entlang der Oberfläche wäre falsch, weil sie keine Härtetiefe erfasst. Auch eine geometrisch richtig gezeichnete Linie ersetzt die Prüfung der Mindestabstände und Probenqualität nicht.

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= Lerneinheit 3: Probenqualität erkennen =

'''Lernzeit: 7 Minuten'''

Eine belastbare Härteprüfung benötigt eine geeignete Prüffläche.

Typische Vorbereitungsschritte sind Trennen, Einbetten, Schleifen und Polieren. Die originale Randlage muss erkennbar bleiben.

[[Datei:Abrasive grinding belt for metallographic sample preparation.png|500px|rahmenlos|center]]
''Schleifmittel für die metallografische Präparation. Bild: Vijesh Gogia, CC BY 4.0.''

[[Datei:Metallographic polishing process for sample preparation.png|500px|rahmenlos|center]]
''Polierausrüstung zur Vorbereitung metallografischer Proben. Bild: Vijesh Gogia, CC BY 4.0.''

'''Typische Auswerteprobleme:''' Verrundete Probenkante, Kratzer, Verschmutzungen, unklare Nullposition, unzureichender Eindruckabstand und fehlerhafte optische Erkennung.

{{BR}}
== Prozessvideo: Metallografische Vorbereitung ==

{{#ev:youtube|https://www.youtube.com/watch?v=UuHofNW40Yw|500|center}}

''Metallography Part II – Microscopic Techniques. Fachvideo von Prof. Dr.-Ing. Rainer Schwab, Hochschule Karlsruhe.''

'''Beobachtungsauftrag:''' Erkenne die Reihenfolge der Vorbereitungsstufen und überlege, warum eine beschädigte Randkante das Ergebnis beeinflussen kann.

'''Sicherheit:''' Das Video zeigt auch fachlaborbezogene Ätzarbeiten. Diese sind reine Beobachtungsinhalte und keine Anleitung für eigene chemische Versuche.

{{BR}}
= Lerneinheit 4: Der konkrete Ausbildungsfall =

'''Lernzeit: 12 Minuten'''

{{BR}}
== Dein Prüfauftrag ==

Ein Ausbildungsbetrieb kontrolliert ein einsatzgehärtetes Zahnrad aus [[16MnCr5]].

Der Auftrag verlangt einen Härteverlauf von einer ausgewählten Zahnflanke in Richtung Bauteilinneres.

'''Fiktive Vorgabe für die Übung:'''

{| class="wikitable"
! Merkmal
! Vorgabe
|-
| Bauteil
| Einsatzgehärtetes Zahnrad
|-
| Werkstoff
| 16MnCr5
|-
| Prüfverfahren
| Vickers HV 1
|-
| Gesuchter Kennwert
| CHD bei 550 HV
|-
| Ausbildungs-Toleranzbereich
| 0,55 bis 0,70 mm
|-
| Ausgangspunkt
| Ursprüngliche Zahnflankenoberfläche
|}

'''Hinweis:''' Die Vorgaben und Messwerte wurden speziell für diesen Kurs erstellt. Sie sind keine realen Prüfergebnisse und keine allgemeingültigen Grenzwerte für 16MnCr5.

{{BR}}
== Die Messwerttabelle ==

Die folgende Tabelle enthält synthetische Messpunkte aus dem Querschliff.

{| class="wikitable" style="text-align:center"
! Tiefe ab Oberfläche in mm
! Härte in HV 1
|-
| 0,20
| 720
|-
| 0,40
| 650
|-
| 0,55
| 580
|-
| 0,70
| 520
|-
| 0,85
| 430
|-
| 1,00
| 360
|-
| 1,20
| 330
|-
| 2,20
| 315
|}

Diese Werte zeigen einen fallenden Härteverlauf. Eine echte normgerechte Messreihe würde zusätzlich einen dokumentierten Messplan, passende Eindruckabstände, Geräteprüfungen und die weiteren erforderlichen Angaben benötigen.

{{BR}}
== Vom Messwert zum Härte-Diagramm ==

Stelle die Werte in einem '''XY-Diagramm''' dar.

# Die waagerechte Achse zeigt die Tiefe ab der Oberfläche in mm.
# Die senkrechte Achse zeigt die Härte in HV 1.
# Jeder Messwert bildet ein Wertepaar.
# Verbinde die Punkte zur Veranschaulichung ihres Verlaufs.
# Zeichne bei 550 HV eine waagerechte Grenzlinie.

'''Schematische Orientierung:'''

<pre>
Härte HV 1
750 |
700 | ●
650 | ●
600 | ●
550 | - - - - - - - - - - Grenzhärte
500 | ●
450 | ●
400 |
350 | ● ●
300 |
+--------------------------------------->
Oberfläche Tiefe nach innen (mm)
</pre>

''Die Skizze ist nicht maßstabsgetreu. Für die Auswertung zählt Dein maßstäbliches XY-Diagramm aus der Messwerttabelle.''

'''Prüffrage:''' Warum ist ein Liniendiagramm mit tatsächlichen Tiefenkoordinaten besser geeignet als ein Diagramm mit gleichmäßig verteilten Messpunktnummern?

'''Feedback:''' Die Tiefenabstände sind unterschiedlich groß. Ein Diagramm mit echten Tiefenkoordinaten bewahrt diese Unterschiede und ermöglicht eine sinnvolle Interpolation.

{{BR}}
= Lerneinheit 5: Die Härtetiefe berechnen =

'''Lernzeit: 10 Minuten'''

Die [[Einsatzhärtungstiefe]] CHD beschreibt bei einsatzgehärteten Stählen die Tiefe bis zu einer definierten Grenzhärte.

Für die übliche CHD-Bestimmung wird eine Grenzhärte von '''550 HV''' verwendet. Sonderfälle und abweichende Festlegungen müssen nach der anwendbaren Norm berücksichtigt werden.

Maßgeblich ist hier die [[ISO 18203]] in der Ausgabe 2026. Die Vickersprüfung wird durch ISO 6507-1 geregelt.

'''Achtung:''' CHD beim Einsatzhärten, SHD beim Oberflächenhärten und NHD beim Nitrieren sind unterschiedliche Kenngrößen. Die jeweilige Grenze darf nicht ungeprüft übertragen werden.

{{BR}}
== Gestufte Hilfen ==

'''Hilfe 1 – Orientierung'''

Suche in der Tabelle den letzten Messpunkt über 550 HV und den ersten Messpunkt unter 550 HV.

'''Hilfe 2 – Rechnung'''

Nutze für die Übungswerte die lineare Interpolation:

<math>x_{550}=x_1+\frac{H_1-550}{H_1-H_2}\cdot(x_2-x_1)</math>

'''Hilfe 3 – Musterlösung'''

Die Grenzhärte liegt zwischen 580 HV bei 0,55 mm und 520 HV bei 0,70 mm.

<math>x_{550}=0{,}55+\frac{580-550}{580-520}\cdot(0{,}70-0{,}55)</math>

<math>x_{550}=0{,}625\ \mathrm{mm}</math>

'''Ergebnis:''' Für diesen vereinfachten Ausbildungsfall ergibt sich eine rechnerische CHD von '''0,625 mm'''.

Der Wert liegt zwischen 0,55 und 0,70 mm.

'''Begründetes Feedback:''' Die rechnerische Härtetiefe erfüllt damit die fiktive Tiefenvorgabe. Eine reale Freigabe wäre allein dadurch noch nicht gerechtfertigt: Dazu müsste auch die Gültigkeit der Messung nachgewiesen werden.

{{BR}}
== Warum die Kernhärte zusätzlich wichtig ist ==

Die Kernhärte ist nicht automatisch identisch mit dem letzten Tabellenwert.

Für die Kernhärte müssen nach der maßgeblichen Prüfregel geeignete, ausreichend tief liegende Messpositionen gewählt werden. ISO 18203:2026 beschreibt dafür unter anderem die Auswertung von fünf Einzelmessungen.

'''Zusätzliche fiktive Kernmesswerte:''' 310, 315, 320, 315 und 310 HV 1.

'''Mittelwert:''' 314 HV 1.

Die Auswahl der Kernmessposition muss anhand der Bauteilgeometrie und der oberen Härtetiefentoleranz normgerecht überprüft werden.

{{BR}}
= Lerneinheit 6: Fehler erkennen und sicher arbeiten =

'''Lernzeit: 7 Minuten'''

{{BR}}
== Qualitätssicherung ==

Bevor Du ein Ergebnis freigibst, frage Dich:

# Ist die originale Bauteiloberfläche eindeutig identifiziert?
# Verläuft die Messrichtung korrekt?
# Sind Eindruckabstände und Prüfkraft geeignet?
# Sind Messwerte, Grenzhärte und Achseneinheiten dokumentiert?
# Ist die Messwertstreuung plausibel?

Ein einzelner unerwarteter Härtewert darf nicht ohne Prüfung gelöscht oder als Messfehler bezeichnet werden.

{{BR}}
== Arbeitsschutz, Gefahrstoffe und Entsorgung ==

'''Staub und Maschinen:''' Beim Trennen, Schleifen und Polieren können Stäube, Spritzer, bewegte Maschinenteile und scharfe Kanten gefährlich werden. Betriebliche Gefährdungsbeurteilung, geeignete Maschinen, wirksame Erfassung beziehungsweise Absaugung und weitere festgelegte Schutzmaßnahmen sind erforderlich.

'''Gefahrstoffe:''' Bestimmte metallografische Ätzmittel und Reinigungsmittel können ätzend, gesundheitsschädlich oder entzündbar sein. Beachte Sicherheitsdatenblätter, Betriebsanweisungen und die Freigabe der verantwortlichen Fachkraft.

'''Entsorgung:''' Gebrauchte Ätzlösungen, belastete Reinigungslösungen, Schleifrückstände und kontaminierte Verbrauchsmaterialien werden entsprechend ihrer konkreten Zusammensetzung und der betrieblichen Abfallregelung getrennt erfasst und fachgerecht entsorgt. Gefahrstoffhaltige Flüssigkeiten gehören nicht eigenmächtig in den Ausguss.

'''Keine Eigenversuche:''' Du stellst in diesem Kurs keine Ätzmittel her, führst keine Wärmebehandlung durch und erzeugst keine Schleifstäube. Reale chemische Prozesse sind ausschließlich in geeigneten Betrieben mit Fachaufsicht zulässig.

'''Fachliche Grundlage:''' [https://www.gesetze-im-internet.de/gefstoffv_2010/__6.html GefStoffV § 6], [https://www.gesetze-im-internet.de/gefstoffv_2010/__8.html GefStoffV § 8], [https://www.baua.de/DE/Angebote/Regelwerk/TRGS/TRGS-400 TRGS 400], [https://www.baua.de/DE/Angebote/Regelwerk/TRGS/TRGS-500 TRGS 500] und [https://publikationen.dguv.de/regelwerk/dguv-informationen/828/sicheres-arbeiten-in-laboratorien DGUV Information 213-850].

{{BR}}
= Interaktive Aufgaben =

{{BR}}
== Quiz: Teste Dein Wissen ==

{{MC}}

'''In welcher Richtung wird die Tiefe des Härteprofils gemessen?'''
(Senkrecht von der ursprünglichen Oberfläche nach innen)
(!Parallel zur ursprünglichen Oberfläche)
(!Entlang der nächsten Zahnkante)
(!Beliebig durch den Querschliff)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Größe gehört auf die waagerechte Achse des Härteverlaufs?'''
(Tiefe ab der Oberfläche)
(!Härtewert)
(!Prüfzeit)
(!Probennummer)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Größe wird auf der senkrechten Achse dargestellt?'''
(Vickershärte)
(!Bauteildurchmesser)
(!Prüfstrecke)
(!Werkstückmasse)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was bedeutet HV 1 bei der Vickersprüfung?'''
(Vickersprüfung mit etwa 9,807 Newton Prüfkraft)
(!Prüfung mit einem Millimeter Eindringtiefe)
(!Messung mit genau einem Eindruck)
(!Prüfung mit einer Sekunde Haltezeit)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Was wird bei der optischen Vickersprüfung am bleibenden Eindruck gemessen?'''
(Die beiden Eindruckdiagonalen)
(!Die Länge des gesamten Werkstücks)
(!Die Höhe des Prüfgeräts)
(!Die Breite der Einbettform)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Grenzhärte wird gewöhnlich zur CHD-Bestimmung beim Einsatzhärten verwendet?'''
(550 HV)
(!100 HV)
(!200 HV)
(!900 HV)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welcher Härtewert steht im Ausbildungsfall bei 0,55 mm?'''
(580 HV 1)
(!720 HV 1)
(!430 HV 1)
(!315 HV 1)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Zwischen welchen Tiefen liegt im Musterfall die Grenzhärte von 550 HV?'''
(Zwischen 0,55 und 0,70 Millimeter)
(!Zwischen 0,20 und 0,40 Millimeter)
(!Zwischen 0,85 und 1,00 Millimeter)
(!Zwischen 1,20 und 2,20 Millimeter)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Welche Härtetiefe ergibt die lineare Interpolation im Musterfall?'''
(0,625 Millimeter)
(!0,250 Millimeter)
(!1,200 Millimeter)
(!2,200 Millimeter)

{{E}}
<br>

{{MC}}

'''Wie werden gefährliche Laborabfälle behandelt?'''
(Nach dokumentierter betrieblicher Entsorgungsregelung)
(!Gemeinsam mit ungetrenntem Hausmüll)
(!Durch eigenständiges Vermischen unbekannter Flüssigkeiten)
(!Durch ungeregeltes Ableiten in den Ausguss)

{{E}}
<br>

{{BR}}
== Memory ==

Finde die sechs zusammengehörenden Begriffspaare.

<div class="memo-quiz">
{|
|-
| Randoberfläche || Bezugspunkt der Tiefenmessung
|-
| Messnormale || Richtung senkrecht zum örtlichen Bauteilrand
|-
| Vickersprüfung || Härtemessung mit Diamantpyramide
|-
| Tiefenachse || Waagerechte Koordinate des Härteprofils
|-
| Grenzhärte || Festgelegter Schwellenwert der Auswertung
|-
| Lineare Interpolation || Näherung zwischen benachbarten Messwerten
|}
{{E}}
</div>
<br>

{{BR}}
== Drag and Drop ==

Ordne die Arbeitsschritte ihren Funktionen zu.

<div class="lueckentext-quiz">

{| class="wikitable"
! Ordne die richtigen Begriffe zu.
! Thema
|-
| '''Ausgangsfläche'''
| Ursprünglichen Bauteilrand bestimmen
|-
| '''Messlinie'''
| Richtung des Härteverlaufs festlegen
|-
| '''Messpunkte'''
| Härteeindrücke räumlich zuordnen
|-
| '''Diagramm'''
| Härtewerte über der Tiefe darstellen
|-
| '''Auswertung'''
| Härtetiefe am festgelegten Schwellenwert ermitteln
|}

{{E}}
</div>
<br>

{{BR}}
== Kreuzworträtsel ==

<div class="kreuzwort-quiz">
{|
|-
| Vickers || Wie heißt das Härteprüfverfahren mit einer Diamantpyramide?
|-
| Randschicht || Wie heißt der äußere Bereich eines Bauteils?
|-
| Prüfkraft || Welche Kraft wird beim Härteeindruck aufgebracht?
|-
| Diagonale || Welche Strecke wird am Vickers-Eindruck optisch gemessen?
|-
| Interpolation || Wie heißt das Verfahren zur Bestimmung eines Zwischenwertes?
|-
| Metallografie || Wie heißt das Fachgebiet zur Untersuchung metallischer Gefüge?
|}
{{E}}
</div>
<br>

{{BR}}
== LearningApps ==

<iframe> https://learningapps.org/index.php?s=Werkstofflabor+und+Prüfdatenauswertung+%E2%80%93+H%C3%A4rteverl%C3%A4ufe+an+Randschichten+auswerten </iframe>

{{BR}}
== Lückentext ==

<quiz display=simple>
{'''Vervollständige den Text.'''<br>
|type="{}"}
Die Härteprüfung nach { Vickers } nutzt einen pyramidenförmigen Diamanteindringkörper.

Der Ausgangspunkt für die Tiefenmessung ist die ursprüngliche { Oberfläche } des Bauteils.

Die Messrichtung verläuft örtlich { senkrecht } zur Oberfläche.

Die Tiefenkoordinate wird üblicherweise in { Millimetern } angegeben.

Die Härte wird im Diagramm auf der { senkrechten } Achse eingetragen.

Mit der Vickersprüfung erhältst Du Werte der Größe { Härte }.

Für die gewöhnliche CHD-Bestimmung wird eine Grenzhärte von { 550 } HV herangezogen.

Ein Zwischenwert lässt sich durch lineare { Interpolation } abschätzen.

Die rechnerische CHD des Musterfalls beträgt { 0,625 } Millimeter.

Vor einer realen Bauteilfreigabe muss die Messung auf ihre { Gültigkeit } geprüft werden.
</quiz>

<br>

{{BR}}
= Offene Aufgaben =

Alle Aufgaben sind ohne chemische Eigenversuche oder eigenständige Maschinenarbeiten durchführbar.

{{BR}}
=== Leicht ===

'''Basisaufgaben'''

# [[Randschichthärtung|Rand und Kern]]: Zeichne einen schematischen Zahnradquerschnitt. Markiere die behandelte Randschicht und den Kern.
# [[Vickers-Härteprüfung|Prüfeindruck]]: Erstelle eine beschriftete Zeichnung des Vickers-Eindrucks mit beiden Diagonalen.
# [[Diagramm|Achsen beschriften]]: Zeichne ein leeres Koordinatensystem für den Härteverlauf und ergänze Größe und Einheit.
# [[Arbeitsschutz|Sicherheitsplakat]]: Gestalte ein digitales Plakat mit drei sicherheitsrelevanten Fragen zu metallografischen Arbeiten.

{{BR}}
=== Standard ===

'''Anwendungsaufgaben'''

# [[Messdatenauswertung|Härteprofil]]: Übertrage alle fiktiven Werte in ein maßstäbliches XY-Diagramm.
# [[Interpolation|Grenzhärte]]: Bestimme die Tiefe bei 550 HV rechnerisch und grafisch und vergleiche die Ergebnisse.
# [[Prüfbericht|Prüfprotokoll]]: Erstelle einen einseitigen Musterprüfbericht mit Bauteil, Messort, Verfahren, Tabelle, Diagramm und Bewertung.
# [[Fehleranalyse|Messfehler]]: Gestalte eine Bilderstrecke mit drei möglichen Präparations- oder Messfehlern. Nutze vorhandene freigegebene Bilder oder eigene Zeichnungen.

{{BR}}
=== Schwer ===

'''Transferaufgaben'''

# [[Qualitätssicherung|Zweite Charge]]: Werte eine weitere rein fiktive Messreihe aus: 590 HV bei 0,55 mm, 570 HV bei 0,70 mm und 530 HV bei 0,85 mm. Bestimme die Grenzhärtetiefe und vergleiche sie mit der Mustervorgabe.
# [[Messunsicherheit|Grenzwertfall]]: Begründe, weshalb eine rechnerische CHD sehr nahe an einer Toleranzgrenze besondere Aufmerksamkeit bei der Freigabe erfordert.
# [[Messstrategie|Messplan]]: Entwickle einen Vorschlag zur Lage mehrerer Härtemessspuren im Querschliff. Berücksichtige Bauteilgeometrie, Eindruckabstände und die spätere Vergleichbarkeit.
# [[Ausbildungsprojekt|Digitaler Prüfauftrag]]: Gestalte eine kurze Präsentation oder ein Erklärvideo, das die vollständige Auswertung vom Querschliff bis zum Prüfbericht zeigt.

{{:Offene Aufgabe - MOOC erstellen}}

{{BR}}
== Begründetes Feedback zu den Aufgaben ==

'''Basis – Beispielantwort:''' Im Diagramm liegt die Tiefe auf der horizontalen Achse, weil sie die Position des Härtewertes im Querschliff beschreibt. Ohne eindeutige Achsen und Einheiten ist das Diagramm nicht zuverlässig interpretierbar.

'''Anwendung – Beispielantwort:''' Die lineare Interpolation der Musterwerte ergibt 0,625 mm. Das Ergebnis ist plausibel, weil es innerhalb des Tiefenintervalls der beiden benachbarten Härtewerte liegt und innerhalb des fiktiven Toleranzbereichs.

'''Transfer – Beispielantwort:''' Bei der zweiten Charge fällt die Härte zwischen 570 HV bei 0,70 mm und 530 HV bei 0,85 mm auf 550 HV. Die lineare Interpolation ergibt 0,775 mm. Damit liegt diese fiktive Charge über der oberen Ausbildungsgrenze von 0,70 mm. Es besteht ein Abweichungsverdacht; die rechnerische Auswertung ersetzt keine Prüfung der tatsächlichen Messgültigkeit.

'''Wichtig bei allen Lösungen:''' Ein gutes Ergebnis besteht nicht nur aus einer Zahl. Es enthält eine nachvollziehbare Begründung, geeignete Einheiten und eine Aussage über mögliche Grenzen des Verfahrens.

{{BR}}
= Lernkontrolle =

Bearbeite die folgenden Aufgaben ohne die Musterlösungen. Begründe Deine Entscheidungen schriftlich.

# [[Messlage|Vergleich zweier Messlagen]]: Zwei Prüfteams messen dasselbe Zahnrad an unterschiedlich orientierten Linien. Erkläre, warum die Ergebnisse trotz gleichen Materials voneinander abweichen können.
# [[Diagramminterpretation|Unregelmäßiger Härteverlauf]]: Ein Härtewert steigt zwischen zwei ansonsten fallenden Messpunkten deutlich an. Entwickle einen Plan, wie Du die Auffälligkeit überprüfen würdest, ohne vorschnell einen Wert zu verwerfen.
# [[Qualitätsentscheidung|Bauteilbewertung]]: Die berechnete Härtetiefe erfüllt die Sollvorgabe, aber die ursprüngliche Bauteilkante wurde bei der Präparation verrundet. Begründe, welche Entscheidung zur Prüfqualität angemessen ist.
# [[Messunsicherheit|Grenznahe Messung]]: Zwei gültig erscheinende Messspuren liegen knapp auf unterschiedlichen Seiten der oberen Toleranzgrenze. Erkläre, welche ergänzenden Informationen für eine verantwortliche Entscheidung erforderlich wären.
# [[Arbeitsschutz|Sichere Ausbildung]]: Plane eine Unterrichtseinheit zur Härteverlaufsauswertung, bei der Lernende keine Gefahrstoffe verwenden und keine Schleifstäube erzeugen.
# [[Transfer|Andere Randschichtverfahren]]: Erläutere, warum bei einem nitrierten Bauteil nicht ohne Weiteres dieselbe Grenzhärte wie beim einsatzgehärteten Ausbildungszahnrad verwendet werden darf.

<br>
<br>

{{BR}}
= Lernnachweis =

Für den erfolgreichen Lernnachweis reichst Du eine digitale Prüfmappe ein.

Sie soll folgende Bestandteile enthalten:

# Eine eindeutige Darstellung von Bauteilrand und Messrichtung.
# Eine vollständige Tabelle der fiktiven Messwerte.
# Ein maßstäbliches Härteverlaufdiagramm mit korrekten Achsen und Einheiten.
# Eine dokumentierte Interpolation der Grenzhärtetiefe.
# Einen Vergleich mit der vorgegebenen Toleranz.
# Eine begründete Einschätzung der Messqualität.
# Eine kurze Darstellung wichtiger Schutz- und Entsorgungsregeln.
# Einen abschließenden Prüfbericht, der zwischen einem rechnerischen Übungsergebnis und einer tatsächlichen Bauteilfreigabe unterscheidet.

'''Bewertungskriterien:''' Fachliche Richtigkeit, saubere Darstellung, Nachvollziehbarkeit der Rechnung, begründete Entscheidung und sicherheitsbewusstes Arbeiten.

<br>
<br>

{{BR}}
= OERs zum Thema =

'''Wikipedia: Einsatzhärten'''

<iframe> https://de.m.wikipedia.org/wiki/Einsatzh%C3%A4rten </iframe>

'''Weitere frei zugängliche Informationen:'''

# [[Härte]]: Grundlagen der Härte und verschiedener Härteprüfverfahren.
# [[Metallografie]]: Untersuchung von Gefüge und metallografischen Schliffen.
# [[Werkstoffprüfung]]: Aufgaben und Verfahren der technischen Werkstoffprüfung.
# [[Einsatzhärten]]: Aufbau und Eigenschaften einsatzgehärteter Bauteile.

{{BR}}
== Fachlich geprüfte Quellen ==

Die nachfolgenden Quellen dienen der fachlichen Vertiefung. Normen sind urheberrechtlich geschützte Fachpublikationen und nicht automatisch Open Educational Resources.

# '''ISO 18203:2026:''' [https://www.iso.org/standard/89021.html Steel – Determination of the thickness of surface-hardened layers]. Aktuelle internationale Grundlage für CHD, SHD, NHD und weitere Bestimmungen der gehärteten Randschicht.
# '''DIN EN ISO 18203:2026-05:''' [https://www.dinmedia.de/de/norm/din-en-iso-18203/400150378 Deutsche Normausgabe]. Maßgeblich sind die für den jeweiligen Betrieb verbindlichen Anforderungen.
# '''ISO 6507-1:2023:''' [https://www.iso.org/standard/83898.html Metallic materials – Vickers hardness test – Part 1]. Grundlage für die Vickersprüfung.
# '''Buehler:''' [https://www.buehler.com/assets/Catalogues/Downloads/2018_SumMet_Book_Web.pdf SumMet Guide]. Fachinformationen über metallografische Probenpräparation.
# '''DGUV:''' [https://publikationen.dguv.de/regelwerk/dguv-informationen/828/sicheres-arbeiten-in-laboratorien Sicheres Arbeiten in Laboratorien]. Informationen zu sicheren Laborarbeitsbedingungen.
# '''BAuA:''' [https://www.baua.de/DE/Angebote/Regelwerk/TRGS/TRGS Technische Regeln für Gefahrstoffe]. Regelwerk zu Gefährdungsbeurteilung und Schutzmaßnahmen.

'''Fachlicher Hinweis:''' Die vereinfachte Rechnung und die erfundenen Werte dienen dem Kompetenzerwerb. Für eine reale Prüfung sind der vollständige anwendbare Normtext, das aktuelle betriebliche Prüfverfahren und die dokumentierte Eignung der Messung maßgeblich.

{{BR}}
== Mediennachweise und Nutzungsrechte ==

Alle eingebundenen Bilder wurden anhand ihrer Wikimedia-Commons-Dateiseiten auf vorhandene Dateien und Lizenzangaben geprüft.

# [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vickers_automated_hardness_tester_for_Case_Hardening_Depth.jpg Vickers automated hardness tester for Case Hardening Depth.jpg] – Wikiadma, CC BY-SA 4.0.
# [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Vickers_hardness.svg Vickers hardness.svg] – Freundchen, CC0 1.0.
# [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Micro-Vickers_hardness_on_duplex_stainless_steel.jpg Micro-Vickers hardness on duplex stainless steel.jpg] – de Souza und Mitautoren, CC BY 4.0.
# [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Abrasive_grinding_belt_for_metallographic_sample_preparation.png Abrasive grinding belt for metallographic sample preparation.png] – Vijesh Gogia, CC BY 4.0.
# [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Metallographic_polishing_process_for_sample_preparation.png Metallographic polishing process for sample preparation.png] – Vijesh Gogia, CC BY 4.0.
# [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Section_of_carburized_steel.png Section of carburized steel.png] – Historische Aufnahme aus einem japanischen Fachbuch von 1953, nach der Commons-Dateiseite gemeinfrei.
# [https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Amotoki_CaseHardening_1_Principle_En.jpg Amotoki CaseHardening 1 Principle En.jpg] – Akihisa Motoki, Mehrfachlizenzierung, darunter GNU FDL; konkrete Lizenzbedingungen auf Commons.

'''Fachvideos:''' Die drei eingebetteten Videos stammen vom YouTube-Kanal MaterialsScience2000 und nennen Prof. Dr.-Ing. Rainer Schwab beziehungsweise die Hochschule Karlsruhe als fachliche Verantwortliche. Die Videos sind eingebettet und nicht kopiert. Eine freie Nachnutzungslizenz wird nicht behauptet.

'''Medienrechtlicher Hinweis:''' Bei Weiterverwendung und Bearbeitung der Bilder sind die jeweiligen Lizenzbedingungen, Urhebernennungen und gegebenenfalls Share-Alike-Pflichten einzuhalten. Die Commons-Dateiseiten sind die maßgeblichen Lizenznachweise.

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'''[[Werkstofflabor]]'''
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Werkstofflabor und Prüfdatenauswertung – Härteverläufe an Randschichten auswerten - Versionsgeschichte

Glanz: aiMOOC über GPT aiMOOC Action erstellt