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Wie hart war bzw. ist unser Geld?


Münzen Revue - epaper ⋅ Ausgabe 2/2020 vom 29.01.2020

Bei der in der Überschrift gestellten Frage geht es nicht um die „Härte“ oder Stabilität einer Währung, sondern um die Härte des Münzmaterials. Diese Zweideutigkeit des Begriffes „Härte“ führte immer mal wieder Journalisten zu der Frage, wie es um die Härte von alter und neuer Währung/Münze bestellt sei. Das war 1990 so beim Wechsel von der DDRMark zur D-Mark und das war 2002 so bei der Ablösung der D-Mark durch den Euro. Daran anknüpfend sollen hier Untersuchungen zur Härte von DDR-Mark, DM, Euro sowie einer Reihe weiterer Alu - miniummünzen – als Vergleich zur DDRMark – vorgestellt werden.

Wofür ist ...

Artikelbild für den Artikel "Wie hart war bzw. ist unser Geld?" aus der Ausgabe 2/2020 von Münzen Revue. Dieses epaper sofort kaufen oder online lesen mit der Zeitschriften-Flatrate United Kiosk NEWS.

Bildquelle: Münzen Revue, Ausgabe 2/2020

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... die Härte wichtig? Sie entscheidet über den Aufwand bei der Herstellung der Münzen und über ihren Verschleiß im Umlauf.

Und was ist Härte? Für den Ingenieur ist Härte zunächst der Widerstand, den ein Werkstoff dem mechanischen Eindringen eines anderen Körpers entgegensetzt. Bei der Härteprüfung von Metallen werden genormte Prüfkörper – Kugel oder Pyramide – unter festgelegten Bedingungen in das Werkstück gedrückt. Im Anschluss wird die Oberfläche oder die Tiefe des bleibenden Eindruckes gemessen.

Ob man eine solche Härteprüfung als quasi zerstörungsfreie Prüfung einstuft oder nicht, hängt vom Untersuchungsgegenstand ab. Bei einem Stahlträger und vielleicht auch bei einer stark durch den Umlauf abgenutzten Münze ist ein Eindruck von 0,3 - 0,4 mm tolerierbar. Bei einer prägefrischen Münze stellt dieser Eindruck dagegen eine schwere Beschädigung dar.

Die Härte eines Werkstoffs hängt von seiner Zusammensetzung, aber auch ganz stark von seiner Vorbehandlung ab. Ein gemessener Härtewert hängt darüber hi - naus auch von der Prüfmethode ab. Die vom Autor für die vorgestellten Untersuchungen genutzte Prüfmethode ist das Vickers-Verfahren, damit wird die Vickershärte ermittelt.

Vickershärte – für den, der es genauer wissen möchte

Bei der 1925 von Smith und Sandland entwickelten Härteprüfung für homogene Werkstoffe wird eine gleichseitige Diamantpyramide mit einem Öffnungswinkel von 136° unter einer festgelegten Prüfkraft in das Werkstück eingedrückt (siehe Abb. 1). Diese Prüfkraft wird durch ein entsprechendes Gewicht erzeugt.

Aus der mittels eines Messmikroskops festgestellten Länge der Diagonalen des bleibenden Eindrucks wird die Eindruckoberfläche errechnet. Als diese Härteprüfung entwickelt wurde, war es noch allgemein üblich, die Prüfkraft in der Einheit Kilopond anzugeben. Mit dem Bezug auf die Oberfläche (nicht die Basis- oder Projektionsfläche der Pyramide) ergibt sich die folgende Gleichung für HV, die Vickershärte:

Die Tiefe des Eindrucks kann man berechnen, für die vorgegebene Geometrie der Pyramide beträgt sie 14,3% der Diagonale. Neben dem Härtewert müssen auch das verwendete Prüfverfahren und die Prüfkraft immer mit angegeben werden.

Bei der Angabe 135 HV 10 bedeutet: 135 = Härtewert, HV = Verfahren und 10 = Prüfkraft F in Kilopond. Bei einer Belastung, die nicht zwischen 10 und 15 s andauert, muss die Belastungszeit ebenfalls angegeben werden, beispielsweise: 135 HV 10/30.

Die Vickersprüfung wird normalerweise an einem festen Prüfgerät durchgeführt, welches nicht wackelt oder gestört werden kann – wie die vom Autor genutzte Apparatur. Für Prüfungen an sehr großen und/oder festen Bauteilen gibt es auch tragbare Härteprüfgeräte.

Eigene Messungen, Apparatur, Ergebnisse

Abb. 2 zeigt die zur Messung der Härte genutzte Apparatur, die auf der rechten Seite zu sehenden Stifte entsprechen den verfügbaren Gewichten. Vorn ist der Faltenbalg für die Höhenverstellung zu sehen, oben der Bildschirm mit dem stark vergrößerten Ausschnitt der untersuchten Probe.

Abb. 3 zeigt den Prüfvorgang an einem 50-Pfennig-Stück von 1920. Die Münze wird auf die Probenunterlage gelegt und über die Höhenverstellung der Probenunterlage wird zunächst der richtige Abstand zum Mikroskop eingestellt, so dass die Oberfläche der Münze möglichst scharf abgebildet wird. Anschließend wird der Messvorgang eingeleitet, d.h. der Stempel mit der Diamantpyramide wird abgesenkt und mit dem ausgewählten Gewicht belas - tet. Abb. 4 zeigt einen Ausschnitt aus der „1“ vom 1-Mark-Stück der DDR von 1977 vor der Härteprüfung. Dieser Ausschnitt hat im Original einen Durchmesser von etwa 1,9 mm, das entspricht einer etwa 90fachen Vergrößerung auf demBildschirm! Zu erkennen ist die stark zerkratzte Oberfläche der Münze - dies gilt generell für alle untersuchten, dem Umlauf entnommenen Münzen. Das Lineal, beschriftet in Zehntelmillimetern, gestattet die Messung der erzeugten Eindrücke.

Abb. 2: Apparatur nach Vickers


Abb. 3: Härtemessung nach Vickers (10 kp) für die Münze zu 50 Pfennig 1920


Abb. 4: Bildschirm mit einem Ausschnitt der „1“ von der 1-M-Münze 1977


Nach dem vorgegebenen Zeitraum von etwa 15 Sekunden erfolgt die Entlastung des Stempels. Anschließend werden die beiden Diagonalen des Eindrucks mit dem auf dem Bildschirm verschiebbaren Lineal gemessen.

Die Abb. 5–8 zeigen die bei der Prüfung mit einem 10-kp-Gewicht (entspricht einer Masse von 10 kg) entstandenen Eindrücke. Aus den ermittelten Diagonalen des Eindrucks wird der Härtewert berechnet. Teilweise sind auch die Pyramidenkanten zu erkennen. Abweichungen von der exakt quadratischen Form des Eindrucks sprechen zum einen für Inhomogenitäten des Materials. Darüber hinaus hängt die Balligkeit vom Verhältnis von Elastizitäts- zu Fließverhalten und vom Verfestigungsverhalten des Materials ab.

Die vier mit einem Foto dokumentierten Messungen (Abb. 5–8) haben die folgenden Abmessungen ergeben, die angegebene Tiefe ist berechnet

1 DM Bundesrepublik 1966: Diagonalen 0,38 x 0,37 mm, Tiefe 0,054 mm, sehr saubere Kanten;
1 DM DDR 1956: 0,36 x 0,38 mm, Tiefe 0,053 mm, weniger saubere Kanten, Diagonalen (Kanten der Pyramide) erkennbar ;


· 50 Pfennig 1920: 0,58 x 0,59 mm, Tiefe 0,084 mm, ballige Form, Diagonalen erkennbar;
10 Filler 1959: 0,61 x 0,61 mm, Tiefe 0,087 mm, stark ballige Form, sehr gut erkennbare Diagonalen.

Die Abb. 9 bis 11 zeigen Detailaufnahmen von drei untersuchten Münzen mit jeweils mehreren Eindrücken. Bei Abb. 10 sind durch die Beleuchtung insbesondere die linken Hälften der Eindrücke zu sehen. Abb. 11 zeigt die 10-Filler-Münze, deren Profil stark abgegriffen ist. Ich weiß nicht, wie lange die Münze im Umlauf war. Aber solche abgenutzte Münzen kenne ich weder aus der DDR noch aus Polen oder der ČSSR.

Ermittelte Härtewerte

Das erste Diagramm (Abb. 12) zeigt für zwei Münzen die Ergebnisse von Mehrfachmessungen. Zu erkennen ist die teils beträchtliche Streuung der Werte. Aus den erhaltenen Messwerten lassen sich jeweils Mittelwert und Standardabweichung, auch Streuung genannt, ermitteln. Die Werte für die beiden Münzen betragen:

Mit einer Wahrscheinlichkeit von 68% sollten alle Werte innerhalb eines Intervalls Mittelwert ± Standardabweichung liegen, mit 95% Wahrscheinlichkeit liegen sie in einem doppelt so breiten Intervall.

Ursachen für die Streuung können sein:

Messfehler/Messungenauigkeiten
Materialinhomogenitäten
unterschiedliche Härte verschiedener Bereiche der Münze
Unterschiede von Münze zu Münze

An dieser Stelle soll darauf hingewiesen werden, dass die Härte nicht nur von der Zusammensetzung der verwendeten Legierung abhängt, sondern auch von der Verarbeitung – vom Walzen des Materials bis zum Prägen der Münze. Insbesondere beim Prägen werden unterschiedliche Bereiche der Münze auch unterschiedlich stark verfestigt.

Beim Vergleich der von anderen Autoren ermittelten Werte müssen selbstverständlich auch das genutzte Verfahren und die verwendete Prüfkraft berücksichtigt werden. Nach den oben angegebenen Formeln sollte das Ergebnis zwar unabhängig von der Prüfkraft sein, aber nicht umsonst wird diese bei den Werten mit angegeben.

Abb. 5: 1 DM (BRD) 1966


In der Berliner Zeitung vom 21./ 22.7.1990 wurden unter der Überschrift „Wie hart ist die harte DM denn wirklich?“ die Härtewerte (HV5) für die 1-Mark-Münzen Ost und West mit 95,7 und 130,8 angegeben. Beide Werte bestätigen die vom Autor ermittelten Werte in der Größenord-nung, wobei der Unterschied zwischen Ost und West noch deutlicher ausfällt.

Abb. 9: 1 DM (DDR) 1956


Abb. 10: 5 Mark (DDR) 1969


Abb. 11: 10 Filler (Ungarn) 1959


Abb. 12: Messwertstreuung für 2 Münzen


Abb. 6: 1 DM (DDR) 1956


Abb. 7: 50 Pfennig (Deutsches Reich) 1920


Abb. 8: 10 Filler (Ungarn) 1959


Das zweite Diagramm (Abb. 13) zeigt einen Vergleich von verschiedenen Aluminium- Münzen. Bei den Werten handelt es sich um die Mittelwerte der Einzelmessungen (vergl. Abb. 12), allerdings sind es hier nur jeweils 8 Einzelwerte. Spitzenreiter ist bei diesem Vergleich die 1956er 1-DMMünze der DDR, den zweitbesten Wert hat die 1-M-Münze der DDR von 1975. Am schlechtesten schneiden die beiden Münzen von 1920/1922 und die ungarische 10-Filler-Münze ab. Bei der 10-Filler- Münze ist der Zusammenhang von geringem Härte-Wert und mangelnder Abriebfestigkeit gut zu erkennen (Abb. 11). Die beiden Münzen von 1920/1922 waren dagegen nur sehr kurze Zeit im Umlauf, deswegen sind sie trotz geringer Härte gut erhalten. Die weiteren fünf Münzen aus Ungarn, Polen, Finnland, Österreich und der ČSSR liegen im Mittelfeld.

Das dritte Diagramm (Abb. 14) zeigt einen Ost-West-Vergleich. Die 1956er 1- DM-Münze der DDR weist eine relativ große Härte auf, vergleichbar der 1-DMMünze der BRD. Die Härte des Euro liegt im gleichen Bereich, bei der 1-Euro-Münze liegt der Wert für die Pille etwas darunter, der für den Ring etwas darüber. Die 1- M-Münzen der DDR aus den 1970er Jahren wie auch die 5-M-Münze von 1969 haben demgegenüber vergleichsweise niedrige Härtewerte.

Warum war die 1-DM-Münze der DDR von 1956 so viel härter als die späteren Ausgaben bzw. als alle anderen untersuchten Aluminiummünzen? Sie bestand aus einer speziellen Aluminiumlegierung: AlMg3Zn1, d. h. etwa 96% Aluminium, 3% Magnesium und 1% Zink.1 Die ungarische 10-Filler-Münze – die von den untersuchten Münzen den niedrigsten Härtewert hatte – soll aus einer Legierung AlMn1 (Aluminium mit etwa 1% Mangan) hergestellt worden sein.2 Generell sind genaue Materialangaben selten, bei den meisten Münzen aus einer Aluminiumlegierung heißt es beispielsweise nur „Aluminium“, bei der 1-DM-Münze der BRD nur „Kupfer-Nickel“.

Als die neue Münze zu 1 DM – sie kam am 31.7.1956 in Umlauf – am nächsten Tag in den Tageszeitungen vorgestellt wurde, hieß es im Neuen Deutschland (ND) „Leichtmetalllegierung“ und in der Berliner Zeitung „Speziallegierung“. Den Begriff „Aluminium“ wollte man den Bür-gern offensichtlich nicht zumuten, das klang zu billig und erinnerte an Notzeiten. Das ND hatte dafür technische Daten verraten. Die 1-DM-Münzen würden mit einem „Gewicht“ von 100 Tonnen geprägt. Nimmt man diesen Wert wörtlich, so ergibt das bei 25 mm Durchmesser einen Prägedruck von 204 kp/mm². Der entsprechende Wert aus der Härtemessung liegt bei nur etwa 140 kp/mm².

Abb. 13: Aluminiummünzen im Vergleich


Abb. 14: Ost-West-Vergleich (Fotonachweis: Abb. 1 Wikipedia, alle anderen Autor)


Die Härte des Münzmaterials bzw. der fertigen Münze war bzw. ist immer ein Problem bei der Herstellung von Münzen. Die Münze der DDR in Berlin hat zum Beispiel mehrfach Auftragsmessungen an das Prüflabor des VEB Rationalisierungswerk Berlin gegeben, dabei ging es um die Untersuchung von bundesdeutschen, italienischen oder kuwaitischen Münzen, aber auch um eigene Münzen bzw. Proben. Für die Probe eines 5-Pfennig-Stückes aus Stahl wurde eine Vickershärte von knapp 170 gemessen. Und bei der Untersuchung der bundesdeutschen 2-Pfennig-Münze (Kupfer auf Stahl) wurde die Problematik dieser Messungen deutlich: bei der klassischen Härtemessung wird hier eher die Härte des Stahlkerns erfasst, die für den Abrieb im Umlauf wichtige Deckschicht ist für eine solche Messung zu dünn. Die Schichtdicke betrug ja nur etwa 45-60 μm – verglichen mit der oben genannten Eindringtiefe von 54 μm bei der Münze zu 1 DM von 1966 (Abb. 5). Bei kleinerem Gewicht wird die Eindrucktiefe zwar geringer, aber der Mess - fehler wird auch größer.

Für Messungen der Oberflächenhärte bei beschichteten Münzen kommt die sogenannte Nanoindentierung in Frage. Hierbei werden Kraft und Eindringtiefe während des Messvorgangs erfasst, die Eindrucktiefe liegt typisch bei nur etwa 50 nm (Nanometer) bzw. 0,05 μm – also um den Faktor 1000 kleiner als bei den klassischen Messungen.

Bei einer Anfrage in der Berliner Münze vor einigen Jahren bezüglich der verwendeten Legierungen und der dazu gehörigen Härtewerte hieß es nur, es seien keine aussagefähigen Unterlagen vorhanden! Auch Leisering, der sich in seinem Buch3 sehr ausführlich mit den Problemen bei der Herstellung der DDR-Münzen beschäftigt und dazu viele Akten ausgewertet hat, nennt keine Daten bezüglich Zusammensetzung und Materialkennwerten.

Zur Qualitätssicherung bei der Münzproduktion gehört auch die Härteprüfung der Ronden. Heute gibt es vollautomatische Prüfgeräte, die z.B. für 100 Ronden pro Stunde die Härtewerte ermitteln4 und damit eine fertigungsnahe Qualitätssicherung ermöglichen – sinnvoll natürlich beim Rondenhersteller.

Der Aufwand zur Ermittlung der Abriebfestigkeit bzw. der Lebensdauer von Münzen ist deutlich höher als zur Messung der Härte. Hammer hat dazu 1973 Messungen vorgestellt und Ergebnisse mitgeteilt.5

Abschließend noch eine Frage: Warum blieb man in der DDR nicht bei der Legierung der ersten Ausgabe, gab es technische Probleme? Und eine zusammenfassende Feststellung: Die Härte ist eine für die Herstellung und den „Gebrauch“ der Münze sehr wichtige Größe, allerdings ergeben sich bei Messungen derselben im allgemeinen größere Streuungen in Abhängigkeit von den oben aufgeführten Einflussgrößen. Kleinere Unterschiede in den Messwerten sollten demzufolge nicht überbewertet werden.

1 Günter und Gerhard Schön: Kleiner deutscher Münzkatalog. 48. Auflage Regenstauf 2018, S 355.
2 P. Hammer: Münzen aus Aluminium. Numismatische Beiträge 1976, Heft 1.
3 Peter Leisering: DDR-Geld - Geldgeschichten aus der DDR. Gietl-Verlag, Regenstauf 2011, S. 64–81 und 135– 153.
4 Als Beispiel sei die Firma Hegewald & Peschke MPT genannt.
5 P. Hammer: Verschleiß und Lebensdauer von Münzen. In: Schmierungstechnik 4 (1973), Heft 6, S. 165–170.