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Vickers Härteprüfung
nach ISO 6507 und ASTM E384
Ablauf, Berechnung und Anwendung des Vickers-Verfahrens für alle metallischen Werkstoffe.Die Vickers Härteprüfung ist ein universelles, optisches Prüfverfahren zur Bestimmung der Vickershärte (HV) an nahezu allen Metallen und Werkstoffen. Genormt nach ISO 6507 und ASTM E384, nutzt die Methode eine 136° Diamantpyramide als Eindringkörper, um präzise Ergebnisse im Mikro- bis Makrolastbereich zu liefern. Trotz des Aufwands bei der Probenpräparation gilt das Verfahren aufgrund seiner hohen Genauigkeit und Reproduzierbarkeit als internationaler Standard in der Materialprüfung.
Welche Vickers-Methoden und Anwendungen gibt es?
Die Vickers-Härteprüfung wird gemäß ISO 6507 in drei Lastbereiche unterteilt: Mikrohärte (< 0,2 kgf), Kleinstlast (0,2 bis < 5 kgf) und den Makrobereich ($\ge$ 5 kgf). Maßgeblich ist dabei die aufgebrachte Prüfkraft in Newton – typische Kennzeichnungen sind HV 0,1, HV 1 oder HV 10. Abhängig vom Lastbereich variiert das Einsatzspektrum: Während sich die Mikrohärteprüfung für Dünnschichten oder die Einsatzhärtetiefe (EHT) eignet, werden höhere Kräfte für massive Bauteile und Schweißnähte verwendet. Jede Vickers-Methode ermöglicht so eine gezielte Anpassung an das jeweilige Prüfziel.
| Lastbereich | Methode | Eindringkörper | Prüfkraft F [N] | Anwendungen | Gültigkeit |
|---|---|---|---|---|---|
| Mikrohärtebereich | HV 0,01 HV 0,025 HV 0,05 HV 0,1 | Diamantpyramide 136° | 0,098 N 0,245 N 0,490 N 0,980 N | Gefügebestandteile sehr dünne Schichten | Bereich 1 HV - 3.000 HV* |
| Kleinkraftbereich | HV 0,2 HV 0,3 HV 0,5 HV 1 HV 2 HV 3 | Diamantpyramide 136° | 1,961 N 2,942 N 4,903 N 9,807 N 19,61 N 29,42 N | dünne Schichten Eht-/Rht-/Nht-Reihen dünne Bleche kleine Bauteile | |
| Makrobereich (Konventioneller Härtebereich) | HV 5 HV 10 HV 20 HV 30 HV 50 HV 100 | Diamantpyramide 136° | 49,03 N 98,07 N 196,1 N 294,2 N 490,3 N 980,7 N | normale Bauteile |
*empfohlener Härtebereich lt. ISO 6507
Wie ist der Ablauf der Härteprüfung nach Vickers?
Bei der Härteprüfung nach Vickers handelt es sich um ein optisches Messverfahren, bei dem die Härte über die Größe des bleibenden Eindrucks bestimmt wird. Dabei wird ein diamantförmiger Eindringkörper mit definierter Kraft in die Oberfläche des Prüfkörpers gedrückt. Nach der Entlastung erfolgt die Vermessung der Eindruckdiagonalen. Im Gegensatz zu Verfahren wie Rockwell, bei denen die Tiefe des Eindrucks ausschlaggebend ist, basiert die Vickers-Methode auf einer geometrischen Auswertung der Diagonalen. Ein größerer Eindruck weist dabei auf eine geringere Vickershärte des Materials hin.
Wie wird die Vickers Härte berechnet?
Die Vickershärte (HV) wird ermittelt, indem man die aufgebrachte Prüfkraft (in Newton) durch die Oberfläche des bleibenden Eindrucks im Material teilt. Der Eindruck wird mit einem pyramidenförmigen Diamanten mit einem Scheitelwinkel von 136° erzeugt. Zur Berechnung der Eindruckoberfläche wird der Mittelwert der beiden Diagonalen des quadratischen Eindrucks verwendet, da dieser in der Praxis oft leicht verzerrt ist.
Die Berechnung erfolgt gemäß ISO 6507 bzw. ASTM E384. Der typische Messbereich reicht dabei von etwa 1 HV bis zu 3000 HV – abhängig von Werkstoff und Prüfkraft.
Welche Vorteile bietet der Vickers-Test?
Die Härteprüfung nach Vickers bietet folgende Vorteile:
- Die Härteprüfung nach Vickers eignet sich für nahezu alle Werkstoffe – von sehr eher weichen bis zu extrem harten Materialien – und deckt damit den gesamten Härtebereich ab.
- Es wird stets derselbe pyramidenförmige Diamant als Eindringkörper verwendet, unabhängig von der gewählten Vickers-Methode. Somit entfällt auch ein umrüsten des Eindringkörpers.
- Da der Eindruck klein ist, kann die Prüfung in vielen Fällen als nahezu zerstörungsfrei gelten – das Prüfstück bleibt in der Regel weiterverwendbar.
Welche Nachteile hat das Vickers-Verfahren?
Die Härteprüfung nach Vickers besitzt folgende Nachteile:
- Für zuverlässige Messergebnisse ist eine sehr gute Oberflächenqualität der Probe notwendig, da der Eindruck optisch ausgewertet wird. Eine präzise Vorbereitung der Prüfstelle ist daher unerlässlich.
- Im Vergleich zu anderen Verfahren wie Rockwell nimmt die Vickers-Härteprüfung mehr Zeit in Anspruch – etwa 30 bis 60 Sekunden pro Messung, exklusive Probenvorbereitung.
- Die Prüfgeräte erfordern eine hochwertige optische Auswertungseinheit, was zu höheren Anschaffungskosten im Vergleich zu einfacheren Prüfverfahren führt.
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