Härteprüfung nach Vickers

Härteprüfung nach Vickers

Die Härteprüfung nach Vickers eignet sich für die verschiedensten Applikationen, einschließlich der Härteprüfung im Mikrobereich. Auf dieser Seite wird die Härteprüfung nach Vickers erklärt, hier finden Sie auch praktische Informationen über die Einsatzmöglichkeiten sowie eine Liste von Geräten für die Prüfung nach Vickers im Mikrobereich.

Härteprüfung nach Vickers auf einen Blick:

  • Ideal für die Härteprüfung im Mikrobereich
  • Für die Messung der Einsatzhärtetiefe, automatische Jominy-Prüfungen und die Härteprüfung von Schweißnähten
  • Normen: ASTM E384, ISO 6507 und JIS Z 2244
Hier finden Sie unser komplettes Sortiment an Geräten für die Mikrohärteprüfung .

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DEFINITION DER HÄRTEPRÜFUNG NACH VICKERS

Die Härteprüfung nach Vickers ist eine sehr vielseitige Methode für Prüfungen im Makro- und Mikrobereich. Dank des großen Lastbereichs eignet sich dieses Prüfverfahren für viele Applikationen und Werkstoffe.

Die Härteprüfung nach Vickers gilt als einfacher als andere Härteprüfungen: Der Vorgang kann auf einem Universal-Prüfgerät oder einem Prüfgerät für den Mikrobereich durchgeführt werden, die Berechnungen sind unabhängig vom Durchmesser des Eindringkörpers und für alle Werkstoffe ungeachtet ihrer Härte kann derselbe Eindringkörper (ein pyramidenförmiger Diamant) verwendet werden.

Berechnung der Vickers-Härte (VH)

Die Vickers-Härte wird durch optisches Vermessen der Diagonalen des Eindrucks nach Belastung mit dem Eindringkörper ermittelt. Die Messwerte werden anschließend mithilfe einer Tabelle bzw. Formel in HV umgewandelt.
  • Lastbereich: 10 gf bis 100 kgf
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Messung der Vickers-Härte in 7 Schritten

- unter Verwendung eines Duramin-40 Härteprüfgeräts

1. Probe auf den Prüftisch legen.
2. Probe durch Klicken und Ziehen mit der Maus in die gewünschte Position bewegen.
3. Fokussieren durch Scrollen.
4. Prüfverfahren und Prüflast wählen.
5. Objektiv und Auftragsnamen wählen.
6. Eindringkörper mit der Übersichtskamera positionieren.
7. Prüfung starten.

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Oberflächenpräparation

Bevor das zu prüfende Material auf das Härteprüfgerät gelegt werden kann, muss es ordnungsgemäß präpariert werden.

Die erforderliche Oberflächenbeschaffenheit hängt von der verwendeten Prüfkraft ab.

Makrohärteprüfung (Prüfkraft über 1 kgf)

  • Feinschleifen der Oberfläche

Mikrohärteprüfung (Prüfkraft bis zu 1 kgf)

  • Mechanisches oder elektrolytisches Polieren der Oberfläche

Prüfkräfte

Prüfkraftbereich, Vickers
  • Haltezeit: 10-15 Sekunden
  • Dicke des Prüfmaterials, ASTM: Mindestens das 10-Fache der Eindringtiefe
  • Dicke des Prüfmaterials, ISO: Mindestens das 1,5-Fache der mittleren Diagonalenlänge

Abstand zwischen Eindrücken

Gleichgültig, welches Prüfgerät Sie für die Härteprüfung nach Vickers  verwenden, verformt der Eindringkörper das umgebende Material und ändert dessen Eigenschaften. Um eine falsche Auslegung der ermittelten Vickers-Härte zu verhindern, schreiben die Normen für die Härteprüfung nach Vickers einen bestimmten Abstand zwischen mehreren Eindrücken vor.

Stahl und Kupfer

  • Mindestens 3 Diagonallängen zwischen Eindrücken

Blei, Zink und Aluminium

  • Mindestens 6 Diagonallängen zwischen Eindrücken

Diagonallänge

Um das korrekte Vermessen der Eindrücke zu ermöglichen, schreiben die Normen für die Härteprüfung nach Vickers eine Mindestlänge der Diagonalen von 20 µm vor.

Das bedeutet beispielsweise, dass ein CHD-Härteverlauf mit weniger als HV0,2 (siehe unten) generell zu vermeiden ist, da dadurch Eindrücke von weniger als 20 µm erzeugt werden.

Verfahren und Anwendungen für die Härteprüfung nach Vickers

Nachstehend finden Sie einen Überblick über die Prüfmethoden nach Vickers und die häufigsten Applikationen.

Bestimmung der Einhärtetiefe (CHD)

Die Härteprüfung wird häufig zur Beurteilung der Einhärtetiefe von oberflächengehärteten Stählen herangezogen. Dabei wird, angefangen vom Rand des Probenquerschnitts in Richtung Probenmitte, eine Reihe von Eindrücken gesetzt. Der Härteverlauf wird als Kurve dargestellt und der Abstand von der Oberfläche zur Grenzhärte (GH) berechnet.

Bei der Messung eines Härteverlaufs sind unbedingt die Vorschriften für Abstände zwischen Eindrücken zu beachten. Bei der mechanischen Präparation der Proben ist ebenfalls auf gute Randschärfe zu achten, um eine präzise Messung der Einhärtetiefe zu gewährleisten.
  • Einhärtetiefe = Abstand von der Oberfläche zur Grenzhärte

Berechnung des CHD-Werts

Die Grenzhärte kann auf unterschiedlichen Wegen bestimmt werden. Demzufolge gibt es verschiedene Methoden zur Ermittlung des CHD-Wertes. Die Wahl ist von dem verwendeten Härteprozess abhängig. Die am häufigsten verwendeten Rechenverfahren sind nachstehend aufgeführt.

1. Aufgekohlte oder carbonitrierte Werkstücke (EN ISO 2639)

  • Grenzhärte = 550 HV
  • CHD (Eht) = Abstand zwischen der Oberfläche und dem Punkt, an dem die Härte 550 HV beträgt.

2. Induktiv oder flammengehärtete Werkstücke (EN 10328& ISO 3754)
  • Grenzhärte = 80 % x (minimale) Oberflächenhärte
  • CHD (Rht) = Abstand zwischen der Oberfläche und dem Punkt, an dem die Härte 80 % der (minimalen) Oberflächenhärte beträgt.

3. Nitrierte Werkstücke (DIN 50190-3)
  • Grenzhärte = Kernhärte + 50 HV
  • CHD (Nht, NCD) = (maximaler) Abstand zwischen der Oberfläche und dem Punkt, an dem die Härte 50 HV über der Kernhärte liegt.

Beispiel für einen CHD-Verlauf
  • Die CHD-Messung zeigt einen CHD-Wert von 0,95 mm bei einer Grenzhärte von 550 HV1.

Different ways of calculating CHD
Unterschiedliche Möglichkeiten zur Berechnung der CHD

Härteprüfung nach Vickers im Vergleich zu Knoop

Im Lastbereich für Mikrohärten wird in der Regel die Härteprüfung nach Vickers zur Bestimmung der Härte eines Werkstoffs verwendet. Die Härteprüfung nach Knoop ist dann häufig Mittel der Wahl, wenn es um die Prüfung dünner Schichten, wie Beschichtungen, geht oder um Probleme aufgrund von Rissbildung bei spröden Werkstoffen zu vermeiden.

Bei der Entscheidung, welches Prüfverfahren besser geeignet ist, sollten Sie die einschlägigen Normen berücksichtigen sowie die üblichen Kriterien, die für die Wahl eines Härteprüfverfahrens gelten.

Weitere Informationen über die Härteprüfung nach Knoop

HÄRTEPRÜFUNG NACH JOMINY

Die Prüfung nach Jominy (Stirnabschreckversuch) ist ein standardisiertes Prüfverfahren zur Bestimmung der Härtbarkeit von Stahl. Sie kann mit jedem Gerät für die Mikrohärteprüfung nach Vickers durchgeführt werden.

  • Der Ablauf ist in den folgenden Normen beschrieben: ASTM A255 / ISO 642 / DIN 50191 / BS 4437
Bei der Prüfung nach Jominy wird eine genormte zylindrische Stahlprobe auf die Austenitisierungstemperatur (etwa 980 °C bis 1010 °C) erhitzt und dann an der Stirnseite mit einem standardisierten Wasserstrahl abgeschreckt (abgekühlt). Nach dem Abkühlen wird die Härte in bestimmten Abständen, beginnend mit der abgeschreckten Stirnseite, ermittelt. Als Prüfmethode wird entweder HRC oder HV30 verwendet.

Die verschiedenen Härtewerte entlang der Prüffläche ergeben sich aus den Gefügeunterschieden, die durch die Verlangsamung der Abkühlungsgeschwindigkeit mit zunehmendem Abstand vom abgeschreckten Ende erzeugt werden. Je größer die Härte des Materials an einem bestimmten Abstand zur Stirnseite, desto höher die Härtbarkeit des Stahls.

Für diese Prüfungen kommen sowohl Härteprüfung nach Vickers als auch nach Rockwell infrage. Bei der Entscheidung, welches Prüfverfahren besser geeignet ist, sollten Sie die einschlägigen Normen berücksichtigen sowie die üblichen Kriterien, die für die Wahl eines Härteprüfverfahrens gelten.

Weitere Informationen über die Härteprüfung nach Rockwell

Jominy Testing
Härteprüfung nach Jominy
Härteprüfung von Schweißnähten

Härteprüfung von Schweißnähten

Für die Härteprüfung von Schweißnähten wird die Prüfung nach Vickers verwendet. Mit dieser Prüfung wird die Festigkeit einer Schweißnaht unter besonderer Berücksichtigung der Härte um die Wärmeeinflusszone (WEZ) bewertet. Anhand der Härte in diesem Bereich lässt sich die Sprödigkeit einer Schweißnaht beurteilen und damit feststellen, ob sie die gewünschte Festigkeit aufweist. Die Härteprüfung von Schweißnähten kann auf jedem Gerät für die Mikrohärteprüfung nach Vickers durchgeführt werden.

Bei der Härteprüfung von Schweißnähten wird eine Messserie mit einem bestimmten Muster in einem bestimmten Abstand zum Probenrand oder vom oberen Ende der Schweißnaht aus durchgeführt. Die Härtewerte können als Kurve dargestellt werden.

  • Üblicherweise verwendete Verfahren: HV5 und HV10
  • Geltende Normen: ISO 9015-1/-2

PRÜFGERÄTE FÜR DIE HÄRTEPRÜFUNG NACH VICKERS

Die Härteprüfung  ist der wichtigste Bestandteil der meisten Qualitätssicherungsabläufe. Deswegen bietet Struers ein komplettes Sortiment an Geräten für die Härteprüfung, einschließlich Geräten für die Mikrohärteprüfung nach Vickers.

Struers gehört zu den führenden Herstellern von Prüfgeräten für die Härteprüfung nach Vickers. Alle unsere Geräte, ob für den universellen Einsatz, den Mikro- oder den Makrobereich, zeichnen sich durch Genauigkeit, Benutzerfreundlichkeit und Langzeit-Verlässlichkeit aus.

Geräte

Duramin-4: Manuelles Mikro- und Mikro-/Makro-Härteprüfgerät
Lastbereiche: 10 gf bis 2 kgf, 1 kgf bis 62,5 kgf

Duramin-40: Halb- und vollautomatisches Härteprüfgerät für den Mikro- und Makrobereich
Lastbereiche: 10 gf bis 10 kgf, 10 gf bis 31,25 kgf, 1 gf bis 62,5 kgf

Duramin-100: Vollautomatisches Härteprüfgerät für den Mikro- und Makrobereich, universell einsetzbar
Lastbereiche: 10 gf bis 62,5 kgf, 10 gf bis 150 kgf, 10 gf bis 250 kgf

Duramin-600: Halbautomatisches Universal-Härteprüfgerät
Lastbereiche: 1 kgf bis 250 kgf, 3 kgf bis 750 kgf, 5 kgf bis 3.000 kgf

Duramin-650: Halb- und vollautomatisches Universal-Härteprüfgerät
Lastbereiche: 1 kgf bis 250 kgf, 3 kgf bis 750 kgf, 5 kgf bis 3.000 kgf

Hier finden Sie unser gesamtes Sortiment an Duramin Härteprüfgeräten.

Delve

HÄRTEPRÜFUNG BASISWISSEN

Wenn Sie mehr über die verschiedenen Verfahren für die Härteprüfung von metallischen und anderen Werkstoffen erfahren möchten, einschließlich aller Begriffserklärungen, der verschiedenen Anwendungen und der Vorbereitung für eine Härteprüfung, können Sie alles auf unserer Website herunterladen.

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Anwendungsspezialisten

Unsere Applikationsspezialisten im Überblick:
Helle Michaelsen

Helle Michaelsen

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Struers Aps
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Dr. Holger Schnarr

Dr. Material Science,
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Struers GmbH
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Ulrich Setzer

Materials Engineer, Degree of Technical Assistant for Metallography and Material Science,
Metallographer
Struers GmbH
Willich, Germany
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Tech. Ass. Metallography and Material Science,
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B.S. in Materials Science and Engineering,
Application Specialist
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Pawel Kotelon

M.S. in Non-Ferrous Metallurgy,
Head of Application Central GmbH
Struers Sp. z o.o.
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