Vickers

Härteprüfung nach Vickers

Die Vickers-Härte (HV) wird durch Vermessen der Diagonalen eines Eindrucks ermittelt, der nach Belastung der Probe mit einem pyramidenförmigen rhombischen Eindringkörper unter einer bestimmten Prüfkraft gebildet wird. Dabei werden Lasten im Bereich von 10 gf (1 gf) bis zu 100 kgf verwendet. Die Härteprüfung nach Vickers eignet sich für ein breites Spektrum an Applikationen zur Prüfung aller Feststoffe.

Geltende Normen:
- ASTM E384 – Mikro- und Makrobereich
- ISO 6507 – Mikro- und Makrobereich
- JIS Z 2244

Conversion Table

Anwendung

Die Härteprüfung nach Vickers ist eine sehr vielseitige Methode mit nur einem Typ Eindringkörper und einem großen Lastbereich. Sie eignet sich für ein breites Spektrum an Applikationen zur Prüfung aller Feststoffe.

Abstand zwischen Eindrücken bei Härteprüfung nach Vickers

Während der  Härteprüfung nach Vickers wird das umgebende Material durch den Eindruck verformt, was die Materialeigenschaften verändert. Um eine falsche Auslegung der ermittelten Härte zu verhindern, schreiben Normen einen bestimmten Abstand zwischen mehreren Eindrücken vor. Bei einer Härteprüfung nach Vickers von Stahl und Kupfer muss der Abstand zwischen Eindrücken mindestens drei Diagonallängen betragen, bei Blei, Zink, Aluminium und Zinn mindestens sechs Diagonallängen.

Diagonallänge

Dabei ist zu beachten, dass die Diagonallänge gemäß internationalen Normen mindestens 20 µm beträgt, um das korrekte Vermessen der Eindrücke zu ermöglichen. Das bedeutet beispielsweise, dass ein CHD-Härteverlauf mit weniger als HV0,2 zu vermeiden ist, da daduch Eindrücke von weniger als 20 µm erzeugt werden.

Überblick über die Prüfmethoden nach Vickers und die häufigsten Applikationen.

Prüfmethoden nach Vickers, Tabelle

Oberflächenpräparation

Makrohärteprüfung

  • Schleifen

Mikrohärteprüfung

  • Mechanisches Polieren
  • Elektrolytisches Polieren

Lasten

Generell gilt, dass eine so hohe Prüfkraft wie möglich angelegt werden soll. In bestimmten Fällen sind jedoch besondere Lasten erforderlich.

  • Diagonallängen von weniger als 20 µm sind zu vermeiden, da die Messgenauigkeit dadurch zu gering wird.
  • Der Unterschied zwischen den beiden Diagonalen darf bei der Härteprüfung nach Vickers nicht mehr als +/- 5 % betragen, ansonsten muss die Prüfung wiederholt werden.
Vickers Loads table
  • Prüfzeit: 10-15 Sekunden
  • Dicke des Prüfmaterials, ISO: Diagonale Länge des Eindrucks x 1,5 Prüfzeit: 10-15 Sekunden
  • Dicke des Prüfmaterials, ASTM: Mindestens das 10-Fache der Eindringtiefe

 

Geltende Normen

Geltende Normen

  • ASTM E384 – Mikro- und Makrobereich
  • ISO 6507 – Mikro- und Makrobereich
  • JIS Z 2244

Bestimmung der Einhärtetiefe (CHD)

Oberflächenhärte

Eine häufige Anwendung der Härteprüfung ist die Beurteilung der Einhärtetiefe von oberflächengehärteten Stählen. 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 sogenannten Grenzhärte (GH) berechnet. Im Lastbereich für Mikrohärten wird hierfür in der Regel die Härteprüfung nach Vickers verwendet. Unter bestimmten Umständen kann auch die Prüfung nach Knoop verwendet werden.

Einhärtetiefe = Abstand von der „Oberfläche“ zur „Grenzhärte“

  • Geltende Normen: EN ISO 2639 / EN 10328 / ISO 3754 / DIN 50190-3

Unterschiedliche Möglichkeiten zur Berechnung der CHD

Zur Bestimmung der Grenzhärte und damit der Ermittlung des CHD-Werts stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung. Die Wahl ist von dem verwendeten Härteprozess abhängig. Grundsätzlich wird zwischen drei Verfahren zur Ermittlung der Grenzhärte unterschieden:

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.

Bei der Messung eines Härteverlaufs sind die Vorschriften für Abstände zwischen Eindrücken zu beachten.


Hinweis: Bei der mechanischen Präparation der Proben ist auf gute Randschärfe zu achten, um eine präzise Messung der Einhärtetiefe zu gewährleisten.

Härteprüfung nach Jominy

Härteprüfung nach Jominy

Die Härteprüfung nach Jominy (Stirnabschreckversuch) ist ein standardisiertes Prüfverfahren zur Bestimmung der Härtbarkeit von Stahl.

  • Der Ablauf ist in den folgenden Normen beschrieben: ASTM A255 / ISO 642 / DIN 50191 / BS 4437

Bei diesem Versuch 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.

Zur Methode nach Rockwell
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 bewertet. Bei der Prüfung wird insbesondere auf die Härte um die Wärmeeinflusszone (WEZ) geachtet. Anhand der Härte in diesem Bereich lässt sich die Sprödigkeit einer Schweißnaht beurteilen und damit feststellen, ob sie die gewünschte Festigkeit aufweist.

Normalerweise 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.

  • Verwendet werden hierfür normalerweise die Prüfmethoden HV5 und HV10, in der Regel gilt die Norm ISO 9015-1/-2.

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