Härteprüfung mittels Vickers-Verfahren

(Quelle: Firma CISAM Ernst Härteprüfer SA)

Das Vickers-Verfahren

Das Vickers Prüfverfahren ist dem Brinell-Verfahren ähnlich, wobei der Diamanteindringkörper in Form einer Pyramide mit quadratischer Grundfläche und einem Flächen- Winkel von 136° verwendet wird. Das ergibt einen Eindruck in Form einer konkaven (negativen) Pyramide mit quadratischer Grundfläche. Gemessen werden die Längen der beiden Diagonalen des Eindrucks. Daraus wird der Mittelwert gebildet.

Die Berechnung der Vickershärte erfolgt nach der folgenden Formel, wobei d den Mittelwert der Längen der Eindruck-Diagonalen möglichst genau angibt.

Die Bezeichnung für Vickers-Prüfung ist HV (H= Härte - V = Vickers) gefolgt von der Prüfkraft und eventuell dessen Einwirkungsdauer. Die Angabe der Prüfkraft erfolgt in den ursprünglichen kp-Zahlenwerten, weswegen die tatsächliche Prüfkraft durch 9,81 dividiert werden muss, um die Vickersangabe zu erhalten (z.B. HV50 bedeutet = 490,5N / 9,81) Zum Beispiel 305 HV 10/15.

Beispiel:   210 HV50/30   Vickershärte 210, Prüfkraft 490,03N, Prüfdauer 30 Sekunden

Die Prüfkraft ist innerhalb von 2–8 s aufzubringen und für etwa 30 s aufrechtzuerhalten. Beträgt die Einwirkdauer 10–15 s, kann auf eine separate Zeitangabe verzichtet werden.

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1.1 Anwendungsbereiche mit verschiedenen Vickers-Prüfkräften

Da bei der Vickers-Prüfung nur ein einziger Eindringkörper verwendet wird und der Vickerswert die spezifische Prüfkraft pro mm² der Eindrucksfläche angibt, sind Ergebnisse, die mit unterschiedlichen Prüfkräften erzielt werden, direkt vergleichbar (Lastproportionalität).

Beispielsweise liefert eine Prüfung desselben Materials einmal mit 294,30 N und einmal mit 9,81 N nahezu identische Ergebnisse – vorausgesetzt, das Material ist homogen und ohne Schichtungen verschiedener Härten. 

Auch bei Materialien mit Schichtungen ist die Vickers-Prüfung sinnvoll: Mehrere aufeinanderfolgende Prüfkräfte können genutzt werden, um die Dicke von Oberflächenbehandlungen, wie etwa Nitrierhärtungen, zu bestimmen.

Im Übrigen gelten auch für die Vickers-Prüfung die schon erwähnten Regeln (Mindestdicke = 10 x Eindrucktiefe) (besser: Dicke 1,5fache der Diagonalenlänge).

Die Methode eignet sich besonders für kleine oder dünne Werkstücke sowie für Teile mit Oberflächenbehandlung, bei denen niedrige Prüfkräfte erforderlich sind.

Bei nicht homogenen Materialien, wie z. B. Gusseisen, ist die Vickers-Prüfung jedoch nicht empfehlenswert.

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1.2 Vorteile und Einschränkungen der Vickers-Prüfung 

• Der größte Vorteil der Vickers-Prüfung liegt darin, dass sie eine einheitliche Skala von der niedrigsten bis zur höchsten Härte abbildet, was sie besonders für Laborprüfungen prädestiniert.
• Die Nachteile der Vickers-Prüfung liegen vor allem in der vergleichsweise geringen Geschwindigkeit, da die Messung des Eindrucks optisch über Mikroskop oder Projektor erfolgt. Moderne, automatische Bildauswertsysteme am Computer reduzieren diese Fehlerquelle jedoch erheblich.
• Die Prüffläche muss sorgfältig vorbereitet werden, und die senkrechte Ausrichtung des Eindringkörpers ist entscheidend, da bereits kleinste Neigungen zu unregelmäßigen Eindrücken führen. Daher eignet sich das Vickers-Verfahren nur bedingt für Serienprüfungen.
• Bei manchen Materialien ist der Eindruck schwer ablesbar, da die Belastung ungleichmäßig verteilt wird – beispielsweise stärker an den Kanten als an den Seiten des pyramidenförmigen Eindrucks.

Insgesamt zeigt sich, dass das Vickers-Verfahren insbesondere für Laboranwendungen besser geeignet ist als für den Einsatz in Werkstätten.

Zur Überwindung dieser Einschränkungen bieten ERNST-Geräte die Möglichkeit, die Vickershärte schneller und direkter abzulesen.

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