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Härteprüfung mittels Vickers-Verfahren

(Quelle: Firma CISAM Ernst Härteprüfer SA)

Inhaltsverzeichnis:

    1.1 Anwendungsbereiche mit verschiedenenen Vickers-Prüfkräften
    1.2 Vorteile und Einschränkungen der Vickers-Prüfung 

Das Vickers-Verfahren

 (ACHTUNG! Die Angaben in diesem Abschnitt sind teilweise veraltet! - wird überarbeitet.)

Dieses Prüfverfahren ist dem Brinell-Verfahren ähnlich, wobei der Diamanteindringkörper in Form einer Pyramide mit quadratischer Grundfläche und einem 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 (Mittelwert).

Bild 5. Prinzip der Härteprüfung nach Vickers (s. ISO 6507-1, -2, -3)

 

Wie bei der Brinellzahl ist die Vickershärtezahl HV durch das Verhältnis zwischen aufgebrachter Prüfgesamtkraft und der Oberfläche des Eindrucks gegeben.

Die am häufigsten verwendeten Prüfkräfte sind: 9,81 - 19,62 - 49,05 -98,10 - 294,30 N. Es besteht auch die Möglichkeit, Prüfkräfte weit unter 9,81 N zu verwenden,wobeiman sich damit in das Gebiet der Mikrohärte und in Anwendungsbereich von metallographischen Labors befindet.

Die Berechnung der Vickershärte erfolgt nach der folgenden Formel, wobei d den Mittelwert der Längen der Eindruck-Diagonalen (Genauigkeit: +/- 0,002mm) 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 urpsünglichen kp-Zahlenwerten, weswegen die tatsächliche Prüfkraft durch 9,81 dividiert werden muß, um die Vickersangabe zu erhalten (z.B. HV50 è 50 = 490,5N / 9,81) Zum Beispiel 305 HV 10/15.

     Beispiel:   210 HV50/30   Vickershärte 210, Prüfkraft 490,5N, Prüfdauer 30 Sekunden

Die Prüfkraft soll innerhalb von 15 Sekunden aufgebracht werden und weitere 30 Sekunden wirksam sein. Weiche Werkstoffe erfordern längere Prüfzeiten, Stahl ab einer Härte von 140 HV nur noch 10 Sekunden.

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1.1 Anwendungsbereiche mit verschiedenenen Vickers-Prüfkräften

Da nur ein einziger Eindringkörper vorgesehen ist und da die Vickerszahl die spezifische Prüfkraft pro mm² der Eindrucksoberfläche darstellt, sind die mit verschiedenen Prüfkräften erhaltenen Werte untereinander vergleichbar.

Wird zum Beispiel eine Prüfung auf dem gleichen Material, einmal mit einer Prüfkraft von 294,30N und ein zweites mal mit 9,81N vorgenommen, stimmen die Ergebnisse überein ( natürlich muß das Material homogen sein, ohne Schichtungen verschiedener Härten). 

Auch bei Materialien mit Schichtungen kann die Vickers-Prüfung sehr geeignet sein; es werden mehrere ansteigende Prüfkräfte nacheinander verwendet, um die Dicke der Oberflächenbehandlungen, wie z.B. Nitrierhärtung, zu bestimmen.

Im übrigen gelten auch für die Vickers-Prüfung die schon erwähnten Regeln (Mindestdicke = 10 x Eindrucktiefe) oder anders ausgedrückt soll die Diagonale nicht länger als 2/3 der Probendicke sein.

Die Vickers-Prüfung ist vor allem zur Prüfung kleiner, dünner Teile oder Werkstücke mit Oberflächenbehandlung geeignet, d.h. für Prüfungen mit niedrigen Prüfkräften. 

Bei nicht homogenen Materialien, wie z.B. Gußeisen, ist die Vickers-Prüfung zu vermeiden.

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1.2 Vorteile und Einschränkungen der Vickers-Prüfung 

  • Der größte Vorteil der Vickers-Prüfung ist, daß sie nur eine Skala hat und von der niedrigsten bis zur höchsten Härte reicht. Sie ist deshalb für Laborprüfungen besonders geeignet.  
  • Die Nachteile der Vickers-Prüfung beruhen auf der mangelnden Geschwindigkeit des Verfahrens, da die Abmessung des Eindrucks optisch ausgeführt wird (Mikroskop oder Projektor). Moderne, automatische Bildauswertsysteme per Computer reduzieren diese Fehlerquelle erheblich. 
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  • Die Oberfläche, auf welcher der Eindruck gemacht werden soll, muß sorgfältig vorbereitet werden. Die senkrechte Lage der Achse des Eindringkörpers ist sehr wichtig, da die kleinste Neigung eine Unregelmäßigkeit des Eindrucks verursacht. Aus diesen Gründen ist die Vickers-Prüfung als Serienprüfung ungeeignet. 
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  • Auf einigen Materialien ist der Eindruck wegen unregelmäßiger Verteilung der Belastung (mehr auf den Kanten als auf den Seiten des pyramidenförmigen Eindrucks) nicht gut ablesbar. 

Abschließend kann man sagen, daß das Vickers-Verfahren besser für die Anwendung im Labor als in Werkstätten geeignet ist.

Um diese Einschränkungen zu überwinden, haben ERNST-Geräte die Möglichkeit die Vickershärte schneller und direkter abzulesen.

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