Vickers Härteprüfung nach ISO 6507 / ASTM E384

Die Vickers Härteprüfung eignet sich für die Prüfung aller Metalle und ist somit das Verfahren mit dem breitesten Anwendungsbereich. Das Härteprüfverfahren nach Vickers wird in den Normen ISO 6507 (Metallische Werkstoffe - Härteprüfung nach Vickers; Teil 1: Prüfverfahren) und ASTM E384 (Standard-Prüfverfahren zur Bestimmung der Mikroindentationshärte (1gf - 200 gf) von Werkstoffen nach Vickers und Knoop) definiert.

Ablauf Vickers Härteprüfung Berechnung Vickershärte Aufbringung Prüfkraft Mindestabstand Prüfeindrücke Vor- und Nachteile Vickers Härteprüfer

Für die Bestimmung der Vickers-Härte im Standard- und Kleinkraftbereich (200 gf - 120 kgf) hingegen findet die ASTM E92 Anwendung.

Wissen zum Vickers-Prüfverfahren (Ermittlung der Vickershärte HV)

Allgemeines Wissen zur Vickers Härteprüfung

Der Eindringkörper beim Prüfverfahren nach Vickers besteht aus einer diamantenen Pyramide mit quadratischer Grundfläche und einem Flächenwinkel von α = 136°. Dieser wird mit einer Prüfkraft (nach Norm ab 10 g) auf den Prüfling aufgebracht und gemäß der Haltezeit gehalten.

Die Längen beider Diagonalen des bleibenden Prüfeindrucks werden optisch gemessen. Die Vickers-Härte berechnet sich nun aus dem Durchschnitt der Diagonalen und der angewendeten Prüfkraft.

Ablauf der Vickers-Härteprüfung nach ISO 6507, ASTM E384

Bei der Härteprüfung nach Vickers, einem optischen Verfahren, wird die Eindrucksgröße gemessen, die der Eindringkörper hinterlässt, bzw. die Diagonalen des Eindrucks. Im Gegensatz dazu wird bei den Tiefenmessverfahren (nur Rockwell ist genormt) die Eindringtiefe gemessen, die durch den Eindringkörper entsteht.

Je größer der Eindruck, den der Eindringkörper unter definierter Prüfkraft auf der Oberfläche eines Werkstückes (einer Probe) hinterlässt, desto weicher ist das getestete Material.

Zur Ermittlung der Härte nach Vickers (HV) nach ISO 6507 und ASTM E384 wird der pyramidenförmige Eindringkörper (mit Flächenwinkel 136°) mit einer definierten Prüflast ab 1 gf in eine Probe (Werkstück) eingedrückt.

Berechnung der Vickershärte

Die Vickershärte HV ergibt sich als Quotient aus der aufgebrachten Prüfkraft F (in Newton N) und der Oberfläche des bleibenden Eindrucks auf der Probe (siehe Formel rechts in der Grafik). Zur Berechnung der Oberfläche des bleibenden Pyramideneindrucks wird der Mittelwert der beiden Diagonalen d1 und d2 (in mm) herangezogen, da die Grundfläche der Vickers-Eindrücke oft nicht exakt quadratisch ist.
Den empfohlenen Vickers Härtebereich kann man aus der Norm (ISO 6507) und der Norm ASTM E384 entnehmen. Dieser liegt je nach eingesetzter Prüfkraft und Probenmaterial zwischen 1 und 3.000 HV.

Aufbringung der Prüfkraft

Die Prüfkraft wird optimaler Weise innerhalb von 7 Sekunden von 0 auf ihren Endwert gesteigert (Minimierung der Messunsicherheit), das maximal von der Norm zulässige Intervall für die Aufbringzeit beträgt 2 bis 8 Sekunden (Sollzeit 7 s).
Die Einwirkdauer der Prüfkraft beträgt in der Regel 10 bis 15 Sekunden (Sollzeit 14 s). Bei einer längeren Einwirkdauer muss die Dauer in Sekunden im Härtewert zusätzlich angegeben werden, z.B.: 610 HV 10/30 (Einwirkdauer von 30s).
Die Prüfkräfte, die beim Vickers-Verfahren im Makrobereich eingesetzt werden, sind meist wesentlich kleiner als beim Brinell-Verfahren. Für den Makrobereich werden bevorzugt 49, 98, 196, 294, 490 und 980 N angewendet, in der Praxis wird am häufigsten mit 294 N geprüft.

Mindestabstand der Prüfeindrücke im Vickersverfahren ISO 6507

In der Norm ISO 6507 werden für das Vickers Prüfverfahren die Mindestabstände zwischen den Prüfpunkten (Prüfeindrücken) und der Probenkante definiert. Der Grund dieser Mindestabstände liegt darin, dass Verfälschungen der Härteergebnisse, welche aus der Verformung bzw. Deformierung des Materialgefüges resultieren, vermieden werden sollen.

Die Mindestwerte, die laut Norm dabei einzuhalten sind, finden Sie in der nebenstehenden Grafik.

Vor- und Nachteile der Härteprüfung mittels Vickers-Prüfverfahren

Das Vickers-Verfahren bietet folgende Vorteile:

Man kann mit Vickers alle Materialien und Prüfteile messen, von weich bis hart, das Verfahren deckt den gesamten Härtebereich ab.
Es gibt nur einen Eindringkörper, der für alle Vickers-Methoden verwendet werden kann.
Eine zerstörungsfreie Überprüfung ist möglich, die Probe kann weiterverwendet werden.

Das Vickers-Verfahren besitzt folgende Nachteile:

Eine gute Oberflächenbeschaffenheit der Probe ist erforderlich, da der Eindruck optisch vermessen wird. Das bedeutet, die Prüfstelle sollte präpariert sein, da ansonsten eine genaue Auswertung schwierig ist.
Das Verfahren ist langsam (im Vergleich zum Rockwell-Verfahren). Der Prüfablauf dauert ca. zwischen 30 und 60 Sekunden, wobei die Probenpräparationszeit nicht mit eingerechnet ist.
Aufgrund des Erfordernisses der optischen Eindrucksauswertung müssen Vickers-Härteprüfer mit einer Optik ausgestattet sein und sind daher teurer in der Anschaffung als Rockwell-Prüfer.
Grundsätzlich lässt sich sagen, dass das Vickers-Verfahren aufgrund seiner vielfältigen Einsatzmöglichkeiten in der Praxis immer mehr zum gängigsten Verfahren wird, auch wenn eine Probenpräparation notwendig ist und die Auswertung des Härtewertes aufwendig ist.