Einblicke in die Härteprüfung

Es ist die Standardmethode zur Messung der Härte von Metallen, insbesondere von solchen mit extrem harten Oberflächen: Die Oberfläche wird mit einem pyramidenförmigen Diamanten für eine Standarddauer einem Standarddruck ausgesetzt. Die Diagonale des entstandenen Eindrucks wird unter einem Mikroskop gemessen und der Vickers-Härtewert aus einer Umrechnungstabelle abgelesen.

Die Vickershärte ist ein Maß für die Härte eines Materials. Sie wird anhand der Größe des Eindrucks berechnet, der unter Belastung durch einen pyramidenförmigen Diamanteindringkörper entsteht.

Der beim Vickers-Test verwendete Eindringkörper ist eine Pyramide mit quadratischem Grundriss, deren gegenüberliegende Seiten sich an der Spitze in einem Winkel von 136º treffen. Der Diamant wird mit einer Kraft von bis zu ca. 120 Kilogramm in die Oberfläche des Materials gedrückt. Die Größe des Eindrucks (normalerweise nicht mehr als 0,5 mm) wird mit Hilfe eines kalibrierten Mikroskops gemessen. Die Vickers-Zahl (HV) wird anhand der folgenden Formel berechnet:

HV = 1,854(F/D2),

wobei F die aufgebrachte Last (gemessen in Kilogramm) und D2 die Fläche des Eindrucks (gemessen in Quadratmillimetern) ist. Die angewandte Kraft wird in der Regel angegeben, wenn HV zitiert wird.

Der Vickers-Test ist ein zuverlässiges Verfahren zur Messung der Härte von Metallen und wird auch bei keramischen Materialien verwendet. Die Vickers-Prüfmethode ähnelt dem Brinell-Test. Anstatt den Stahlkugeltyp des Brinell-Tests zu verwenden und die halbkugelförmige Eindrucksfläche zu berechnen, verwendet die Vickers-Maschine einen Eindringkörper, der eine quadratische Form hat, aber an einer Ecke gekippt ist, so dass er das Aussehen einer „Raute“ einer Spielkarte hat. Der Vickers-Eindringkörper ist ein Diamantkegel mit einem Winkel von 136 Grad. Das Diamantmaterial des Eindringkörpers hat gegenüber anderen Eindringkörpern den Vorteil, dass es sich im Laufe der Zeit und bei Gebrauch nicht verformt. Der Eindruck, den der Vickers Eindringkörper hinterlässt, ist ein dunkles Quadrat auf hellem Grund. Der Vickers-Eindruck lässt sich leichter für die Flächengröße „lesen“ als der kreisförmige Eindruck der Brinell-Methode. Wie beim Brinell-Test wird die Vickers-Zahl ermittelt, indem die Last durch die Oberfläche des Eindrucks geteilt wird (H = P/A). Die Last variiert von 1 bis 120 Kilogramm. Zur Durchführung des Vickers-Tests wird die Probe auf einen Amboss mit Schraubgewinde gelegt. Der Amboss wird gedreht und durch das Schraubengewinde angehoben, bis er sich in der Nähe der Spitze des Eindringkörpers befindet. Bei aktiviertem Starthebel wird die Last langsam auf den Eindringkörper ausgeübt. Die Last wird losgelassen und der Amboss mit der Probe wird abgesenkt. Der Vorgang des Aufbringens und Entfernens der Last wird automatisch gesteuert.

Mehrere Beladungen ergeben praktisch identische Härtewerte bei gleichmäßigem Material, was viel besser ist als die willkürliche Veränderung der Skala bei anderen Härteprüfgeräten. Ein Filar-Mikroskop wird über die Probe geschwenkt, um die quadratische Vertiefung mit einer Toleranz von plus oder minus 1/1000 Millimeter zu messen. Die Messungen an den Diagonalen, die zur Bestimmung der Fläche vorgenommen werden, werden gemittelt. Die korrekte Vickers-Bezeichnung ist die Zahl gefolgt von „HV“ (Hardness Vickers). Die Vorteile der Vickers-Härteprüfung liegen darin, dass extrem genaue Messwerte erzielt werden können und dass nur ein einziger Eindringkörpertyp für alle Arten von Metallen und Oberflächenbehandlungen verwendet wird.