Festkörperphysik

Härteprüfung nach Vickers

Deine Werkstoffprüfungsklausur wird die Härte? Kein Problem, wir helfen dir die Härteprüfung nach Vickers zu verstehen, zeigen dir wie man die Vickershärte berechnet und worauf du bei der Durchführung achten musst.

Inhaltsübersicht

Die Vickers Härte

Das Prüfverfahren nach Vickers wurde 1925 in der Vickers Ltd. von Robert L. Smith und George E. Sandland entwickelt. Das Verfahren ist in der Technik aufgrund seiner Vielseitigkeit und seiner hohen Genauigkeit weit verbreitet.

Wie genau kannst du dir das nun vorstellen?

Vickers Härteprüfung
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Die Härteprüfung nach Vickers

Wir haben einen Prüfkörper der senkrecht mit einer Kraft F auf die Oberfläche unserer Probe gedrückt wird. Der Eindringkörper hat dabei die Form einer geraden Pyramide mit einer quadratischen Grundfläche. Der Winkel zu den gegenüberliegenden Seiten beträgt 136°. Der Winkel wurde dabei absichtlich so gewählt, damit die Härtewerte in etwa mit den Härtewerten nach Brinell vergleichbar sind.

Während des Prüfvorgangs steigt die Kraft auf die Oberfläche langsam an und wird nach dem Erreichen der gewünschten Prüfkraft für 10 bis 15 Sekunden aufrechterhalten.

Formel der Vickershärte

Nun können wir die Vickers Härte, abgekürzt HV, berechnen.  Es gilt:

HV = \frac{0,102*F}{A}

Der Faktor 0,102 stammt dabei von der früher benutzen Einheit Kilopond.

Die Fläche A entspricht der Fläche des Eindrucks, der auf der Probe hinterlassen wird. Für die Berechnung wird die Eindrucksdiagonale d verwendet.

Vickershärte und Eindrucksdiagonale
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Berechnung der Eindrucksdiagonale d

Diese berechnet sich aus den beiden zueinander rechtwinkligen Diagonalen  d_1 und d_2. Die Formel dazu lautet:

d =\frac{d_1+d_2}{2}

Zusammengesetzt ergibt sich für die Vickershärte:

HV=\frac{0,102*F*sin\frac{136^\circ}{2}}{d^2}

Der Sinus beschreibt dabei die Strecke in x-Richtung, auf die die Kraft F wirkt. Wir rechnen dazu mit dem Winkel der Spitze der Pyramide und teilen das Dreieck auf.

Wir ziehen die Vorfaktoren zusammen und erhalten:

HV=\frac{0,102*F*sin\frac{136^\circ}{2}}{d^2}= \frac{0,1891*F}{d^2}

 

Härteprüfung nach Vickers
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Formel der Vickershärte (HV)

Anwendung der Vickers Härteprüfung

Die Vickers Härteprüfung eignet sich im Gegensatz zu anderen Prüfverfahren für alle Härtebereiche. Man kann damit sogar dünne Bleche oder ähnliches prüfen. Als Prüfkörper nimmt man einen vierseitigen Diamanten.

Beim Durchführen der Härteprüfung solltest du noch auf einige Sachen achten, damit die Ergebnisse auch valide sind:

  1. Die Probendicke s bei Blechen sollte dem 1,5-fachen Wert der hinterlassenen Eindrucksdiagonalen entsprechen, um Materialauswölbungen zu verhindern.

s \geq 1,5*d

  1. Der Abstand a vom Eindrucksmittelpunkt zum Rand sollte mindestens dem 2,5 fache der Eindrucksdiagonale entsprechen.

a \geq 2,5 * d

  1. Beim Messen mehrerer Proben sollten diese um das Dreifache der Diagonallänge des Eindrucks auseinanderliegen.

\Delta a \geq 3*d

Nun weißt du, was die Härteprüfung nach Vickers ist, wie du diese berechnen kannst und worauf du beim Prüfen achten musst.

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