1998 LS 8.1 Haerte vertieft
Härteprüfung allgemein
Härte ist der Widerstand, den ein Körper dem Eindringen eines anderen in seine Oberfläche entgegensetzt.
Es existieren dafür mehrere Prüfverfahren. Sie sind nach ihren Erfindern Brinell, Vickers, Knoop, Rockwell und Shore benannt.
Harte Werkstoffe werden normalerweise mit der Härteprüfung nach Vickers geprüft.
Härteprüfung nach Vickers
Beim Prüfverfahren nach Vickers wird eine Diamantpyramide mit den Flächenwinkeln 136° langsam in die Werkstückoberfläche gedrückt. Die Dauer der Belastung ist die Einwirkdauer in Sekunden, die aufgebrachte Kraft ist die Prüfkraft in Kilopond (kp). 1 Kilopond (kp) ist eine veraltete Einheit der Kraft und entspricht der Gewichtskraft, die ein Körper der Masse 1 Kilogramm unter dem Einfluss der standardmäßigen Erdbeschleunigung (ungefähr 9,81 m/s²) erfährt. Ein Kilopond entspricht 9,81 N. Ein Newton entspricht 0,102 Kilopond.
Video - Ablauf Härteprüfung
Beispiel: Eine Legierung „220 HV 30/20“. Das bedeutet:
| Härtewert nach | Härte Vickers | mit Prüfkraft in kp | und Einwirkdauer in s |
|---|---|---|---|
| 220 | HV | 30 | /20 |
Die Angabe der Einwirkdauer kann man weglassen, wenn die Einwirkdauer zwischen 10 und 15 Sekunden liegt.
Die Prüfkraft wird in der veralteten Einheit Kilopond (kp) angegeben. Ein Kilopond sind 9,8 Newton.
In der Zahntechnik wird die Härte nach Vickers bei weicheren Edelmetalllegierungen meistens mit HV5 (Prüfkraft 5 kp = 49,03 N) und bei härteren NEM-Legierungen meistens mit HV10 (Prüfkraft 10kp = 98,07N) gemessen. Zu wenig Prüfkraft führt zu keinen Eindruck, zuviel Prüfkraft führt zu einem zu tiefen Eindruck.
Eine niedrigere Härte lässt sich gut spanen (fräsen) und ist "freundlich" zu den Antagonisten. Ab 300 HV liegt die Härte im Bereich von Zahnschmelz.
Formeln für eine Härteprüfung nach Vickers
Die Härte errechnet sich anschließend aus den Quotient (Verhältnis von zwei größen zueinander) der aufgewendeten Kraft (F in Newton) zur Abdruckoberfläche (A in mm²) der Pyramide im Werkstück (0,102 mal dem ganzen, um die Kilopond in Newton umzuwandeln:
[math]\displaystyle{ \text{HV} = 0,102 \times \frac{F}{A} }[/math]
[math]\displaystyle{ A = \frac{d^2}{2 \sin\left(\frac{136^\circ}{2}\right)} }[/math] oder [math]\displaystyle{ A \approx \frac{d^2}{1,85} }[/math]
mit:
HV für Härte nach Vickers,
F für Kraft (Force) in N,
A für Fläche (Area) in mm,
d für Durchmesser (diameter) in mm
Die Härte nach Vickers lässt sich demnach nicht direkt berechnen, sondern nur über Verhältnis von Kraft zur Eindringtiefe.
Überlegungen:
Eine Legierung hat eine Härte nach Vickers von 110 bei einer Kraft von 10 kp (98,07 N). Wie groß war die eingedrückte Fläche?
Kontrolle: 0,8915 mm2
Und wenn die Legierung eine Härte nach Vickers von 330 bei einer Kraft von 10 kp (98,07 N) hat? Wie groß wäre hier die eingedrückte Fläche?
Angenommen die Härte nach Vickers wird größer, was müsste sich auf der rechten Seite der Formel ändern?
Angenommen die Härte nach Vickers bleibt bei 110, aber die Kraft wird größer. Was würde mit der Fläche passieren?
Angenommen die Härte nach Vickers bleibt bei 110, aber die Fläche wird größer. Was würde mit der Kraft passieren?