Mikrohärteprüfung
Die Mikrohärteprüfung dient dazu, die Härte von Beschichtungen, kleinen Bereichen und spröden Werkstoffen mithilfe geringer Prüfkräfte und kleiner Eindringtiefen des Prüfkörpers zu bestimmen. Das Verfahren kommt insbesondere dann zum Einsatz, wenn äußerst präzise Härtemessungen an feinen Strukturen und Beschichtungen erforderlich sind. Die Härte wird dabei aus der Kraft-Weg-Kurve berechnet, die während der Messung aufgezeichnet wird, wodurch eine besonders hohe Genauigkeit erzielt werden kann.
Wir messen als Steinbeis-Transferzentrum die Mikrohärte und die Martens Härte als Dienstleistung.
Leistungen
- Mikrohärtehärteprüfung
- Kleinlasthärteprüfung
- Martens Härteprüfung
- Härteprüfung kleiner Bauteile
- Härteprüfung spröde Werkstoffe
- Einhärtetiefe (SHD, RHD, NHD)
- Härteverlaufsmessung
- Härteprüfung Beschichtungen
- Härtemapping
- Härteprüfung bis 350°C
Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für Mikrohärteprüfung.
Wozu dient die Mikrohärteprüfung?
Die Mikrohärteprüfung dient zur Bestimmung der Härte von Werkstoffen in kleinen Bereichen mit geringer Prüfkraft. Es wird insbesondere dann eingesetzt, wenn mit geringen Prüfkräften und kleinen Eindringtiefen äußerst genaue Messungen erforderlich sind, beispielsweise bei feinen Strukturen oder empfindlichen Oberflächen. Dadurch lassen sich exakte Aussagen über lokale Materialeigenschaften und Qualität von Werkstoffen treffen.
- Oberflächenhärte: Die Mikrohärteprüfung ist ideal für die Messung der Härte in Oberflächennähe, was für die Analyse von Oberflächenbehandlungen wie Härten, Anlassen oder Plattieren wichtig ist.
- Einhärtetiefe: Die Mikrohärteprüfung wird auch zur Bestimmung der Einhärtetiefe von randschichtgehärteten Bauteilen eingesetzt. Dabei wird mit kleinen Prüfkräften und geringen Eindringtiefen des Prüfkörpers eine Reihe von Härteeindrücken im Querschliff vom Probenrand zur Probenmitte hin erzeugt und so der Härtetiefenverlauf ermittelt.
- Beschichtungen: Die Mikrohärteprüfung ermöglicht die Beurteilung der Härte von dünnen Schichten und Oberflächenbeschichtungen, die mit herkömmlichen Härteprüfverfahren schwer zu messen sind.
- Verschleißfestigkeit: Sie kann zur Messung der Härte in verschlissenen Bauteilen verwendet werden, um Rückschlüsse auf die Verschleißmechanismen und die Verschleißfestigkeit zu ziehen.
Verfahren
Bei der Mikrohärteprüfung nach Vickers wird eine vierseitige Pyramide als Prüfkörper mit kleinen Kräften und geringen Eindringtiefen in das zu prüfende Bauteil eingedrückt. Aufgrund der geringen Prüfkräfte ist die Größe des bleibenden Eindrucks in der Regel zu klein, um ihn mit ausreichender Genauigkeit lichtoptisch zu bestimmen. Daher wird die Mikrohärte nach Vickers aus der während der Prüfung aufgezeichneten Kraft-Weg-Kurve berechnet. Dieser Vorgang wird als instrumentierte Eindringprüfung bezeichnet. Die Einheit der ermittelten Härte ist kp/mm² und wird als Vickershärte (HV) bezeichnet. Bei Härteangaben ist es wichtig, die Prüfkraft anzugeben, mit der die Härte ermittelt wurde, da eine Abhängigkeit zwischen Härtewert und Prüfkraft besteht. So wird die Härte einer Härteprüfung mit einer Prüfkraft von 9,81 N beispielsweise mit HV1 angegeben, also 350 HV1.
Normenübersicht
- Instrumentierte Eindringprüfung: ISO 14577-1:2015
- Instrumentierte Eindringprüfung Kunststoffe: ISO TS 19278
- Glaskeramik: ISO 9385:1990
- Sinterwerkstoffe: ISO 4498:2010
- Einsatzhärtungstiefe CHD (Eht): DIN EN ISO 18203:2022
- Randschichthärtetiefe SHD (Rht): DIN EN ISO 18203:2022
- Nitrierhärtetiefe NHD (Nht): DIN EN ISO 18203:2022
- Härteprüfung Schweißverbindungen: ISO 9015-1:2001, ISO 9015-2:2016, ISO 22826:2005
Instrumentierte Eindringprüfung
(Martens Härteprüfung)
Die Martenshärteprüfung ist nach dem deutschen Physiker Adolf Martens (1850-1914) benannt und wird auch als instrumentierte Eindringprüfung bezeichnet. Im Jahr 2003 wurde die Universalhärte in Martenshärte umbenannt. Das Verfahren ist in ISO 14577:2015 genormt. Bei der instrumentierten Eindringprüfung wird die Härte aus der während der Prüfung aufgezeichneten Kraft-Weg-Kurve ermittelt. Damit wird eine sehr hohe Genauigkeit erreicht. Außerdem werden bei der instrumentierten Eindringprüfung nicht nur wie bei der klassischen Härteprüfung die plastischen, sondern auch die elastischen Eigenschaften des Werkstoffs erfasst. Aufgrund der geringen Prüfkräfte wird dieses Verfahren vor allem zur Härteprüfung an spröden Werkstoffen (Keramik, Glas, …) oder zur Bestimmung der Einhärtetiefe eingesetzt.
Kraft-Weg-Kurve
Härtemapping
Um die Härteverteilung über eine definierte Fläche zu bestimmen, wird ein Mapping durchgeführt. Dabei werden die Prüfpunkte matrixförmig über die zu untersuchende Fläche verteilt. Durch diese dichte Rasterung lassen sich detaillierte Aussagen über die Homogenität der Werkstoffeigenschaften treffen. Anhand der so ermittelten Härteverteilung können nicht nur lokale Schwankungen erkannt werden, sondern auch Rückschlüsse auf Gefügeinhomogenitäten gezogen werden, beispielsweise auf Seigerungen durch Perlit in Stählen. Ebenso lassen sich andere Mikrostrukturbesonderheiten wie Karbid- oder Nitrideinschlüsse, Korngrenzeneffekte oder lokale Verfestigungen identifizieren.
Dieses Verfahren eignet sich nicht nur für metallische Werkstoffe, sondern auch für Keramiken, Polymere und Verbundwerkstoffe, da es eine präzise Erfassung und Darstellung der Härteverteilung in verschiedenen Materialsystemen ermöglicht.
Härteprüfung bei erhöhter Temperatur
In unserem Steinbeis-Transferzentrum können wir die Mikrohärteprüfung auch bei erhöhten Temperaturen bis zu einer Probentemperatur von 350 °C durchführen. Dadurch ist eine detaillierte Untersuchung des Härteverhaltens unterschiedlichster Werkstoffe unter thermischer Belastung möglich. Neben Polymeren bzw. Kunststoffen, bei denen unter anderem die Glasübergangstemperatur bestimmt werden kann, also die Temperatur, bei der diese Werkstoffe vom flüssigen oder gummielastischen in den glasigen oder hartelastischen Zustand übergehen, können auch Metalle untersucht werden.
So lassen sich für Metalle beispielsweise Veränderungen der Härte infolge von Rekristallisation, Phasenumwandlungen oder thermischer Erweichung analysieren. Dies liefert wertvolle Informationen über das Verhalten metallischer Werkstoffe bei erhöhten Einsatztemperaturen und unterstützt ihre Optimierung hinsichtlich der thermischen Beständigkeit und Lebensdauer in realen Anwendungen.