Nanoindentierung
Wir führen Nanoindentierungen als Dienstleistung durch, um mit sehr geringen Prüfkräften die Härte und weitere Materialkennwerte von Bauteilen zu bestimmen. Damit erfolgen Härteprüfungen von Beschichtungen oder in kleinen Oberflächenbereichen oder Härteverlaufsmessungen, um die Einhärtetiefe zu bestimmen. Die Nanoindentierung erfolgt als instrumentierte Eindringprüfung, d.h. mit Messung und Auswertung der Kraft-Weg-Kurve.
Durch die instrumentierte Eindringprüfung können neben der Härte weitere Materialkennwerte am realen Bauteil bestimmt werden, z.B. der E-Modul und die Druckfließgrenze, welche in Zusammenhang mit Kontaktspannungen wichtige Werkstoffgrößen darstellen.
Wir arbeiten auf der wissenschaftlichen Grundlage einer Hochschule, mit der Handlungskompetenz eines Industrieunternehmens.
Analysen
- Instrumentierte Eindrinprüfung
- Härte Beschichtungen und Lacke
- Elastizitätsmodul
- Druckfließgrenze
- Härteverlaufsmessung
- Einhärtetiefe (Eht, Rht, Nht)
- Speichermodul
- Verlustmodul
- Verlustfaktor
- Härtemapping
- Kriechverhalten
- Verformungsarbeit (elast./plast.)
Die Nanoindentierung wird auch als instrumentierte Eindringprüfung bezeichnet, da ein kontinuierlich erfasster Kraft-Weg-Verlauf während der Prüfung die Grundlage für die Berechnung der Materialkennwerte darstellt. Aus der Eindringprüfung werden neben der Härte weitere Materialkennwerte bestimmt, und das quasi zerstörungsfrei. Solche Kennwerte sind der Elastizitätsmodul, die Druckfließgrenze des Werkstoffes und weitere, welche die elastischen und plastischen Eigenschaften charakterisieren. All diese Größen können nur am realen Bauteil ermittelt werden, wenn man belastbare Werte haben möchte.
Das Speichermodul E‘ beschreibt die Energie, welche nach Ausüben einer Kraft in der Probe gespeichert wird und nach Entlastung wieder aus der Probe gewonnen werden kann. Das Verlustmodul E‘‘ beschreibt hingegen den viskosen Anteil eines Materials. Dieser viskose Anteil entspricht dem Verlustanteil der Energie, welcher durch innere Reibung in Wärme umgewandelt wird. Bei der inneren Dämpfung von Materialien bezeichnet der Verlustfaktor die Fähigkeit des Materials, Vibrationen und Körperschall zu dämpfen. Bei Gleitreibungspaarungen dient dieser Faktor zur Charakterisierung der Neigung zu einem Stick-Slip-Verhalten.
Um die Verteilung der Härte sowie weiterer Materialeigenschaften über eine Fläche zu bestimmen wird ein Härtemapping durchgeführt wird, wobei die Prüfpunkte matrixartig über eine Fläche verteilt werden. Dadurch können Aussagen über die Homogenität der Werkstoffeigenschaften getroffen werden.
Prüfkörper
- Berkovich
- Vickers
- Kegel
Gerne erstellen wir Ihnen ein Angebot für Nanoindentierungen.
Nanoindentierung – Verfahren
Bei der Nanoindentierung wird während eines Belastungs- und Entlastungsvorgang mit dem Nanoindenter die Prüfkraft und die Eindringtiefe des Prüfkörpers kontinuierlich gemessen. Deshalb wird diese als instrumentierte Eindringprüfung (Martenshärteprüfung) bezeichnet. Aus der so gewonnenen Kraft-Weg-Kurve werden die Härte und weitere Materialkennwerte bestimmt. Als Prüfkörper wird für die Nanoindentation i.d.R. ein Berkovich-Prüfdiamant verwendet. Die Berkovich-Spitze hat keine Dachkante, so wie der Vickersdiamant, und ist deshalb für kleinste Eindringtiefen geeignet. Aufgrund der sehr kleinen Eindringtiefen des Berkovich-Prüfkörper kann die Prüfung als quasi zerstörungsfrei betrachtet werden.
Kraft-Weg-Kurve der Nanoindentierung:
Einhärtetiefe bestimmen
(Härteverlaufsmessung)
Mit der Nanoindentierung kann die Einhärtetiefe von randschichtgehärteten Bauteile durch Härteverlaufsmessungen bestimmt werden. Dazu werden im präparierten Querschliff Härteeindrücke vom Rand in Richtung Probenmitte gesetzt. Aus dieser Härteverlaufsmessung wird der Abstand von der Oberfläche zur jeweiligen Grenzhärte berechnet. Dieser Abstand wird je nach Verfahren als Einsatzhärtetiefe Eht, Randschichthärtetiefe Rht oder Nitrierhärtetiefe Nht bezeichnet. Mit der Härteverlaufsmessung wird auch die Härteverteilung über Schweißnahtbereiche bestimmt.
Härteverlaufsmessung
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