Modell MHT CPX2
Mikrohärteprüfgerät für instrumentierte Eindringprüfung (Martens Härteprüfung)
Mit dem Mikrohärteprüfgerät werden Härteprüfungen mit kleinen Prüfkräften und geringen Eindringtiefen des Prüfkörpers durchgeführt. Damit wird die Oberflächenhärte, die Härte von Beschichtungen und von spröden Materialien bestimmt. Des Weiteren erfolgen damit die Bestimmungen des Härte-Tiefen-Verlaufes am Querschliff zur Bestimmung der Einhärtetiefe (Eht, Nht, Rht) von randschichtgehärteten Bauteilen. Als Transferzentrum an der Hochschule bieten wir die Mikrohärteprüfungen als Dienstleistung an.
Die Mikrohärteprüfung erfolgt im Steinbeis-Transferzentrum als instrumentierte Eindringprüfung, was auch als Martens-Härteprüfung bezeichnet wird. Dabei werden die Materialkennwerte aus der aufgezeichneten Kraft-Weg-Kurve bestimmt. Dadurch wird eine höhere Genauigkeit als bei der klassischen Härteprüfverfahren erreicht und zudem können dadurch weitere Kennwerte des Werkstoffes (z.B. Elastizitätsmodul) nahezu zerstörungsfrei am tatsächlichen Bauteil bestimmt werden.
Analysen
- Oberflächenhärte
- Martens Härteprüfung
- Härte Beschichtungen
- Elastizitätsmodul
- Härteverteilung
- Härteverlaufsmessung
- Einhärtetiefe (Eht, Nht, Rht)
- Härte bei hoher Temperatur
- Glasübergangstemperatur
Prüfkörper
- Vickers
- Berkovich
- Knoop
- Rockwell
- Kugel
Normen
- Instrumentierte Eindringprüfung: ISO 14577, ASTM E2546
- Metallische Überzüge: ISO 4516
- Glaskeramik: ISO 9385
- Einsatzhärtungstiefe Eht bzw. CHD: EN ISO 2639
- Randschichthärtetiefe bzw. SHD: ISO 18203, EN 10328
- Nitrierhärtetiefe Nht bzw. NHD: DIN 50190-3
- Härteprüfung Schweißverbindungen: ISO 9015, ISO 22826
Beispiel
- Härteverlaufsmessung für Einhärtetiefe
Die Bestimmung der Einhärtetiefe (Eht, Nht, Nht) von randschichtgehärteten Bauteile erfolgt durch eine Reihe von Härteprüfpunkten am Bauteilrand als Härteverlaufsmessung am polierten Querschliff. Als Ergebnis entsteht ein Härte-Tiefen-Verlauf aus dem die Einhärtetiefe als Abstand zur Grenzhärte bestimmt wird. Dieser Abstand wird je nach Verfahren als Einsatzhärtetiefe Eht, Nitrierhärtetiefe Nht oder Randschichthärtetiefe Rht bezeichnet. Mit der Mikrohärteprüfung erfolgt auch die Bestimmung der Härteverteilungen von Schweißnähten. Lichtbogenschweißverbindungen werden nach ISO 9015 geprüft und die mit Laser- und Elektronenstrahlen hergestellte Schweißverbindungen nach ISO 22826.
Härteprüfpunkte Bauteilrand
Spezifikation
- Prüfkraft: 50 mN – 30 N
- Eindringtiefe: 0.1 – 1000 µm
- Positioniergenauigkeit xy: 2 µm
- Max. Probentemperatur: bis 350 °C
Betriebsmodi
- Kraftgeregelte oder weggeregelte Eindringprüfung
- Konstante Dehngeschwindigkeit
- Dynamische Prüfzyklus mit zunehmender Prüfkraft oder Eindringtiefe
- Kontinuierlicher und progressiver Multizyklus
- Matrixprüfung (Mapping)
Instrumentierte Eindringprüfung
Bei der Mikrohärteprüfung wird während des Be- und Entlastungsvorgang mit einem Prüfkörper die Prüfkraft und die Eindringtiefe kontinuierlich aufgezeichnet und anschließend werden aus der Kraft-Weg-Kurve die Härte und weitere Materialkennwerte zur Charakterisierung der Werkstoffeigenschaften bestimmt. Hierzu gehört beispielsweise der Elastizitätsmodul am Bauteilrand, welche die Höhe der Kontaktspannungen bestimmt. Der E-Modul am realen Bauteil unterscheidet sich meistens erheblich von den Angaben für einen bestimmten Werkstoff.
Diese Mikrohärteprüfung mit Erfassung der Kraft-Weg-Kurve wird auch als instrumentierte Eindringprüfung, registrierende Härteprüfung oder Martens-Härteprüfung bezeichnet. Als Eindringkörper wird in der Regel ein Vickers-Prüfdiamant oder bei spröden Materialien ein Knoop-Prüfdiamant verwendet.
Kraft-Weg-Kurve
Um die Härteverteilung sowie weiterer Materialeigenschaften über eine Fläche zu bestimmen wird ein Mapping durchgeführt wird. Dabei werden die Prüfpunkte matrixförmig über eine Fläche verteilt werden. Dadurch können Aussagen über die Homogenität der Werkstoffeigenschaften getroffen werden. So kann man aus der Härteverteilung beispielsweise auf Seigerungen durch Perlit rückschließen.
Die Mikrohärteprüfung kann in unserem Steinbeis-Transferzentrum auch bei hohen Temperaturen durchgeführt werden. Dadurch kann das Härteverhalten des Werkstoffes bei hohen Temperaturen untersucht werden und z.B. Größen die Glasübergangstemperatur von Polymeren bzw. Kunststoffe bestimmt werden. Das ist die Temperatur bei der diese Werkstoffe vom flüssigen oder gummielastischen Zustand in den glasigen oder hartelastischen Zustand übergehen (Erweichungstemperatur).
Verfahren zur Härteprüfung