🔩 Vickershärte von Metallen und Beschichtungen — pyramidenförmiger Eindringkörper, Messung der Eindruckdiagonalen
Kurz gefasst
Ein Diamant-Eindringkörper in Form einer geraden Pyramide mit quadratischer Grundfläche (Winkel zwischen gegenüberliegenden Flächen 136°) wird in die Oberfläche der Probe eingedrückt, und nach Wegnahme der Prüfkraft werden die Diagonalen des Eindrucks gemessen; Härte HV ≈ 0,1891 · F/d². Die Prüfung erfolgt nach PN-EN ISO 6507-1:2024-04; Kraftbereiche: F ≥ 49,03 N (HV 5 und darüber); 1,961 N ≤ F < 49,03 N (Kleinkraft); 0,009807 N ≤ F < 1,961 N (Mikrohärte). Das Verfahren umfasst 8 Schritte; eingesetzt wird sie unter anderem für: Härtemessung an Stahl, Stahlguss, Nichteisenmetallen und Hartmetallen, Beurteilung der Wirksamkeit von Wärmebehandlung und thermochemischer Behandlung (Härten, Anlassen, Aufkohlen, Nitrieren), Bestimmung der Dicke der gehärteten Schicht aus dem Härteverlauf am Querschnitt.
Auf einen Blick
- Norm: PN-EN ISO 6507-1:2024-04
- Kategorie: Werkstoffe und ZfP
- Verfahrensschritte: 8
- Eindringkörper: Diamant, gerade Pyramide mit quadratischer Grundfläche, Winkel zwischen gegenüberliegenden Flächen nominell 136°
- Kraftbereiche: F ≥ 49,03 N (HV 5 und darüber); 1,961 N ≤ F < 49,03 N (Kleinkraft); 0,009807 N ≤ F < 1,961 N (Mikrohärte)
- Typische Prüfkräfte: HV 5 — 49,03 N; HV 10 — 98,07 N; HV 20 — 196,1 N; HV 30 — 294,2 N (empfohlen für Hartmetalle); HV 50 — 490,3 N; HV 100 — 980,7 N
Übersicht
Die Norm legt das Verfahren der Härteprüfung nach Vickers für drei Prüfkraftbereiche fest, für metallische Werkstoffe — einschließlich Hartmetalle — sowie für metallische und andere anorganische Überzüge. Das Verfahren gilt für Eindruckdiagonalen von 0,020 mm bis 1,400 mm; die Bestimmung der Härte aus kleineren Eindrücken liegt außerhalb des Anwendungsbereichs der Norm, weil die Ergebnisse mit großer Unsicherheit behaftet sind, die aus den Grenzen der optischen Messung und den Unvollkommenheiten der Spitzengeometrie herrührt (für kleinere Eindrücke dient ISO 14577-1).
Die fünfte Ausgabe ISO 6507-1:2023 ersetzt zusammen mit ISO 4545-1:2023 die Normen ISO 4516:2002, ISO 4545-1:2017 und ISO 6507-1:2018; der Anwendungsbereich wurde auf metallische und andere anorganische Überzüge erweitert (galvanisch und autokatalytisch abgeschiedene, gespritzte sowie anodische Überzüge auf Aluminium), und die Anforderungen für Überzüge wurden in Anhang H zusammengefasst. Das Verfahren ist nicht anwendbar auf Überzüge mit einer Dicke unter 0,030 mm bei Messung senkrecht zur Überzugsoberfläche und unter 0,100 mm bei Messung am Querschliff.
Kraftbereiche: Vickers-Härteprüfung für F ≥ 49,03 N (Kurzzeichen HV 5 und darüber), Kleinkraftprüfung für 1,961 N ≤ F < 49,03 N (HV 0,2 bis unter HV 5) sowie Mikrohärteprüfung für 0,009807 N ≤ F < 1,961 N (HV 0,001 bis unter HV 0,2). In den Laborübungen der Technischen Universität Lublin wird das Verfahren an einem Härteprüfer vom Typ HPO-250 (Vickers-Brinell) an Stahlproben nach Glühen, Härten, Anlassen, Aufkohlen und Nitrieren sowie an Hartmetallen durchgeführt.
Prinzip der Methode
Ein Diamant-Eindringkörper in Form einer geraden Pyramide mit quadratischer Grundfläche und festgelegtem Winkel zwischen gegenüberliegenden Flächen an der Spitze (nominell α = 136°) wird in die Oberfläche der Probe eingedrückt, und nach Wegnahme der Prüfkraft F werden die Längen der Diagonalen des in der Oberfläche verbliebenen Eindrucks gemessen. Die Vickershärte ist proportional zum Quotienten aus Prüfkraft und Mantelfläche des Eindrucks, der als gerade Pyramide mit quadratischer Grundfläche und demselben Spitzenwinkel wie der Eindringkörper angenommen wird: HV = (1/gn) · 2F·sin(α/2)/d², für den Nennwinkel α = 136° näherungsweise HV ≈ 0,1891 · F/d², wobei d das arithmetische Mittel der beiden Diagonalen in Millimetern und gn = 9,80665 m/s² ist (Umrechnungsfaktor von kgf in N). Zur Verringerung der Unsicherheit kann die Härte aus dem tatsächlichen mittleren Winkel des Eindringkörpers berechnet werden.
Anwendungen
- Härtemessung an Stahl, Stahlguss, Nichteisenmetallen und Hartmetallen
- Beurteilung der Wirksamkeit von Wärmebehandlung und thermochemischer Behandlung (Härten, Anlassen, Aufkohlen, Nitrieren)
- Bestimmung der Dicke der gehärteten Schicht aus dem Härteverlauf am Querschnitt
- Härteprüfung metallischer und anorganischer Überzüge, auch an Querschliffen
- Untersuchung der Zusammenhänge zwischen Gefüge und Härte eines Werkstoffs (Laborübungen, Werkstoffprüfung)
Schlüsselparameter
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Eindringkörper | Diamant, gerade Pyramide mit quadratischer Grundfläche, Winkel zwischen gegenüberliegenden Flächen nominell 136° |
| Kraftbereiche | F ≥ 49,03 N (HV 5 und darüber); 1,961 N ≤ F < 49,03 N (Kleinkraft); 0,009807 N ≤ F < 1,961 N (Mikrohärte) |
| Typische Prüfkräfte | HV 5 — 49,03 N; HV 10 — 98,07 N; HV 20 — 196,1 N; HV 30 — 294,2 N (empfohlen für Hartmetalle); HV 50 — 490,3 N; HV 100 — 980,7 N |
| Diagonalenbereich | 0,020 mm bis 1,400 mm; Auflösung des Messsystems 0,0004 mm für d < 0,080 mm, 0,5 % von d für d ≥ 0,080 mm |
| Probendicke | Mindestens 1,5 × Länge der Eindruckdiagonale (Hartmetalle: mind. 1 mm); nach der Prüfung keine sichtbare Verformung an der Probenunterseite |
| Prüftemperatur | 10 °C bis 35 °C; unter kontrollierten Bedingungen (23 ± 5) °C |
Norm
- Normnummer
- PN-EN ISO 6507-1:2024-04
- Titel (PL)
- Metale — Pomiar twardości sposobem Vickersa — Część 1: Metoda badania
- Title (EN)
- Metallic materials — Vickers hardness test — Part 1: Test method
Schritt-für-Schritt-Verfahren
-
Vorbereitung der Oberfläche
Die Prüfung an einer glatten und ebenen Oberfläche durchführen, frei von Zunder und Verunreinigungen und vollständig entfettet. Die Vorbereitung so führen, dass die Oberflächenhärte nicht durch Erwärmung oder Kaltverfestigung verändert wird; bei Mikrohärte wird Polieren oder elektrolytisches Polieren empfohlen. Bei Hartmetallen wird eine Schicht von mindestens 0,2 mm abgetragen.
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Wahl der Bedingungen
Die größte zulässige Prüfkraft in Abhängigkeit von der Dicke der Probe oder der geprüften Schicht und der erwarteten Härte wählen (Mindestdicken — Anhang A der Norm); die Kraft muss Diagonalen von nicht weniger als 0,020 mm ergeben. Einwirkdauer der Kraft, Mindestabstände zwischen den Eindrücken und vom Probenrand sowie die Genauigkeit der Diagonalenmessung festlegen.
-
Regelmäßige Überprüfung
Die Überprüfung nach Anhang C innerhalb einer Woche vor der Verwendung für jede benutzte Prüfkraft durchführen (empfohlen am Prüftag), stets nach einem Wechsel des Eindringkörpers und empfohlen nach einem Wechsel der Prüfkraft.
-
Aufsetzen der Probe
Die Probe so auf eine starre Auflage mit sauberer Oberfläche legen, dass sie sich während der Belastung nicht verschieben kann. Gekrümmte Proben entsprechend abstützen; bei anisotropen Werkstoffen einen möglichen Längenunterschied der beiden Diagonalen berücksichtigen.
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Probemessung und Eindrücke
Mindestens eine Probemessung gemäß der Anleitung des Härteprüfers durchführen, anschließend auf jeder Probe je 3 Eindrücke setzen (Praxis der Übungen der Technischen Universität Lublin).
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Messung der Diagonalen
Beide Diagonalen jedes Eindrucks auf ±0,001 mm genau messen; zur Berechnung der Härte das arithmetische Mittel der Diagonalen eines Eindrucks verwenden.
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Berechnung der Härte
HV nach der Formel (HV ≈ 0,1891 · F/d²) berechnen oder aus Tabellen ablesen; bei zylindrischen oder kugelförmigen Oberflächen die Korrekturen aus den Tabellen B.1–B.6 der Norm anwenden.
-
Prüfbericht
Ergebnisse in einer Tabelle angeben, eine Skizze der Proben mit Kennzeichnung der Messstellen, die Wahl der Prüfbedingungen und eine Fehlerbetrachtung; im Prüfbericht nach der Norm außerdem die Oberflächenkrümmung angeben, falls eine Korrektur angewandt wurde, sowie die Temperatur, falls außerhalb des Bereichs 10–35 °C geprüft wurde.
Erforderliche Geräte und Apparatur
| Gerät | Beispiel | Richtpreis |
|---|---|---|
| Vickers-Härteprüfer | Geeignet zum Aufbringen der festgelegten Prüfkräfte nach ISO 6507-2; in den Übungen der Technischen Universität Lublin Typ HPO-250 (Vickers-Brinell), Höchstlast 2452 N | — |
| Diamant-Eindringkörper | Gerade Pyramide mit quadratischer Grundfläche nach ISO 6507-2 | — |
| Messsystem für die Diagonalen | Mikroskop mit Strichplatte oder Kamera; Vergrößerung so, dass die Diagonale mehr als 25 %, aber weniger als 75 % des Sehfelds einnimmt | — |
| Starrer Probentisch und Auflagen | Sauber, frei von Zunder und Verunreinigungen; für Proben mit kleinem Querschnitt Halter oder Einbettung wie bei einem metallographischen Schliff | — |
| Härtevergleichsplatten | Für die regelmäßige Überprüfung nach Anhang C der Norm | — |
| Probenvorbereitungsplatz | Schleifmaschine, Schleifpapiere der Körnung 100–800, Polieren mit Diamantsuspension oder elektrolytisches Polieren | — |
Arbeitsschutz und Sicherheit
- Diamant-Eindringkörper und Belastungsmechanismus — keine Finger unter den Stößel bringen, Probe sicher auf dem Tisch befestigen
- Schleifen und Polieren der Proben: Metall- und Schleifstaub — Schutzbrille, Absaugung oder Wasserkreislauf
- Scharfe Kanten von Proben und metallographischen Schliffen — beim Tragen Handschuhe
- Projektionslampe und Mikroskopbeleuchtung — nicht direkt in die Lichtquelle blicken
Häufige Fragen
Welche Norm beschreibt diese Prüfung?
Die Prüfung erfolgt nach PN-EN ISO 6507-1:2024-04 — „Metallic materials — Vickers hardness test — Part 1: Test method“.
Wie funktioniert diese Methode?
Ein Diamant-Eindringkörper in Form einer geraden Pyramide mit quadratischer Grundfläche und festgelegtem Winkel zwischen gegenüberliegenden Flächen an der Spitze (nominell α = 136°) wird in die Oberfläche der Probe eingedrückt, und nach Wegnahme der Prüfkraft F werden die Längen der Diagonalen des in der Oberfläche verbliebenen Eindrucks gemessen. Die Vickershärte ist proportional zum Quotienten aus Prüfkraft und Mantelfläche des Eindrucks, der als gerade Pyramide mit quadratischer Grundfläche und demselben Spitzenwinkel wie der Eindringkörper angenommen wird: HV = (1/gn) · 2F·sin(α/2)/d², für den Nennwinkel α = 136° näherungsweise HV ≈ 0,1891 · F/d², wobei d das arithmetische Mittel der beiden Diagonalen in Millimetern und gn = 9,80665 m/s² ist (Umrechnungsfaktor von kgf in N).
Wie groß sind Messbereich und Genauigkeit?
Eindringkörper: Diamant, gerade Pyramide mit quadratischer Grundfläche, Winkel zwischen gegenüberliegenden Flächen nominell 136°; Kraftbereiche: F ≥ 49,03 N (HV 5 und darüber); 1,961 N ≤ F < 49,03 N (Kleinkraft); 0,009807 N ≤ F < 1,961 N (Mikrohärte); Typische Prüfkräfte: HV 5 — 49,03 N; HV 10 — 98,07 N; HV 20 — 196,1 N; HV 30 — 294,2 N (empfohlen für Hartmetalle); HV 50 — 490,3 N; HV 100 — 980,7 N; Diagonalenbereich: 0,020 mm bis 1,400 mm; Auflösung des Messsystems 0,0004 mm für d < 0,080 mm, 0,5 % von d für d ≥ 0,080 mm.
Wie lange dauert die Prüfung?
Das Verfahren umfasst 8 Schritte. Die Norm gibt nicht für jeden Schritt eine Dauer an — maßgeblich ist das Verfahren des Labors.
Welche Geräte werden benötigt?
Vickers-Härteprüfer, Diamant-Eindringkörper, Messsystem für die Diagonalen, Starrer Probentisch und Auflagen, Härtevergleichsplatten, Probenvorbereitungsplatz.
Wo wird diese Prüfung eingesetzt?
Härtemessung an Stahl, Stahlguss, Nichteisenmetallen und Hartmetallen; Beurteilung der Wirksamkeit von Wärmebehandlung und thermochemischer Behandlung (Härten, Anlassen, Aufkohlen, Nitrieren); Bestimmung der Dicke der gehärteten Schicht aus dem Härteverlauf am Querschnitt; Härteprüfung metallischer und anorganischer Überzüge, auch an Querschliffen; Untersuchung der Zusammenhänge zwischen Gefüge und Härte eines Werkstoffs (Laborübungen, Werkstoffprüfung).
Welche Sicherheitsmaßnahmen gelten?
Diamant-Eindringkörper und Belastungsmechanismus — keine Finger unter den Stößel bringen, Probe sicher auf dem Tisch befestigen; Schleifen und Polieren der Proben: Metall- und Schleifstaub — Schutzbrille, Absaugung oder Wasserkreislauf; Scharfe Kanten von Proben und metallographischen Schliffen — beim Tragen Handschuhe; Projektionslampe und Mikroskopbeleuchtung — nicht direkt in die Lichtquelle blicken.
Welches Labor führt diese Prüfung durch?
Die Prüfung führen nach ISO/IEC 17025 akkreditierte Labore durch. Auf LabCoda finden Sie sie über die Normnummer PN-EN ISO 6507-1.