ASTM E92 Vickers Härte
Die ASTM E92 ist ein standardisiertes Verfahren im Standard- und Kleinkraftbereich (200 gf - 120 kgf) zur Bestimmung der Vickers-Härte und Knoop-Härte metallischer Materialien, bei dem mittels einer diamantenen Pyramide ein Eindruck erzeugt und dessen Größe zur Härtebestimmung gemessen wird.
Für die Bestimmung der Vickers-Härte im Mikrohärtebereich (1gf - 200 gf) hingegen findet die ASTM E384 Anwendung.
Einsatzbereich Ablauf Vickers Härteprüfung Berechnung der Vickershärte Aufbringung Prüfkraft Mindestabstand Prüfeindrücke Vor- und Nachteile Vickers-Härteprüfer
Wissen zum Vickers-Prüfverfahren (Ermittlung der Vickershärte nach ASTM E92)
Warum die Prüfung nach ASTM E92 durchgeführt wird:
Die Norm ASTM E92, entwickelt von ASTM International – einer Organisation, die für ihre weltweiten Standards bekannt ist – definiert ein standardisiertes Verfahren zur Messung der Vickers-Härte. Diese Methode ist essentiell für die Beurteilung der Verschleißfestigkeit und Dauerhaftigkeit von Materialien, was direkt die Leistung und Lebensdauer von Produkten beeinflusst.
ASTM International, früher bekannt als “American Society for Testing and Materials”, ist eine weltweit anerkannte Normungsorganisation, die technische Standards für Materialien, Produkte, Systeme und Dienstleistungen festlegt. Die Vickers-Härteprüfung nach ASTM E92 wird global in verschiedenen Branchen angewandt.
Ablauf der Vickers-Härteprüfung nach ASTM E92
Die Vickers-Härte nach ASTM E92 ist ein Härteprüfverfahren mit optischer Auswertung, bei dem die Größe des Eindrucks gemessen wird, den ein Diamantprüfkörper in Pyramidenform (quadratische Grundfläche und ein Flächenwinkel von α = 136°) auf der Oberfläche des Prüfmaterials hinterlässt. Die Prüflast wird präzise aufgebracht und die Diagonalen des Eindrucks zur Berechnung der Vickers-Härte verwendet, was eine genaue Bestimmung der Materialhärte ermöglicht. Dabei ist darauf zu achten, dass die Abweichung der halben Diagonalen bei Vickers 5% nicht überschreiten darf.
Bei der Vickers-Härteprüfung nach ASTM E92 werden die Eindrücke des Diamantprüfkörpers in Pyramidenform unter verschiedenen Lasten gemessen, die typischerweise bei 200 gf beginnen, je nach Material und Anwendungsbereich. Die genauen Lasten, die für den spezifischen Test angewendet werden sollen, sind in der Norm ASTM E92 festgelegt, um eine zuverlässige Härtebestimmung zu gewährleisten.
Berechnung der Vickers-Härte nach ASTM E92
- Die Berechnung der Vickers-Härte (HV) nach ASTM E92 erfolgt durch das Verhältnis der angewendeten Prüfkraft F (ausgedrückt in Newton, N) zur Fläche des permanenten Eindrucks auf dem Testmaterial. Zur Ermittlung der Fläche dieses Pyramideneindrucks wird der Durchschnitt der Längen der beiden Diagonalen d1 und d2 (gemessen in Millimetern) verwendet. Dies ist notwendig, da die Basisfläche der Vickers-Eindrücke häufig nicht perfekt quadratisch ist. Die Formel zur Berechnung finden sie in der Grafik unten.
- Die empfohlenen Härtebereiche für Vickers-Prüfungen, die sich nach der angewandten Prüfkraft und der Art des Probenmaterials richten, sind in der ASTM E92-Norm spezifiziert. Diese Härtebereiche variieren typischerweise von 1 bis 3.000 HV, abhängig von den spezifischen Testbedingungen und Materialcharakteristiken.
Aufbringung der Prüfkraft nach ASTM E92
- Die Kraft ist innerhalb von 10 Sekunden ohne Vibration und Stöße aufzubringen.
- Anschließend muss diese Kraft für 10-15 Sekunden gehalten werden.
- Bei manchen Anwendungen kann eine längere Einwirkdauer erforderlich sein, hierbei liegen die Toleranzen bei ± 2 Sekunden, die im Prüfbericht anzugeben sind.
- Die eingesetzten Prüfkräfte liegen zwischen 200 gf und 120 kgf.
Richtlinien für Prüfabstände bei Vickers-Härteprüfungen gemäß ASTM E92
Die ASTM E92-Norm definiert auch die minimal erforderlichen Abstände zwischen den Prüfpunkten sowie den Abstand zu den Rändern der Testprobe. Dies dient dem Zweck, mögliche Verzerrungen in den Härtemessungen zu verhindern, die durch eine Beeinträchtigung des Materialgefüges infolge mechanischer Einwirkungen entstehen könnten.
Die Werte der Mindestabstände, die laut ASTM E92 einzuhalten sind, sehen Sie in der Grafik.
Vorteile und Nachteile der Vickers-Härteprüfung
Vorteile:
- Misst alle Materialien, von weich bis hart.
- Nur ein Eindringkörper für alle Tests notwendig
Nachteile:
- Benötigt eine gute Oberflächenbeschaffenheit für präzise Messungen.
- Langsamer als andere Methoden (30-60 Sekunden ohne Vorbereitung).
- Teurer wegen optischer Auswertung.
Trotz der Vorbereitung und Kosten wird das Vickers-Verfahren wegen seiner Vielseitigkeit oft bevorzugt.
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Häufig gestellte Fragen rund um die Vickershärteprüfung nach ASTM E92
Der ASTM Standard für die Vickers-Härteprüfung ist die ASTM E92 für den Standard- und Kleinkraftbereich von 200 gf - 120 kgf, die ASTM E384 für Mikrohärtebereich (1gf - 200 gf).
Die Norm E384 bezieht sich nur auf den Mikrohärtebereich (1gf - 200 gf) während sich die ASTM E92 auf den Standard- und Kleinkraftbereich (200 gf - 120 kgf) bezieht.