Hardness Testing

Around 1900, Martens proposed the following definition: “Hardness is the resistance of a body to the indentation by another (harder) body.” This simple but precise definition has taken its place in technical circles, and is just as valid today as it was then. Technical hardness is a mechanical characteristic used to describe a material or the state of a material.

Hardness cannot be measured directly, but is derived from primary measured variables (for example test load, indentation depth, indentation area). Depending on the test method, the hardness value is determined from one of the following:

  • Test load and one of the geometric values characterizing the hardness indentation (e.g. indentation depth)
  • Solely via a length characterizing the indentation
  • Through a different material response (e.g. scratch resistance)

Hardness values can only be compared if they have been determined using the same test method with identical test parameters.

A clear hardness value can only be characterized by the following criteria: definition of the hardness value, geometry and material of the indenter, size of test load and duration and type of test load application, and the condition and surface quality of the specimen.

Primary considerations when selecting a hardness test method include:

  • Cost-effectiveness
  • Cost/effort involved in specimen preparation
  • Availability of machines and instruments
  • Requirements of standards

Additional factors:

  • Specimen material and hardness
  • Shape, dimensions and weight
  • Accessibility of specimen
  • Nature of test (e.g. series or traverse test)
  • Permissible measurement uncertainty

Voor metaal worden gewoonlijk methoden met statische belasting gebruikt. Een indenter (kogel, conus of piramide) gemaakt uit carbide of diamant wordt verticaal in het oppervlak van een sample geduwd dat steunt op een stevige basis. De testbelasting wordt zacht en zonder schokken aangebracht, met aandacht voor de snelheid en wachttijden. Bij vele testmethoden wordt de indrukking gemeten na het wegnemen van de belasting. De lengtemetingen (indrukdiepte, diagonalen, diameter) en testbelasting worden gebruikt om de hardheid te berekenen.

In de praktijk worden Rockwell, Brinell, Vickers en Knoop hardheidsmeetmethoden gebruikt, maar ook de moderne geïnstrumenteerde hardheidsmethode (Martens hardheid) wint aan belang. Deze methode wordt meer en meer gebruikt, vooral in onderzoek, ontwikkeling en industrie aangezien ze bijkomende parameters levert voor het bepalen van materiaaleigenschappen naast de hardheidswaarde. Bovendien kan deze methode gebruikt worden voor elk materiaal.

Methoden met dynamische belasting gebeuren vaak met mobiele toestellen, in het bijzonder voor het testen van grote onderdelen.

Structure.Top