Die von der American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelte Norm ASTM E384 beschreibt ein Prüfverfahren zur Bestimmung der Mikrohärte von Werkstoffen mittels Eindringprüfung. Dieses Verfahren umfasst Mikrohärteprüfungen, die mit Knoop- und Vickers-Eindringprüfgeräten bei Prüfkräften von 9,8 × 10⁻³ bis 9,8 N (1 bis 1000 gf) durchgeführt werden.
Diese Testmethode umfasst die Analyse potenzieller Fehlerquellen, die bei der Mikroeindruckprüfung auftreten können, und wie sich diese Faktoren auf die Empfindlichkeit, Verzerrung, Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit der Testergebnisse auswirken.
Informationen zu den Anforderungen für die direkte Überprüfung und Kalibrierung der Prüfmaschine sowie zu den Anforderungen für die Herstellung und Kalibrierung von Vickers- und Knoop-Referenzhärteprüfblöcken sind in der Norm „ASTM E92 Standardprüfverfahren für die Vickers- und Knoop-Härte metallischer Werkstoffe“ enthalten.
Bei dieser Prüfmethode wird die Härte anhand der Bildung eines sehr kleinen Eindrucks unter Anwendung einer im Vergleich zu herkömmlichen Härteprüfungen mit massivem Eindruck relativ geringen Kraft ermittelt. Ein Knoop- oder Vickers-Eindringkörper aus Diamant mit einer bestimmten Geometrie wird mit einer Kraft von 1 bis 1000 gf gegen die Oberfläche der Prüfprobe gedrückt. Dabei kommt eine Prüfmaschine zum Einsatz, die speziell für diese Art von Arbeiten entwickelt wurde.
Die Größe der Vertiefung wird mit einem Lichtmikroskop mit Fadenlinse oder einem anderen Messgerät gemessen. Die Knoop-Härtezahl ergibt sich aus der Division der Kraft durch die projizierte Fläche der Vertiefung. Die Vickers-Härtezahl ergibt sich aus der Division der Kraft durch die Oberfläche der Vertiefung.
Wenn der Eindringkörper nach einem Belastungszyklus entfernt wird, wird davon ausgegangen, dass keine elastische Rückstellung erfolgt, d. h. der Eindringkörper behält seine Form, nachdem die Kraft entfernt wurde. Dies ist jedoch nicht immer der Fall. Beim Knoop-Test wird angenommen, dass das Verhältnis der langen Diagonale des Eindrucks zur kurzen Diagonale dasselbe ist wie beim Eindringkörper. Aufgrund der elastischen Rückstellung ist dies jedoch nicht immer der Fall.
Härteprüfungen haben sich als sehr nützlich für die Materialbewertung, die Qualitätskontrolle von Fertigungsprozessen sowie für Forschungs- und Entwicklungsarbeiten erwiesen. Obwohl experimenteller Natur, kann die Härte bei vielen Metallen und Legierungen mit der Zugfestigkeit in Verbindung gebracht werden und ist zudem ein Indikator für Bearbeitbarkeit, Verschleißfestigkeit, Zähigkeit und Duktilität.
Mikroeindringprüfungen dienen der Bewertung und Messung von Härteänderungen über kurze Distanzen. Diese Änderungen können beabsichtigt sein und durch lokale Oberflächenhärtungsverfahren wie Kugelstrahlen, Kaltziehen, Flammhärten, Induktionshärten oder Aufkohlen, Nitrieren oder Carbonitrieren entstehen. Sie können auch unbeabsichtigt sein und durch Probleme wie Aufkohlen, lokale Erweichung im Betrieb oder Zusammensetzungs-/Mikrostrukturseigerung entstehen. Niedrige Prüfkräfte erweitern die Härteprüfung auch auf Materialien, die für Makroeindringprüfungen zu dünn oder zu klein sind. Mikroeindringprüfungen ermöglichen die Härteprüfung bestimmter Phasen oder Komponenten sowie Bereiche oder Neigungen, die für Makroeindringprüfungen zu klein sind.
Da Mikroeindruckhärteprüfungen Härteschwankungen aufzeigen, die bei den meisten Materialien üblich sind, kann ein einzelner Prüfwert nicht unbedingt die Gesamthärte wiedergeben. Vickers-Tests bei 1000 gf können zur Bestimmung der Gesamthärte verwendet werden. Wie bei jeder Härteprüfung wird jedoch empfohlen, eine Reihe von Eindrücken durchzuführen und den Mittelwert und die Standardabweichung nach Bedarf oder Eignung zu berechnen.
Mikroeindruckhärteprüfungen werden typischerweise durchgeführt, um Härteänderungen über kurze Distanzen zu messen. Zur Bestimmung dieser Unterschiede ist ein sehr kleiner physischer Eindruck erforderlich. Prüfgeräte, die Eindrücke bei sehr geringen Prüfkräften erzeugen, müssen sorgfältig konstruiert sein, um die Prüfkräfte präzise an der gewünschten Stelle anzuwenden, und über ein hochwertiges optisches System verfügen, um die Diagonalen der kleinen Eindrücke präzise zu messen. Prüfkräfte im oberen Bereich des hier definierten Kraftbereichs können zur Beurteilung der Gesamthärte verwendet werden.
Im Allgemeinen eignet sich der Vickers-Eindruck besser zur Bestimmung der (durchschnittlichen) Masseneigenschaften, da sich die Vickers-Härte bei der Wahl der Prüfkraft zwischen 25 und 1000 gf nicht ändert, da die Eindruckgeometrie als Funktion der Eindrucktiefe konstant bleibt. Der Knoop-Eindruck ist jedoch geometrisch nicht gleichmäßig über die Tiefe verteilt, und die Knoop-Härte variiert über den hier definierten Kraftbereich (und darüber hinaus), insbesondere bei der höchsten Prüfkraft von 200 gf.
Die Hauptgründe für die Bedeutung des ASTM E384-Standards sind:
Kurz gesagt ist der ASTM E384-Standard unerlässlich, wenn genaue und konsistente Mikrohärtemessungen für technische, Fertigungs- oder Forschungszwecke erforderlich sind.
Unser Unternehmen unterstützt seit Jahren Unternehmen aller Branchen mit einem breiten Spektrum an Prüf-, Mess-, Analyse- und Bewertungsaktivitäten. Es verfügt über ein starkes Team von Mitarbeitern, die die globalen Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgen und sich ständig weiterentwickeln. In diesem Zusammenhang bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß ASTM E384 Standardprüfmethode für die Mikroeindruckhärte von Materialien an.
Um einen Termin zu vereinbaren, genauere Informationen zu erhalten oder eine Bewertung anzufordern, können Sie uns bitten, unser Formular auszufüllen und Sie zu erreichen.
