EN 843-4 Hochleistungstechnische Keramik – Mechanische Eigenschaften monolithischer Keramik bei Raumtemperatur – Teil 4: Oberflächenhärte nach Vickers, Knoop und Rockwell

Die europäische Norm „EN 843-4 Hochleistungskeramik – Mechanische Eigenschaften monolithischer Keramik bei Raumtemperatur – Teil 4: Oberflächenhärte nach Vickers, Knoop und Rockwell“ beschreibt die Richtlinien und Ausführungsbedingungen hinsichtlich des Wertes, der den Ergebnissen zugeschrieben werden kann Standard-Härtetests bei Anwendung auf hochentwickelte monolithische technische Keramik. Es wird davon ausgegangen, dass die verwendeten Kalibrierungs- und Prüfverfahren exakt für metallische Werkstoffe gelten.

Diese Norm definiert drei Prüfmethoden zur Bestimmung der Härte keramischer Werkstoffe:

• Mit dem Vickers-Härtetest wird die Fähigkeit eines Materials beobachtet, einer plastischen Verformung aus einer Standardquelle zu widerstehen. Der Vickers-Test ist für alle Metalle anwendbar und verfügt über eine der breitesten Skalen unter den Härteprüfungen.
• Der Knoop-Härtetest ist ein Mikrohärtetest. Bei dieser Prüfung handelt es sich um eine mechanische Härteprüfung, die insbesondere bei sehr spröden Materialien oder dünnen Blechen eingesetzt wird und bei der zu Prüfzwecken nur ein kleiner Eindruck erzeugt werden kann.
• Die Rockwell-Skala ist eine Härteskala, die auf der Eindruckhärte eines Materials basiert. Bei der Rockwell-Härteprüfung wird die Eindringtiefe eines Eindringkörpers unter großer Last mit der Eindringtiefe einer Vorspannung verglichen.

Alle drei Prüfmethoden nutzen einen Eindruck, um eine lokale plastische Verformung hervorzurufen. Der Eindruckpunkt wird gemessen und Härtewerte berechnet. Aufgrund des spröden Verhaltens keramischer Materialien ist ein erfahrener Anwender der Norm erforderlich, um zuverlässige Ergebnisse zu erhalten.

Für die Zwecke dieser Norm gelten die folgenden Begriffe und Definitionen:

• Unter Härte versteht man den Widerstand eines Materials gegen das gewaltsame Eindringen in die Prüfoberfläche in vorgeschriebener Weise durch einen harten Eindruck definierter Geometrie.
• Unter der Härtezahl versteht man den in einem vorgegebenen Härtetest berechneten Härtewert, abgeleitet aus der Eindringtiefe des Eindringkörpers bzw. der seitlichen Größe des Eindringkörpers und der aufgebrachten Kraft, in der Regel ohne Angabe der Einheit.
• Der Härteeindringkörper ist ein harter Eindringkörper mit einer definierten Geometrie und wird im Allgemeinen zum Testen von Keramiken verwendet, die aus einkristallinem Diamant hergestellt werden.

Die drei in dieser Norm definierten Arten von Tests sind für metallische Werkstoffe standardisiert und werden häufig als Leitfaden für die Wärmebehandlung oder den Kaltverfestigungszustand verwendet. Diese Prüfmethoden werden auch in der modernen technischen Keramik häufig eingesetzt, insbesondere um Materialien für Anwendungen in Verschleißumgebungen zu identifizieren. Während eine Härteprüfung bei einem Metall ein Maß für die Streckgrenze ist, ist die Verformung bei einem spröden Material tendenziell nicht homogen. Zusätzlich zum plastischen Fließen treten in der Regel Risse und Abplatzungen auf, deren Ausmaß einen erheblichen Einfluss auf die scheinbare Härte und die Möglichkeit hat, aussagekräftige Messungen durchzuführen.

Durch Härtetests an einer Reihe sehr unterschiedlicher Keramiken können diese nach ihrem Widerstand gegen lokales Eindringen eingestuft werden. Dies kann mit anderen Verhaltensmerkmalen ähnlicher Art verbunden sein, beispielsweise abrasivem Verschleiß oder Erosionsbeständigkeit. Wenn Materialien ähnliche Eigenschaften aufweisen, ist eine solche Interpretation möglicherweise nicht möglich, da die durch Härtetests gezeigte Unterscheidung möglicherweise nicht ausreicht. Verwendungen, die über diesen Anwendungsbereich hinausgehen, sind mit Vorsicht zu genießen. Beispielsweise wird empfohlen, Härtetests nicht als Bestehens-/Nichtbestehenskriterien in einer Spezifikation zu verwenden. Mögliche Unterschiede zwischen Beobachtern oder Prüfmaschinen sind zu groß für ein hohes Maß an Vertrauen in die Prüfergebnisse und führen möglicherweise zu Meinungsverschiedenheiten zwischen den Spezifikationsparteien.

Normalerweise werden Härtestandard-Prüfblöcke mit der Prüfmaschine geliefert. Sie müssen zur Kontrolle des Verhaltens der Maschine und, im Fall von Vickers- und Knoop-Tests, auch der visuellen Kriterien zur Messung durch den Bediener verwendet werden. Beim Testblock sollte außerdem darauf geachtet werden, dass er frei von Kerben oder Rissen ist, die sich bei Verwendung auf sehr harten Materialien leicht bilden können. Bei der Prüfung von Keramik werden Kalibrierblöcke mit sehr hoher Härte empfohlen.

Unter den zahlreichen Test-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien, die für Unternehmen in verschiedenen Branchen durchgeführt wurden, hat unsere Organisation mit ihrem geschulten und fachkundigen Personal und ihrer fortschrittlichen technologischen Ausrüstung die Norm „EN 843-4 Fortschrittliche technische Keramik – Mechanische Eigenschaften monolithischer Keramik“ erstellt Raumtemperatur – Teil 4: Vickers. Es bietet auch Prüfdienstleistungen an, die in der Norm „Oberflächenhärte nach Knoop und Rockwell“ definiert sind.