Grundprinzip der Vickers-Härteprüfung
Die Vickers-Härte HV wird durch das Eindrücken eines pyramidenförmigen Diamanten in die Oberfläche eines Materials bestimmt. Der Eindringkörper beim Vickers-Prüfverfahren besitzt einen quadratischen Grundriss mit einem Flankenwinkel von 136°. Die Prüfbelastung wird definiert und über eine vorgegebene Zeitspanne aufgebracht. Nach dem Entfernen der Last wird die Diagonale des entstandenen Eindrucks mikroskopisch vermessen. Je größer der Eindruck, den der Eindringkörper unter definierter Prüfkraft auf der Oberfläche der Probe hinterlässt, desto weicher ist das getestete Material.
Der Härtewert berechnet sich nach der Formel:
Härte nach Vickers
wobei:
- F die Prüfkraft in Newton ist,
- d der Mittelwert der beiden Diagonalen des Eindrucks in Millimetern.
Prüfkräfte und deren Einsatzbereich Vickers Härteprüfung
Die Prüfkraft sollte idealerweise innerhalb von 7 Sekunden gleichmäßig von 0 auf den Endwert gesteigert werden, um die Messunsicherheit zu minimieren. Laut Norm ist ein Intervall von 2 bis 8 Sekunden für die Kraftaufbringung zulässig, wobei 7 Sekunden als Sollzeit empfohlen werden.
| Prüfkraft (kgf) | Prüfkraft (N) | Einsatzbereich |
| 0,01 | 0,0981 | Mikrohärteprüfung, dünne Schichten |
| 0,05 | 0,4905 | Mikrohärteprüfung, kleine Bauteile |
| 0,1 | 0,981 | Mikrohärteprüfung |
| 0,5 | 4,905 | Feinstrukturen, Härtegradienten |
| 1 | 9,81 | Mikro- und Makrohärteprüfung |
| 5 | 49,05 | Standardanwendungen, mittlere Werkstoffe |
| 10 | 98,1 | Standardanwendungen |
| 30 | 294,3 | Makrohärteprüfung, große Proben |
| 50 | 490,5 | Grobe Werkstoffe, hohe Kräfte |
| 100 | 981 | Sehr große oder homogene Werkstoffe |
| 120 | 1177,2 | Maximalbereich für industrielle Anwendungen |
Gefügebestandteile im Stahl und deren Vickershärte
| Gefügebestandteil | Beschreibung | Härte (HV) |
| Ferrit | Reines Eisen mit geringer Kohlenstofflösung | 50–100 |
| Perlit | Mischung aus Ferrit und Zementit | 200–300 |
| Zementit | Eisenkarbid (Fe₃C) | 800–1200 |
| Austenit | Eisen mit gelöstem Kohlenstoff (γ-Phase) | 150–250 |
| Martensit | Übersättigte Kohlenstofflösung im Eisen | 500–800 (je nach C) |
| Bainit | Gefüge aus Ferrit und Fe₃C (feinnadelig) | 300–550 |
Vor- und Nachteile der Vickers Härtemessung
Das Vickers-Verfahren ist aufgrund seiner Vielseitigkeit und Präzision eines der am häufigsten verwendeten Härteprüfverfahren, obwohl es anspruchsvollere Anforderungen an Probenvorbereitung und Prüfgeräte stellt.
| Vorteile | Nachteile |
| Universelle Anwendbarkeit: Messung aller Materialien, von weich bis hart | Gute Oberflächenbeschaffenheit erforderlich, da optische Vermessung des Eindrucks notwendig ist |
| Ein Eindringkörper für alle Vickers-Methoden | Prüfstellen müssen präpariert werden, um genaue Ergebnisse zu erzielen |
| Zerstörungsfreies Verfahren: Probe kann weiterverwendet werden | Relativ langsam im Vergleich zu anderen Verfahren, Prüfzeit ca. 30–60 Sekunden |
| Deckt den gesamten Härtebereich ab | Optische Auswertung erfordert teure Prüfsysteme mit spezieller Optik |
| Hohe Präzision und Genauigkeit | Aufwendige Vorbereitung und Auswertung des Härtewerts |
Härteprüfung mittels Vickers-Prüfverfahren
Vickers Härteprüfung DIN EN ISO 6507-1 (Metallische Werkstoffe – Härteprüfung nach Vickers; Teil 1: Prüfverfahren)