Die Vickershärte ist ein wichtiger Kennwert zur Charakterisierung der Härte eines Materials. Sie wird häufig bei metallischen Werkstoffen wie Stahl eingesetzt, um die Widerstandsfähigkeit gegen plastische Verformung zu quantifizieren. In diesem Artikel erklären wir Schritt für Schritt, wie man die Vickershärte korrekt berechnet.

Die Vickershärte (HV) ist eine Methode zur Bestimmung der Materialhärte. Bei der Prüfung wird ein pyramidenförmiger Diamanteindringkörper mit einer definierten Kraft F in die Oberfläche des Prüfkörpers gedrückt. Anschließend wird der Mittelwert d der beiden Diagonalen des entstandenen Eindrucks gemessen. Die Vickershärte errechnet sich dann aus dem Verhältnis der Prüfkraft zur Oberfläche des bleibenden Eindrucks:

HV = 0,102 * (F / A)

Dabei ist:

• HV = Vickershärte
• F = Prüfkraft in Newton (N)
• A = Oberfläche des bleibenden Eindrucks in Quadratmillimetern (mm²)
• d = Mittelwert der Diagonalen in Millimetern (mm)

Der Vorfaktor 0,102 berücksichtigt die geometrische Form des Eindringkörpers.

Um die Vickershärte zu berechnen, benötigt man also die Prüfkraft F und die Diagonalen des Eindrucks. Die Oberfläche A lässt sich aus den Diagonalen d1 und d2 wie folgt berechnen:

A = (d1 * d2) / (2 * sin(136° / 2))

Dabei ist 136° der Winkel der gegenüberliegenden Flächen des pyramidenförmigen Eindringkörpers. Oft wird die vereinfachte Formel verwendet:

HV = 0,1891 * (F / d²)

Hier wird der Mittelwert d der beiden Diagonalen direkt eingesetzt. Diese Formel liefert eine gute Näherung der Vickershärte.

Gegeben sei:

• Prüfkraft F = 294,2 N (entspricht HV30)
• Gemessene Diagonalen: d1 = 0,385 mm, d2 = 0,380 mm

Schritt 1: Berechnung des Mittelwerts d
d = (d1 + d2) / 2 = (0,385 mm + 0,380 mm) / 2 = 0,3825 mm

Schritt 2: Berechnung der Vickershärte
HV = 0,1891 * (F / d²)
= 0,1891 * (294,2 N / (0,3825 mm)²)
= 0,1891 * (294,2 N / 0,1463 mm²)
= 380,2

Die Vickershärte beträgt in diesem Beispiel also 380,2 HV30. Die Zahl 30 gibt dabei die verwendete Prüfkraft in Kilopond an (1 kp = 9,81 N).

• Die Prüfkraft muss sorgfältig gewählt werden. Sie hängt von der Dicke und Härte des Materials ab. Für dünne Schichten oder spröde Werkstoffe empfehlen sich geringere Kräfte.
• Die Oberfläche muss sauber, eben und orthogonal zur Kraftrichtung sein. Unebenheiten und Verschmutzungen können die Messung verfälschen.
• Der Abstand zwischen den Eindrücken und zum Probenrand muss ausreichend groß sein, um gegenseitige Beeinflussung zu vermeiden. Ein Abstand von mindestens 2,5 Mal der Diagonalenlänge wird empfohlen.
• Für genaue Ergebnisse sollte man an verschiedenen Stellen messen und den Mittelwert bilden. Dabei Bereiche mit Ausreißern oder Unregelmäßigkeiten meiden.
• Die Haltezeit der Prüfkraft muss ausreichen, um einen bleibenden Eindruck zu erzeugen. 10 – 15 Sekunden sind meist ein guter Richtwert.

Mit der richtigen Durchführung und Berechnung liefert die Vickershärteprüfung zuverlässige Vergleichswerte für die Materialhärte. Die Kenntnis dieser Methode ist daher für viele Anwendungsbereiche in Technik und Qualitätssicherung unverzichtbar.

Q: Wie unterscheidet sich die Vickershärte von anderen Härteskalen wie Brinell oder Rockwell?
A: Die verschiedenen Härteskalen unterscheiden sich in der Form des Eindringkörpers (Kugel, Kegel, Pyramide) und der aufgebrachten Kraft. Die Vickershärte verwendet eine Diamantpyramide und deckt durch variable Prüfkräfte einen großen Härtebereich ab. Sie gilt als besonders universell einsetzbar.

Q: Wie wandelt man Vickershärte in andere Härtewerte um?
A: Es gibt empirische Umrechnungstabellen zwischen den gängigen Härteskalen. Eine exakte Umrechnung ist aber nicht möglich, da sich die Prüfverfahren zu sehr unterscheiden. Die Werte sind nur näherungsweise vergleichbar. Am besten misst man die benötigte Härte direkt mit der dafür vorgesehenen Methode.

Q: Wann ist die Vickershärteprüfung nicht geeignet?
A: Die Vickershärteprüfung ist für die meisten metallischen Werkstoffe gut geeignet. Problematisch sind sehr weiche, elastische oder inhomogene Materialien, bei denen kein klarer bleibender Eindruck entsteht. Auch sehr raue oder unebene Oberflächen erschweren die Auswertung. In solchen Fällen weicht man besser auf andere Verfahren wie die Brinellhärteprüfung aus.

Durch das Verständnis der Grundlagen und die korrekte Anwendung der Formeln kann man die Vickershärte zuverlässig bestimmen. Die gewonnenen Härtewerte helfen bei der Auswahl geeigneter Werkstoffe und der Qualitätskontrolle – sei es bei der Kontrolle eingehender Rohmaterialien oder bei der Optimierung eigener Produkte und Fertigungsprozesse. Mit der nötigen Erfahrung wird die Vickershärteprüfung zu einem wertvollen Instrument in der Materialprüfung.