So nutzen Sie den Vickers-Härte-Rechner
Der Vickers-Härte-Rechner ermöglicht Ihnen eine schnelle, präzise und normgerechte Ermittlung der Vickershärte (HV) nach DIN EN ISO 6507 sowie ASTM E384. Um Ihre Werkstoffprüfung zuverlässig auszuwerten, führen Sie im Vickers-Härte-Rechner folgende Schritte durch:
- Prüfkraft (F) festlegen — Tragen Sie die aufgebrachte Prüfkraft ein und wählen Sie die Krafteinheit (Newton $N$, Kilopond $\text{kgf}$ oder Gramm-Kraft $\text{gf}$). Der Vickers-Härte-Rechner rechnet abweichende Krafteinheiten automatisch im Hintergrund um.
- Eindruckdiagonalen (d1 und d2) erfassen — Messen Sie unter dem optischen Messmikroskop die beiden rechtwinkligen Diagonalen $d_1$ und $d_2$ des Pyramideneindrucks in Millimetern ($\text{mm}$) oder Mikrometern ($\mu\text{m}$).
- Mittelwert und HV-Wert ablesen — Das Tool ermittelt automatisch die mittlere Diagonale $d = (d_1 + d_2) / 2$ und berechnet daraus unverzüglich den resultierenden Vickers-Härtewert.
- Rechenschritte und Prüfbereich kontrollieren — Im transparenten Ergebnispanel zeigt der Vickers-Härte-Rechner die Zwischenschritte, die Kontaktfläche des Eindrucks sowie wertvolle Normhinweise an.
Mit dem Vickers-Härte-Rechner überprüfen Sie sowohl Einzelmessungen als auch umfangreiche Prüfserien der Härteprüfung zeitsparend und fehlerfrei.
Formel & werkstofftechnische Grundlagen — Vickers-Härte-Rechner
Das Härteprüfverfahren nach Vickers basiert auf dem statischen Eindringen eines vierseitigen Diamantkörpers in die polierte oder feingeschliffene Werkstoffoberfläche. Der Vickers-Härte-Rechner definiert die Vickershärte als Verhältnis der Prüfkraft zur pyramidalen Oberfläche des bleibenden Prüfeindrucks.
Die mathematische Grundformel nach DIN EN ISO 6507 lautet:
HV = Prüfkraft (F) / Eindruckoberfläche (A)Da der Spitzenwinkel der Diamantpyramide zwischen den gegenüberliegenden Seitenflächen exakt $136^\circ$ beträgt, ergibt sich die Pyramidenoberfläche aus der mittleren Diagonale $d$ zu:
A = d² / (2 · sin(136° / 2)) = d² / (2 · sin(68°)) ≈ d² / 1,8544Daraus resultieren die beiden praxisüblichen Formeln, die der Vickers-Härte-Rechner anwendet:
1. Berechnung mit Prüfkraft in Newton (SI-Einheiten)
Wird die Prüfkraft $F$ in Newton ($N$) und die mittlere Diagonale $d$ in Millimetern ($\text{mm}$) angegeben, wird die Krafteinheit über den Faktor $0{,}102 \approx 1 / 9{,}80665$ in das technische Kilopond-Äquivalent überführt:
HV = 0,102 · [2 · F · sin(68°) / d²] ≈ 0,1891 · F / d²2. Berechnung mit Prüfkraft in Kilopond (kgf)
Wird die Prüfkraft direkt in Kilopond ($\text{kgf}$ bzw. $\text{kp}$) eingegeben, vereinfacht sich die Gleichung im Vickers-Härte-Rechner zu:
HV = 2 · F_kgf · sin(68°) / d² ≈ 1,8544 · F_kgf / d²Für die Mikrohärteprüfung mit Prüfkräften in Gramm-Kraft ($\text{gf}$) und Diagonalen in Mikrometern ($\mu\text{m}$) gilt analog:
HV = 1854,4 · F_gf / d_µm²Parameterübersicht zur Vickershärte
| Parameter | Symbol | Übliche Einheit | Bedeutung für die Werkstoffprüfung |
|---|---|---|---|
| Vickershärte | $\text{HV}$ | dimensionslos | Härtewert bezogen auf die pyramidenförmige Eindruckfläche |
| Prüfkraft | $F$ | $\text{N}$ / $\text{kgf}$ / $\text{gf}$ | Statisch senkrecht auf die Probe wirkende Prüflast |
| Diagonalen | $d_1, d_2$ | $\text{mm}$ / $\mu\text{m}$ | Optisch gemessene Eckabstände des quadratischen Eindrucks |
| Mittlere Diagonale | $d$ | $\text{mm}$ / $\mu\text{m}$ | Arithmetischer Mittelwert aus $d = (d_1 + d_2) / 2$ |
| Pyramidenwinkel | $\alpha$ | $136^\circ$ | Genormter Flächenwinkel des Diamanteindringkörpers |
Der Vickers-Härte-Rechner stellt sicher, dass alle Einheitenskalen exakt aufeinander abgestimmt werden.
Normative Prüfbereiche nach DIN EN ISO 6507
Die Norm DIN EN ISO 6507 unterteilt das Vickers-Verfahren je nach Höhe der Prüfkraft in drei standardisierte Arbeitsbereiche:
- Mikrohärteprüfung ($F < 1{,}961,\text{N}$ bzw. $< \text{HV } 0{,}2$): Für extrem dünne Schichten, galvanische Überzüge, Drähte und einzelne Gefügebestandteile (Körner, Karbide).
- Kleinlasteindringprüfung ($1{,}961,\text{N} \le F < 49{,}03,\text{N}$ bzw. $\text{HV } 0{,}2$ bis $< \text{HV } 5$): Häufig genutzt für thermochemische Randschichten wie Einsatzhärtung, Nitrierhärtung und Laserschmelzspuren.
- Makrohärteprüfung ($49{,}03,\text{N} \le F \le 980{,}7,\text{N}$ bzw. $\text{HV } 5$ bis $\text{HV } 100$): Standard für homogene Metalle, massive Bauteile und Schweißverbindungen.
Der Vickers-Härte-Rechner unterstützt alle diese Prüfbereiche ohne Einschränkungen.
Randbedingungen für fehlerfreie Messungen
Damit das mit dem Vickers-Härte-Rechner ermittelte Ergebnis zuverlässig ist, müssen wesentliche normative Randbedingungen eingehalten werden:
- Mindestprobendicke: Die Probendicke muss mindestens das $1{,}5$-Fache der Eindruckdiagonale ($d$) bzw. das $10$-Fache der Eindrucktiefe ($h \approx d / 7$) betragen.
- Eindruckabstände: Der Abstand zwischen den Mittelpunkten zweier benachbarter Eindrücke muss mindestens das $3$-Fache (bei Buntmetallen $6$-Fache) der Diagonale betragen.
- Randabstand: Der Abstand vom Eindruckmittelpunkt zur Probenkante muss mindestens das $2{,}5$-Fache der Diagonale betragen.
Praxisbeispiel: Auswertung einer Härteprüfung im Vickers-Härte-Rechner
Ein einsatzgehärteter Getriebezahn soll im Labor auf seine Randschichthärte geprüft werden. Die Werkstoffprüfung erfolgt nach dem Verfahren HV 10 mit einer Prüfkraft von $F = 98{,}07,\text{N}$ ($10,\text{kgf}$).
Unter dem Messmikroskop werden die folgenden Eindruckdiagonalen ermittelt:
- Diagonale $d_1 = 0{,}168,\text{mm}$
- Diagonale $d_2 = 0{,}172,\text{mm}$
So berechnet der Vickers-Härte-Rechner den normgerechten Härtewert:
- Mittlere Diagonale ermitteln: $d = \frac{0{,}168,\text{mm} + 0{,}172,\text{mm}}{2} = 0{,}170,\text{mm}$.
- Pyramidenfläche bestimmen: $A = \frac{0{,}170^2}{1{,}8544} \approx 0{,}01558,\text{mm}^2$.
- HV-Wert berechnen: $\text{HV} = 0{,}1891 \cdot \frac{98{,}07}{0{,}170^2} \approx 641{,}7,\text{HV}$.
Der normierte Härtewert lautet 642 HV 10. Mit dem Vickers-Härte-Rechner führen Sie diese Auswertung sekundenschnell durch.
Typische Anwendungsgebiete für den Vickers-Härte-Rechner
Aufgrund seiner hohen Universalität ist der Vickers-Härte-Rechner in Industrie und Forschung unverzichtbar:
- Härtetiefenbestimmung (CHD, NHD, SHD): Erstellung präziser Härteverlaufskurven von der Bauteiloberfläche in den Kern zur Bestimmung der Einhärtetiefe.
- Schweißnahtqualifizierung nach ISO 9015: Prüfung von Schweißgut, Wärmeeinflusszone (WEZ) und Grundwerkstoff zur Vermeidung von Kaltrissen.
- Oberflächen- und Dünnschichttechnik: Prüfung von PVD-, CVD- und Hartchromschichten im Mikrohärtebereich.
- Schadensanalyse & Metallographie: Lokale Härtebestimmung an Einschlüssen, Seigerungen und Gefügephasen.
Vergleich: Vickers, Brinell und Rockwell
Während das Brinell-Verfahren vorwiegend für grobkörnige Werkstoffe und Rockwell für die schnelle Serienprüfung in der Fertigung eingesetzt wird, bietet das Vickers-Verfahren den breitesten Anwendungsbereich vom weichsten Blei bis zur härtesten Keramik. Mit dem Vickers-Härte-Rechner werten Sie Ihre Prüfdaten präzise, reproduzierbar und vollständig normkonform aus.