Härteprüfung nach Knoop

Härteprüfung nach Knoop

Figure 23.9. Schematic of the knoop indenter and the shape of the impression.
Zur Härteprüfung nach Knoop wird ein rhomboedrischer Diamant-Eindringkörper verwendet. Die lange Diagonale ist sieben mal (genauer gesagt 7,114 mal) so lang wie die kurze Diagonale. Mit dieser Form des Eindringkörpers kann die elastische Rückstellung auf ein Minimum begrenzt werden. Das Verfahren und die eingesetzten Härteprüfgeräte bei der Knoop-Härteprüfung sind prinzipiell die gleichen wie bei der Vickers-Härteprüfung. Es wird jedoch nur die lange Diagonale gemessen. Das spart natürlich etwas Zeit.

Die Knoop-Härte wird nach der folgenden Gleichung berechnet:
HK = 14229L / d2
Dabei ist L die Prüfkraft in gf und d die lange Diagonale in µm. Die Knoop-Härte wird genauso ausgedrückt wie die Vickers-Härte, d.h. 375 HK0.3 bedeutet, dass eine Prüfkraft von 300 gf eine Knoop-Härte von 375 ergab. (Die Einheit kgf/mm2 wird nicht mehr angegeben). Auch in diesem Fall wurde Anfang der 1960-er Jahre das Symbol HK eingeführt; andere Bezeichnungen wie HKN oder KHN sind veraltet und sollten nicht mehr verwendet werden.
Knoop-Härteprüfungen werden wie auch Vickers-Mikrohärteprüfungen üblicherweise mit Prüfkräften im Bereich von 10 - 1000 g durchgeführt. Die gemessene Fläche wird in einer Formel verwendet, die unter Verwendung der eingeleiteten Kraft einen Härtewert bestimmt. Tabellen oder automatische elektronische Verfahren oder Messungen mit bildgebenden Verfahren sind eine üblichere und praktischere Methode zur Bestimmung von Knoop-Härtezahlen.

Vorteile

Neben den geringfügigen Zeiteinsparungen ist einer der wichtigsten Vorteile der Knoop-Härteprüfung die Fähigkeit, die Härte dünner Schichten einfacher zu bestimmen. Rund um einen Eindruck in einem Material entsteht ein Bereich der plastischen Verformung. Wenn dieser Verformungsbereich mit einer Grenzfläche (wie z.B. dem Rand des Materials) zusammenfällt, oder mit einem ähnlichen Verformungsbereich eines anderen Eindrucks, ist der sich ergebende Härtewert falsch. Dieser Verformungsbereich steht in Beziehung zur Eindruckgröße, und um eine korrekte Prüfung zu gewährleisten wird normalerweise empfohlen, dass der Abstand der Eindrücke mindestens das 2,5-fache der Eindruckdiagonalen betragen sollte. Durch die längliche Form des Knoop-Eindrucks können die Eindrücke wesentlich näher beieinander liegen als bei einer Vickers-Prüfung mit gleicher Prüfkraft. Außerdem kann eine größere Schwankung der Härte über die Tiefe bei einem Vickers-Eindruck eine Verzerrung hervorrufen, d.h. parallel zur Veränderung der Härte wird die Diagonale durch den Härtegradienten beeinflusst. Außerdem muss darauf geachtet werden, dass die Dicke des Materials ausreichend ist für die Prüfung. Bei Vickers-Prüfungen sollte die Dicke mindestens das 2,5-fache der gemessenen Diagonale betragen. Weil aber der Knoop-Eindruck bei gleicher Prüfkraft flacher ist als der Vickers-Eindruck, können sehr viel dünnere Proben geprüft werden.

Nachteile

Der Nachteil beim Knoop-Eindruck ist, dass der dreidimensionale Eindruck sich abhängig von der Prüfkraft ändert, und daher die HK-Härte in Abhängigkeit von der Prüfkraft schwankt. Bei höheren Kräften ist diese Schwankung jedoch unerheblich. Die Umwertung von HK-Werten in andere Prüfskalen ist zuverlässig nur bei HK-Werten möglich, die mit der Standardkraft erfasst wurden (normalerweise 500 gf), bei der die Korrelationen erstellt wurden. Alle Härteskalen-Umwertungen basieren auf empirischen Daten. Die Umwertungen sind nicht präzise, sondern lediglich Schätzwerte.

Weitere Informationen zu Vickers-Härteprüfungen und metallographischen Härteprüfungen finden Sie auf der Buehler-Website im Bereich Knoop-Härteprüfmaschinen und in unserem SumMet-Leitfaden.