Dr. W. Strickling:

Vergleichende Untersuchungen zur Härte von Aufbrennlegierungen und die klinische Relevanz von Härteangaben

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2.5. Die Mikrohärtemessung

Unter der Mikrohärte versteht man die Härtemessung mit sehr kleinen Prüfkräften (< 10 N) im Gegensatz zur Makrohärte mit Belastungen über 10 N (l kp) . Viele Autoren bezeichnen den Übergangsbereich zwischen 2 und 50 N auch als Kleinlastbereich.

Der Anwendungsbereich für Mikrohärtemessungen umfaßt vor allem [93] :
1. Laufende zerstörungsfreie Materialprüfung
2. Schwierige technologische Prüfungen (extrem kleine oder sehr spröde Teile)
3. Feinverteilung der Härte und eng lokalisierte Härtemessung
4. Untersuchung von Oberflächenschichten, heterogenen Strukturen, Umformungs— und Spannungszuständen

Für die Mikrohärtemessung eignen sich vor allem die Eindruckkörper nach VICKERS, KNOOP und GRODZINSKI [93]. Prinzipiell bestehen bei der Mikrohärtemessung zwar die gleichen Probleme wie bei den jeweiligen Verfahren im Mäkrobereich, jedoch bekommen die Anforderungen in einzelnen Punkten völlig neues Gewicht [93] . Im allgemeinen gilt, daß eine Verminderung der Prüfkraft die erreichbare Genauigkeit der Messungen reduziert [119] und somit, wenn es die Versuchsbedingungen nicht anders vorschreiben, die größtmögliche Prüf last anzustreben ist [33].

2.5.1. Einflußfaktoren bei der Mikrohärtemessung

1. Werkstoffbedingte Einflüsse

Dominierendster Einflußfaktor bei kleinen Prüfkräften ist die Prüfkraftabhängigkeit der ermittelten Härtewerte, die die allgemeine Anwendung der Mikrohärtemessung stört [93].

Der Effekt der elastischen Rückstellung ist im Bereich der Mikrohärtemessungen sehr viel stärker ausgeprägt als im Makro- oder Kleinlastbereich, so daß die Härte im allgemeinen mit abnehmender Prüflast zunimmt [90, 93]. Mach Untersuchungen mit der VICKERS-Pyramide können durch Berücksichtigung des MEYER-Exponenten diese Änderungen zumindest zum Teil ausgeglichen werden [93], wobei allerdings dessen genaue Bestimmung schwierig ist und vom jeweils verwendeten Werkstoff abhängt [90] .

Häufig wird auch ein Maximum in der Prüfkraft-Härtekurve beschrieben, d.h., daß ab einem bestimmten Punkt die Härtewerte mit abnehmender Belastung wieder kleiner werden [16, 90]. Lage und Auftreten solcher Maxima sind werk-stoff- und verfahrensabhängig.

Ein zweiter wichtiger Einflußfaktor ist die Korngröße und Gefügestruktur der Legierung. Nach BÜCKLE [16] kann eine Probe bei der Makrohärtemessung als quasihomogen betrachtet werden. Im Übergangsbereich zwischen Kleinlast- und Mikrohärteprüfungen liegt die Größe der Einflußzone des Eindruckes jedoch in der Größenordnung der Korngrenzen, so daß die plastischen Vorgänge in der Probe wesentlich komplizierter verlaufen. Dieses könnte eine Erklärung für die oben erwähnten Kraft - Härtebesiehungen sein. Für sehr kleine Prüfkräfte verlaufen die plastischen Vorgänge dagegen wieder wie in einem Quasi-Einkristall , bei dem sich die zu messenden Härten auf die jeweiligen Kristallite beziehen. Dementsprechend sind Härte und Streuung der Meßwerte in unterschiedlichen Gefügebereichen ebenfalls verschieden, was von MEURER [38] speziell für Dentallegierungen experimentell nachgewiesen worden ist. Andere Einflußfaktoren sind Anisotropien der Probe, die Lage des Eindruckes relativ zu den Gitterebenen, die Kaltverfestigungseigenschaften des Werkstoffes und die Art der Oberflächenbearbeitung [90] .

2. Geräteabhängige Fehlerquellen

Als wichtigste Fehlerursache bei der Mikrohärtemessung bezeichnet MOTT [90] die während der Belastung auftretenden Erschütterungen, die zu einer systematischen Verkleinerung der gemessenen Härtewerte führen können. Bei extrem kleinen Prüfkräften kann die Ursache sogar die brennende Beleuchtungseinrichtung des Meßmikroskopes sein.

Die Belastungsdauer hat deshalb auch einen Einfluß auf die gemessenen Härtewerte, weil sich, je länger die Probe belastet wird, die Wahrscheinlichkeit von unzulässigen Erschütterungen erhöht. MOTT [90] empfiehlt deshalb, ganz im Gegensatz zu den Prinzipien der Makrohärte, die Belastungsdauer so weit wie möglich zu reduzieren.

Natürlich sind bei extrem kleinen Eindrücken die Anforderungen an die mechanische Präzision der Eindruckkörper und der Belastungseinrichtung, z.B. gegen seitliches Spiel, viel höher als bei der Makrohärteprüfung. Außerdem begrenzt das Auflösungsvermögen der Meßoptik, die auch bei Verwendung von Ölimmersionsobjektiven nicht besser als 0,2 werden kann, die erreichbare Genauigkeit [90].

Für die Ablesegenauigkeit, Gerätejustierung und Versuchsdurchführung gelten ähnliche Grundsätze wie bei der Kleinlast- und Makrohärtemessung.


weiter mit Kapitel 2.6.

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