Die Zahl nach HV ist eine Prüfkraft in Kilopond, und die Norm sagt das in einer Formel

Diese Seite gibt keine Empfehlungen zu Härteprüfung, Probenvorbereitung oder Messung, und sie rechnet nichts um: Hier erscheint keine Beziehung zwischen HV und einer anderen Härteskala oder einem Festigkeitswert, weil wir keine Umwertungstabelle gelesen haben. Sie geht nicht auf eine Forumsfrage zurück, sondern auf die Warteschlange, die beim letzten Mal durch Zählen aller von dieser Website zitierten Normnummern entstanden ist. Die Browserwerkzeuge, die wir sonst verwenden, sind weiterhin nicht verfügbar.

Welches Dokument, und wie viel davon wir lesen konnten

Es handelt sich um ISO 6507-1, das Prüfverfahren der Härteprüfung nach Vickers, fünfte Ausgabe von 2023, erarbeitet von ISO/TC 164 für die mechanische Prüfung von Metallen, Unterkomitee 3 für Härteprüfung, in Zusammenarbeit mit einem europäischen Komitee nach der Wiener Vereinbarung. Der vorige Artikel stammte aus Unterkomitee 1 desselben Technischen Komitees und behandelte die Maschinen, die Kraft messen; dies ist das benachbarte Unterkomitee, und jene Seite wird verlinkt statt wiederholt.

Das Vorwort verdient eine eigene Zeile. Diese Ausgabe annulliert und ersetzt zusammen mit einer anderen im selben Jahr erschienenen Norm drei Dokumente. Zwei Normen nehmen drei in sich auf, und der Anwendungsbereich wurde auf metallische und andere anorganische Überzüge erweitert.

Die kostenlose Vorschau umfasst zwölf Seiten und endet in Abschnitt 7. Das Verfahren, die Anforderungen an den Prüfbericht und die Anhänge haben wir nicht gelesen. Bemerkenswert ist, dass der Unterabschnitt, der zeigt, wie ein Härtewert bezeichnet wird, ein Bild ist, und Bilder sind im lesbaren Text nicht enthalten; diese Seite zitiert das Bezeichnungsformat daher nicht. Sie arbeitet stattdessen mit der Tabelle, die Kraftgrenzen und Härtekurzzeichen zuordnet. Die übrigen Teile der Reihe und die zitierten Normen haben wir ebenfalls nicht gelesen, und ob das Dokument aktuell ist, haben wir nicht geprüft.

Drei Prüfungen, alle mit dem Namen Vickers

Die erste Tabelle teilt das Verfahren nach Prüfkraft in drei. Ab 49,03 Newton ist es die Härteprüfung nach Vickers. Zwischen 1,961 und 49,03 ist es die Kleinkraft-Härteprüfung nach Vickers. Zwischen 0,009 807 und 1,961 ist es die Mikrohärteprüfung nach Vickers.

Diese drei Grenzwerte wirken willkürlich, bis man sie durch die Normfallbeschleunigung teilt. 49,03 durch 9,806 65 ergibt 5,000. 1,961 durch 9,806 65 ergibt 0,200. 0,009 807 durch 9,806 65 ergibt 0,001. Die Grenzen sind fünf Kilopond, zweihundert Pond und ein Pond, in Newton ausgeschrieben. Diese Rechnung ist unsere; die Norm druckt die Newtonwerte.

Und die Härtekurzzeichen daneben tragen wieder dieselben Zahlen: HV 5, HV 0,2, HV 0,001. Die Zahl nach HV ist also die Prüfkraft, gezählt in Kilopond.

Die Einheit, als Formel angegeben

Die Tabelle der Formelzeichen gibt die Definition, und zwar zweimal. Zuerst: Vickershärte gleich Prüfkraft in Kilopond geteilt durch die Oberfläche des Eindrucks in Quadratmillimetern. Dann dasselbe noch einmal mit einem Faktor eins durch Normfallbeschleunigung davor und der Kraft in Newton.

Eine Anmerkung darunter erklärt, warum der Faktor dort steht: Die Normfallbeschleunigung beträgt 9,806 65 Meter pro Sekunde zum Quadrat und ist der Umrechnungsfaktor von Kilopond in Newton.

Ein Vickerswert ist also Kilopond pro Quadratmillimeter. Er ist weder dimensionslos noch eine reine Zahl, und die Norm legt das in einer Gleichung fest statt in einem Satz. Eine Spezifikation, nach der ein Teil 125 bis 245 HV haben muss, spezifiziert einen Druck, in einer Einheit, die auf einer Gravitationskonstante beruht, auf einer geneigten Pyramidenfläche, die angenommen und nicht gemessen wird.

Für den Nennwinkel des Eindringkörpers von 136 Grad gibt die Norm die Arbeitsform als etwa 0,189 1 mal Kraft durch Diagonale zum Quadrat an. Wir haben diese Konstante nachgeprüft: zweimal der Sinus von achtundsechzig Grad, geteilt durch die Normfallbeschleunigung, ergibt 0,189 09. Die Norm erlaubt außerdem, zur Verringerung der Unsicherheit mit dem tatsächlichen mittleren Winkel des Eindringkörpers statt mit dem Nennwinkel zu rechnen.

Wie dick ein Teil sein muss, um eine Härte zu haben

Der Abschnitt zur Dicke ist kurz und hat eine Folge, die das Nachrechnen lohnt. Die Probe oder die geprüfte Schicht muss mindestens das 1,5-Fache der Diagonalenlänge des Eindrucks dick sein, und nach der Prüfung darf auf der Rückseite der Probe keine Verformung sichtbar sein.

Eine Anmerkung sagt dann, die Eindrucktiefe betrage etwa ein Siebtel der Diagonalenlänge, also 0,143 d. 1,5 durch 0,143 ergibt 10,5. Das Teil muss etwa zehneinhalbmal dicker sein als der Eindruck, den man hineinsetzt. Diese Rechnung ist unsere.

Derselbe Gedanke begrenzt das Verfahren am unteren Ende. Die Prüfung ist für Eindruckdiagonalen zwischen 0,020 und 1,400 Millimetern festgelegt, und kleinere liegen ausdrücklich außerhalb des Anwendungsbereichs, weil die Ergebnisse „große Unsicherheiten aufgrund der Grenzen der optischen Messung und der Unvollkommenheiten der Spitzengeometrie“ (sinngemäß übersetzt) aufweisen würden. Für Überzüge werden die Grenzen direkt genannt: nicht anwendbar unter 0,030 mm, senkrecht zur Oberfläche gemessen, oder 0,100 mm an einem Querschliff.

Vollständig frei von Schmierstoffen

Der Abschnitt zur Oberfläche enthält eine Wendung, die dieser Website schon aus der anderen Richtung begegnet ist. Die Prüffläche muss glatt und eben sein, frei von Zunder und Fremdstoffen und „insbesondere vollständig frei von Schmierstoffen, sofern in Produktnormen nichts anderes festgelegt ist“ (sinngemäß übersetzt).

Die Website hat eine Verbindungselementenorm gelesen, deren Standard-Lieferzustand leicht geölt ist. Legt man beide nebeneinander, ist der gewöhnliche Zustand einer Schraube einer, der rückgängig gemacht werden muss, bevor sich ihre Härte messen lässt. Keines der Dokumente irrt; sie beschreiben verschiedene Zeitpunkte. Die Wendung „sofern nichts anderes festgelegt ist“ leistet ihre übliche Arbeit, die eine Grundnorm als Kennzeichen einer Voreinstellung benennt. Beide Seiten werden verlinkt statt wiederholt.

Schärfer ist die Anforderung an die Vorbereitung. Die Oberfläche ist so vorzubereiten, dass Beschädigungen oder eine „Veränderung der Oberflächenhärte durch übermäßige Erwärmung oder Kaltverformung“ (sinngemäß übersetzt) vermieden werden. Das Vorbereiten der Probe kann genau die Eigenschaft verändern, die man messen will, und die Norm sagt das, statt vorauszusetzen, dass der Leser es weiß.

Zwei Kleinigkeiten, die man behalten sollte

Die Tabelle zur Auflösung hat zwei Zeilen. Für eine Diagonale von 0,020 bis unter 0,080 Millimeter braucht das Messsystem eine Auflösung von 0,000 4 Millimetern; von 0,080 bis 1,400 braucht es 0,5 Prozent der Diagonale. 0,080 mal 0,5 Prozent ergibt 0,000 4. Die beiden Zeilen treffen sich genau an der Grenze; die Anforderung ist also stetig und nicht gestuft. Auch das ist unsere Rechnung.

Und eine Anmerkung zur Optik, die klingt, als sei sie nach einem Streit geschrieben worden. Die Vergrößerung sollte die Diagonale auf mehr als ein Viertel und weniger als drei Viertel des Sehfelds bringen, weil „viele Objektive zum Rand des Sehfelds hin nichtlinear sind“ (sinngemäß übersetzt). Wo die Messung im Okular liegt, ist Teil der Messung.

Noch eines, für die Sammlung. Abschnitt 3 dieser Norm lautet vollständig „In diesem Dokument sind keine Begriffe aufgeführt.“ (sinngemäß übersetzt) Diese Website hat genau diesen Satz schon einmal zitiert, aus einer fachfremden Norm über Schweißbolzen; jene Seite wird verlinkt statt wiederholt, und wir vermerken die Wiederholung, statt sie als neu darzustellen.

Was das klärt und was nicht

• Die drei Prüfkraftbereiche sind bei 49,03, 1,961 und 0,009 807 Newton getrennt, nach unserer Rechnung 5, 0,2 und 0,001 Kilopond
• Die diesen Grenzen zugeordneten Härtekurzzeichen tragen dieselben Zahlen; die Zahl nach HV ist also die Prüfkraft in Kilopond
• Die Vickershärte ist definiert als Prüfkraft in Kilopond durch Eindruckfläche in Quadratmillimetern; die Newtonform trägt einen Faktor eins durch Normfallbeschleunigung
• Eine Anmerkung stellt fest, dass die Normfallbeschleunigung der Umrechnungsfaktor von Kilopond in Newton ist
• Für den Nennwinkel von 136 Grad beträgt die Arbeitskonstante etwa 0,189 1; wir haben sie gegen zweimal den Sinus von achtundsechzig Grad durch Normfallbeschleunigung geprüft
• Statt des Nennwinkels darf der tatsächliche mittlere Winkel des Eindringkörpers verwendet werden, um die Unsicherheit zu verringern
• Die Probe muss mindestens 1,5 Diagonalenlängen dick sein, nach unserer Rechnung etwa zehneinhalb Eindrucktiefen
• Auf der Rückseite der Probe darf keine Verformung sichtbar sein
• Die Diagonalen sind auf 0,020 bis 1,400 Millimeter begrenzt, mit Grenzen für Überzüge von 0,030 und 0,100 Millimetern
• Die Oberfläche muss vollständig frei von Schmierstoffen sein, sofern eine Produktnorm nichts anderes sagt, und die Vorbereitung darf die Oberflächenhärte nicht verändern
• Nach unserer Rechnung treffen sich die beiden Zeilen der Auflösungstabelle genau bei 0,080 Millimetern
• Eine Umwertung zwischen HV und einer anderen Skala oder einem Festigkeitswert erscheint hier nicht, weil wir keine Umwertungstabelle gelesen haben
• Verfahren, Berichtsanforderungen, Anhänge, das Bezeichnungsbild, die übrigen Teile der Reihe und die zitierten Normen haben wir nicht gelesen, und ob das Dokument aktuell ist, haben wir nicht geprüft

Nützlich ist, was eine Härteangabe auf einem Zeugnis eigentlich ist. Sie ist eine Kraft geteilt durch eine angenommene Fläche, in einer Einheit, die still eine Gravitationskonstante mitführt, gemessen durch eine Optik, der man nur in der Mitte des Sehfelds traut, auf einer Oberfläche, die gereinigt werden musste und durch die Reinigung nicht verändert worden sein darf. Nichts davon macht die Zahl schlecht. Es macht sie zu einer Messung mit einem zugehörigen Verfahren, und das ist etwas anderes als eine Eigenschaft.

Dieser Beitrag gehört nicht zu nur einem der sechs Schritte. Er betrifft mehrere Schritte oder Vorgänge nach der Montage. Die zugrunde liegenden Entscheidungen stehen im englischen Beitrag Specifying a screw.

Häufige Fragen

Was bedeutet die Zahl in einer Bezeichnung wie HV 10?

Sie folgt der Prüfkraft in Kilopond. Die Norm ordnet der Grenze von 49,03 Newton das Kurzzeichen HV 5 zu, 1,961 Newton HV 0,2 und 0,009 807 Newton HV 0,001; nach unserer Rechnung sind diese Newtonwerte 5, 0,2 und 0,001 Kilopond.

Welche Einheit hat ein Vickerswert?

Laut Definition der Norm ist es die Prüfkraft in Kilopond geteilt durch die Oberfläche des Eindrucks in Quadratmillimetern; ein Vickerswert ist also Kilopond pro Quadratmillimeter. Die alternative Form in Newton trägt einen Faktor eins durch Normfallbeschleunigung.

Warum steht die Normfallbeschleunigung in der Formel?

Eine Anmerkung der Norm sagt, dass die Normfallbeschleunigung, 9,806 65 Meter pro Sekunde zum Quadrat, der Umrechnungsfaktor von Kilopond in Newton ist.

Wie dick muss das Teil sein?

Mindestens das 1,5-Fache der Diagonalenlänge des Eindrucks, und danach darf auf der Rückseite keine Verformung sichtbar sein. Eine Anmerkung gibt die Eindrucktiefe mit etwa einem Siebtel der Diagonale an; nach unserer Rechnung entspricht die Dicke also etwa zehneinhalb Eindrucktiefen.

Gibt es einen kleinsten Eindruck, den das Verfahren abdeckt?

Die Prüfung ist für Diagonalen zwischen 0,020 und 1,400 Millimetern festgelegt. Kleinere liegen außerhalb des Anwendungsbereichs, weil die Ergebnisse große Unsicherheiten durch die Grenzen der optischen Messung und Unvollkommenheiten der Spitzengeometrie aufweisen würden.

Muss die Oberfläche sauber sein?

Die Norm verlangt eine Oberfläche frei von Zunder und Fremdstoffen und insbesondere vollständig frei von Schmierstoffen, sofern in Produktnormen nichts anderes festgelegt ist. Außerdem darf die Vorbereitung die Oberflächenhärte nicht durch übermäßige Erwärmung oder Kaltverformung verändern.

Spielt die Vergrößerung eine Rolle?

Laut Norm sollte die Vergrößerung die Diagonale auf mehr als 25 Prozent und weniger als 75 Prozent des Sehfelds bringen, da viele Objektive zum Rand des Sehfelds hin nichtlinear sind.

Kann ich einen HV-Wert in eine andere Härteskala oder in Zugfestigkeit umrechnen?

Das sagt diese Seite nicht. Wir haben keine Umwertungstabelle gelesen und nennen keine Beziehung zwischen HV und einer anderen Skala oder einem Festigkeitswert.

Ist diese Norm aktuell?

Das sagt diese Seite nicht. Wir haben es nicht geprüft, weil die Katalogseite Anfragen dieser Website abweist.

Quellen

• ISO 6507-1:2023, Metallische Werkstoffe, Härteprüfung nach Vickers, Teil 1, Prüfverfahren, fünfte Ausgabe, erarbeitet von ISO/TC 164/SC 3. Kostenlose Vorschau von zwölf Seiten mit Titelei und Hauptteil bis Abschnitt 7

Es handelt sich um ein digitales Dokument, keinen Scan, die Textextraktion ist daher zuverlässig; jedes Zitat hier wurde trotzdem Wort für Wort mit der Datei abgeglichen. Die Vorschau endet in Abschnitt 7; Verfahren, Anforderungen an den Prüfbericht und Anhänge haben wir nicht gelesen. Der Unterabschnitt, der zeigt, wie ein Härtewert bezeichnet wird, ist ein Bild, und Bilder sind im uns verfügbaren Text nicht enthalten; diese Seite zitiert das Bezeichnungsformat daher nicht und arbeitet stattdessen mit der Tabelle, die Kraftgrenzen und Härtekurzzeichen zuordnet. Die übrigen Teile der Reihe und die zitierten Normen haben wir nicht gelesen, und ob das Dokument aktuell oder ersetzt ist, haben wir nicht geprüft, weil die Katalogseite Anfragen dieser Website abweist. Folgendes ist unsere eigene Rechnung, keine Aussage der Norm: dass die drei Kraftgrenzen 5, 0,2 und 0,001 Kilopond sind; dass die Konstante 0,189 1 gleich zweimal dem Sinus von achtundsechzig Grad durch Normfallbeschleunigung ist; dass eine Dicke von 1,5 Diagonalen etwa zehneinhalb Eindrucktiefen entspricht; und dass sich die beiden Zeilen der Auflösungstabelle genau bei 0,080 Millimetern treffen. Eine Umwertung zwischen Vickers und einer anderen Härteskala oder zwischen Vickers und einem Festigkeitswert erscheint nirgends auf dieser Seite, weil keine Umwertungstabelle gelesen wurde. Den Satz, dass keine Begriffe aufgeführt sind, hat diese Website schon einmal aus einer fachfremden Norm zitiert; das wird als Wiederholung vermerkt und verlinkt statt wiederholt, ebenso die früheren Seiten zum leicht geölten Lieferzustand und zum Kennzeichen einer Voreinstellung. Dies ist der zweite Artikel aus diesem Technischen Komitee; der erste stammte aus einem anderen Unterkomitee und wird verlinkt statt wiederholt. Dieser Artikel geht nicht auf eine Forumsfrage zurück, sondern auf die Warteschlange, die durch Zählen aller von der Website zitierten Normnummern entstanden ist. Es werden keine Empfehlungen zu Härteprüfung, Probenvorbereitung oder Messung gegeben und keine Marke genannt. Die Browserwerkzeuge, die diese Website sonst verwendet, sind weiterhin nicht verfügbar.