Knoop Sertlik | EUROLAB

Was ist Knoophärte?

Die Knoop-Methode verwendet eine Diamantpyramide, deren lange Diagonale etwa siebenmal so groß ist wie die kurze Diagonale. Die resultierende Vertiefung ist lang und flach; Die Härte wird berechnet, indem nur die lange Diagonale gemessen wird. Diese Geometrie hinterlässt eine Vertiefung, die bei gleicher Belastung weniger tief eindringt als Vickers.

Zweck von Knoophärte

Der Zweck besteht darin, die Härte in sehr dünnen Beschichtungen, spröden Materialien wie Glas und Keramik sowie in engen Bereichen zu messen. Die flache Vertiefung reduziert den Einfluss des Substrats und die längliche, schmale Geometrie ermöglicht die Messung in schmalen Bändern.

Bei welchen Produkten wird Knoophärte angewendet?

Dünne Hartstoffschichten (PVD/CVD)
Glas- und Keramikmaterialien
Schmale Übergangszonen in einer Schweißnaht
Elektronische Substrate und dünne Filme
Orientierungsabhängige Messungen in anisotropen Materialien

In welchen Branchen wird Knoophärte eingesetzt?

MetallAutomobilLuft- und RaumfahrtBauwesenMaschinenbauElektronik

Normen zu Knoophärte

ASTM E384 (Mikroindentationshärte — Knoop und Vickers)
ISO 4545-1 (Knoop-Härtetest — Prüfverfahren)
ISO 4545-2 (Verifizierung und Kalibrierung von Prüfmaschinen)
ISO 14577 (Instrumentierter Eindruck — ergänzende Methode)

Prüfbedingungen für Knoophärte

Eindringkörper: Diamantpyramide mit einem Verhältnis von langer zu kurzer Diagonale von etwa 7:1
Testkraft: Im Mikrobereich; je Schichtdicke ausgewählt
Messung: Es wird nur die lange Diagonale gemessen
Orientierung: Bei anisotropen Materialien beeinflusst die Ausrichtung der Vertiefung das Ergebnis und wird aufgezeichnet

Prüfgerät für Knoophärte

Mikrohärteprüfer mit Knoop-Eindringkörper
Messmikroskop mit hoher Vergrößerung
Ausrüstung zur metallografischen Probenvorbereitung
Knoop-Referenzblöcke

Probenanforderungen für Knoophärte

Die Oberfläche muss metallographisch poliert sein.
Bei Beschichtungsmessungen muss die Eindrucktiefe im Verhältnis zur Beschichtungsdicke begrenzt werden.
Der Abstand zwischen den Vertiefungen muss dem in der Norm festgelegten Mindestabstand entsprechen.
Bei spröden Materialien müssen Risse rund um die Vertiefung erfasst werden.

Dauer von Knoophärte

Eine einzelne Messung dauert Minuten; Die Probenvorbereitung nimmt den größten Teil der Gesamtdauer ein.

Ablauf von Knoophärte

1Die Probe wird geschnitten, montiert und poliert.
2Eine geeignete Prüfkraft wird ausgewählt.
3Die Maschine wird mit einem Referenzblock verifiziert.
4Der Eindringkörper wird in die Oberfläche gedrückt und für die definierte Zeit gehalten.
5Gemessen wird die lange Diagonale.
6Der Knoop-Härtewert wird berechnet.
7Die Messung wird in der definierten Anzahl wiederholt.

Annahmekriterien für Knoophärte

Der Methodenstandard definiert, wie der Test durchgeführt wird, nicht wie das Ergebnis aussehen soll. Die Akzeptanzgrenze ergibt sich aus der Materialnorm, der Produktspezifikation oder der technischen Zeichnung des Kunden; Auf dieser Seite gibt es daher keine zahlenmäßige Begrenzung.

Auswertung der Ergebnisse

Das Ergebnis wird mit der HK-Bezeichnung zusammen mit der Kraft gemeldet. Bei spröden Werkstoffen werden Risse um die Vertiefung gesondert vermerkt; Diese Risse liefern zusätzliche Informationen zur Beurteilung der Bruchzähigkeit.

Prüfbericht zu Knoophärte

Probenidentifikation, Materialtyp und ggf. Guss-/Chargennummer
Probengeometrie, Abmessungen und Vorbereitungsmethode
Es gelten Standard- und Testbedingungen
Temperatur und Umgebungsbedingungen prüfen
Messwerte und berechnete Größen
Fotos von Bruchflächen oder Vertiefungen (falls zutreffend)
Messunsicherheit (falls gewünscht)
Eine Aussage, dass das Ergebnis nur für die zum Test eingereichte Probe gilt

Akkreditierung

EUROLAB verfügt über eine international anerkannte Akkreditierung, die von Akkreditierungsstellen erhalten wurde, die Vertragspartei der multilateralen Anerkennungsvereinbarungen IAF und ILAC sind, gemäß ISO/IEC 17025 für Labortests, ISO/IEC 17020 für Inspektion und Überwachung sowie ISO/IEC 17021-1 und ISO/IEC 17065 für System- und Produktzertifizierung. Diese Kette stellt sicher, dass die ausgestellten Berichte und Zertifikate weltweit akzeptiert werden.

Ob dieser Test im akkreditierten Rahmen angeboten werden kann, hängt von Ihrem Produkt und der angewandten Norm ab; Da die Akkreditierung methodenbasiert erfolgt, wird der Umfang bereits im Angebotsstadium schriftlich bestätigt.

Geltungsbereich und Berechtigungen

Mekanik Testler — Was umfasst dieser Prüfbereich?

Der folgende Abschnitt beschreibt das Gebiet, zu dem der Test Knoophärte gehört; die Bedingungen und Abnahmekriterien dieses konkreten Tests stehen in den obigen Abschnitten. Der für Ihr Produkt spezifische Umfang wird schriftlich im Angebotsstadium festgelegt.

Mechanische Prüfungen messen, wie sich ein Werkstoff oder ein Bauteil unter Krafteinwirkung verhält. Die Familie reicht von statischer Belastung (Zug, Druck, Biegung) über zeitabhängiges Verhalten (Ermüdung, Kriechen) bis zu Härte und Verschleiß sowie Bruchzähigkeit.

Das gemeinsame Merkmal dieser Prüfungen ist, dass das Ergebnis als WERKSTOFFEIGENSCHAFT ausgewiesen wird. Streckgrenze oder Härte sind keine Konformitätsentscheidung; sie sind Zahlenwerte, mit denen Konstruktion und Produktnorm verglichen werden. Mechanische Prüfberichte sind daher meist Eingangsgröße für eine technische Entscheidung und nicht für eine Produktzulassung — Werkstoffauswahl, Sicherheitsfaktor, Lebensdauervorhersage.

Die Unterscheidung zwischen statischem und dynamischem Verhalten ist der Schlüssel zum Verständnis des Bereichs. Ein Bauteil kann unter statischer Last völlig unbelastet erscheinen und dennoch unter wiederholter Belastung brechen; der Ermüdungsbruch tritt bei Spannungen weit unter der Streckgrenze auf und gibt keine Vorwarnung. Bei rotierenden, schwingenden oder zyklisch belasteten Bauteilen ist eine Zugprüfung allein daher kein ausreichender Nachweis.

Die Prüfbedingungen bestimmen das Ergebnis, und dies ist entscheidend für die Lesbarkeit des Berichts: Probengeometrie, Belastungsgeschwindigkeit, Temperatur, Konditionierung und Einspannanordnung. Derselbe Werkstoff liefert unter unterschiedlichen Bedingungen unterschiedliche Werte. Bei Kunststoffen ist der Geschwindigkeitseffekt sehr ausgeprägt, bei Metallen der Temperatureffekt; bei Verbundwerkstoffen verändert die Probenausrichtung das Ergebnis vollständig.

Härte ist die am häufigsten missbrauchte Messgröße in diesem Bereich. Da sie schnell, nahezu zerstörungsfrei und kostengünstig ist, wird sie oft anstelle der Festigkeit verwendet. Umrechnungstabellen von Härte zu Festigkeit existieren, sind aber NÄHERUNGSWEISE und hängen von der Werkstoffgruppe ab; sie als einziges Beweismittel bei der Werkstoffabnahme zu verwenden, ist falsch.

Der Bereich der Bruchmechanik erfordert eine besondere Kompetenz. Messungen der Bruchzähigkeit und der Ermüdungsrisswachstumsrate ermöglichen es zu berechnen, wie lange eine rissbehaftete Struktur hält; sie sind die Grundlage schadenstoleranter Auslegung in Bereichen wie Druckgeräten, Flugzeugstrukturen und Rohrleitungen.

Methodengruppen in diesem Bereich

Statische Prüfungen
Zug, Druck, Biegung, Scherung und Torsion. Streckgrenze und Zugfestigkeit, Dehnung und Elastizitätsmodul werden ermittelt.
Kerbschlagprüfungen
Charpy- und Izod-Kerbschlagbiegeversuch; das Sprödbruch-Zäh-Übergangsverhalten des Werkstoffs wird temperaturabhängig ermittelt.
Härte
Brinell, Vickers, Rockwell, Shore und Mikrohärte. Wertvoll für die Tiefe der Oberflächenbehandlung und lokale Festigkeitsunterschiede.
Ermüdung
Kraft- und dehnungsgesteuerte axiale Ermüdung, Biegeermüdung; Wöhlerkurven (S-N) und Dauerfestigkeitsgrenze.
Kriechen und Spannungsrelaxation
Verhalten unter Langzeitbelastung bei hoher Temperatur; entscheidend für Werkstoffe von Kesseln, Turbinen und Druckgeräten.
Bruchmechanik
Ebene-Dehnung-Bruchzähigkeit, J-Integral, CTOD und Ermüdungsrisswachstumsrate.
Verschleiß und Reibung
Taber- und Drehtrommel-Abrasion, Reibungskoeffizientenmessungen.

Häufig verwechselt in diesem Bereich

Die Berechnung der Festigkeit aus der Härte ist näherungsweise; sie kann nicht als alleiniger Nachweis bei der Werkstoffabnahme verwendet werden.
Ausreichende statische Festigkeit belegt nicht die Ermüdungsfestigkeit; ein zyklisch belastetes Bauteil erfordert eine gesonderte Prüfung.
Wird die Prüfgeschwindigkeit und -temperatur nicht angegeben, ist das Ergebnis nicht vergleichbar — insbesondere bei Polymeren und Verbundwerkstoffen.
Ein Prüfkörper und das tatsächliche Bauteil liefern möglicherweise nicht denselben Wert; Formfließrichtung, Bindenähte und Unterschiede in der Oberflächenbehandlung wirken sich alle aus.
Ein für einen Verbundwerkstoff angegebener Festigkeitswert ist ohne Angabe der Probenorientierung bedeutungslos.
Die ASTM- und ISO-Gegenstücke messen dieselbe Größe, verwenden aber unterschiedliche Probengeometrien; die Ergebnisse gelten nicht als direkt gleichwertig.

Welche Entscheidungen diese Ergebnisse unterstützen

Konstruktionsverifikation und Werkstoffauswahl
Wareneingangskontrolle und Lieferantenfreigabe
Erfüllung der mechanischen Anforderungen der Produktnorm
Fehleranalyse, Lebensdauervorhersage und Schadenstoleranzberechnung
Verifizierung von Wärmebehandlungs- und Oberflächenbehandlungsprozessen

Häufige Fragen zu Knoophärte

Sollte Knoop oder Vickers gewählt werden?

Knoop wird bevorzugt, wenn bei gleicher Belastung ein flacherer Eindruck erforderlich ist (dünne Beschichtung) oder wenn in einem engen Bereich gemessen wird. Vickers wird häufiger für allgemeine Messungen verwendet.

Kann ein Knoop-Wert in Vickers umgewandelt werden?

Eine genaue Umrechnung gibt es nicht. Die beiden Methoden erzeugen durch unterschiedliche Geometrien unterschiedliche Spannungszustände; Wenn ein Vergleich erforderlich ist, sollten mit derselben Methode gemessene Werte verwendet werden.

Knoophärte