Quelltext der Seite KNOOP-Härte

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<span style="font-size:1.2em;font-weight:bold;">KNOOP-Härte</span>
__FORCETOC__
==Grundlagen==

Das Härteprüfverfahren nach KNOOP wurde 1939 von Knoop, Peters und Emerson in die [[Werkstoffprüfung]] eingeführt. Es gehört zu den klassischen konventionellen Prüfverfahren zur Bewertung der [[Härte]], wobei von vornherein eine Zuordnung zum Kleinlast- bzw. Mikrobereich erfolgte und als höchste Prüfkraft 10 N empfohlen wurde. Als Eindringkörper wird eine asymmetrische vierseitige Diamantpyramide mit einem Diagonalenverhältnis von 7,114 : 1 verwendet. Dieser Knoop-Eindringkörper hat mit 172°30‘‘ bzw. 130° zwei unterschiedliche Spitzenwinkel. Auf Grund dieser Geometrie wird der Knoop-Eindringkörper ([[Indenter]]) auch vorteilhaft zur Lösung anwendungstechnischer Probleme mit Hilfe der instrumentierten Mikrohärteprüfung (siehe [[Härte|Instrumentierte Härteprüfung]]) eingesetzt.

==Definition der KNOOP-Härte==

Im Gegensatz zur [[Vickers-Härte]], bei welcher zur Berechnung die Eindruckoberfläche herangezogen wird, erfolgt die Ermittlung der KNOOP-Härte mit Hilfe der Projektionsfläche des Eindruckes.
Die Berechnung von HK erfolgt unter der Verwendung der großen Eindruckdiagonalen:
{|
|-
|width="20px"|
|width="500px" | <math>HK\,=\,\frac{F}{A}\,=\,\frac{14{,}23\cdot F}{l^2}</math>
|}

mit
{|
|-
|HK
|width="15px" | 
|KNOOP-Härte in N/mm<sup>2</sup>
|-
|F
|
|Prüfkraft in N
|-
|A
|
|projezierte Eindruckoberfläche in mm<sup>2</sup>
|-
|l
|
|große Eindruckdiagonale in mm
|}

Das KNOOP-HÄRTE-Verfahren ist besonders geeignet zur Ermittlung von [[Kennwert]]en in [[Oberfläche|oberflächennahen Schichten]] und sehr dünnen Prüfkörpern, da die Eindringtiefe der langen Diagonale zur kurzen Diagonale im Verhältnis 1 : 30,514 steht ('''Bild 1'''). 

[[Datei:knoop_2.jpg]]
{| 
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 1:''' 
|width="600px" |Schematische Darstellung einer Knoop-Härte Prüfung
|}

Auf Grund dieses Eindringtiefenverhältnisses werden extreme Anforderungen an die Ebenheit und Rauheit der zu prüfenden [[Oberfläche]] bzw. die geometrischen Abmessungen des [[Prüfkörper]]s gestellt. Die KNOOP-HÄRTE eignet sich zum Nachweis von [[Zugversuch Eigenspannungen Orientierungen|Eigenspannung]] und insbesondere auch von strukturellen und morphologischen [[Anisotropie]]effekten, indem die Richtungsabhängigkeit der ermittelten HK-Kennwerte betrachtet wird.

==Eignung der KNOOP-Härte zum Nachweis von Orientierungen==

Das '''Bild 2''' zeigt schematisch den Einfluss der [[Zugversuch Eigenspannungen Orientierungen|Orientierung]] auf die Eindruckgeometrie.

[[Datei:knoop_3x.jpg]]
{| 
|- valign="top"
|width="50px"|'''Bild 2:'''
|width="600px" |Schematische Darstellung des Einflusses von Orientierungen auf die Längs-  und Querdiagonale der Eindruckfläche bei der KNOOP-HÄRTE (oben) und Bestimmung der [[Anisotropie]] von ausgewählten [[Kunststoffe]]n (nach Weiler; unten)
|}

Bei orientierten [[Thermoplaste|thermoplastischen Werkstoffen]] sind die Spannungen unter dem [[Indenter]] in Orientierungsrichtung größer als senkrecht dazu. Nach Entlastung  des Indenters ist die Verkürzung der Diagonalen des Eindringkörpers unterschiedlich stark ausgeprägt, da das Dehnungsfeld nicht mehr symmetrisch ist.

Liegt die große Hauptachse parallel zur [[Zugversuch Eigenspannungen Orientierungen|Orientierung]] verläuft die maximale Dehnung senkrecht zur Vorzugsrichtung der Molekülketten, was zu einem vergrößerten Eindruck führt. Somit werden in Orientierungsrichtung höhere Härtewerte als senkrecht dazu ermittelt.

Ist die große Hauptachse senkrecht zur Vorzugsrichtung der Molekülketten orientiert, tritt die maximale Dehnung parallel zur Molekülorientierung auf, woraus ein verkleinerter Eindruck entsteht. Die mit dem Härteprüfverfahren nach Knoop ermittelten [[Werkstoffkennwert|Kennwerte]] erweisen sich als ausgesprochen sensitiv, um Anisotropien in Werkstoffen nachzuweisen.

==Siehe auch==
*[[Konventionelle Härteprüfung]]
*[[Indenter]]
*[[Anisotropie]]
*[[Instrumentierte Härtemessung mit Temperierung]]
*[[Oberflächenprüftechnik]]


'''Literaturhinweise'''

* Knoop, F., Peters, C., Emerson, W. B.: J. Res. Nat. Bur. Stand. 23 (1939) 39
* ASTM E 384 (2022): Standard Test Method for Microindentation Hardness of Materials
* ASTM  D 1474/D1474M (2013; reapproved 2023): Standard Test Method for Indentation Hardness of Organic Coatings
* VDI/VDE 2616 Blatt 2 (2014-07): Härteprüfung an Kunststoffen und Elastomeren
* [[Blumenauer, Horst|Blumenauer, H.]] (Hrsg.): Werkstoffprüfung. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig Stuttgart (1994) 6. Auflage, (ISBN 3-342-00547-5; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter M 3)
* [[Grellmann,_Wolfgang|Grellmann, W.]], [[Seidler,_Sabine|Seidler, S.]] (Hrsg.): Kunststoffprüfung. Carl Hanser Verlag, München (2024) 4. Auflage, S. 189/190 (ISBN 978-3-446-44718-9; E-Book: ISBN 978-3-446-48105-3; siehe [[AMK-Büchersammlung]] unter A 23)
* Weiler, W. W.: Härteprüfung an Metallen und Kunststoffen. 2. aktualisierte und erweiterte Auflage, Expert Verlag, Renningen (1990), (ISBN 978-3-8169-0552-3)

[[Kategorie:Härte]]