Der Begriff „Mikrohärte“ wurde in der Literatur häufig verwendet, um die Härteprüfung von Materialien mit geringen aufgebrachten Lasten zu beschreiben. Ein genauerer Begriff ist „Mikroeindruckhärteprüfung.“ Bei der Mikroeindruckhärteprüfung wird ein Diamant-Eindringkörper mit spezifischer Geometrie mit einer bekannten aufgebrachten Kraft (allgemein als „Last“ oder „Testlast“ bezeichnet) von 1 bis 1000 gf in die Oberfläche des Prüflings eingeprägt. Mikroindentationstests haben typischerweise Kräfte von 2 N (etwa 200 gf) und erzeugen Vertiefungen von etwa 50 µm. Aufgrund ihrer Spezifität können Mikrohärteprüfungen verwendet werden, um Änderungen der Härte im mikroskopischen Maßstab zu beobachten. Leider ist es schwierig, Mikrohärtemessungen zu standardisieren; Es wurde festgestellt, dass die Mikrohärte fast jedes Materials höher ist als seine Makrohärte. Darüber hinaus variieren die Mikrohärtewerte mit den Belastungs- und Kaltverfestigungseffekten der Materialien. Die beiden am häufigsten verwendeten Mikrohärtetests sind Tests, die auch bei höheren Belastungen als Makroindentationstests angewendet werden können:
- Vickers-Härteprüfung (HV)
- Knoop-Härteprüfung (HK)
Bei der Mikroeindruckprüfung basiert die Härtezahl auf Messungen der in der Oberfläche des Prüflings gebildeten Einbuchtung. Die Härtezahl basiert auf der aufgebrachten Kraft geteilt durch die Oberfläche des Einzugs selbst, wobei Härteeinheiten in kgf / mm2 angegeben werden. Die Mikroeindruckhärteprüfung kann sowohl mit Vickers- als auch mit Knoop-Eindringkörpern durchgeführt werden. Für den Vickers-Test werden sowohl die Diagonalen gemessen als auch der Durchschnittswert zur Berechnung der Vickers-Pyramidenzahl verwendet. Beim Knoop-Test wird nur die längere Diagonale gemessen, und die Knoop-Härte wird basierend auf der projizierten Fläche des Einzugs geteilt durch die aufgebrachte Kraft berechnet, wobei auch Testeinheiten in kgf / mm2 angegeben werden.
Der Vickers-Mikroindentationstest wird in ähnlicher Weise wie der Vickers-Makroindentationstest unter Verwendung derselben Pyramide durchgeführt. Der Knoop-Test verwendet eine längliche Pyramide zum Einrücken von Materialproben. Diese längliche Pyramide erzeugt einen flachen Eindruck, der für die Messung der Härte von spröden Materialien oder dünnen Bauteilen vorteilhaft ist. Sowohl die Knoop- als auch die Vickers-Eindringkörper erfordern ein Polieren der Oberfläche, um genaue Ergebnisse zu erzielen.
Kratztests bei niedrigen Lasten, wie der Bierbaum-Mikrocharaktertest, der entweder mit 3 gf- oder 9 gf-Lasten durchgeführt wurde, gingen der Entwicklung von Mikrohärteprüfern mit herkömmlichen Eindringkörpern voraus. Im Jahr 1925 entwickelten Smith und Sandland aus Großbritannien einen Eindrücktest, bei dem ein quadratischer pyramidaler Eindringkörper aus Diamant verwendet wurde. Sie wählten die Pyramidenform mit einem Winkel von 136 ° zwischen gegenüberliegenden Flächen, um Härtezahlen zu erhalten, die den Brinellhärtezahlen für die Probe so nahe wie möglich kommen. Der Vickers-Test hat den großen Vorteil, dass alle Materialien mit einer Härteskala geprüft werden. Der erste Hinweis auf den Vickers-Eindringkörper mit geringen Lasten wurde 1932 im Jahresbericht des National Physical Laboratory gegeben. Lips and Sack beschreibt 1936 den ersten Vickers-Tester mit niedrigen Lasten.
In der Literatur gibt es einige Meinungsverschiedenheiten hinsichtlich des Lastbereichs für Mikrohärteprüfungen. Die ASTM-Spezifikation E384 besagt beispielsweise, dass der Lastbereich für die Mikrohärteprüfung 1 bis 1000 gf beträgt. Für Lasten von 1 kgf und darunter wird die Vickers-Härte (HV) mit einer Gleichung berechnet, wobei die Last (L) in Gramm ist Kraft und der Mittelwert zweier Diagonalen (d) ist in Millimetern:
H V = 0,0018544 × L d 2 {\displaystyle HV =0,0018544 \times {\tfrac {L}{d^{2}}}}
Für jede gegebene Last nimmt die Härte bei geringen Diagonallängen schnell zu, wobei der Effekt mit abnehmender Last ausgeprägter wird. So bei niedrigen lasten, kleine messfehler werden produzieren große härte abweichungen. Daher sollte man bei jedem Test immer die höchstmögliche Last verwenden. Auch im vertikalen Teil der Kurven führen kleine Messfehler zu großen Härteabweichungen.