Il termine “microhardness” ampiamente è stato impiegato nella letteratura per descrivere la prova di durezza dei materiali con i carichi applicati bassi. Un termine più preciso è ” prova di durezza di microindentazione.”Nella prova di durezza di microindentazione, un penetratore del diamante della geometria specifica è impresso nella superficie della provetta facendo uso di una forza applicata nota (chiamata comunemente “carico” o “carico della prova”) di 1-1000 gf. I test di microindentazione hanno tipicamente forze di 2 N (circa 200 gf) e producono rientranze di circa 50 µm. A causa della loro specificità, i test di microdurezza possono essere utilizzati per osservare i cambiamenti di durezza sulla scala microscopica. Sfortunatamente, è difficile standardizzare le misure di micro-durezza; è stato trovato che la micro-durezza di quasi tutti i materiali è superiore alla sua macro-durezza. Inoltre, i valori di microdurezza variano a seconda del carico e degli effetti di indurimento dei materiali. I due test di microindentazione più comunemente usati sono test che possono essere applicati anche con carichi più pesanti come test di macroindentazione:
- Prova di durezza Vickers(HV)
- Prova di durezza di Knoop (HK)
Nella prova di microindentazione, il numero di durezza è basato sulle misure fatte della rientranza formata nella superficie della provetta. Il numero di durezza si basa sulla forza applicata divisa per la superficie del rientro stesso, dando unità di durezza in kgf/mm2. La prova di durezza di microindentazione può essere fatta facendo uso di Vickers come pure dei penetratori di Knoop. Per il test Vickers, vengono misurate entrambe le diagonali e il valore medio viene utilizzato per calcolare il numero della piramide Vickers. Nel test Knoop, viene misurata solo la diagonale più lunga e la durezza Knoop viene calcolata in base all’area proiettata del rientro divisa per la forza applicata, fornendo anche unità di prova in kgf/mm2.
Il test di microindentazione Vickers viene eseguito in modo simile ai test di macroindentazione Vickers, utilizzando la stessa piramide. Il test Knoop utilizza una piramide allungata per indentare campioni di materiale. Questa piramide allungata crea un’impressione superficiale, che è utile per misurare la durezza di materiali fragili o componenti sottili. Sia i rientranti Knoop che Vickers richiedono la lucidatura della superficie per ottenere risultati accurati.
I test di scratch a bassi carichi, come il test del microcarattere di Bierbaum, eseguito con 3 gf o 9 gf carichi, hanno preceduto lo sviluppo di tester di microdurezza che utilizzano indenters tradizionali. Nel 1925, Smith e Sandland del Regno Unito svilupparono un test di indentazione che impiegava un penetratore piramidale a base quadrata in diamante. Hanno scelto la forma piramidale con un angolo di 136° tra le facce opposte per ottenere numeri di durezza che sarebbero il più vicino possibile ai numeri di durezza Brinell per il campione. Il test Vickers ha un grande vantaggio di utilizzare una scala di durezza per testare tutti i materiali. Il primo riferimento al penetratore Vickers con carichi bassi è stato fatto nel rapporto annuale del National Physical Laboratory nel 1932. Lips and Sack descrive il primo tester Vickers che utilizza carichi bassi nel 1936.
C’è qualche disaccordo in letteratura per quanto riguarda l’intervallo di carico applicabile ai test di microdurezza. La specificazione E384 di ASTM, per esempio, afferma che la gamma del carico per prova di microhardness è 1-1000 gf. Per carichi di 1 kgf e inferiori, la durezza Vickers (HV) viene calcolata con un’equazione, in cui il carico (L) è in grammi di forza e la media di due diagonali (d) è in millimetri:
H V = 0,0018544 × L d 2 {\displaystyle HV=0,0018544\volte {\tfrac {L} {d^{2}}}}
Per ogni dato carico, la durezza aumenta rapidamente a basse lunghezze diagonali, con l’effetto che diventa più pronunciato al diminuire del carico. Pertanto, a bassi carichi, piccoli errori di misurazione produrranno grandi deviazioni di durezza. Pertanto, si dovrebbe sempre utilizzare il carico più alto possibile in qualsiasi test. Inoltre, nella porzione verticale delle curve, piccoli errori di misurazione produrranno grandi deviazioni di durezza.