termin „mikrotwardość”jest szeroko stosowany w literaturze do opisu badania twardości materiałów o niskich obciążeniach. Bardziej precyzyjnym terminem jest ” badanie twardości mikroindentyzacji.”W badaniu twardości mikroindentyzacji, wgłębienie diamentowe o określonej geometrii jest wbite w powierzchnię badanej próbki przy użyciu znanej przyłożonej siły (powszechnie nazywanej „obciążeniem” lub „obciążeniem testowym”) od 1 do 1000 gf. Testy mikroindentyzacji zwykle mają siły 2 N (około 200 gf)i wytwarzają wgłębienia około 50 µm. Ze względu na swoją specyficzność, badania mikrotwardości mogą być wykorzystywane do obserwacji zmian twardości w skali mikroskopowej. Niestety, trudno jest standaryzować pomiary mikrotwardości; stwierdzono, że mikrotwardość prawie każdego materiału jest wyższa niż jego makrotwardość. Ponadto wartości mikrotwardości różnią się w zależności od obciążenia i efektów utwardzania materiałów. Dwa najczęściej stosowane testy mikrotwardości to testy, które mogą być również stosowane przy większych obciążeniach jako testy makroindentacyjne:
- test twardości Vickersa (HV)
- test twardości Knoopa (HK)
w badaniach mikroindentyzacji liczba twardości jest oparta na pomiarach wykonanych z wcięć utworzonych na powierzchni badanej próbki. Liczba twardości jest oparta na przyłożonej sile podzielonej przez pole powierzchni samego wcięcia, dając jednostki twardości w kgf / mm2. Badanie twardości mikroindentyzacji można wykonać zarówno za pomocą wcięć Vickers, jak i Knoop. W teście Vickersa mierzy się zarówno przekątne, jak i średnią wartość wykorzystuje się do obliczenia liczby piramidy Vickersa. W teście Knoopa mierzy się tylko dłuższą przekątną, a twardość Knoopa oblicza się na podstawie przewidywanego obszaru wcięcia podzielonego przez przyłożoną siłę, dając również jednostki badawcze w kgf/mm2.
test mikroindentacji Vickersa jest przeprowadzany w podobny sposób jak w testach makroindentacji Vickersa, przy użyciu tej samej piramidy. Test Knoopa wykorzystuje wydłużoną piramidę do wcięć próbek materiału. Ta Wydłużona piramida tworzy płytkie wrażenie, co jest korzystne dla pomiaru twardości kruchych materiałów lub cienkich elementów. Zarówno wgniecenia Knoop, jak i Vickers wymagają polerowania powierzchni, aby uzyskać dokładne wyniki.
testy zarysowania przy niskich obciążeniach, takie jak test na mikrocharakterze Bierbauma, przeprowadzony z 3 lub 9 obciążeniami gf, poprzedzały opracowanie testerów mikrocharakteru z wykorzystaniem tradycyjnych wgłębień. W 1925 roku Smith i Sandland z Wielkiej Brytanii opracowali test wgłębienia, w którym zastosowano kwadratowe wgłębienie piramidalne wykonane z diamentu. Wybrali kształt piramidy o kącie 136° między przeciwległymi ścianami, aby uzyskać numery twardości, które byłyby jak najbardziej zbliżone do numerów twardości Brinella dla próbki. Test Vickersa ma wielką zaletę, że do testowania wszystkich materiałów używa się jednej skali twardości. Pierwsza wzmianka o wcięciu Vickersa o niskich obciążeniach pojawiła się w raporcie rocznym National Physical Laboratory w 1932 roku. Lips and Sack opisał pierwszy Tester Vickersa wykorzystujący niskie obciążenia w 1936 roku.
istnieją pewne rozbieżności w literaturze dotyczące zakresu obciążenia stosowanego do badań mikrotwardości. Na przykład Specyfikacja ASTM E384 stwierdza, że zakres obciążenia dla badań mikrotwardości wynosi od 1 do 1000 gf. Dla obciążeń o wartości 1 kgf i mniejszej twardość Vickersa (HV) oblicza się za pomocą równania, w którym obciążenie (L) jest w gramach siły, a średnia dwóch przekątnych (d) jest w milimetrach:
H V = 0,0018544 × L D 2 {\displaystyle HV=0,0018544\times {\tfrac {L}{d^{2}}}}
dla każdego obciążenia twardość wzrasta szybko przy małych długościach przekątnych, a efekt staje się bardziej wyraźny wraz ze spadkiem obciążenia. Tak więc przy małych obciążeniach małe błędy pomiarowe powodują duże odchyłki twardości. Dlatego w każdym teście należy zawsze stosować najwyższe możliwe obciążenie. Również w pionowej części krzywych małe błędy pomiarowe spowodują duże odchyłki twardości.