鋼の硬度の分類

金属の硬度はHで表されます。硬度試験方法によって、ブリネル(HB)、ロックウェル(HRC)、ビッカース(HV)、レープ(HL)、ショア(HS)などの硬さ表記が一般的ですが、HBとHRCが最も一般的に使用されています。HBは用途が広く、HRCは熱処理硬度など、表面硬度の高い材料に適しています。違いは、硬度計の圧子が異なることです。ブリネル硬度計はボール圧子、ロックウェル硬度計はダイヤモンド圧子です。
HV:顕微鏡分析に適しています。ビッカース硬度(HV)は、120kg未満の荷重と頂角136°のダイヤモンド四角錐圧子を用いて材料表面を押し、材料の圧痕面積を荷重値で割った値がビッカース硬度(HV)です。ビッカース硬度はHVで表され(GB/T4340-1999参照)、非常に薄いサンプルの測定に適しています。
HLポータブル硬度計は測定に便利です。インパクトボールヘッドを用いて硬度計の表面に衝撃を与え、反発力を発生させます。硬度は、試料表面から1mmの距離におけるポンチの反発速度と衝撃速度の比で算出されます。計算式は、リープ硬度HL=1000×VB(反発速度)/VA(衝撃速度)です。

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ポータブルリープ硬度計は、リープ(HL)測定後にブリネル(HB)、ロックウェル(HRC)、ビッカース(HV)、ショア(HS)硬度に変換できます。また、リープの原理を利用して、ブリネル(HB)、ロックウェル(HRC)、ビッカース(HV)、リープ(HL)、ショア(HS)硬度値を直接測定することもできます。
HB - ブリネル硬度:
ブリネル硬さ(HB)は、非鉄金属、熱処理前または焼鈍後の鋼など、比較的柔らかい材料に一般的に使用されます。ロックウェル硬さ(HRC)は、熱処理後の硬度など、より硬度の高い材料に一般的に使用されます。
ブリネル硬度(HB)は、一定の大きさの試験荷重です。一定直径の硬化鋼球または超硬合金球を試験対象の金属表面に押し付けます。試験荷重を一定時間維持した後、荷重を取り除き、試験表面のくぼみの直径を測定します。ブリネル硬度値は、荷重をくぼみの球面面積で割った商です。一般的には、一定サイズ(通常直径10mm)の硬化鋼球を一定の荷重(通常3000kg)で材料表面に押し付け、一定時間維持します。荷重を取り除き、くぼみの面積に対する荷重の比がブリネル硬度値(HB)であり、単位はキログラム力/mm2(N/mm2)です。
ロックウェル硬度は、圧痕の塑性変形深さに基づいて硬度値指標を決定します。硬度の単位は0.002 mmです。HB>450の場合、またはサンプルが小さすぎる場合は、ブリネル硬度試験を使用できず、代わりにロックウェル硬度測定が使用されます。ロックウェル硬度測定では、頂角120°のダイヤモンドコーン、または直径1.59または3.18mmの鋼球を使用して、一定の荷重で試験対象物の表面に押し付け、圧痕の深さから材料の硬度を計算します。試験対象物の硬度に応じて、3つの異なるスケールで表されます。
HRA:ダイヤモンドコーンインデンターを使用し、60kgの荷重をかけて測定した硬度で、非常に硬度の高い材料(超硬合金など)に用いられます。
HRB:直径1.58mmの焼入れ鋼球に100kgの荷重をかけて測定した硬度で、硬度の低い材料(焼きなまし鋼、鋳鉄など)に用いられます。
HRC:ダイヤモンドコーンインデンターを使用し、150kgの荷重をかけて測定した硬度で、非常に硬度の高い材料(焼き入れ鋼など)に用いられます。
加えて:
1.HRCはロックウェル硬度Cスケールを意味します。
2.HRCとHBは生産に広く使用されています。
3.HRC適用範囲HRC 20-67、HB225-650に相当、
硬度がこの範囲より高い場合は、ロックウェル硬度AスケールHRAを使用してください。
硬度がこの範囲より低い場合は、ロックウェル硬度BスケールHRBを使用してください。
ブリネル硬度の上限は HB650 であり、この値を超えることはできません。
4. ロックウェル硬さ試験機Cスケールの圧子は、頂点角が120度のダイヤモンド円錐です。試験荷重は一定値で、中国規格では150kgfです。ブリネル硬さ試験機の圧子は、硬化鋼球(HBS)または超硬合金球(HBW)です。試験荷重は球の直径によって異なり、3000~31.25kgfの範囲です。
5. ロックウェル硬さの圧痕は非常に小さく、測定値は局所的であるため、平均値を求めるには複数の点を測定する必要があります。完成品や薄片に適しており、非破壊検査に分類されます。ブリネル硬さの圧痕はより大きく、測定値は正確ですが、完成品や薄片には適しておらず、一般的には非破壊検査に分類されません。
6. ロックウェル硬度は単位のない無名の数値です。(したがって、ロックウェル硬度をある一定の度合いと呼ぶのは誤りです。)ブリネル硬度は単位があり、引張強度と一定の近似関係があります。
7. ロックウェル硬度はダイヤルに直接表示されるか、デジタル表示されます。操作が簡単で、迅速かつ直感的であり、大量生産に適しています。ブリネル硬度は、顕微鏡で圧痕の直径を測定し、表を参照するか計算する必要があり、操作が面倒です。
8. 特定の条件下では、表を参照することでHBとHRCを相互に置き換えることができます。暗算式は、おおよそ1HRC≈1/10HBと記録できます。
硬度試験は、機械的特性試験の中でも簡便な試験方法です。特定の機械的特性試験を硬度試験に置き換えるには、製造工程において硬度と強度のより正確な換算関係が必要となります。
実践により、金属材料の様々な硬度値と、硬度値と強度値の間には、ほぼ対応関係があることが証明されています。硬度値は初期の塑性変形抵抗と継続的な塑性変形抵抗によって決定されるため、材料の強度が高いほど、塑性変形抵抗も高くなり、硬度値も高くなります。


投稿日時: 2024年8月16日