熱処理されたワークピースの硬度試験方法

表面熱処理は、表面焼入れ焼戻し熱処理と化学熱処理の2種類に分けられます。硬度試験方法は以下の通りです。

1.表面焼入れ焼戻し熱処理

表面焼入れ焼戻し熱処理は、通常、誘導加熱または火炎加熱によって行われます。主な技術的パラメータは、表面硬度、局所硬度、および有効硬化層深さです。硬度試験には、ビッカース硬度計またはロックウェル硬度計を使用できます。試験力の選択は、有効硬化層深さとワークピースの表面硬度に関連しています。ここでは3種類の硬度測定機が使用されています。

（1）ビッカース硬度計は、熱処理されたワークの表面硬度を試験する重要な手段です。0.5～100kgの試験力で、厚さ0.05mmの表面硬化層まで試験できます。精度が高く、熱処理されたワークを識別することができます。ビッカース硬度計は、表面硬度のわずかな差だけでなく、有効硬化層の深さも検出できるため、表面熱処理加工を行う工場や、表面熱処理ワークを大量に使用する工場には、ビッカース硬度計を設置する必要があります。

（2）表面ロックウェル硬度計は、表面焼入れされたワークピースの硬度を試験するのにも非常に適しています。表面ロックウェル硬度計には3つのスケールがあり、有効硬化層深さが0.1mmを超えるさまざまな表面硬化ワークピースを試験できます。表面ロックウェル硬度計の精度はビッカース硬度計ほど高くはありませんが、熱処理工場の品質管理および適格性検査の検出方法としてすでに要件を満たしています。また、操作が簡単、使いやすく、価格が安く、測定が速く、硬度値を直読できるという特徴もあります。表面ロックウェル硬度計は、表面熱処理されたワークピースのバッチを1つずつ迅速かつ非破壊的に検出するために使用できます。これは、金属加工および機械製造工場にとって大きな意義があります。表面熱処理硬化層が厚い場合は、ロックウェル硬度計も使用できます。熱処理硬度層の厚さが0.4～0.8mmの場合、HRAスケールを使用できます。硬化層の深さが0.8mmを超える場合は、HRCスケールを使用できます。ビッカース硬度、ロックウェル硬度、スーパーフィシャルロックウェル硬度の3つの硬度基準値は相互に容易に換算でき、ユーザーが必要とする規格、図面、または硬度値に変換できます。対応する換算表は国際規格ISOに用意されています。米国規格ASTM、中国規格GB/Tも提供されています。

（3）熱処理硬化層の厚さが0.2mmを超える場合は、リープ硬さ計を使用できますが、C型センサーを選択する必要があります。測定時には、ワークの表面仕上げと全体の厚さに注意する必要があります。この測定方法はビッカース硬さ計やロックウェル硬さ計には対応していません。この硬さ計は正確ですが、工場内での現場測定に適しています。

2. 化学熱処理

化学熱処理とは、ワークピースの表面に1つまたは複数の化学元素の原子を浸透させることで、ワークピース表面の化学組成、構造、および性能を変化させることです。焼入れおよび低温焼戻し後、ワークピースの表面は高い硬度と耐摩耗性、接触疲労強度を有し、ワークピースの中心部は高い強度と靭性を有します。化学熱処理ワークピースの主な技術的パラメータは、硬化層の深さと表面硬度です。硬度が50HRCまで低下する距離が有効硬化層深さです。化学熱処理されたワークピースの表面硬度試験は、表面焼入れ熱処理されたワークピースの硬度試験と同様です。ビッカース硬度計、表面ロックウェル硬度計、またはロックウェル硬度計を使用できます。硬度計は、窒化処理の厚さが0.7mm以下の場合のみ検出します。また、窒化処理の厚さが0.7mm以下の場合は、ロックウェル硬度計は使用できません。

3. 局所熱処理

局部熱処理部品に高い局部硬度が求められる場合、誘導加熱などの手段を用いて局部焼入れ熱処理を施すことができます。このような部品は通常、図面に局部焼入れ熱処理位置と局部硬度値を記し、指定された領域で部品の硬度試験を実施する必要があります。硬度試験機はロックウェル硬度計を用いてHRC硬度値を試験することができます。熱処理硬化層が浅い場合は、表面ロックウェル硬度計を用いてHRN硬度値を試験することができます。