金属材料の硬度硬度とは、局所的な変形、特に塑性変形、圧痕、引っかき傷に対する材料の能力を指します。材料の硬さを測る指標です。さまざまな試験方法に従って、硬度は3つのタイプに分類されます。
① 傷の硬さ。主に、さまざまな鉱物の硬さと柔らかさを比較するために使用されます。方法は、一端が硬く、もう一端が柔らかい棒を選択し、棒に沿って試験材料に傷を付け、傷の位置に応じて試験材料の硬さ、柔らかさを判断します。定性的に言えば、硬いものによる傷は長く、柔らかいものによる傷は短い。
②押し込みの硬さ。主に金属材料に使用されます。測定方法は、所定の圧子を一定の荷重で試験材に押し込み、試験材表面の局所的な塑性変形の大きさで試験材の硬さ、柔らかさを比較する方法です。圧子、荷重、荷重持続時間の違いにより、押し込み硬さには多くの種類があり、主にブリネル硬さ、ロックウェル硬さ、ビッカース硬さ、微小硬さがあります。
③反発の硬さ。主に金属材料に使用されます。この方法は、特殊な小型ハンマーを一定の高さから自由落下させて、試験対象の材料サンプルに衝撃を与えるもので、材料の硬さは、試験中にサンプルに蓄積された（その後解放された）ひずみエネルギーの量によって決まります。衝撃（小さなハンマーの反発高さによって測定）。
金属材料で最も一般的なブリネル硬さ、ロックウェル硬さ、ビッカース硬さは押し込み硬さに属します。硬度の値は、他の物体が表面に押し込まれたときに、それによって引き起こされる塑性変形に対する材料表面の抵抗力を示します。反発法（ショア法、リーブ法）は硬度を測定するもので、硬度の値は金属の弾性変形関数の大きさを表します。
ブリネル硬度 ブリネル硬度は、直径 D の焼入れ鋼球または超硬球を圧子として使用し、対応する試験力 F で試験片の表面に押し込みます。指定された保持時間の後、試験力を取り除いて次の値を取得します。直径dのくぼみ。試験力をくぼみの表面積で割った値がブリネル硬さの値で、記号はHBSまたはHBWとなります。
HBSとHBWの違いは圧子の違いです。 HBS は、圧子が硬化鋼球であることを意味し、軟鋼、ねずみ鋳鉄、非鉄金属など、ブリネル硬度値が 450 未満の材料の測定に使用されます。 HBW は圧子が超硬であることを意味し、ブリネル硬度値が 650 未満の材料の測定に使用されます。
同じテスト ブロックについて、他のテスト条件がまったく同じである場合、2 つのテスト結果は異なり、HBW 値が HBS 値よりも大きくなることがよくあり、従うべき定量的な規則はありません。
2003年以降、我が国は国際規格を同等に採用し、鋼球圧子を廃止し、超硬ボールヘッドを採用しました。したがって、HBS は使用されなくなり、ブリネル硬度記号を表すために HBW が使用されます。多くの場合、ブリネル硬さは HBW を指す HB のみで表されます。ただし、HBS は依然として文献論文で見られます。
ブリネル硬度測定方法は、鋳鉄、非鉄合金、さまざまな焼きなましおよび焼き戻し鋼に適しています。硬すぎる、小さすぎる、薄すぎる、表面に大きなくぼみが許されないサンプルやワークの測定には適していません。 Rockwell Hardness では、錐頂角 120 度のダイヤモンドコーン、または Ø1.588mm および Ø3.176mm の硬化鋼球を圧子および荷重として使用します。試験片は、初荷重 10kgf および総荷重 60、100、または 150kgf (つまり、初荷重と主荷重) の作用下で試験片に押し込まれます。全荷重を加えた後、主荷重を除去し主荷重を保持したときの押し込み深さと、初期荷重が作用したときの押し込み深さの差で硬度を表します。ロックウェル硬さ試験では、3 つの試験力と 3 つの圧子を使用し、ロックウェル硬さの 9 つのスケールに対応する合計 9 つの組み合わせがあります。これら 9 つのスケールの適用により、一般的に使用されるほぼすべての金属材料がカバーされます。一般的に使用されるのは HRA、HRB、HRC で、その中で HRC が最も広く使用されています。 HRCスケールの使用範囲は20～70HRCです。硬度値が 20HRC 未満の場合、圧子の円錐部分が過度に押し付けられるため、感度が低下するため、代わりに HRB スケールを使用する必要があります。サンプルの硬度が 67HRC より大きい場合、圧子の先端にかかる圧力が大きすぎてダイヤモンドが損傷しやすく、圧子の寿命が大幅に短くなるため、一般的には HRA スケールを使用する必要があります。
ロックウェル硬さ試験は簡単かつ迅速で、小さな凹みで済みます。完成品やより硬くて薄いワークピースの表面をテストできます。凹凸が小さいため、組織や硬度が不均一な材質では硬度値の変動が大きく、ブリネル硬度ほどの精度は得られません。ロックウェル硬度は、鋼、非鉄金属、超硬合金などの硬度を測定するために使用されます。
ビッカース硬さ ビッカース硬さの測定原理はブリネル硬さと同様です。相対角度136度のダイヤモンド正四面体圧子を使用し、規定の試験力Fで材料表面に押し込みます。規定時間保持した後、試験力を取り除きます。硬さの値は正四面体のくぼみの単位表面積当たりの平均圧力で表され、記号はHVとなります。 ビッカース硬さは測定範囲が広く、10～1000HVの硬さ範囲の材料を測定できます。凹みが小さく、一般的に薄い材料や浸炭・窒化などの表面硬化層の測定に使用されます。
リーブ硬度は、タングステンカーバイドボールヘッドを備えた一定質量の衝撃体を使用して、一定の力で試験片の表面に衝撃を与え、その後反発させます。素材の硬さが異なるため、インパクト後の反発速度も異なります。インパクトデバイスに永久磁性体を搭載。打撃体が上下動すると、周囲のコイルから速度に比例した電磁信号が発生し、電子回路によりレーブ硬さ値に変換され、記号はHLとなります。
Leeb 硬さ試験機は作業台を必要としません。硬度センサーはペンほどの大きさで、手で直接操作できます。大型で重量のあるワークや複雑な形状のワークであっても、簡単に検出できます。
リーブ硬度のもう 1 つの利点は、製品の表面にほとんど損傷を与えず、非破壊検査として使用できることです。全方向、狭いスペース、特殊部品の硬さ試験にユニークです。
