金属硬度試験ガイド: ロックウェル、ショア、および方法

硬度は、永久的な凹みに対する材料の耐性の尺度です。金属の硬度試験における硬度の測定方法に対する答えは簡単です。 標準化された圧子を正確な荷重で表面に押し込み、圧痕のサイズまたは深さを硬度の数値に変換します。 。生産現場での鋼の硬度試験には、ロックウェル法が圧倒的な選択肢です。 典型的な硬化工具鋼を表す 60HRC そして 25HRC は柔らかく、機械加工可能な軟鋼を表します。 。あ ユナイテッド・ロックウェル硬さ試験機 は、このテストを自動化し、数秒で結果を提供する特殊なデジタル機器です。より柔らかい非金属材料の場合、 ショア硬さ試験機 バネ仕掛けの圧子の針入度を測定するもので、エラストマーやポリマーには不可欠です。この記事では、古典的なブリネルおよびビッカース手法からポータブル反発試験機に至るまで、硬さチェック方法を方法ごとに実践的に探求し、具体的な鋼の硬さの例を示します。

硬度の測定方法: 基本原理

すべての静的硬度測定方法は共通の手順を共有します。つまり、既知の形状の圧子を制御された力と速度で材料に押し込み、その力を規定の滞留時間保持してから、押し込みを測定します。硬度の数値は、浸透の深さまたは印象の表面積から導き出されます。最も一般的な圧子の 3 つのタイプは、ダイヤモンド コーン、硬化鋼または超硬ボール、ダイヤモンド ピラミッドです。方法間の本質的な違いは、圧子、加える力、測定アプローチの組み合わせにあります。

冶金硬さ試験では、このプロセスにより単なる数値以上の結果が得られます。これは、材料の降伏強度、加工硬化率、および微細構造を反映します。あ 粗粒鋳物のブリネル試験 たとえば、複数の粒子の硬度を平均します。 0.5kgfでのビッカースマイクロインデント 単一の粒界炭化物の硬度を分離できます。測定原理を理解することは、正しい検査を選択するための第一歩です。

ロックウェル硬度試験: 金属の業界標準

ロックウェル硬度試験は、マクロスケールで高速かつ非破壊的であり、光学測定を必要としないため、生産環境での主要な金属硬度試験方法です。このテストでは、まず小さな荷重 (通常は 10 kgf) を加えて圧子を固定し、ゼロ基準を確立します。次に大きな荷重 (60、100、または 150 kgf) が加えられ、その後取り除かれ、小さな荷重だけが残ります。 硬度は、永久的な深さの増加の逆関数としてダイヤルまたはデジタル表示から直接読み取られます。 。あ typical test cycle takes less than five seconds.

最も一般的なスケールは HRC と HRB です。 HRC はダイヤモンドコーン圧子と 150 kgf の主荷重を使用します そして is used for hardened steels and titanium alloys. HRB は 1/16 インチの超硬ボールと 100 kgf の主荷重を使用します 銅合金や未硬化鋼などの柔らかい材料に適しています。業界の多くの指針となるロックウェル硬度の例は、表面硬化歯車の仕様です。 58–62 HRC 過度に脆くなることなく最適な耐摩耗性を提供します。

鋼の硬さ試験と一般的なロックウェル硬さの例

鋼の硬度試験はベンチ硬度試験機の最も頻繁に使用される用途であり、ロックウェル値は熱処理を指定するための世界共通言語として機能します。以下の表は、一般的な鋼の条件における硬さの直接的な実際的な例を示しています。これらの値は、品質エンジニアがサンプルをサンプルに置くときに期待する値です。 ユナイテッド・ロックウェル硬さ試験機 .

ザ ユナイテッド ロックウェル 硬さ試験機 : 実用的なベンチソリューション

の ユナイテッド・ロックウェル硬さ試験機 は、冶金硬さ試験と品質保証に広く使用されているデジタルベンチ硬さ試験機の特定ブランドです。 United TRU シリーズのモデルは、閉ループ力適用システムを使用して、HRC、HRB、HRN/T を含むすべての標準的および表面的なロックウェル スケールを実行します。 プラスまたはマイナス 0.5 HRC よりも優れた精度 。この機器は、ボタンを押すだけで軽荷重の着座、主荷重の適用、滞留、およびアンロードのシーケンスを自動化し、結果に対するオペレータの影響を排除します。スチール硬度試験の場合、これは技術者が 50 個のシャフト サンプルのバッチを試験し、光学測定を行わずに一貫した再現可能な数値を取得できることを意味します。試験機のデジタル ディスプレイには硬度値が直接表示され、統計的プロセス管理のためにデータをエクスポートできるため、金属の硬度検査方法ライブラリの中心的なツールとなります。

バルクおよび粗大材料のブリネル硬さ試験

ブリネルは、鉄鋳物、鍛造部品、銅合金など、粗いまたは不均一な微細構造を持つ材料に適した硬度測定方法です。あ 10mmタングステンカーバイドボール 通常、高荷重の下で表面に押し付けられます。 スチールの場合は3000kgf そして 軟質非鉄金属用 500kgf 。あfter load removal, the diameter of the impression is measured with a calibrated microscope. The hardness number, reported as HBW 10/3000 たとえば、加えられた荷重をくぼみの表面積で割ったものです。大きなボールは多くの粒子をサンプリングするため、その結果、多くの金属の引張強度とよく相関する信頼性の高いバルク硬度が得られます。この方法による硬さの典型的な例は次のとおりです。 ねずみ鋳鉄の場合は 200 HBW .

ビッカース硬さ試験: あらゆるスケールにわたる精度

ビッカースは硬さ測定方法の中でも独特です。 ダイヤモンド角錐圧子 1 gf ～ 120 kgf の力に使用されるため、この試験は 3 ミクロンのコーティングから厚い鋼板まであらゆるものに適用できます。くぼみの対角線は光学的に測定され、硬度は次のように表されます。 HV 、広い範囲にわたって負荷に依存しません。冶金硬さ試験では、ビッカースは次の点に不可欠です。 硬化深さの決定 、0.5 または 1 kgf で一連のくぼみが表面からコアまで作成され、硬度勾配がマッピングされます。また、これは、ロックウェルとブリネルが重大な変動を見逃してしまう溶接ゾーンと薄箔を認定するための参照方法でもあります。窒化表面の硬さの例は次のとおりです。 1000HV 0.5 、コアでは 300 HV まで低下します。

エラストマーおよびポリマー用ショア硬さ試験機

ショア硬度計は、バネ仕掛けの圧子による押し込みに対するゴム、プラスチック、その他の非金属材料の抵抗を測定するポータブル機器です。最も一般的な 2 つのスケールは次のとおりです。 ソフトラバー用ショアA そして 硬質プラスチック用ショアD 。あ durometer reading of 60 Shore A is typical for a rubber tire tread, while 80 Shore D indicates a hard hat material. The measurement is quick and non-destructive, making it a standard hardness checking method on the production floor and in the field. While not used for metals, Shore testers are a critical component of a complete hardness testing capability for hybrid components like bonded rubber-to-metal mounts.

硬度試験の実行方法: ステップバイステップガイド

の following practical procedure illustrates how to hardness test using a Rockwell bench tester, the most common industrial scenario. The same principles of sample preparation, machine verification, and indentation spacing apply across all methods.

1. テスターを確認します。 硬度が既知の認定テストブロックで毎日校正チェックを実行します。読み取り値は、規定の許容差内である必要があり、通常は HRC スケールのプラスまたはマイナス 1.0 HRC です。
2. サンプル表面を準備します。 の test surface and the anvil seat must be clean, dry, and free of scale or decarburization. For thin or irregular parts, use the correct elevating screw and anvil insert to ensure stability.
3. 正しいスケールと圧子を選択してください。 20 HRC を超える焼き入れ鋼の場合は、ダイヤモンド コーン圧子を取り付けて HRC スケールを選択します。真鍮または未硬化鋼の場合は、1/16 インチのボールと HRB スケールを使用します。
4. 軽度の荷重を加えます。 圧子がサンプルに接触し、基準マークまたはビープ音で示される小さな荷重が完全に加えられるまで、昇降ネジをゆっくりと上げます。
5. 大きな荷重を加えて滞留させます。 テストサイクルを開始します。機械は最大の主要な負荷を適用し、指定された滞留時間 (通常は 3 ～ 6 秒) の間それを保持し、自動的にマイナーな負荷に戻します。
6. 硬度の値を読み取ります。 の Rockwell number is displayed directly. Record the value and the scale, e.g., 58.5HRC .
7. 適切な間隔を維持してください。 の distance between indentations must be at least くぼみの直径の3倍 、加工硬化の干渉を避けるために、各くぼみはサンプルの端からの直径の少なくとも 2.5 倍でなければなりません。

適切な硬度検査方法の選択

の choice of hardness measuring method is driven by material type, part geometry, the scale of the microstructure, and whether the test is for production release or failure analysis. The table below summarizes the primary hardness checking methods for metal and non-metal applications, providing a practical selection guide.

実用的な最後のポイント: 単一の硬度テストは普遍的ではありません。設備の整った冶金研究室では、 ユナイテッド・ロックウェル硬さ試験機 毎日の鉄鋼生産検査にはビッカース微小硬度計、故障分析にはポータブル ショア メーター、ゴムの入荷検査にはポータブル ショア メーターなどがあります。方法を材料および必要な情報に適合させることが、信頼性の高い硬さ試験の基礎です。