はじめに:硬度とは

硬度は、外力を受けたときにその形状の変形に抵抗する材料の特性です。硬さ試験は、材料の硬さと引張強度を決定するのに役立つため、技術およびエンジニアリングアプリケーションにとって重要です。

テスト対象の試験片が特定の用途に適しているかどうかを明確に理解するのに役立ちます。これは、業界が関連当局によって定められた安全規制およびガイドラインを満たす安全で高品質の最終製品を製造するのに役立ちます。

さまざまなタイプの硬度と、硬度テストおよび硬度値の決定のさまざまな方法について、以下で説明します。

引っかき硬度

引っかき硬度は、通常、引っかき傷や摩耗による変形に耐える材料の能力です。引っかき硬度は、一定の試験荷重の下で試験片の表面に沿って引きずられるスタイラスによって試験片の表面が引っかかれたときに測定される硬度の一種です。

引っかき硬度法は、硬いスタイラスによる耕起に対する材料の耐性を定義します。材料の硬度と、引っかき傷や擦り傷に耐える能力を測定します。一般に、引っかき硬度計は、スタイラス、携帯型サンプル保持ステージ、荷重適用装置、およびデータ処理および表示ユニットで構成されています。

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初期の引っかき硬度試験は、モース硬度も開発した1820年にフリードリッヒモースによって実施されました。引っかき硬度試験は、試験片の表面に沿ったスタイラスによって引き起こされる摩擦による破壊または永久変形に対する試験片の抵抗を測定します。

この試験では、比較的柔らかい材料でできている試験片の表面を引っ掻くために、より硬い材料を使用します。コーティングをテストする必要がある場合、引っかき硬度とは、フィルムを切断して基材に到達するために必要な力を指します。モース硬度は、スクレロメーターと呼ばれる測定装置とともに、材料の引っかき抵抗を測定するために使用されます。

押し込み硬さ

くぼみ硬さは、試験荷重下で適切な圧子を使用してその表面にくぼみを作ることによって決定される材料の硬さを指します。

硬さを測定するために試験片表面に作られたくぼみの深さを測定する多くの異なるくぼみ試験方法があります。圧痕硬さ試験は、マクロ圧痕試験とミクロ圧痕試験の2つのカテゴリにさらに分類できます。マクロインデントテストは、1Kgfを超える大きなテスト負荷を利用し、場合によっては3000Kgfに達する可能性があります。自動タレットデジタルディスプレイ低負荷ビッカース硬度計

マクロ圧痕試験法の主な種類には、ロックウェル硬さ試験法、ブリネル法、ビッカース試験、ヌープ硬度試験法などがあります。一方、マイクロ圧痕試験は、軟質金属の硬さの測定に使用されます。標本等

マイクロインデンテーション硬さ試験に適用される試験荷重ははるかに低く、1〜1000gfの範囲である可能性があります。マイクロインデンテーション試験は、微視的スケールで硬度の変化を測定するために使用できます。ビッカース法とヌープ硬度試験法は、2つの一般的なマイクロインデンテーション硬さ試験法です。

押し込み硬さ試験はエラーが発生しやすい場合があります。硬度測定時のエラーの主な原因には、不十分な技術、試験装置の不適切な校正、試験片表面の不適切な仕上げなどがあります。信頼できる硬度の推定値を得るには、試験面に汚れ、酸化、または潤滑がない必要があります。圧子は、傾斜すると硬度測定に誤りが生じるため、試験片の表面に対しても垂直である必要があります。

リバウンド硬度

動的硬度としても知られるリバウンド硬度は、ダイヤモンドチップハンマーが高さから試験片に落下したときに跳ね返る高さを決定することにより、材料の硬度を測定します。このタイプの硬度は弾性に関係しています。

リバウンド硬さは、一般的にリーブリバウンド硬さ試験を使用して測定されます。この方法は、1975年にLeebとBrandestiniによって携帯型硬さ試験機を使用して開発されました。このテスターは、通常は複雑で複雑な従来の硬さ試験装置の新しい代替品を提供しました。自動タレットプログラムデジタルディスプレイビッカース硬度計

リーブリバウンド硬さ試験方法は、標準化された手順に従います。体の速度は1.4m / sから3m / sの範囲です。この方法では、衝撃の前後の体の速度を測定して、試験片の硬度を決定します。

衝撃速度と反発速度の比により、試験片の動的リーブ硬度が得られます。試験片に衝撃を与えるために使用される物体は、炭化タングステンコバルト、セラミックまたはダイヤモンド、または異なる半径のボール型圧子である可能性があります。

この方法で測定されたサンプル硬度は、(例)750 HL Dとして表されます。ここで、750は硬度値、HLは「リーブによる硬度」、Dは炭化タングステンコバルトの球形衝撃体を使用したリーブ法を表します。 1.5mm、4.5グラムの重さ。

最適な硬さ試験方法の選択

材料の硬度は、材料の均質性、材料の種類、サイズ、状態など、さまざまな要因によって異なります。

硬さ試験にはさまざまな種類があり、最も正確で信頼性の高い硬さ測定を行うには慎重に選択する必要があります。

プログラムされたキャリアテーブル用のコンピューター微小硬さ試験機(半自動)

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理想的な硬さ試験方法を選択する前に考慮する必要のある要素には、試験する材料の種類、試験する材料の硬さ、材料の均一性、試験片のサイズ、硬さ試験に取り付けが必要な場合、試験片の厚さなど

ロックウェル硬さ試験

ロックウェル硬さ試験は、硬さを試験するための最も一般的で迅速な方法です。一般に、大きなサイズのサンプルの硬度をテストするのに理想的です。

組立ラインまたは実験室で硬度をテストするために使用できます。試験する材料の硬度に応じて硬度を測定するために、鋼球または先端がダイヤモンドの円錐圧子を使用します。

ロックウェル試験を開始するには、圧子に通常10Kgfの小さな荷重をかけます。次に、圧子は試験荷重の下で試験片の表面に移動します。圧子がまだマイナーテスト負荷の影響下にある間、追加のメジャーテスト負荷もそれに適用されます。これにより、明確で測定可能な試験片表面のくぼみが改善されます。

硬さ試験のロックウェル法は、オペレーターのバイアスや硬さを試験する表面の粗さの影響を受けないため、人気があります。

試料の硬さを測定するための高度な、または高価な光学機器を使用しないため、硬さ試験の費用効果の高い方法になります。これは、硬さ試験の非破壊検査法です。つまり、試験対象のサンプル試験片は破壊されず、試験手順の完了後に他の目的に使用できます。ロックウェル硬さ試験機(クラシックタイプ)

この方法には、他の硬さ試験方法と比較して精度が低いため、欠点もあります。くぼみの深さを測定する際のわずかな偏差は、硬度の測定値を大幅に損なう可能性があります。

この方法の圧子が摩耗していると、信頼性の低い誤った硬度測定値が得られる可能性があります。

ロックウェル硬度の値は、変換チャートを使用して計算されます。ロックウェルスケールは30近くありますが、ほとんどの材料はロックウェルCおよびBスケールで覆われています。ロックウェル試験の硬度値は、(例)70 HRBとして表されます。ここで、60はBスケールでの硬度の読み取り値です。

 

ブリネル硬さ試験

ブリネル硬さ試験は、材料の硬さ試験に最も古く、最も広く使用されている方法の1つです。この方法は、1900年にJAブリネルによって開発されました。他の方法で測定するには粗すぎる、またはコースのある試験片の硬度を測定するのに理想的です。

ブリネル法では、3000Kgfに達する可能性のあるより高い試験荷重と、一般に直径10mmのボール圧子を使用します。電気表面ロックウェル硬度計

より柔らかい金属や合金の硬度を測定するために、最大500Kgfのより小さな試験荷重も使用されます。所定の試験荷重が球形圧子に加えられ、球形圧子は通常10〜15秒間試験片表面に保持され、その後移動されます。

次に、圧子によって試験片表面に作成された押し込み深さを、より優れた精度と信頼性を保証する高度な光学機器を使用して測定および調査します。

次に、ブリネル変換チャートを使用して、作成されたくぼみの平均直径を対応するブリネル硬度値に変換します。変換チャートを使用して、ブリネル硬さの値を対応する引張強度に変換することもできます。

硬さ試験のブリネル法には、いくつかの欠点もあります。オペレーターは、試験片表面のくぼみの深さの測定を間違える可能性があり、硬度測定に大きな影響を与える可能性があります。

この方法は、試料の硬度を測定するための高度で高度な光学機器を使用するため、ロックウェル法に比べてコストがかかります。また、試験前に試験片の表面を準備する必要があるため、硬さの試験にも時間がかかります。

試料表面が薄すぎる、つまり9.6 mm未満の場合も、ブリネル法は正確に機能しません。

ブリネル法を使用した硬度の読み取り値は600HBWとして表されます。ここで、600は硬度値を示し、HBWはタングステンボール圧子を使用した「ブリネル硬度」を示します。鋼球圧子が使用されている場合、読み取り値は600 HBSとして表されます。ここで、HBSは鋼球圧子を使用した「ブリネル硬さ」を示します。

ビッカース硬さ試験

ビッカース試験は、使用されている圧子のタイプを除いて、ブリネル法と同じ原理を使用します。

圧子の種類は、試験する材料の種類に応じてブリネル法で変更する必要があります。ただし、すべての試験片タイプの硬度を測定するために、ビッカース法では同じダイヤモンド圧子が使用されます。自動タレットデジタルディスプレイ低負荷ビッカース硬度計

この方法で使用される圧子は、右ピラミッドの形をしています。試験荷重が圧子に加えられ、圧子はそれ自体を試験片の表面に押し付け、それによってくぼみを残します。

これらのくぼみマークの対角線の長さは、光学システムを使用して測定されるため、非常に正確な硬度の測定値が得られます。この方法では、滞留時間(試験力が圧子を介して試験片表面に加えられる時間)は、通常10〜15秒です。

ブリネル法と比較してはるかに少ないマイクロテスト負荷を使用したビッカーステスト。これは、マクロ硬度試験には薄すぎるまたは小さすぎる材料の硬度を測定するのに最適な微小硬度試験方法です。

この方法は、金属の薄いシートや小さな試験片などの硬度を測定するのに最適です。ビッカース試験は、試験の完了後に試験片を使用できることを保証する非破壊検査です。ビッカース法にはいくつかの制限があります。

試験片の表面に欠陥がないことが必要であるため、試験を実施する前に試験片の表面を準備するための時間が必要です。この試験の実施には少なくとも30〜60秒かかります。この時間には、試験片表面の準備にかかる時間は含まれていません。

ビッカース試験は、組立ラインでの大量生産には推奨されておらず、実験室での試験に適しています。ビッカース試験での硬度測定値は700HV / 10として表されます。ここで、700は、10Kgfの試験力を使用して得られたビッカース硬度値です。

ヌープ硬度試験

ヌープ硬度試験法は、ビッカース法の代替法です。セラミックなどの脆性・脆性材料の硬度測定に適した微小硬度測定法です。また、コーティングなどの小さな細長い領域の硬度テストにも役立ちます。

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ヌープ法も圧子としてピラミッド型のダイヤモンドを使用しますが、圧子はビッカース法のように右のピラミッドではなく細長くなります。この方法は壊れやすい材料の硬さ試験に使用されるため、最大1Kgfの微小荷重を使用します。

この方法で使用される圧子は、ビッカース法の半分の深さで試験片の表面を貫通するため、脆い試験片の硬さ試験に最適です。

圧子の形状により、Knoop法は、コーティングなどのより長く細長い試験片の測定に適しています。正確で信頼性の高い硬度測定を保証するために、ヌープ試験を実施する前に、試験片の表面を適切に準備する必要があることに注意することが重要です。

 

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