硬さ試験機の基礎知識

硬さの定義

(1)ビッカース硬さ

ビッカース硬さは、任意の試験力で試験できる最も応用範囲の広い試験方法です。特に9.807N以下の微小硬さの応用分野は非常に多くなっています。ビッカース硬さは、ダイヤモンド正四角錐(対面角θ=136度)に試験力(FN)を加えて試料に押し込んだ後、圧子を取り去ったときのくぼみの対角線長さd(2方向の平均、mm)から計算される圧子と試料との接触面積(Smm2)で試験力(FN)を割った値です。kは、定数(1/g=1/9.80665)です。

ビッカース硬さの誤差は、次の式で求めることができます。なおΔd1は顕微鏡の誤差、Δd2はくぼみ読み取りの誤差、aは圧子先端の対向面によって生じる稜線の長さ、Δθの単位は度です。

(2)ヌープ硬さ

ヌープ硬さは、172°30′の対稜角と130°の横断面をもつ菱形のダイヤモンド四角錐に試験力Fを加えて試料に押し込んだ後、圧子を取り去ったときのくぼみの長い方の対角線長さd(mm)から計算されるくぼみの投影面積A(mm2)で試験力を割った値です。ヌープ硬さは、微小硬さ試験機のビッカース圧子をヌープ圧子に交換することにより測定できます。

(3)ロックウェルおよびロックウェルスーパーフィシャル硬さ

ロックウェルおよびロックウェルスーパーフィシャル硬さは、ダイヤモンド圧子(先端の円錐角120度、先端の曲率半径0.2mm)または球圧子(鋼球または超硬合金球)を用いて、まず初試験力を加え、次に試験力を加え、再び初試験力に戻したとき、前後2回の初試験力における圧子の侵入深さの差h(μm)から硬さ算出式で求めます。初試験力が98.07Nのときを、ロックウェル硬さといい、初試験力が29.42Nのときを、ロックウェルスーパーフィシャル硬さといいます。なお圧子の種類、試験力および硬さ算出式の組み合せに固有の記号を設けて、スケールといいます。JISでは、スケールまたは硬さについて規定しています。

ビッカース硬さと試料最小厚さの関係

ロックウェル/ロックウェルスーパーフィシャル硬さと試料最小厚さの関係

ロックウェル硬さの種類

ロックウェルスーパーフィシャル硬さ試験機の種類