鋼の3つの硬度基準

金属材料が硬い物体による表面の圧痕に抵抗する能力を硬度といいます。試験方法や適用範囲の違いにより、硬度はブリネル硬度、ロックウェル硬度、ビッカース硬度、ショア硬度、微小硬度、高温硬度に分類されます。パイプでは、ブリネル硬度、ロックウェル硬度、ビッカース硬度の3つの硬度が一般的に用いられます。

A. ブリネル硬度（HB）

所定の直径を持つ鋼球または超硬合金球を、規定の試験力（F）で試料表面に押し付けます。規定の保持時間後、試験力を取り除き、試料表面の圧痕直径（L）を測定します。ブリネル硬さは、試験力を圧痕球の表面積で割った商です。HBS（鋼球）で表し、単位はN/mm²（MPa）です。

計算式は次のとおりです。
式中、F は金属サンプルの表面に押し付けられた試験力、N です。
D–試験用鋼球の直径、mm
d–へこみの平均直径、mm。
ブリネル硬さの測定はより正確で信頼性が高いですが、一般的にHBSは450N/mm²（MPa）未満の金属材料にのみ適しており、より硬い鋼材や薄い板材には適していません。鋼管規格の中では、ブリネル硬さが最も広く使用されています。材料の硬さを表すために、圧痕径dがよく用いられます。これは直感的で便利です。
例：120HBS10/1000130：直径10mmの鋼球を使用し、試験力1000Kgf（9.807KN）を30s（秒）かけて測定したブリネル硬度値が120N/mm2（MPa）であることを意味します。

B. ロックウェル硬度（HR）

ロックウェル硬度試験は、ブリネル硬度試験と同様に、押し込み試験法です。違いは、押し込みの深さを測定することです。つまり、初期試験力（Fo）と総試験力（F）の順次作用下で、圧子（製鋼所の円錐または鋼球）をサンプルの表面に押し込みます。指定された保持時間後、主力を取り除きます。試験力、測定された残留押し込み深さの増分（e）を使用して硬度値を計算します。その値は匿名の数値で、記号HRで表され、使用されるスケールには、A、B、C、D、E、F、G、H、Kの9つのスケールが含まれます。その中で、鋼の硬度試験に一般的に使用されるスケールは、一般的にA、B、C、つまりHRA、HRB、HRCです。

硬度値は次の式を使用して計算されます。
AスケールとCスケールでテストする場合、HR=100-e
Bスケールでテストする場合、HR=130-e
式中のeは残留圧痕深さの増加分であり、0.002mmという指定単位で表されます。つまり、圧子の軸方向変位が1単位（0.002mm）になると、ロックウェル硬度が1つ変化します。e値が大きいほど金属の硬度は低くなり、逆にe値が小さいほど金属の硬度は低くなります。
上記3つの尺度の適用範囲は以下のとおりです。
HRA（ダイヤモンドコーンインデンター）20-88
HRC（ダイヤモンドコーンインデンター）20-70
HRB（直径1.588mm鋼球圧子）20-100
ロックウェル硬さ試験は現在広く用いられている方法であり、その中でもHRCは鋼管規格においてブリネル硬さHBに次いで多く用いられています。ロックウェル硬さは、極めて軟らかい金属材料から極めて硬い金属材料まで測定可能であり、ブリネル法の欠点を補っています。ブリネル法よりも簡便で、硬度計の目盛りから直接硬度値を読み取ることができます。しかし、測定面が小さいため、硬度値はブリネル法ほど正確ではありません。

C. ビッカース硬度（HV）

ビッカース硬さ試験もインデンテーション試験法の一種です。試験面間の夾角が1360°の四角錐ダイヤモンド圧子を、所定の試験力（F）で試験面に押し込み、規定の保持時間後に圧子を引き抜きます。圧子の力と、圧痕の2つの対角線の長さを測定します。

ビッカース硬さは、試験力を圧痕面積で割​​った値です。計算式は以下のとおりです。
式中、HV–ビッカース硬度記号、N/mm2（MPa）。
F–試験力、N;
d–インデントの2つの対角線の算術平均、mm。
ビッカース硬さ試験で使用される試験力Fは、5（49.03）、10（98.07）、20（196.1）、30（294.2）、50（490.3）、100（980.7）Kgf（N）の6段階です。測定可能な硬度範囲は5～1000HVです。
表現方法の例：640HV30/20は、試験力30Hgf（294.2N）、20S（秒）で測定したビッカース硬さ値が640N/mm2（MPa）であることを意味します。
ビッカース硬さ法は、非常に薄い金属材料や表面層の硬度を測定するのに使用できます。ブリネル法やロックウェル法の主な利点を備え、それらの基本的な欠点を克服していますが、ロックウェル法ほど単純ではありません。ビッカース法は、鋼管の規格ではほとんど使用されていません。