鋼の3つの硬さ基準

金属材料が硬い物体による表面のへこみに抵抗する能力を硬度といいます。さまざまな試験方法と適用範囲に応じて、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、高温硬度に分類できます。パイプに一般的に使用される硬度は、ブリネル硬度、ロックウェル硬度、ビッカース硬度の 3 つです。

A. ブリネル硬度 (HB)

一定の直径の鋼球または超硬球を使用して、指定された試験力 (F) でサンプル表面に押し込みます。規定の保持時間後、試験力を取り除き、サンプル表面の押し込み径（L）を測定します。ブリネル硬度の値は、試験力を凹んだ球の表面積で割ることによって得られる商です。 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。
式では: F – 金属サンプルの表面に押し付けられる試験力、N;
D – 試験用鋼球の直径、mm。
d – くぼみの平均直径、mm。
ブリネル硬度の測定はより正確で信頼性が高くなりますが、一般に HBS は 450N/mm2 (MPa) 未満の金属材料にのみ適しており、より硬い鋼や薄いプレートには適していません。鋼管の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。くぼみ直径 d は、材料の硬さを表現するためによく使用され、直感的で便利です。
例：120HBS10/1000130：直径10mmの鋼球を用い、試験力1000Kgf（9.807KN）で30秒（秒）測定したブリネル硬さの値が120N/mm2（MPa）であることを意味します。

B. ロックウェル硬度 (HR)

ロックウェル硬さ試験は、ブリネル硬さ試験と同様、押し込み試験方法です。違いは、くぼみの深さを測定することです。つまり、初期試験力 (Fo) と合計試験力 (F) の連続的な作用の下で、圧子 (製鋼所の円錐または鋼球) がサンプルの表面に押し込まれます。指定された保持時間が経過すると、主力が除去されます。試験力は、測定された残留圧痕深さの増分 (e) を使用して硬度値を計算します。その値は記号HRで表される匿名の数値で、使用される目盛はA、B、C、D、E、F、G、H、Kの9種類あります。このうち鋼によく使われる目盛は以下のとおりです。硬度試験は一般的に 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 および 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、e – 残留押し込み深さの増分は、指定された単位 0.002 mm で表されます。つまり、圧子の軸方向の変位が 1 単位 (0.002 mm) の場合、ロックウェル硬さが 1 変化することに相当します。番号。 e 値が大きいほど金属の硬度は低くなり、その逆も同様です。
上記3つの尺度の適用範囲は以下の通りです。
HRA(ダイヤモンドコーン圧子) 20-88
HRC(ダイヤモンドコーン圧子) 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はブリネル硬さHBに次ぐ鋼管規格として使用されています。ロックウェル硬度は、極軟から極硬までの金属材料の測定に使用できます。ブリネル法の欠点を補います。ブリネル法よりも簡単で、硬度計のダイヤルから硬度値を直接読み取ることができます。ただし、くぼみが小さいため、硬度値はブリネル法ほど正確ではありません。

C. ビッカース硬さ（HV）

ビッカース硬さ試験も押し込み試験方法です。相対する面の間の夾角が 1360 度の四角錐ダイヤモンド圧子を、選択した試験力 (F) で試験面に押し込み、指定された保持時間後に取り除きます。力を入れて、くぼみの2つの対角線の長さを測定します。

ビッカース硬度の値は、試験力を押し込み表面積で割った商です。その計算式は次のとおりです。
式中：HV-ビッカース硬さ記号、N/mm2 (MPa)。
F – 試験力、N;
d – くぼみの 2 つの対角線の算術平均、mm。
ビッカース硬さで使用する試験力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。硬度値の測定が可能です。範囲は5～1000HVです。
表現方法の例：640HV30/20とは、試験力30Hgf（294.2N）、20S（秒）で測定したビッカース硬さの値が640N/mm2（MPa）であることを意味します。
ビッカース硬度法は、非常に薄い金属材料および表面層の硬度を測定するために使用できます。これはブリネル法とロックウェル法の主な利点を備えており、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ません。