金属の硬度をテストするための方法とスケール

ガイド

画像クレジット：/Thaweesak Thipphamon

金属などの材料の相対硬度を測定するために使用されるいくつかの異なる試験方法とスケールがあ 以下は、これらの方法論のより一般的な概要です。

ブリネル硬度試験

金属材料の硬度を決定するためのブリネル試験は、既知の直径の硬化鋼球を介して試験される材料の表面に既知の荷重を 金属の生じる永久的な印象の直径は測定され、Brinell硬度数(BHN)は次の方式からD=ミリメートルの球の直径、d=ミリメートルの印象の縁で測定された直径、およびp=キロの適用された負荷計算される。

鋼球が加えられた負荷の下で変形しなかったり、印象が偽りなく球形なら、前の方式は一般的なものであり、加えられた負荷および球のサイズの組合せ しかし印象の鋼球の変形および金属の形態の回復が常になければならないので印象はかなり球形の表面ではないです; 従って、標準的なBrinellテストのために、ボールのサイズおよび特徴および加えられた負荷の大きさは標準化されなければならない。 標準的なブリネル試験では、直径10ミリメートルのボールと3000、1500、または500キログラムの荷重が使用されます。 必須ではないが、試験荷重は、印象の直径が2.50〜4.75ミリメートルの範囲にあるような大きさであることが望ましい。 印象の直径のこの範囲のための次のテスト負荷そしておおよそのBrinell数は次のとおりである:3000のkg、160から600BHN;1500のkg、80から300BHN;500のkg、26から100BHN。 Brinellテストの作成では、負荷は鉄および鋼鉄のための少なくとも15秒、および他の金属のテストの少なくとも30秒のための急な動きなしで着実に加え 例えば、マグネシウムおよびマグネシウム合金には、最低2分の期間が推奨されています。 （より柔らかい金属のために、250、125、または100つのkgの負荷は時々使用される。)

米国試験材料協会規格E10-66によると、鋼球は、450以上のBHNを有する材料に使用することができ、500以上の材料にHultgrenボール、または630以上の材料に超硬ボール Brinell硬度テストは630上のBHNを持っている材料のために推薦されません。

ロックウェル硬度試験

ロックウェル硬度試験機は、本質的に、一定の固定試験条件下で試験片へのペネトレータの浸透深さを決定することによ 浸透器は、鋼球またはダイヤモンド球状浸透器のいずれかであり得る。 硬度数は刻み目の深さと関連し、数はより高いですより堅い材料。 10のkgのマイナーな負荷は最初に応用であり、最初の浸透を引き起こす; ダイヤルは黒の数字のスケールでゼロに設定され、大きな負荷がかかります。 この主要な負荷は通常鋼球が浸透装置として使用されるが、他の負荷が必要なとき使用されるかもしれないとき60か100つのkgです。 球の浸透器は普通直径の1インチですが、大口径の他の浸透器は、18インチのような柔らかい金属のために、用いられるかもしれません。 ダイヤモンドの回転楕円形の浸透装置が用いられるとき、負荷は通常150のkgです。 経験は使用のための負荷そしてpenetratorの最もよい組合せを決定する。 主要な負荷が適用され、取除かれた後、標準的なプロシージャに従って、読書はマイナーな負荷がまだ適用される間、取られる。

ロックウェル硬度スケール

さまざまなロックウェル硬度スケールとその用途を次の表に示します。 それぞれで使用されるペネトレータのタイプおよび荷重は、異なる硬度スケールの比較硬度値を与える表5および6に示されている。

浅い印象か小さい区域が堅くされた鋼鉄より柔らかい材料のために望まれるところ。

Shore’s Scleroscope

scleroscopeは、ワークの硬さを弾性の観点から測定する機器です。 ダイヤモンドひっくり返されたハンマーはテストされるべき金属の知られていた高さから落ちるようにされます。 このハンマーが金属に当たると、それはリバウンドし、金属が硬くなるほどリバウンドが大きくなります。 反動の極度な高さは記録され、単一部分で取られるいくつかの読書の平均は仕事の硬度のよい徴候を与える。 仕事の表面の滑らかさは器械の読書に影響を与える。 読みはまた、ワークの輪郭と質量とケースの深さによって影響され、浸炭ワークでは、光深度浸炭、パック硬化、またはシアン硬化のソフトコアがハンマー落下の力を吸収し、リバウンドを減少させる。 ハンマーの重さは約40粒で、硬化鋼の反発の高さはスケール上の100の近傍、または約614インチ（158.8mm）であり、総落下は約10インチまたは255ミリメートルである。

ビッカース硬度試験

ビッカース試験は原理的にブリネル試験と同様です。 標準的なVickersのpenetratorは136度の含まれたポイント角度を持っている正方形ベースのダイヤモンドのピラミッドである。 硬度数の数値は、ピラミッド型印象の面積で割ったキログラム単位の適用荷重に等しい。 滑らかな、しっかりと支えられた、平面は要求される。 通常30秒の間応用である負荷はあるかもしれません5, 10, 20, 30, 50, または120キロ。 50キログラムの負荷が最も一般的です。 硬度数は正方形の印象の斜めの長さに基づいています。 Vickersテストは非常に正確であると考慮され、薄いシートに、また適切な負荷規則のより大きいセクションに適用されるかもしれない。

Knoopの硬度数

Knoopの硬度テストは非常に薄い金属、めっきされた表面、特別に堅く、壊れやすい材料、非常に浅い浸炭されたか、またはnitrided表面に適当、または加えられた負荷が3600グラムの下で保たれなければならない時はいつでも。 クヌープの刻み目は細長いピラミッド形へのダイヤモンドの地面であり、およそ7対1の比率の長く、短い対角線を持っている刻み目を作り出す。 インデントの縦方向の角度は172度、30分、および横断角度130度である。 Knoopの刻み目が使用されるTukonのテスターは電子制御の下でフルオートである。 Knoopの硬度数は正方形のミリメートルの刻み目の写し出された区域によって分けられるキログラムの負荷に等しい。 長い対角に対応するインデント数および所与の荷重に対応するインデント数は、理論的に完全なインデントタについて計算された表から決定され 25から3600グラムまで変わるかもしれない負荷はテストされる表面に一定期間そして常に常態の間応用である。 傷から自由なラップされた平面の表面は要求される。

Monotron硬度の表示器

この器械によって、直径のダイヤモンド球の印象装置ポイント34のmmは95000インチの深さに材料に強制されます;この一定した印象 二つのダイヤルの一つは、キログラムとポンドで圧力を示し、もう一つはミリメートルとインチで印象の深さを示しています。 Brinell数の読書はM-1として示されるスケールによって得るかもしれない。

Keepのテスト

この器具によって、標準的な鋼鉄ドリルはテストされるべき標本に対して標準的な力と押される間、回転の明確な数を作ります。 硬度は自動的に死んだ柔らかい材料が水平線を与え、ドリル自体が垂直線を与えるように堅い材料、0と90度間の対応する角度によって表される中間硬さを与える図表で記録される。

概要

この記事では、Brinell、Rockwell、Vickers硬度試験を含む、金属の硬度を試験するための一般的な方法とスケールをまとめました。 材料の特性についての詳細は、AmazonのIndustrial Pressから出版され、入手可能なThe Machinery’s Handbook、第30版からご覧ください。

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