硬度計の選定および適用範囲

硬度計は金属の硬度を測定するための工具です。硬度という概念は、最初にレオ・ミュール（Leo Muhl）によって提唱され、材料が硬い物体の表面への圧入に対して抵抗する能力を示します。これは金属材料の重要な性能指標の一つです。一般に、硬度が高いほど耐摩耗性も優れます。

原理の違いにより、硬度測定はリーブ硬度計、ロックウェル硬度計、ブリネル硬度計、ショーア硬度計、ショア硬度計、バルコール硬度計、マイクロ硬度計、モース硬度計、ビッカーズ硬度計などに分類されます。

ブリネル硬度計およびロックウェル硬度計が最も広く使用されています。鋼、鋳鋼、合金工具鋼、ステンレス鋼、グレー鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、鋳造アルミニウム合金、銅亜鉛合金（真鍮）、銅錫合金（青銅）、純銅、鍛鋼、熱処理、浸炭、焼入れ硬化層、表面コーティング、鋼、非鉄金属、微小部品および薄板部品、ゴム、プラスチック、ICウエハー、宝石類など、さまざまな材料の硬度測定が可能です。

硬度計を使用する際には、いくつか注意すべき点があります。

1. 硬度計本体は、2種類の誤差を生じます。1つ目は、その構成部品の変形および移動によって生じる誤差であり、2つ目は、硬度パラメータが規定された基準値を超過することによって生じる誤差です。後者の誤差については、測定前に標準ブロックを用いて硬度計の校正を行う必要があります。ロッケル硬度計の場合、校正差が±1以内であれば合格とされ、かつその差の範囲内での安定値が±2以内であれば、補正値を付与することができます。ただし、校正差が±2の範囲を超える場合は、硬度計を校正・修理するか、他の硬度試験方法に切り替える必要があります。

2. 硬度計にはそれぞれ適用範囲があり、規格に従って選定する必要があります。例えば、硬度がHRB100を超える場合はHRCスケールを用いて測定し、硬度がHRC20を下回る場合はHRBスケールを用いて測定します。これは、規定の測定範囲を超えると硬度計の精度および感度が低下し、得られる硬度値が不正確となり、使用に適さなくなるためです。

3. インデンターやアンビルを交換する際は、接触面を清掃することに注意してください。交換後は、所定の硬度を持つ鋼製試料を用いて数回測定を行い、連続して2回得られた硬度値が一致するまで繰り返します。その目的は、インデンターやアンビルが試験機の接触部にしっかりと密着し、良好な接触状態を確保することで、試験結果の精度に影響を与えないようにすることです。

4. 硬度計を調整した後、硬度測定を開始する際には、まず標準試験ブロックを用いて初回の測定点を試験し、試料とアンビルとの接触不良により測定値が不正確となる状況を除外します。確認後、硬度計が正常な動作状態にあることを確認してから、試料の正式な測定を実施し、測定された硬度値を記録します。

5. 試料の形状が許す場合は、通常、異なる部位を少なくとも3か所選んで硬度を測定します。3つの測定点間の距離は≥3mmとし、得られた3つの値の平均値を試料の硬度値として採用します。

6. 形状が複雑な試料については、対応する支持台（パッド）を用い、固定した上で測定を行います。円形試料は一般にV溝に載せて測定します。

7. 硬度計は、規則に従って校正しなければならない。硬度計の校正に使用する標準ブロックは、両面を交互に使用してはならない。これは、標準面と裏面の硬度が一致しない可能性があるためである。一般に、標準ブロックは校正日から1年間有効と定められている。

各種硬度計の適用範囲は以下のとおりである：

ブリネル硬度計： 主に構造が不均一な鍛鋼および鋳鉄の硬度試験に使用され、非鉄金属および軟鋼にも適しています。ブリネル硬度試験は、原材料および半製品の検査に適しています。 製品 利点は、圧痕が大きいため材料の総合的な性能を反映でき、精度が高いことです。欠点は、圧痕が大きいため、一般に完成品の検査には用いられないことです。

‌ ロックウェル硬度計： 各種の鉄鋼および非鉄金属（焼入れ鋼、焼入れ・焼戻し鋼、焼戻し鋼、焼鈍鋼、表面硬化鋼、炭化物材料、粉末冶金材料、熱噴射コーティングなど）の硬度試験に適しています。利点は、応用範囲が広く、さまざまな鉄鋼および非鉄金属の硬度試験に適していることです。欠点は、圧痕が小さく、薄板金属や薄肉パイプなどの試験に適している点です。

‌ 表面ロックウェル硬度計： 薄板、浸炭層、窒化層、表面処理硬化層、ステンレス鋼、アルミニウム合金などの硬度試験に適しています。ビッカーズ硬さ試験機：微小部品、薄鋼板、金属箔、ICシート、ワイヤー、薄い硬化層、電気めっき層、ガラス、宝石、セラミックスなどの硬さを測定するために使用されます。利点は、圧痕が小さいため、微小部品や薄材の試験に適していることです。欠点は、操作が比較的複雑なことです。微小部品、薄鋼板、金属箔などの材料の試験に適しています。