ロックウェル硬さ

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ロックウェル硬さの試験機。
圧子とアンビル

ロックウェル硬さ(ロックウェルかたさ、: Rockwell hardness)は、工業材料の硬さを表す尺度の一つであり、押込み硬さの一種である。記号HR。実際に使われる際は、HRAやHRCなど使用したスケール名をつけて記述する。スケールについては後述する。

概要[編集]

ロックウェル硬さの原理。(鋼球圧子の場合)

ロックウェル硬さ試験法はアメリカ合衆国のヒュー・M・ロックウェル(Hugh M. Rockwell、1890–1957)とスタンリー・P・ロックウェル(Stanley P. Rockwell、1886–1940)により1914年7月15日に特許が申請された。

それまでの硬さの試験にはブリネル硬さが使われていたが、ブリネル硬さは式の計算に時間がかかり計算に知識も必要なため、もっと簡単に計算するために考え出されたものであった。

国際標準化機構では ISO 6508-1 で金属の、ISO 2039-2 でプラスチックのロックウェル試験が、日本工業規格では JIS G 0202 でロックウェル試験が規定されている[1]

試験方法[編集]

ロックウェル硬さは、まず試験面(基準面)に基本荷重F0 をかける。次に試験荷重F1 を足したF0 + F1 の力を加え、塑性変形させる。その負荷を基準荷重F0 に戻し、この時の基準面からの永久窪みの深さを読み取る。ビッカース硬さやブリネル硬さと違い、深さを読むだけなので簡便かつ素早く行えるのが特徴である。

通常のロックウェル硬さは、圧子の種類は先端半径0.2 mmかつ先端角120度のダイヤモンド円錐と1/16インチの鋼球を使う方法があり、さらに試験荷重F1 は60 kgf・100 kgf・150 kgfとの3種類、合計6種類が使われる。基本荷重F0 はどれも10 kgfが使われる。

ロックウェル硬さの計算式は以下である。

HR = a - b \cdot h

a , b はそれぞれのスケールごとに決められた値、h は基準面からの永久深さ(mm)である。HRA、HRD、HRCのときa = 100、それ以外のときa = 130、どちらの場合もb = 500である。

例えば、鋼の硬さを測る時によく使われるロックウェル試験法として、先端半径0.2 mmかつ先端角120度のダイヤモンド円錐を使い150 kgfの力をかけるHRCと、1/16インチ(1.5875 mm)鋼球を使い100 kgfの力をかけるHRBがある。この場合、式は以下のようになる。

HRC = 100-500h
HRB = 130-500h

どのスケールを使うかは必要に応じて決める。比較的柔らかい材料にはHRBを使い、HRBでは数値がマイナスになるような時、HRCを使う。概ね、HRBは0から100の間で、HRCは0から70の間で使われる[2]

さらに基準荷重F0 を3 kgfで、試験荷重を15 kgf・30 kgf・45 kgfで行うロックウェル硬さ試験を、ロックウェルスーパーフィシャル硬さRockwell superficial hardness)と呼ぶ。ロックウェルスーパーフィシャル硬さは、通常のロックウェル硬さ試験では荷重が強すぎてしまう、薄板の硬さ試験によく使われる[3]。 ロックウェルスーパーフィシャル硬さの計算式は

HR = 100-1000h

で表される。

ロックウェル硬さスケール測定条件表[編集]

スケール 圧子 試験荷重 スケール 圧子 試験荷重 スケール 圧子 試験荷重
C 120°ダイアモンド
円錐圧子
150 kg G 1/16"鋼球 150 kg M 1/4"鋼球 100 kg
D 100 kg B 100 kg R 1/2"鋼球 60 kg
A 60 kg F 60 kg H 1/8"鋼球 60 kg
E 1/8"鋼球 100 kg

脚注[編集]

関連項目[編集]