硬度試験は材料科学および工学の基本的な側面であり、材料の変形に対する耐性を評価するために使用されます。利用可能なさまざまな硬さ試験方法の中で、ビッカース硬さ試験機とロックウェル硬さ試験機の 2 つが最も広く使用されています。ビッカース硬さ試験機のサプライヤーとして、私はこれら 2 種類の硬さ試験機の違いに関する質問によく遭遇します。このブログ投稿では、両方のテスターの詳細を掘り下げ、それぞれの独自の機能、アプリケーション、利点を強調します。
ビッカース硬度計
ビッカース硬度試験は、1921 年に Vickers Ltd の Robert L. Smith と George E. Sandland によって開発された微小硬度試験方法です。対向面間の角度が 136 度の四角錐をベースにした圧子を使用します。圧子は、規定の時間、通常 10 ～ 15 秒間、特定の荷重下で試験材料に押し込まれます。荷重を取り除いた後、材料の表面に残るくぼみの大きさを顕微鏡で測定します。次に、加えられた荷重とくぼみの表面積に基づいてビッカース硬度 (HV) が計算されます。
ビッカース硬さ試験の主な利点の 1 つは、非常に柔らかいものから非常に硬いものまで、幅広い材料にわたって高精度かつ正確な結果が得られることです。これは、ビッカース圧子の幾何学的形状により応力の分布がより均一になり、材料の不均一性の影響が軽減されるためです。さらに、ビッカース試験は、くぼみのサイズが小さいため、小さいサンプルや薄いサンプル、また不規則な表面を持つ材料にも使用できます。
当社では、さまざまな試験要件を満たすために、さまざまなビッカース硬さ試験機を提供しています。たとえば、私たちのクローズドループ電気センサービッカース硬度計正確で安定した負荷の適用を保証する閉ループ電気センサー システムを備えています。プリンター付きデジタルビッカース硬度計簡単に測定し、テスト結果を印刷できます。また、全自動試験ビッカース硬さ試験機、複数のテストを自動的に実行できるため、テストの効率が向上します。
ロックウェル硬度計
ロックウェル硬度試験は、1919 年にスタンレー P. ロックウェルとヒュー M. ロックウェルによって発明され、マクロ硬度試験方法です。円錐形ダイヤモンド圧子（硬い材料の場合）または焼入鋼球圧子（柔らかい材料の場合）を使用します。試験には 2 つのステップが含まれます。まず、圧子を所定の位置に設置するために材料に小さな荷重を加えます。次に、その小さな荷重の上に大きな荷重を短時間加えます。大きな荷重を取り除いた後、ダイヤルまたはデジタルインジケータを使用して、材料の表面に残るくぼみの深さを測定します。ロックウェル硬度数は、大きな荷重を加える前後の押し込み深さの違いに基づいて決定されます。
ロックウェル硬さ試験は、そのシンプルさ、スピード、使いやすさで知られています。複雑な計算や顕微鏡的な測定を必要とせずに、迅速に結果を得ることができます。このため、迅速かつ効率的な硬度評価が必要な大量生産試験に特に適しています。さらに、ロックウェル試験は、表面が比較的平坦である限り、サンプルの前処理を必要とせずに、大きなまたは重いワークピースに対して直接実行できます。
ただし、ロックウェル硬さ試験にはいくつかの制限があります。ロックウェル試験の押し込みサイズが大きくなると、材料の局所的なばらつきの影響が大きくなる可能性があるため、特に粒径が小さい材料や不均質な構造の材料の場合、ビッカース試験よりも精度が低くなります。また、ロックウェル試験は、くぼみが大きすぎてサンプルに損傷を与える可能性があるため、非常に薄いサンプルや小さなサンプルには適していません。
主な違い
- 圧子の形状とサイズ: ビッカース圧子は四角錐をベースとしたものですが、ロックウェル圧子は円錐形のダイヤモンドまたは鋼球のいずれかです。ビッカース圧子はより小さなくぼみを生成するため、小さいまたは薄いサンプルや微細な微細構造を持つ材料のより正確な検査が可能になります。対照的に、ロックウェル圧子はより大きなくぼみを作成するため、大きなワークピースの試験に適しており、より広い領域にわたって平均硬度値が得られます。
- 負荷の適用と測定: ビッカース試験では、単一の荷重を特定の時間適用して、くぼみのサイズを測定します。一方、ロックウェル試験では、小さな荷重を加え、その後に大きな荷重を加えて、くぼみの深さの変化を測定します。ビッカース試験では圧痕測定に顕微鏡が必要で、時間はかかりますが、非常に正確な結果が得られます。一方、ロックウェル テストは直接深さ測定システムを使用します。これはより高速で便利ですが、精度が劣る可能性があります。
- 試験範囲: ビッカース硬度試験は、非常に柔らかい材料から非常に硬い材料まで、幅広い硬度値を測定するために使用できます。ロックウェル テストは通常、特定の範囲の硬度値を持つさまざまなスケールに分割されます。たとえば、ロックウェル C スケールは硬い材料に使用され、ロックウェル B スケールは柔らかい材料に使用されます。これは、材料の推定硬度に基づいて適切なロックウェル スケールを選択する必要があることを意味し、場合によってはこれが制限となる可能性があります。
- サンプル要件: ビッカース試験は、表面が滑らかに仕上げられるまで研磨できる限り、表面が不規則で寸法が小さいサンプルでも実行できます。ロックウェル試験では、比較的平坦で滑らかな表面が必要であり、サンプルは変形せずに押し込みに耐えられるのに十分な厚さである必要があります。
アプリケーション
ビッカース硬さ試験機とロックウェル硬さ試験機のどちらを選択するかは、特定の用途と要件によって異なります。ビッカース硬さ試験は、高い精度と精度が不可欠な研究開発、品質管理、材料の特性評価で一般的に使用されます。特に、薄膜、コーティング、小型部品、複雑な微細構造を持つ材料の試験に適しています。たとえば、半導体業界では、シリコン ウェーハや薄膜材料の硬度を測定するためにビッカース テストが使用されます。
一方、ロックウェル硬さ試験は、速度と効率が重要な製造環境や生産環境で広く使用されています。これは、自動車部品、航空宇宙部品、構造用鋼などの大型金属部品の試験によく使用されます。ロックウェル テストは、熱処理業界でも、熱処理プロセス中の材料の硬度を監視するために使用されます。
結論
要約すると、ビッカース硬さ試験機とロックウェル硬さ試験機はどちらも硬さ試験のための貴重なツールですが、それぞれに独自の利点と制限があります。ビッカース硬さ試験機は高い精度、精密さ、多用途性を備えているため、幅広い材料や用途に適しています。一方、ロックウェル硬さ試験機は、迅速かつ便利な結果が得られるため、大量生産試験に最適です。
ビッカース硬さ試験機のサプライヤーとして、当社はお客様に高品質の試験装置と優れた顧客サービスを提供することに尽力しています。当社のビッカース硬さ試験機について詳しく知りたい場合、または用途に適した試験機の選択についてサポートが必要な場合は、お気軽にお問い合わせください。私たちは、お客様の要件について話し合い、硬度試験のニーズに最適なソリューションを見つけるお手伝いをできることを楽しみにしています。
参考文献
- ASTM E92 - 17: 金属材料のビッカース硬度の標準試験方法
- ASTM E18 - 20: 金属材料のロックウェル硬度およびロックウェル表面硬度の標準試験方法
- カリスター WD、レスウィッシュ DG (2016)。材料科学と工学: 入門。ワイリー。