リバウンド式硬さ計とは

硬さとは

私たちは、日常何気なく、硬い、柔らかいという言葉を使っています。
しかしながら硬さには、長さや重さと異なり、全ての材料を一律に表す共通した単位がありません。

これは、硬さというものが非常にあいまいで、明確に定義することができないためです。
硬さには、「他の物体によって力を加えられたとき、それに抵抗する力の程度を示す尺度」という定義がありますが、力を加える物体の材質、大きさや形状、力の強さ等、試験条件が変わると、試験結果も変わってしまいます。つまり、すべての測定物に共通した硬さを求めるための手順や数式が無いのです。

このため、目的や用途に応じて、様々な硬さ試験方法が、研究者によりに考案されてきました。
以下は、主な硬さ試験方法です。

リバウンド式硬さ計について

リバウンド式硬さ計は、1978年にアメリカのリーブ博士により発見された硬さ測定原理に基づいた、硬さ計です。
リーブ硬さ計やエコーチップ硬さ計とも呼ばれており、使い易く低価格なため、急速に普及しています。

リバウンド式硬さ計の測定原理

リバウンド式硬さ計では、インパクトデバイスと呼ばれているセンサー部を測定箇所に接触させ、硬さを測定します。
インパクトデバイスの内部には、タングステンカーバイド製のチップが組み込まれています。
インパクトデバイス内部のチップを測定対象物の表面に落下させると、落下したチップは、測定物の表面で跳ね返ります。
リバウンド式硬さ計は、このチップの落下時と跳ね返り時に速度に応じて発生する誘導電圧を、インパクトデバイスが検知し、硬さを算出します。

リーブ(Leeb)硬さ方程式は次のとおりです。

測定物(試験体)について

リバウンド式硬さ計は、簡単に硬さを測定することができますが、すべての形状・重さの金属を測定できるわけではありません。ここでは、リバウンド式硬さ計で測定可能な、測定物や測定時の注意点について説明します。

1. 表面粗さ

測定物の表面が粗いと、誤差が大きくなり、場合によっては測定できない場合もあります。
インパクトデバイスごとの適切な表面粗さは、以下となります。

2. 重量・厚み

測定物の重量が軽い場合は、平坦でかつ重みがある定盤のようなしっかりとした台(支持台)を用意し、その上で測定を行います。場合よっては、支持台と測定物の間に微量のグリスまたは高粘度の油を塗布し、密着せさる必要があります。
また、測定物の厚みが薄い場合も、正しい厚さを得ることができなくなります。

3. 硬化層

ごく浅い表層の硬度測定は、正しい値が得られない可能性があります。測定可能な硬化深さは、以下のようになっています。

4. 残留磁気

測定物に残留磁気があると、装置のセンサーに影響を与えて測定精度が悪化します。必ず脱磁を行った後に測定してください。また、測定中は強い磁気を回避してください。

5. その他

• 測定物が大型板、長防、湾曲している場合、たとえ重量や厚みが条件に合っていても、衝撃力によりサンプルが曲がり、測定エラーとなる場合があります。衝撃の加わる反対面(裏側)を補強してください。
• 曲率半径がR30以下の場合は、測定時にサポートリング(アダプター)を使用してください。
• 測定物の温度は、80℃以下としてください。

硬さ計換算表(鋼材)