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ISO 6507 / ASTM E384 ビッカーズ硬さ試験

ビッカース硬さ試験は、すべての金属の試験に最適なため、最も幅広い用途を持つ方法です。ビッカースによる硬度試験方法は、ISO 6507(金属材料 – ビッカース硬度試験 – パート 1: 試験方法)とASTM E384 (ビッカースとヌープに対する材料のマイクロインデンテーション硬度の標準試験方法)規格にて述べられています。

ビッカース硬さ試験法の手順 ビッカース硬さの計算 試験の負荷 くぼみ(圧痕)の最小距離 メリットとデメリット ビッカース硬度計

ビッカース硬さ試験法に関して(ビッカース硬さHVの測定)

ビッカース硬さ試験に関する情報

ビッカース試験方法で使用される圧子は、正方形の底面を持つダイヤモンドピラミッドで、その先端はα= 136°の角度で試験片と接触します。試験片に力を加え(標準で10 gから)、保持時間に従って保持します。

残留試験圧痕の両対角線の長さを光学的に測定します。次に、対角線の平均と加えられた力からビッカース硬度が計算されます。

ISO 6507に準拠したビッカース硬さ試験の手順

光学的方法であるビッカース硬さ試験では、圧子によって残された圧痕 (対角線) のサイズが測定されます。対照的に、圧子によって引き起こされる押込みの深さは、深度測定方法で測定されます (ロックウェルのみが規格化されています)。

決められた力で残されたワークピース(試験片)の表面のくぼみが大きいほど、試験される材料は柔らかということです。

ISO 6507に準拠したビッカース硬さ (HV) を測定するために、ピラミッド型の圧子 (界面角度 136°) を1gfからの定義された試験荷重で試験片 (ワークピース) に押し込みます。

ビッカース硬さの計算

  • ビッカース硬さ (HV) は、加えられた力 (F ニュートンN) と試験片の残留圧痕の表面積の商で求められます (以下の式を参照)。多くの場合ビッカースのくぼみの底面積は正確に正方形ではないため、残りのピラミッド状のくぼみの表面積を計算するには、2 つの対角線d1とd2(mm)の平均が使用されます。
  • 推奨されるビッカース硬度範囲は、規格 (ISO 6507) に記載されています。使用する試験荷重と試験片材料に応じて、ビッカース硬度値は1~3,000 HVになります。

試験の負荷

  • 理想的には、試験荷重は7秒以内に0から最終値まで増加します (測定の不確実性を最小限に抑えるため)。規格より、負荷時間の最大許容間隔は2~8秒です (公称時間は7秒)。
  • 通常、試験荷重の滞留時間は10~15秒です (公称時間は 14 秒)。滞留時間がそれ以上の場合は、秒単位の持続時間も硬度値で指定する必要があります。例:610 HV 10/30 (滞留時間30 s).
  • ビッカース試験方法でマクロ範囲で使用される試験荷重は、ブリネル法で使用される試験荷重よりも大幅に小さいことがほとんどです。マクロ範囲の推奨される値は、49、98、196、294、490、または 980Nで、実際の試験では294 Nが最も頻繁に使用されます。

ビッカース試験方法 ISO 6507における試験点の最小距離

ビッカース試験法で使用される試験点 (くぼみ) と試験片エッジ間の最小距離は、ISO 6507規格に定義されています。最小距離の理由は、材料構造の変形に起因する可能性がある硬さ試験結果の歪みを避けるためです。

規格に従って守らなければならない最小値は、左の図に示されています。

ビッカース試験法による硬さ試験のメリットとデメリット

ビッカース試験方法には、次のメリットがあります:

  • ビッカース試験方法は、硬度範囲全体をカバーする手順であるため、軟質から硬質まで、あらゆる材料と試験片で使用できます。
  • すべてのビッカース試験方法に使用できる圧子は 1 種類のみです。
  • 非破壊検査が可能ですので、試験片の転用が可能です。

ビッカース試験方法には以下のデメリットがあります:

  • くぼみは光学的に測定されるため、試験片の表面品質は良好でなければなりません。正確な評価が困難になるため、テスト場所を準備する必要(研削および研磨)があることを意味します。
  • ロックウェル試験方法と比較してプロセスはかなり遅いです。テストサイクルには、試験片の準備にかかる時間を除いて、30 ~ 60 秒かかります。
  • 光学式インデント評価を実施する必要があるため、ビッカース硬さ試験機には光学システムを装備する必要があり、ロックウェル試験機よりも高価になります。
  • ただ、ビッカース試験方法は、試験片の作製や硬度値の評価に手間がかかるものの、用途が多様であるため、実用化されている最も一般的な試験法になりつつあると言えます。

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