大型で粗い試料用のブリネル硬さ試験 (HB)

ブリネル硬さ試験

ブリネル硬さ試験は、粗いまたは不均質な粒子表面を持つ大きな材料に適した試験方法です。このページでは、ブリネル硬さ試験についての詳細と、実用的な使用方法をご説明いたします。

ブリネル硬さ試験の特長：

• 大型試料向け硬さ試験
• 光学装置による読み取りが必要
• 適合規格：ASTM E10、ISO 6506、JIS Z 2243

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ブリネル硬さ試験の詳細

ブリネル硬さ試験は、1800年代の後半にスウェーデンのエンジニアであるブリネル氏が開発しました。彼は、鋼鉄の品質および硬さを制御する方法を探していました。最終的に、線路のホイールベアリングボールを材料に押し込み、痕跡の大きさを測定する方法が生み出されました。この方法の信頼性が証明され、1900 年に正式にブリネル硬さ試験が誕生しました。

現在、ブリネル試験は、ブリネル硬さ試験機を使用して実施されています。この装置は既知の試験力でタングステンカーバイドボールを試料に押し込み、圧痕の直径を光学的に測定し、ブリネル硬さ値 (HBW)を計算します。

• 庄子のサイズ：1、2.5、5、10 mm
• 試験力：1 kgf ～3000 kgf
• 最大硬さ：650 HBW

大きな試料向けの硬さ試験

ブリネル硬さ試験（HBW）の庄子は比較的大きな圧痕を残すため、ブリネル硬さ試験は、鋳物や鍛造物など、粗い、不均質な粒子構造を持つ大きな試料に適しています。



ヒント

HBW は Hardness Brinell Wolfram carbide　「ブリネルタングステンカーバイドの硬さ」の略字です。ブリネル硬さ試験は、現在超硬合金球を使用すること（HBW)になっています。以前は、鋼球の利用（HBS)も認められていました。より高い硬さでは値が異なるため注意してください 。

ブリネル硬さの算出方法​

ブリネル硬さは、ダイヤモンド圧子によって残された圧痕の最長対角線の長さを光学的に測定することで計算されます。次に、測定された圧痕を標準の計算式または参照表を使用して硬さ値に変換します。最新の硬さ試験機は、内蔵ソフトウェアにより HK 値を自動で計算・表示します。

HBW = 定数 × 試験力 / 理想的な圧痕の表面積

HBW =  0.102 × 2F / (π D² (1-√(1-(d² /D²)))​

HBW：タングステンカーバイド（Wolfram）を用いたブリネル硬さ

F：試験荷重 (kgf)

D：長い方の対角線の長さ (mm)

d：圧痕の平均直径

ブリネル荷重

• 押込時間：10～15秒
• サンプル厚 ASTM：押込み深さの、少なくとも10倍
• サンプル厚 ISO：押込み深さの少なくとも8倍

硬さ試験に関するアプリケーションノートをダウンロード

ブリネル硬さを測定する 6 ステップ​

デュラビスタ-100 硬さ試験機の使用：

1. 試料をステージまたはアンビルに配置します。
2. オートフォーカスを押すか、スクロールして焦点を定めます。
3. 試験力を選択します。
4. 対物レンズを選択します。
5. 試験を開始します。

圧痕の間隔​

ブリネル圧痕は目に見える変形を生じさせるだけでなく、圧痕のくぼみ周囲の構造も変化させます。規格は隣接する試験箇所の影響を排除し、信頼性の高い測定を確保するために、圧痕間の特定の間隔を規定しています。

エッジ間隔： ≥ 2.5 × 平均圧痕対角線、圧痕の中心から試料の最も近いエッジまで測定。

圧痕間の間隔 : ≥ 3 × 平均圧痕対角線、隣接する圧痕の中心間を測定。​

圧痕の直径​

圧痕の直径は、硬さの計算に使用される平均値を使用して、2 つの垂直方向で測定する必要があります。研磨面では、研磨方向から約 45° の角度で測定することをお勧めします。

自動測定システム（カメラ）は、代替の平均化アルゴリズムを適用する場合があります。

ブリネル硬さ試験の試料作製​

試料​

試験面は滑らかで均一であり、酸化皮膜、汚染物質、潤滑剤が付着していないこと。適用される規格では、表面仕上げが圧痕直径の正確な測定を可能にする必要があることを規定しています。つまり、表面仕上げは圧痕のエッジを明確に識別させる必要があります。

小型ボール圧子（1 mm および 2.5 mm）を使用する場合、適切な表面仕上げを得るために精研磨または琢磨が必要になる場合があります。試料作製中は、試料の微細構造を変え、硬さ結果に影響を与える可能性のある熱を加えないように注意してください。

装置_

信頼性が高くトレーサブルな硬さ結果を確保するために、ブリネル硬さ試験機は、 1 年に 1 回、認定された校正ラボによる直接検証と校正を受ける必要があります。直接校正の合間に、オペレーターは既知のブリネル値を持つ認証済み基準片を使用して定期的に間接検証を行うことをお勧めします。​

環境

比較的高い試験力と大きな圧痕サイズにより、ブリネル試験方法は本質的に堅牢で、ラボと作業場の両方の環境に適しています。ただし、硬さ値は圧痕の光学測定によって決定されるため、信頼性の高い動作を確保し、メンテナンスとサービスの要件を最小限に抑えるために、適度に清潔で埃のない環境が推奨されます。正確で再現性のある結果を得るには、硬さ試験機を安定した硬い作業台またはテーブルに設置する必要があります。周辺機械、歩行者、その他の外部からの振動は、可能な限り最小限に抑えるか、排除する必要があります。

ISO および ASTM 規格では、の動作温度を 10 °C から 35 °C の間に指定しています。​

オペレーター_

オペレーターは、試料が正しく配置され、試験サイクル全体を通して安定していることを確認する責任があります。材料の変形による測定誤差を防ぐために、圧痕は試料の端から十分に離して配置する必要があります。

特定の用途については、必ず関連するブリネル試験規格を参照して、必要な間隔と試験条件を確認してください。

ブリネル試験方法と製品

材料および硬さ範囲に対応して、様々なブリネル硬さ試験方法があります。ほとんどの試験は、ブリネル硬さ試験機を使用して行われます。

ブリネル試験方法は一般的に、異なるグループの材料にそれぞれ適した 4 つのサブグループ（HB30、HB10、HB5、HB2.5）に分割されます。

• 各サブグループには、同じ力/直径比（F/D2）が使用されます。
• 測定されたブリネル硬さは個別のサブグループ内でのみ比較可能です。

*この表には典型的な材料のみを例として記載しています。

説明

• HBW 2.5/187.5：ブリネル2.5 mmタングステンカーバイドボールと187.5 kgfの試験力。
• HBW 5/750：ブリネル5.0 mmタングステンカーバイドボールと750 kgfの試験力。

鋳造用の試料作製​

ブリネル硬さ試験は、堅牢な装置、耐久性の高いボール圧子、大きく測定しやすい圧痕を生成する能力により、鋳造物に特に適しています。

ブリネル圧痕は最大 Ø6.0mm の比較的広い領域をカバーするため、測定された硬さ値は鋳造材料の不均一な微細構造全体の平均を表し、より代表的で再現性の高い結果をもたらします。大きな圧痕も評価しやすく、不確実性を低減します。

鋳鉄には、3000 kgf の試験荷重と 10mm のボール圧子の組み合わがよく使用されます。より低い試験力を選択することで、ブリネル法はアルミニウムや真鍮などの軟質鋳物にも同様に適しています。

鋳造現場における品質管理について読む

硬さ試験機のラインナップを見る​

ブリネル法は、粗粒、不均一性、鋳造材料を評価する際に好ましい選択肢であり、圧痕が大きいほど材料硬さのより代表的な測定値が得られます。堅牢な試験原理により、鋳造、鍛造、および不均一な微細構造を持つその他の部品に特に適しています。

ラボでの信頼できる硬さ試験から生産現場での確かな品質管理まで、当社のブリネル硬さ試験機は精度、再現性、トレーサビリティのある結果を提供します。直感的なソフトウェア、認証済みの基準片、校正サービス、そして豊富なアクセサリーラインナップを組み合わせた当社のソリューションは、幅広い用途において効率的なワークフローと安定した硬さ測定を実現します。

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