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METHOD FOR TESTING HARDNESS

Patent code P08A014218
Posted date Feb 13, 2009
Application number P2007-112057
Publication number P2008-268022A
Patent number P4956834
Date of filing Apr 20, 2007
Date of publication of application Nov 6, 2008
Date of registration Mar 30, 2012
Inventor
  • (In Japanese)宮原 健介
  • (In Japanese)山本 卓
Applicant
  • (In Japanese)独立行政法人物質・材料研究機構
  • (In Japanese)株式会社山本科学工具研究社
Title METHOD FOR TESTING HARDNESS
Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To satisfy a similarity rule for hardness, by using a reference load.

SOLUTION: By the use of an indenter for Vickers and the like, the reference load P0is applied and then a test load P is applied. The reference load P0 is returned, and the depression depths h1, h2 at the previous and the current reference loads are measured. The difference Δh between the depression depths h1 and h2 is divided by the square root of the test load P. Thus, the equivalent depression depth Δhe = Δh/P1/2 is calculated. When the reference load P0/the test load P is different, Δh is converted by a predetermined method. The evaluation value HE of hardness is exhibited as a linear function of Δhe. Because the equivalent depression depth Δhe satisfies similarity rule for hardness, the hardness HE, based on this Δhe, becomes the same value, irrespective of the magnitude of the load.

Outline of related art and contending technology (In Japanese)


従来から材料、特に金属材料の強度評価には、各種の硬さ試験方法が広く用いられている。これらの硬さ試験方法の代表的なものとしては、ブリネル硬さ試験方法、ビッカース硬さ試験方法、ロックウェル硬さ試験方法、計装化押込み硬さ試験方法、及びショア硬さ試験方法等がある。



このうちブリネル硬さ試験方法は、鋳造合金等の硬さの評価に用いられており、直径10mmあるいは5mm等の硬球(鋼球又は超硬合金球)からなる圧子を、押圧荷重Fを掛けて試料表面に押込んで永久くぼみを形成し、この押圧荷重Fを永久くぼみの表面積で除した値を、ブリネル硬さ(HBW等)としている。またビッカース硬さ試験方法は、浸炭や窒化等の表面処理を行なった鋼等の硬さの評価に用いられており、対面角が136度のダイヤモンド四角錐からなる圧子を、押圧荷重Fを掛けて試料表面に押込んで永久くぼみを形成し、この押圧荷重Fを永久くぼみの表面積で除した値を、ビッカース硬さ(HV)としている。



またロックウェル硬さ試験方法は、熱処理した鋼等の硬さの評価に用いられているCスケール、あるいは非金属材等の硬さの評価に用いられているBスケール等があるが、いずれも圧子を、基準荷重P0をかけて試料に押込んで、くぼみ深さh1を計測し、さらに試験荷重Pを掛け、次いで基準荷重P0に戻して再度くぼみ深さh2を計測する。次いで後半の基準荷重P0におけるくぼみ深さh2から、前半の基準荷重P0におけるくぼみ深さh1を引いて、両者の差Δhを求める。そして所定の定数から、上記くぼみ深さの差Δhに比例定数を乗じたものを引いた値を、ロックウェルCスケール硬さ(HRC)またはロックウェルBスケール硬さ(HRB)等としている。



計装化押込み硬さ試験方法は、マクロ領域からナノ領域をカバーするものとして期待されており、それぞれダイヤモンド製のビッカース圧子、バーコビッチ圧子、あるいは球形圧子等を用いて、押込みによる荷重とくぼみ深さとの双方を連続的に計測し、この連続データから試料の硬さを求めるものである。具体的には
試験荷重を圧子の侵入した表面積で除した、マルテンス硬さ(HM)、及び最大荷重を、この最大荷重を掛けたときに圧子が試料に接触している部分の断面積で除した、押し込み硬さ(HIT)等を求めている。



ショア硬さ試験方法は、圧延ロール等の硬さの評価に用いられており、ある高さから圧子を試料の表面に落して衝突させ、跳ね返り高さを計測する。そしてこの跳ね返り高さと落下高さとの比に、比例定数を掛けてショア硬さ(HS)を求める。

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、金属等の硬さを計測する方法に関し、特に基準荷重を用い、かつ硬さの相似則を満たす硬さ試験方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
錐形状の圧子を試料に押圧して、押込み荷重及びくぼみ深さを計測する押込み工程と、
上記くぼみ深さから等価くぼみ深さ(Δhe)を算出する工程と、
上記等価くぼみ深さから上記試料の硬さ(HE)を算出する工程とを備え、
上記押込み工程は、
基準荷重(P0)におけるくぼみ深さ(h1)を計測する工程と、
荷重を試験荷重(P)に増加する工程と、
上記基準荷重(P0)に戻したときのくぼみ深さ(h2)を計測する工程とを有し、
上記等価くぼみ深さ(Δhe)は、次の式(1)及び(2)によって算出するものであって、
上記試料の硬さ(HE)は、上記基準荷重P0と試験荷重Pとの比(r=P0/P)が同一の条件において、上記等価くぼみ深さ(Δhe)を変数とする単純増加関数または単純減少関数として算出する
ことを特徴とする硬さ試験方法。
式(1):Δh=h2-h1
式(2):Δhe=Δh/P1/2

【請求項2】
 
錐形状の圧子を試料に押圧して、連続的に押込み荷重及びくぼみ深さを計測する押込み工程と、
上記くぼみ深さから等価くぼみ深さ(Δhe)を算出する工程と、
上記等価くぼみ深さから上記試料の硬さ(HE)を算出する工程とを備え、
上記押込み工程は、
無荷重状態から試験荷重(P)に荷重を増加する負荷工程と、
上記試験荷重(P)から荷重を上記無荷重状態に戻す除荷工程とを有し、
上記等価くぼみ深さ(Δhe)は、
上記負荷工程及び除荷工程におけるくぼみ深さであって、同一の基準荷重(P0)におけるそれぞれのくぼみ深さh1、h2を求め、次いで式(1)及び(2)によって算出するものであって、
上記試料の硬さ(HE)は、上記基準荷重P0と試験荷重Pとの比(r=P0/P)が同一の条件において、上記等価くぼみ深さ(Δhe)を変数とする単純増加関数または単純減少関数として算出する
ことを特徴とする硬さ試験方法。
式(1):Δh=h2-h1
式(2):Δhe=Δh/P1/2

【請求項3】
 
請求項1または2のいずれかにおいて、上記rが異なる場合の上記Δhに、次の式(3)によって換算する工程を含むことを特徴とする硬さ試験方法。
式(3):ΔhB=ΔhA×(1-rB1/2)/(1-rA1/2
ここでΔhAは、上記rがrAの場合の上記Δh、
ΔhBは、上記rがrBの場合の上記Δhを意味する。

【請求項4】
 
請求項1~3のいずれかの1において、上記試料の硬さ(HE)は、次の式(4)~(6)のいずれかの1によって算出する
ことを特徴とする硬さ試験方法。
式(4):HE=K1-K2・Δhe
式(5):HE=K1+K2・(Δhe)-1
式(6):HE=K1+K2・(Δhe)-2
ここでK1及びK2は、定数。

【請求項5】
 
請求項1~4のいずれかの1において、上記錐形状の圧子は、四角錐、三角錐、円錐、または菱形錐のいずれかの1の形状からなる
ことを特徴とする硬さ試験方法。
Industrial division
  • (In Japanese)試験、検査
IPC(International Patent Classification)
Drawing

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JP2007112057thum.jpg
State of application right Right is in force
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