機械設計、部品の硬さについて

質問

機械設計する際に部品の硬さでHRC40なら硬いな、なんて会話を耳にします。
そもそも硬いの定義はなんでしょう。
柔らかいもの、豆腐のイメージはありますが、
例えばHRC40ならこれぐらいの硬さのような考え方について、みなさんどのように解釈されていますか？
部品の硬さを決める上での考え方も合わせてご教授いただけないでしょうか。

目的は年配の方と硬さのイメージを合わせたいです。

回答No.4

kuroneko2020

金属は豆腐はもちろんのこと、木材やプラスチックよりも硬い材料です。しかし石や磁器よりほど硬くはありません。つまり固体材料にはそれぞれ「硬さ(数値)」があります。硬さは硬さ試験機で測定できます。試験機がなくても、互いに擦りつけて傷がつく方が硬さが低くくなります。

「HRC40なら硬い」と言うことから、御社では主に「機械構造用鋼材(SCやSCMなど)」を扱っていることが分かります。工具鋼を扱っている現場なら「HRC40では軟らかい」になるでしょう。

主な金属材料の使用硬さ
https://www.toishi.info/metal/hardness.html
HRC40は換算するとHB371です。構造用鉄鋼材料(SS、SC、SCMなど)はほとんどHB370以下であることが分かります。SS400ならHB200以下です。表から御社で主に使用されている各材質の硬さも分かるでしょう。一方工具鋼(SK、SKDなど)はHB500以上です。

硬さは材質と強く関係するので、「用途/材質/硬さ」をセットで覚えていくことをお勧めします。

回答No.3

kon555

重要なのは「硬い」つまり硬度が高い＝脆い、という関係性です。
　そして機械設計という観点からすると、あらゆる部品には求められる性能、物性という物があります。
　つまり機械設計する際に「HRC40なら硬い(硬すぎる)」という場合は、『用途に対して』硬すぎるか、脆すぎるか、どちらかであるという事です。

>>HRC40ならこれぐらいの硬さ
　ミスミなどの各部品を見て、部品の系統ごとの硬度の相場感などを掴んでみるのは有効です。
　例えばクランプユニットだと、HRC30台の部品が散見されます。ネジの力を伝達するため、相応の硬度は必要、しかし硬すぎると破損し易いためでしょう。
　一方でワークガイドはHRC40～の部品が多かったりします。ガイドレールだとHRC50超えの製品が散見されます。
　それぞれどのような力がかかり、摩耗と破損のどちらがリスクが高いのか、などの観点で使い分けられています。

　このように、重要なのは『その部品の用途に対してどうか』『どのような力を想定するか』という視点です。

回答No.2

okvaio

https://jp.misumi-ec.com/tech-info/categories/technical_data/td01/g0124.html
材質別の硬さです。
硬い、柔らかいは、これでわかると思います。

＞目的は年配の方と硬さのイメージを合わせたいです
年代の違いで硬さの表現は変わりません。
おそらく、個人差で、うろ覚えの人との違いでしょう。

回答No.1

ohkawa3

豆腐と比べてみても話にならないので、
金属材料のうちでも、機械材料として一般的に用いられる鋼材で比較することが適切です。

柔らかい鋼材の代表をSS400としましょう。SS400の機械的性質などが記載されているサイトの情報を参考にすると、硬さはHvで120～140程度のようです。硬度の換算表で対応するHRCを調べると、柔らかすぎでスケールアウトです。
一方で、鋼の刃物の硬度は、HRC60程度のものが一般的と思います。

という訳で、HRC40は、軟鋼（SS400）に比べれば相当に硬く、刃物ほどは硬くない状態ですね。文章表記でとても硬いとか少し柔らかいなどと言ってみても、定量的には伝えられないので、硬さのスケールを決めて数字で表しているのが硬度ですね。

SS400の機械的性質など：
https://www.toishi.info/sozai/ss/ss400.html

硬さの換算表：
https://www.tokkin.co.jp/wp-content/uploads/2017/08/%E7%A1%AC%E3%81%95%E6%8F%9B%E7%AE%97%E8%A1%A8%E3%80%90%E7%89%B9%E6%AE%8A%E9%87%91%E5%B1%9E%E3%82%A8%E3%82%AF%E3%82%BB%E3%83%AB%E3%80%91.pdf