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炭素鋼のロックウェル硬さとは？
- 炭素鋼のロックウェル硬さ(HRC)について調べています。
- ビッカースではなく、ロックウェルでの硬さを知りたいです。
- 知識のある方、教えていただけませんか。
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今後も鉄鋼材料の硬さに関わる業務なら、もう少し勉強しましょう。 (a)回答(1)お礼「ビッカース硬さが201～269」 ビッカース硬さではなく、回答に示されているようにHBW、つまり超硬球を使用したHB(ブリネル硬さ)です。標準球(鋼球)を使用した場合はHBSで表します。 (b)回答(1)「S45C 201-269HBW」 回答(1)参考URLにある「金属の硬さ」は、各金属の標準的な使用状態での硬さです。S45Cの場合は調質(焼入-高温焼戻)状態の硬さです。 (c)質問「焼入前の硬さ」 通常S45Cは圧延状態で販売されています。購入者はそのまま、あるいは焼きならし、焼きなましを施して機械加工や塑性加工などを実施し、その後必要ならば焼入焼戻をします。ですから「焼入前の硬さ」では定義になりません。「圧延材(市販まま)」や「焼きなまし」などと定義することが必要です。 (d)硬さの使い分け 既回答にあるように硬さレベルで使い分ける必要があります。 さらに「試験材の大きさ」と「組織の均一性」も使い分けに関係します。ロックウェル試験機に乗らない大きさの製品硬さをHRCで指定することは間違えです。複数の組織で形成されている材料に対しては、全体の平均値が得られるような圧痕の大きさが得られる試験方法を選ぶことが必要です。 (e)硬さの換算 JISでは硬さの換算は禁止されています。つまりHBで指定されているのに、黙ってHRBで測定しHBに換算して報告することが禁止されています。硬さの使い分けには、この点も考慮する必要があります。 回答(4)関係 「硬度と引張強さは比例関係にあります（HRC硬さの上限付近を除けばです）」 上記は構造用鋼の範疇の話です。HRC硬さの上限は70程度ですが、換算表ではHRC55以上で引張強度の表示が無くなります。回答へのお礼を見るとHRC50を超える使い方、つまり構造用鋼よりも高硬度である軸受鋼や工具鋼の範疇にもかかわっているようなので、硬さと強度の関係を(そのためには靱性も)しっかりと勉強して下さい。 「応力ひずみ線図(上降伏点と下降伏点あり)」 上降伏点と下降伏点が現れるのは普通鋼だけです。特殊鋼には現れません。 回答(4)関係追記。 「硬度と引張強さは比例関係にある」から「鉄鋼類の縦弾性係数は略一定で、比例限度（上降伏点）が上昇し、荷重＆塑性変形痕の関係にて測定する硬度は換算が可能です」 判りにくいが、言おうとしていることは以下のように推測される。 (A)硬度と引張強さは比例関係にある。 (B)ヤング率一定の鋼の引張強さは、比例限度（上降伏点）が上昇することにより高くなる。 (C)(押込み硬さの)圧痕の大きさは引張強さと相関する。 (D)よって押込み硬さ同士は換算可能である。 検証してみよう。(A)については既に説明した。 逆順で(D)から。回答(4)引用の硬度換算表には、押込み硬さではなく反発硬さであるショア硬さ(Hs)も記載されている。HvからHsへの換算も可能です。 次に(C)。圧痕の大きさとは圧縮荷重による変形量と考えられる。では圧縮変形量と引張強さは相関するのか。しない(構造用鋼であっても)。色々な鋼の値を比較すればすぐ判る。この点は上記追記内容にも関係する。 硬さ、引張強さ、引張変形量、圧縮強さ、圧縮変形量の五つ特性の関係を勉強しなければならない。もし「原理的に」硬さで強度が判るなら、わざわざ引張試験をする必要がなくなる。 最後に(B)。回答(4)引用の応力ひずみ線図にあるように、上降伏点の高さと引張強さ(破断点)の高さは全く異なる(これには(C)も関係している)。 回答(7)関連。 批判したことを「ケチをつけた」と言うならばその通りだから、反論はしません。技術論戦ならいつでも受けて立ちますので、おかしいと思うことがあればお互いに「ケチをつけ」あいましょう。仕事も私生活も、何事も楽しくやらなきゃ。
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回答（７）氏への質問 >さて、小生は、“硬度と引張強さは比例関係”と記載していますが、“正比例”とは記載していませんし この意味が理解できません 比例式は 一般的に y=ax+b ではないんですか 私も熱処理で苦労した一人ですが換算値ではなく指定された測定法で 計った硬度を記録記載しました 質問者の方ご自分で実測される事を お勧めします ただ 被測定物の 物性により 自ずと測定方法が 限定されることも 理解されることを希望します
お礼
ありがとうございます。私はプラスチック屋ですが、金型の使い分けを論理的に再整理しています。多種の鋼材を同列で測定することが難しく、ネットで入手できる情報だけで整理しています。今回の皆様のご助言で実情を説明できるロジックができそうです。でも機会があれば実測はトライしたいです。ありがとうございました。
再出です。 回答（5） 黒猫 殿に、ケチを付けれら、非常に憤慨、嫌な気分です。 回答（6）＆（2）のiwanaiは、訳ワカメ的何時もの記載で、lol www です。 さて、小生は、“硬度と引張強さは比例関係”と記載していますが、“正比例”とは 記載していませんし、HRCの上限付近では、硬度は上昇するが引張応力はそのままや、 低下したりする場合があるので、その条件は除く意味合いの括弧内記載までしています。 “硬度と引張強さは比例関係”に関しては、 ? 鋼ボルトの強度区分を確認して頂ければ解りますが、熱処理にて硬度を上げて、 最小引張強さもアップさせています ? ステンレスのボルト強度区分は、熱処理で防錆性能がダウンしたり、焼きが入り難い物が あるので、冷間加工等で加工硬化させ硬度を上げて、最小引張強さもアップさせています 等々で、確認できます。 また、硬度が上昇し“上降伏点”の応力値もアップし、正比例ではありませんが、比例関係が 成立していまして、硬度を測定する種類には、硬度が高い物が得意だったり、低い物が得意 だったりしますので、測定原理と鋼の特徴を多少でも把握し、確認した方が、応用がききます。 ア）硬度の低い物が得意で、小型軽量安価なので、簡易チェックに使用される物 はね上り高さをもとにして硬さをきめる方法 イ）硬度の低い物が得意で、中型中量？中価？（適切な表現でないかも、？部分が） ウ）硬度の高い物が得意で、大型？重量？高価？（適切な表現でないかも、？部分が） 等々があり、硬度の高い物は、“上降伏点”の応力値もアップするので、硬度の低い物が 得意の硬さ試験や“圧子”形状では、塑性変形量が微量で測定できなかったり、精度が 荒く検出されたりで問題になります。 逆も然りで、表層硬度測定が、深層部も含めてとなり、現実にそぐわなかったりで括弧となります。 それに、硬度が上昇し“上降伏点”の応力値もアップすることが、鋼類で（ヤング率が）共通 でないと、 https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AD%E3%83%83%E3%82%AF%E3%82%A6%E3%82%A7%E3%83%AB%E7%A1%AC%E3%81%95 図式は成り立たないし、材料毎に痕サイズ ⇔ 硬度のドキュメントがないと成り立たなくなる。 区々ではね。当然のことです。 同じ硬度で、材料が違うが、ヤング率が同じ物は、HRC硬さ測定で “120°ダイアモンド円錐圧子”を使用し、150 kgの試験荷重を掛けると ヤング率が同じ物は、試験材料への減り込みが同じとなり、 150 kg試験荷重をＯＦＦすると、弾性変形分が戻り、塑性変形分が痕として残る。 硬さは、応力歪み表の“降伏点”又は“耐力値”を試験機で“痕”の形状で残し測定したもの。 以上の考えを頭に入れると、色々な応用が可能となりますよ。 最後に、所見を。 多様な多角的意見やアドバイスは問題ないですが、実務的でない評論家的記載にて、 他人の記載を虚偽的方向に誘導する記載は問題だ。
質問への回答に非ず 回答(2)⇒回答(5)黒猫さん 回答(4)のデタラメをもっと厳しく諌めるべきと思いますが・・・ 過去からの 硬さ換算居士 の被害は甚大です。
他の回答者さんと同様ですが、“硬度換算表”にて ビッカース ⇔ ロックウェルして 確認ください。 原理は、硬度と引張強さは比例関係にあります。（HRC硬さの上限付近を除けばです） ですから、鉄鋼類の縦弾性係数（ヤング率）は略一定で、比例限度（上降伏点）が上昇し、 荷重＆塑性変形痕の関係にて測定する硬度は換算が可能です。
下記の熱処理関連資料をご覧下さい。 2014-vol.14-15，2015-vol.17-18 など、参考になると思います。 http://www.nachi-fujikoshi.co.jp/tec/pdf_dev.html#materials
お礼
ありがとうございます。ただ、ご推奨のVol.No.の資料は見当たらないようです。
軟らかいものを HRC で測るのは不適当です。 それに多く使われるのはブリネル硬さ HB。一例として S45C ナマ の偶々の値で比較してみると。 硬さ換算表で例記すると HRC Hv HB HRA HRB HS (10) 196 187 - 90.7 30.2 他にロックゥエルでも試験荷重が軽い HRA HRB は使える。 HRC の（）の意味は不可能ではないが精度が低下するので一般に使わないの意味。さらに HB152 以下ではHRC０と一回転してしまうので定義できない。 精度の低下の他、測定したキズが大きくなるのも嫌われます。 (4)＞ 原理は、硬度と引張強さは比例関係にあります。（HRC硬さの上限付近を除けばです） 焦点をぼかすでない。比例も換算も出来ない下限でどうするかが質問の主旨。 まったく理解を邪魔するだけの ＝ 押し売り このオッサン、硬さに限っても間違いだらけ大迷惑(例挙げる価値無く略)
お礼
有難うございます。なるほど。柔らかいものはHRCが不適なのですね。なぜ統一された比較がないのか悩んでいました。炭素鋼は焼入れ後の堅さはHRCで50を超える数字があちこちで紹介されているのに、一方で焼入れ前の硬度がHRCではないという不統一性に悩んでいました。教えて戴いた理由があるということなのですね。すっきりしました。今後は換算表で理解をしてみます。ありがとうございます。
参考?より ?より S45C 201-269HBW ≒ 13.8-25.4HRC S55C 229-285HBW ≒ 17.5-27.6HRC 素材の状態（焼きならしor焼きなまし）などで硬度に幅があるようです (2)とそのお礼までで本件決着しているとおもいますが、 (3)(4)氏は回答の押し売り？ 質問者さん 追記にて背景も理解いたしました (5)さん ご専門家の立場からの詳しいご解説拝読いたしました 小生も勉強になりました ありがとうございます
お礼
有難うございます。まず?の資料から、S45Cのビッカース硬さが201～269なので、?の資料で換算してHRCで11.5～25.4という変換でしょうか。有難うございます。換算すればいいのですね。鋼種によって硬さ表現が違うので統一された比較をしたく悩んでいたところでした。ありがとうございます。
お礼
ありがとうございます。追記については理解できる部分と出来ない部分とがありますが、勉強させていただきます。回答につきましては私の誤解を修正いただき大変ありがとうございます。焼き入れ前の硬さの件ですが、ご指摘いただき、色々と調べましたが確かに炭素鋼は、「焼きなまし品」と「焼入焼き戻し品」の硬さ(HB)が併記されているものを発見しました。硬さの換算禁止の件含め、業務遂行に当たっての注意点まで教えていただき本当に助かりました。感謝です！