ビッカース硬さとは?
ビッカース硬さ(HV)は、材料が圧痕に対してどれだけ抵抗するかを示す指標です。ビッカース硬さ試験では、対面角136°の四角錐型ダイヤモンド圧子を、一定の試験荷重で材料表面に押し込みます。できた正方形のくぼみの2本の対角線を顕微鏡で測定し、その平均値を求めます。硬さは、この平均対角線長と荷重から計算されます。ビッカース試験は、軟らかい金属から焼入れ鋼、セラミックスまでを1つの連続した尺度でカバーできるため、幅広く使われています。
この計算ツールの使い方
試験荷重Fをキログラム重(kgf)で、平均対角線長dをミリメートル(mm)で入力してください。計算ツールがビッカース硬さ(HV)を算出します。値を入力する前に、2本の対角線を測定して平均をとっておくこと、そして試験時に加えた荷重と一致していることを確認してください。
計算式の解説
標準的な計算式は次のとおりです。
$$\text{HV} = 1.854 \times \frac{\text{Load }F\text{ (kgf)}}{\text{Diagonal }d\text{ (mm)}^{2}}$$
定数1.854は、対面角136°の四角錐圧子の幾何形状から導かれます。HVは、荷重を圧痕の接触表面積で割った値に相当します。面積は対角線長の2乗に比例するため、同じ荷重で対角線長が2倍になると、硬さは1/4に低下します。
計算例
たとえば、10 kgfの荷重で平均対角線長が0.25 mmになった場合は次のようになります。
$$\text{HV} = 1.854 \times 10 \div (0.25)^{2} = 18.54 \div 0.0625 = \mathbf{296.64\ \text{HV}}$$
よくある質問(FAQ)
どの単位を使えばよいですか? 荷重にはkgf、対角線長にはmmを使用してください。結果は無次元で、HV単位で表されます。
HVはふつうどう表記しますか? 結果は数値の後ろに荷重を付けて表記するのが一般的です。たとえば「300 HV10」は、10 kgfの荷重で測定した300 HVを意味します。
荷重は結果に影響しますか? 均質な材料ではHVは原則として荷重に依存しませんが、ごく低い荷重(マイクロ硬さ)では圧痕寸法効果が現れることがあります。そのため、必ず試験荷重を併記してください。