第一鋼業~熱処理はどのようにすればいいですか?

SAEの硬さ換算表

JISハンドブックなどの巻末にしばしば掲載されている換算表を用いて説明します。

JISハンドブックに掲載されている換算表の例


SAE換算表の説明

これは、JISハンドブック(熱処理)に掲載されている、 ビッカース硬さを基準にしたSAE換算表の例です。

そのほかにも、ブリネルやロックウェル硬さを基準にした換算表がJISハンドブックの末尾などに掲載されています。


熱処理品の硬さ検査(試験)は、指定された試験機を用いて硬さ検査をすることが原則ですが、平成10年頃以降は、硬さのトレーサビリティーの向上や、硬さ試験方法の標準化が進んだこともあって、換算表を用いた硬さ換算が容認されてきたようです。

熱処理した品物の硬さを測定する場合は、どのような試験機で測定できるというものではありませんし、誤差の少ない測定を考えると、品物に適した硬さ試験機を用いて目的の硬さに換算して評価することは依頼者と受託者双方が望むことですので、換算表による換算は非常に理にかなったもので便利なものと考えるようになってきています。

(硬さ試験機や測定の方法はJISでは厳格に定められていますが、それは管理のためのもので、現場での硬さ測定は、最も確からしい硬さを測定する方法を社内規格で定めて実施しています)

そのために、当社では、可搬性に優れたショアー、再現性に優れたロックウェル、低い硬さでの安定性に優れたブリネル・・・などを使い分けており、中でも、HS-HRCの換算を多用しています。

数種の換算表を比較するとわかるのですが、特に、ショアー(HS)の数値が微妙に違っているのが目立ちますし、ショアーの数値を疑問視する人も多いのが実情で、「ショアーはショアがない(しょうがない)」というダジャレを聞くこともあるのですが、硬さのばらつき要因を考えると、硬さ値を厳格にするには限度があるので、硬さ値にそこまで神経をとがらせる必要性もないように思います。

換算表には、通常、適用するときの注意点などが書かれています。
①換算表は幅広い鋼種の近似的なものであるということ 
②オーステナイト系ステンレスや冷間加工したものは不可 
③滑らかな表面であること 
④表面焼入れ品などは不可で、十分な厚さがあること 

などが示されています。

当然、硬さ試験機や硬さ試験方法に書かれている内容にも注意する必要があるのですが、規格に欠かれている内容は、硬さ基準片を用いる場合のものであり、実際に行う硬さ試験では、それらの規格に沿った試験方法に沿った条件で行うことができるようなものではないので、基本的な知識として『換算表を使う場合は注意事項がある』ということを知っておくといいでしょう。

当社では、HRC-HSの換算に使用する例が多いのですが、昭和末期のことですが、HSの硬さ基準片をHRCで測ったり、その反対にHRC試験片をショアーで測ったりしてその違いを調べて見たことがあります。

この時は、非常に互換性に優れていたことを記憶していますので、換算表の誤差を心配する必要はないと考えています。

日本においては、このように、外国規格を準用している状態で、JIS化はされていませんが、「硬さ研究会」などで検討されたものや、硬さの権威であった吉沢武男先生の資料などには、多くの換算表が紹介されています。

現状では、どのようなものが使われているのかという使用実態はわかりませんが、昭和年代にはかなりアバウトな換算表も使用されていて、換算数字も微妙に違っていたようですが、現在は、上にあげたSAEなどのもので実際的に商取引にも使われてきていますので、いまさらJISなどでこれを統一するのは難しい問題点があるのでしょう。

この換算表があることで、いろいろな試験機の適不適をカバーしているといえるので、換算表のメリットは計り知れません。


第一鋼業の硬さ換算表

当社では、昭和50年代から、上記のSAE(AISI)の換算表や、「吉沢武男編 硬さ試験機とその応用 (裳書房)」、硬さ研究会などの資料を用いて、HRC-HSの換算に便利な独自の換算表を作成していました。

もちろん、これは、SAEの換算表を補完して使いやすくしたものですので、取引上でも問題になったことはありません。

下に、扱いやすいように数字を丸め、引張強さもなじみ深い旧単位を併記している硬さ換算表を掲載しています。
HBWはタングステン球のブリネル硬さ、HBDはブリネルの球痕径、Mpは引張強さのメガパスカル換算値です。

第一鋼業硬さ換算表


HS-HRCプロット

ちなみに、この図は、EXCELの散布図を使って当社の換算表のHRC-HSの数値をプロットしたものです。SAEの表では、特に、HSの値が定まっていなくて、それを図に書くと微妙にでこぼこしたものになりますが、この換算表では、かなりなめらかになっています。

電子機器などに内蔵されている換算値についても、 硬さ区間ごとで近似式によって換算値をきめている方法を取りますので、これらの誤差を云々するより、今は、「換算表とは、この程度のもの」・・・と考えて使用すれば良いと考えています。(以上、表作成は野中豊が担当)



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