硬さ試験証明書は、標準化されたインデンテーションスケールのいずれかを使用して測定された材料または溶接部の硬さを記録します。硬さは引張強度、耐摩耗性、応力腐食割れ感受性の代理指標であり、製造、熱処理検証、酸性サービス適格性における重要な品質管理パラメータです。
クイックアンサー
Quick Answer
硬さ試験証明書は、ブリネル(HB/HBW)、ビッカース(HV)、またはロックウェル(HRC/HRB)スケールを使用して特定の材料ロットまたは溶接部で測定した硬さ値を報告します。証明書は試験スケール、印加荷重、圧子タイプ、個別読取値、試験片位置、および適用可能な受け入れ基準を明記する必要があります。NACE MR0175およびASME仕様は、酸性および圧力サービス応用の最大硬さ限界を規定しています。
3つの主要な硬さスケール
ブリネル硬さ(HB / HBW)
原理： タングステンカーバイド球(標準試験用直径10 mm)を規定された荷重(鋼の場合通常3000 kgf)下で表面に押し込みます。圧痕の直径を光学的に測定し、荷重と圧痕面積からHBW値を計算します。
荷重オプション： 500 kgf (HBW 10/500)、1500 kgf (HBW 10/1500)、3000 kgf (HBW 10/3000)
管理規格： ASTM E10, EN ISO 6506
典型的範囲： 80–650 HBW。~450 HBW以上の材料はより小さい球またはより低い荷重が必要です。
使用時期：
- 圧延製品硬さ報告(板、鍛造品、棒)
- 粗い表面または粗粒組織で、大きな圧痕での平均化が望まれる場合
- 引張強度との相関(鋼の場合UTS ≈ 3.45 × HBW MPa)
証明書フィールド： 完全なスケール表示(HBW 10/3000)を明記してください。単に「ブリネル」ではなく。計算されたHBW値に加えて、圧痕直径を報告してください。
ビッカース硬さ(HV)
原理： ダイヤモンドピラミッド圧子(136°面角)を規定された荷重下で表面に押し込みます。正方形圧痕の対角線の長さを測定し、HV値を計算します。
荷重範囲： 1 gfから100 kgf。マイクロビッカース(HV 0.01–1.0 kgf)は薄いコーティングと個別の組織成分に使用されます。
管理規格： ASTM E92, EN ISO 6507
典型的範囲： 5–3000 HV(ブリネルと比較してほぼ無制限の上限範囲)
使用時期：
- PWHT硬さ調査(ASME およびEN標準で最も推奨される方法)
- 溶接断面横断(HAZ、溶接金属、母材プロファイル)
- 表面硬化部品の硬化層深さ測定
- 薄材、コーティング、薄壁チューブ
PWHT調査の証明書要件： 溶接横断の各位置での個別HV読取値を報告してください(通常、母材→HAZ→溶接金属→HAZ→母材、最低限)。最大値だけではなく。
ロックウェル硬さ(HRC / HRB)
原理： ダイヤモンドコーン(HRC)または硬化ボール(HRB)を2段階で押し込みます。硬さは永久貫通深さの増分から決定されます。
一般的なスケール：
- HRC (Cスケール)：ダイヤモンドBrale圧子、総荷重150 kgf。範囲：20–70 HRC。硬鋼と熱処理部品に使用されます。
- HRB (Bスケール)：1/16"ボール、100 kgf。範囲：25–100 HRB。軟鋼、アルミニウム、黄銅に使用されます。
- HRA：ダイヤモンド、60 kgf。超硬合金に使用されます。
管理規格： ASTM E18, EN ISO 6508
使用時期：
- 棒鋼と鍛造品の受け入れ検査
- 硬化ファスナー検証(ISO 898特性等級)
- 熱処理部品の受け入れ(例：硬化弁フレッティング)
- 硬さが上限以下であることの確認(例：NACE MR0175の< 22 HRC)
証明書注記： 常に完全なスケール(HRC、HRB等)を明記してください。「ロックウェル硬さ：20」はスケール識別子なしでは意味がありません。
硬さ換算表
近似換算(炭素鋼のみ — ステンレス鋼、非鉄金属、または表面硬化材料には無効):
| HBW | HV | HRC | HRB | UTS approx. (MPa) |
|---|---|---|---|---|
| 85 | 87 | — | 43 | 290 |
| 120 | 124 | — | 70 | 415 |
| 180 | 185 | — | 88 | 620 |
| 200 | 207 | 14 | 93 | 690 |
| 250 | 263 | 24 | — | 860 |
| 300 | 319 | 31 | — | 1035 |
| 350 | 374 | 37 | — | 1210 |
| 400 | 423 | 42 | — | 1380 |
| 450 | 475 | 46 | — | 1555 |
参照：ASTM E140。金属族間で換算を適用しないでください。
PWHT硬さ限界
溶接後熱処理硬さ検証は、圧力機器製造における硬さ試験証明書の最も一般的な応用の1つです。
ASME BPVC要件(P4/P5材料用ASME VIII-1 UHA-51):
- PWHT後：最大225 HBW(または材料仕様に従う)
- 調査方法：ビッカース推奨；ブリネルまたはロックウェル許容
NACE MR0175 / ISO 15156(酸性サービス):
- 炭素鋼および低合金鋼母材および溶接HAZ：≤ 22 HRC(約248 HBW / 265 HVに相当)
- 例外：一部の等級は、記載されたSSC(硫化物応力腐食割れ)耐性試験で高硬さを許可
EN 13445-4(加圧されない圧力容器、欧州):
- 材料グループ別に指定された最大HV10値；通常、炭素鋼HAZの場合350 HV、PWHT後200 HV
硬さ試験証明書に必要なフィールド
- 材料/部品識別 — ロット番号、図面番号、溶接ID
- 試験日時と場所
- 試験方法とスケール — HBW 10/3000、HV10、HRC等
- 機器識別 — 硬度計のメーカー、モデル、シリアル番号、校正日
- 基準ブロック校正 — 試験前後の認証基準ブロック上での硬さ値検証
- 試験位置 — 各読取値をとった位置を示すスケッチまたは説明
- 個別読取値 — すべての測定値、平均値のみではなく
- 平均値(受け入れが平均に基づく場合)
- 受け入れ基準 — 仕様参照および最大/最小限界
- 結果 — 合格/不合格
- 技術者名、資格、署名
NACE MR0175は酸性サービス限界にどのような硬さスケールを使用していますか？
NACE MR0175 / ISO 15156は、主にHRC(ロックウェルCスケール)で硬さ限界を表します。H₂S環境での炭素鋼および低合金鋼の最大値は22 HRCです。他のスケールの同等の限界は約248 HBWまたは265 HVです。変換する場合は、経験則の近似値ではなく、常にASTM E140換算表を使用して検証してください。
硬さ結果を使用して引張強度を推定できますか？
はい、おおよそです。炭素鋼の場合、UTS (MPa) ≈ 3.45 × HBW。しかし、この相関は合金鋼、ステンレス鋼、非鉄金属の場合は信頼性が低くなります。ASTM E140およびASME Section IIは、明記された不確実性範囲を持つ相関表を提供します。硬さから導出された引張推定値はスクリーニングには許容されますが、コード構成での引張試験の代替にはなりません。
ビッカースマクロ硬さ試験とマイクロ硬さ試験の違いは何ですか？
マクロ硬さ(HV1以上、荷重≥1 kgf)は、材料または溶接部の全体的な硬さを測定します。マイクロ硬さ(HV 0.01–0.5 kgf)は、個別の組織特性(特定の相、析出物、または極薄コーティング)の硬さを測定するために使用され、大きな圧痕は複数の構成要素にわたって平均化されます。溶接硬さ調査は通常、標準マクロ硬さ方法としてHV5またはHV10を使用します。
PWHT調査に必要な硬さ読取値は何個ですか？
溶接断面の各面の各領域(母材、HAZ、溶接金属)に最低3つの読取値が一般的な慣行です。特定のコードはより詳細な要件を定めています。ASME VIII-1 UHA-51はP4およびP5母材の生産溶接での硬さ読取値が必要です。BS PD 5500 Annex Dは最小横断パターンを指定しています。証明書は最大値だけでなくすべての個別読取値を表示する必要があります。
焼きなましまたはPWHTは常に硬さを低下させますか？
PWHT(応力除去)は炭素鋼および低合金鋼の残留応力を低減し、硬い組織を焼き戻し、通常HAZ硬さを大幅に低下させます。完全焼きなまし(上臨界温度以上に加熱し徐冷)も硬さを低下させます。しかし、オーステナイト系ステンレス鋼の固溶焼きなましは同じ方法では硬さを低下させません — 析出物を溶解し組織を均質化し、重度の冷間加工材料では硬さがわずかに増加する可能性があります。
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