ビッカース硬さ試験機

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＜ビッカース硬さ試験機の特徴＞

ビッカース硬さ試験機は硬さを測定するための試験機の一種で、ダイヤモンドで作られた圧子を試験片に押し込み、圧痕（くぼみ）の面積を測定することで、試験片の硬さを調べることができます。ビッカース硬さ試験機は、表面硬化材、フィルムなどの断面の硬さ分布の測定に適しています。
工業分野において硬さ試験を行う目的は試験片の強度を知るためですが、硬さ試験機は引っ張り試験機や疲労強度測定とは異なり、非破壊試験にて試験片の強度を知ることができます。特にビッカース硬さ試験機は、圧子と荷重の組み合わせにより硬さが異なって測定されることはなく、試験片を様々な試験荷重で測定した場合でも、同じ硬さとして認識することができます。また、柔らかい材質から硬い材質まで、硬さを測定することが可能です。

＜ビッカース硬さ試験機の原理＞

ビッカース硬さ試験では、正四角錐型のダイヤモンドで作られた圧子を試験片の表面に押し込み、荷重と圧痕の対角線の長さから計算した表面積により硬さを算出します。
　硬さ＝荷重／圧痕の表面積
ビッカース硬さ試験機は、ダイヤモンド圧子で圧痕を付けた後に顕微鏡やCCDカメラを用いて圧痕の大きさを観察し、大きさを測定します。
ビッカース硬さ試験金機の中でも、薄膜や表面硬化層などの測定に用いられるマイクロビッカーズは、試料台を㎛単位で移動させることができるため、測定位置の確定が容易です。
ビッカース硬さ試験機について、試験方法はJIS Z 2244、基準片の校正についてはJIS B 7735にて規定されています。測定者は、基準片の硬さ測定を5回行い、圧痕測定値の平均値のばらつきの標準偏差を求め、偏りの補正を行います。
測定者ごとに基準片を用いて鏡面試料の表面にピントを合わせることで、測定結果のばらつきを防ぐことができます。
硬さ試験はまず、試験機の押し込み荷重と荷重をかける時間を設定します。試験片を試験台にのせ、顕微鏡またはCCDカメラの焦点を合わせます。圧痕を付与した後、圧痕の対角線の長さを測定します。
同一の試験片で硬さを測定する場合は、すでにある圧痕の中心から4d以上の距離を離しておく必要があります（dは対角線の平均の長さです）。

＜ビッカース硬さ試験機の測定する際の試料の前処理について＞

ビッカース硬さ試験機では小さな結晶でも測定が可能ですが、圧痕が小さいので、試料片を鏡面状に仕上げ、滑らかにしておく必要があります。また、試料面は油や酸化物などの汚れが無いようにしておくことが必要です。

可能な実験例

〇めっき鋼板の強度測定

鋼板表面の5点の硬さ試験を行い、最大値と最小値を除いた3点の硬さの平均値を求めることで鋼板の強度を測定することが可能です。

〇樹脂組成物の復元率の評価

一定荷重に到達後、抜重した時の頂部の荷重前の頂部に対する復元率を評価します。

〇 研削用粉末の硬度測定

細かな粉末の場合でも圧痕の位置を微調整することが可能なので硬さを測定することが可能です。

○溶接材の硬度測定

硬化肉盛用溶接材料のような厚さ２．５～５ｍｍの溶接材の硬さもビッカース硬さ試験で測定可能です。


※組織により上記実験ができない場合がございます。