質問: 硬さの単位について教えてください。 硬さの単位で、普段はビッカース硬さ[hv]の表示に慣れているのですが、 たまに[gpa]の表示がされているときがあります。 この2つの単位の関係を教えていただけないでしょうか? よろしくおねがいします。
回答: gpaで表示されているものは、引張強度だと思います。 ビッカース硬さと引張強度との関係は、jisで換算表が示されています。 http://www.shalwin.co.jp/html/technicaldata/tec_other_14.pdf 硬さは、材料の強度を表す指標として、古くから使われてきました。しかしながら、物理的には明確な定義がされていない指標です。試験法の数だけ、硬さの単位が存在します。それでも使われてきたのは、実用上欠かせない指標だからです。 それぞれの硬さの単位の間には、ある程度の相関はありますが、どの材料でも成り立つ関係式はありません。したがって、硬さの換算表も参考データになります。 引張強度は、引張応力を加えたときの破断する応力です。ビッカース硬さは、四画錐の圧子を押し付けたときの圧痕の面積を荷重で割ったものです。 圧痕は塑性変形によるものですから、圧痕のサイズに関わるのは降伏応力です。ところが、一般には 破断応力≠降伏応力 です。 破断応力≒降伏応力 として扱ってもいい場合もありますが、すべての材料に対し成り立つものではありません。これが、関係式を作れない第1の理由です。 また、圧子による変形は、荷重による弾性変形+塑性変形で、除荷すると弾性回復により弾性変形の分は消えてしまいます。すなわち、 荷重→弾性変形+塑性変形 ですが、 塑性変形→圧痕サイズ ビッカース硬さ=圧痕サイズ/荷重 で、弾性変形分の値の振れが考慮されていません。これが、関係式を作れない第2の理由です。 こういった、試験法による不整合は色々なところにあって、最近ではスクラッチ試験とビッカース硬さの相関が取れないなどの話をよく聞きます。