ブリネル硬さ試験（ブリネル硬さスケール）

試験方法と計算

標準的なブリネル試験では、既知の直径（D）をもつ硬化鋼球または炭化タングステン球を、既知の荷重（P）で一定の保持時間、試験片に押し込む。荷重を除去した後、圧痕直径（d）を、通常は光学顕微鏡で測定する。ブリネル硬さ数は、加えた荷重を圧痕の曲面積で除した値である。一般的に用いられる式は次のとおりである。

HB = 2P / (π D (D - √(D² - d²)))

荷重と球の直径は材料の種類によって異なる。多くの鋼では、直径10 mmの球に3000 kgfの荷重を用いる方法が伝統的であり、より軟らかい材料や薄い材料には、より小さい荷重と小径の球を使用する。実用上の詳細は、試験手順および測定技術を参照。

特性と限界

ブリネル試験では比較的大きな圧痕が生じるため、ある程度の体積にわたる特性を平均化できる。このため、鋳鉄のように微細組織が粗い材料に有用である。利点には、簡便性、適切な試料における再現性、物理的測定に基づく直接性がある。一方、非常に小さい試験片や非常に硬い試験片では、別の圧子（例：炭化タングステン）または別の方法に切り替えずに試験することはできない。また、粗い表面、薄い断面、あるいは不均一な微細組織によって誤差が生じる可能性がある。比較については、硬さスケールに関する資料を参照。

歴史と用途

この方法はスウェーデン人技術者ヨハン・アウグスト・ブリネルにより1900年頃に導入され、工業材料の硬さ試験として最初に標準化されたものの一つとなった。今日でも、代表的なバルク硬さが求められる鋳物、鍛造品、厚肉部材の品質管理で広く使用されている。ロックウェル硬さやビッカース硬さなどの他の尺度と併用されることも多い。換算表および手順は、換算表で利用できる。

実用上の注意と例

• 典型的な用途：鋼または鋳鉄の熱処理によって、目的とする硬さが得られたかを判定する。
• 表面準備：平滑で清浄な表面ほど、圧痕測定の信頼性が高い。
• 解釈：多くの鋼ではブリネル値と引張強さの間におおよその相関がみられるが、相関は経験的であり材料に依存する。詳細な指針を参照。

ブリネル試験は侵入深さではなく圧痕面積を測定するため、粗大な結晶粒組織や表面粗さにより他の小規模試験の代表性が低下する場合に、特に有用である。試験所規格および国際的な手順では、現代の試験実務で用いられる正確な荷重、圧子材料、測定技術が定められている。