JPH09126974A - 押込硬さ試験方法および装置 - Google Patents

押込硬さ試験方法および装置

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JPH09126974A
JPH09126974A JP24536696A JP24536696A JPH09126974A JP H09126974 A JPH09126974 A JP H09126974A JP 24536696 A JP24536696 A JP 24536696A JP 24536696 A JP24536696 A JP 24536696A JP H09126974 A JPH09126974 A JP H09126974A
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JP
Japan
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indenter
hardness
sample
load
loads
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Application number
JP24536696A
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English (en)
Inventor
Nobuyuki Abeno
信行 阿部野
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多重層試料の任意の層における硬度を求め
る。 【解決手段】 圧子8が試料6表面に押込まれてからの
任意の二測定時点での荷重値P′,P″を負荷電流供給
装置13から供給される電流量に基づいて求めるととも
に、その間の圧子の変位量D″−D′を変位検出器9で
求め、さらに、CPU15により硬度Hを H=K/(D″−D′)2 ・P″・(1−√(P′/
P″))2 として求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧子に試験荷重を負荷
し、その時の圧子の試料表面への押込深さから試料の硬
さを求める押込硬さ試験方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の押込み硬さ試験装置では、四角錐
等の鋭利な先端部をもつ圧子を試料表面へ押し込み、圧
子が試料に接触した時からの圧子の押込み深さを計測
し、接触点からの変位とその時の荷重から試料の表面硬
度を求めるようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】記従来の押込硬さ試験
装置では、圧子が試料表面に接触すると試料の抵抗で圧
子の速度が低下することから、圧子の速度が一定速度以
下に減速した時点を接触点としていたので、実際の接触
時点との間に誤差を生じていた。特に軟質材料では試料
の抵抗が少なく、接触点の検知が困難であるという問題
点があった。
【0004】そこで本発明は、圧子と試料との接触点検
出の送れによる誤差、あるいは圧子先端形状による誤差
を少なくして正確に硬度を計測することができる押込硬
さ試験装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は次のような構成を採用した。
【0006】すなわち、第1の発明は、圧子に加えられ
る試験荷重と、該試験荷重によって試料表面に押込まれ
る圧子の押込み深さとから多重層からなる試料の硬度測
定を行う押込深さ試験方法であって、圧子に加えられる
荷重のうち同層内での測定点における荷重P′,P″
と、これら各荷重に対応して前記圧子変位量検出手段に
よって検出される圧子の変位D′,D″とから、Kを圧
子形状による定数とするとき、 H=K/(D″−D′)2 ・P″・(1−√(P′/
P″))2 の計算式に基づいて上記試料の任意の層における硬度H
を演算して硬さを求めることを特徴とする。
【0007】第2の発明は、圧子に加えられる試験荷重
と、該試験荷重によって試料表面に押込まれる圧子の押
込み深さとから多重層からなる試料の硬度測定を行う押
込深さ試験装置であって、圧子に任意に試験荷重を加え
ることができる可変形負荷手段と、該可変形負荷手段に
よって試料表面に押込まれる圧子の変位を検出する圧子
変位量検出手段と、前記可変形負荷手段によって圧子に
加えられる荷重のうち任意の測定点における荷重P′,
P″と、これらの各荷重に対応して前記圧子変位量検出
手段によって検出される圧子の変位D′,D″とから、 H=K/(D″−D′)2 ・P″・(1−√(P′/
P″))2 の計算式に基づいて上記試料の任意の層における硬度H
を演算する演算手段とを備えてなることを特徴とする。
【0008】
【作用】圧子に対して可変形負荷手段により任意の試験
荷重を負荷することができるとともに、圧子変位量検出
手段によって任意の試験荷重が加わるときの試料表面に
押込まれる圧子の変位を検出でき、任意の時点における
荷重と押込み深さをリアルタイムで検出することができ
る。そこで、圧子が試料表面に押込まれてからの任意の
二測定時点での荷重値P′,P″と、その間の圧子の変
位量D″−D′を求めて、演算手段により硬度Hが H=K/(D″−D′)2 ・P″・(1−√(P′/
P″))2 として求められるので、圧子と試料表面との接触点を検
出する必要がなくなり、接触点検出遅れによる必要がな
くなり、接触点検出遅れによる測定誤差、圧子先端形状
の加工精度誤差に基づく測定誤差が減少する。
【0009】
【実施例】第1図は本発明の実施例である押込硬さ試験
装置のうち電子天秤タイプの負荷装置1と圧子8とを中
心として要部の構成を示す模式図で、中央部をナイフエ
ッジ5により支持した天秤2の一端に角錐状の圧子8
が、他端にはソレノイド3と協働して電磁力を発生する
鉄心7が取り付けられている。圧子8の上部には差動ト
ランス式の変位検出器9が設けられている。
【0010】負荷装置1は、負荷電流供給装置13から
ソレノイド3へ供給される直流電流の向きにより電磁力
によって荷重を付加もしくは減少させ、圧子8を介して
試料台に載置された試料6への荷重を増加、減少させる
ことができる。直流電流はCPU15によって制御され
る負荷電流供給装置13によって供給されているので、
負荷装置1で発生させる荷重はリアルタイムで知ること
ができる。また、圧子に荷重をかけている間、圧子によ
って押し付けられた試料6表面での変位は、変位検出器
9によって検出される。変位検出器9からの出力信号は
アンプ11で増幅され、A/D変換器12でA/D変換
されてCPU15へ送られ、ある荷重下での変位もリア
ルタイムで計測される。これら荷重、変位データはRA
M16で記憶されるとともに、CPU15で演算処理さ
れて試料の硬度が求められる。
【0011】CPU15での演算処理について説明す
る。試料が例えば均質材料の場合、荷重Pと試料深さD
を測定して得られる荷重−変位の特性は第2 図に示す特
性曲線となるので、理論的には P=(D2 /K)・H (P:荷重,D:押込深さ,K:圧子形状による定数,
H:硬度)となる。そこで圧子8が試料6表面に接触後
のある任意の時点における荷重P1における変位D1
荷重P2 における変位D2 を測定し、試料の硬度Hを、 H=K/(D2 −D1 2 ・P2 ・(1−√(P1 /P
2 ))2 として演算する。このように演算処理することにより、
従来のような圧子と試料の接触点検出遅れによる誤差
や、圧子先端形状による誤差によって生じる硬度測定誤
差をなくすことができる。
【0012】また、硬質材料上に軟質材料をコーティン
グした試料では第3図のような特性曲線となり、小荷重
では軟質材料の抵抗、大荷重では硬質材料の抵抗をより
多く受けるため、当初は硬度Hが小さい時の二次曲線
に、大荷重ではHが大きい時の二次曲線に近づくことに
なる。そこで、同図に示すように、軟質材料部における
任意荷重P3 時の変位をD3 ,荷重P4 時の変位を
4 ,硬質材料部における任意荷重P5 時の変位を
5 ,荷重P6 時の変位をD6 とすれば、軟質材料の硬
度H(軟)は、 H(軟)=K/(D4 −D3 2 ・P4 ・(1−√(P
3 /P4 ))2 として得られ、同様に硬質材料の硬度H(硬)は、 H(硬)=K/(D6 −D5 2 ・P6 ・(1−√(P
5 /P6 ))2 として求めることができ、表面層、深層等の硬度変化を
定量的に捉えることができる。上記したCPU15での
演算処理はROM17に格納されたプログラムに従って
行われる。
【0013】測定は、第2図においてP1 ,P2 時のD
1 ,D2 測定、D1 ,D2 時のP1,P2 測定、P1
のD1 測定とD2 時のP2 測定、D1 時のP1 測定とP
1 時のD2 測定等の組合せで行うことができ、P1 ,P
2 ,D1 ,D2 の値は任意に複数の組合せができる。
【0014】上記したように本発明の実施例装置では、
圧子が試料中に押込まれていく時間経過途中の荷重と押
込深さを求めて、硬度を演算算出するので、正確な接触
点検出の必要がなく、接触点検出の遅れによる誤差がな
くなるとともに、圧子先端形状による測定誤差の影響も
殆ど受けなくなる。また、接触点検出時の圧子速度を速
くすることができるため、測定時間を短縮でき効率よく
試験を行うことができる。さらに、試料の深さ方向に対
して表面層、深層等の硬度変化も定量的に測定でき、多
重層からなる試料の硬度測定も行うことができる。
【0015】
【発明の効果】以上説明から明らかなように、本発明に
よれば、圧子と試料表面との接触点検出の精度が要求さ
れず、しかもこの測定誤差の影響を受けないで正確に試
料の硬度測定を行うことができるとともに、試料の深さ
方向に対しての硬度変化も測定できるようになった。ま
た、多重層試料の任意の層の硬度を求めることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例である押込深さ試験装置の要部
の構成を示す模式図である。
【図2】均質材料の荷重−変位特性を示す図である。
【図3】硬質材料表面に軟質材料をコーティングした材
料の荷重−変位特性を示す図である。
【符号の説明】
1・・・・・負荷装置 2・・・・・天秤 3・・・・・ソレノイド 8・・・・・圧子 9・・・・・変位検出器 13・・・・負荷電流供給装置 15・・・・CPU

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧子に加えられる試験荷重と、該試験荷
    重によって試料表面に押込まれる圧子の押込み深さとか
    ら多重層からなる試料の硬度測定を行う押込深さ試験方
    法であって、圧子に加えられる荷重のうち同層内での測
    定点における荷重P′,P″と、これら各荷重に対応し
    て前記圧子変位量検出手段によって検出される圧子の変
    位D′,D″とから、Kを圧子形状による定数とすると
    き、 H=K/(D″−D′)2 ・P″・(1−√(P′/
    P″))2 の計算式に基づいて上記試料の任意の層における硬度H
    を演算して硬さを求めることを特徴とする押込硬さ試験
    方法。
  2. 【請求項2】 圧子に加えられる試験荷重と、該試験荷
    重によって試料表面に押込まれる圧子の押込み深さとか
    ら多重層からなる試料の硬度測定を行う押込深さ試験装
    置であって、圧子に任意に試験荷重を加えることができ
    る可変形負荷手段と、該可変形負荷手段によって試料表
    面に押込まれる圧子の変位を検出する圧子変位量検出手
    段と、前記可変形負荷手段によって圧子に加えられる荷
    重のうち任意の測定点における荷重P′,P″と、これ
    らの各荷重に対応して前記圧子変位量検出手段によって
    検出される圧子の変位D′,D″とから、 H=K/(D″−D′)2 ・P″・(1−√(P′/
    P″))2 の計算式に基づいて上記試料の任意の層における硬度H
    を演算する演算手段とを備えてなることを特徴とする押
    込硬さ試験装置。
JP24536696A 1996-09-17 1996-09-17 押込硬さ試験方法および装置 Pending JPH09126974A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009052912A (ja) * 2007-08-23 2009-03-12 Univ Nihon 硬軟試験方法、硬軟試験装置、及び硬軟測定装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009052912A (ja) * 2007-08-23 2009-03-12 Univ Nihon 硬軟試験方法、硬軟試験装置、及び硬軟測定装置

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