防食概論:防食の基礎

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           【表面物性(粗さ・硬さ)評価】

【腐食試験板の物性評価】
 腐食試験後の機械的特性変化の評価に,表面粗さ,硬さ,引張強さ,曲げ強度,衝撃強度など,一般的な金属材料試験が用いられる。
 【表面粗さ】
 表面粗さ(surface roughness)は,表面性状の輪郭曲線の一特性である。輪郭曲線(profile)とは,測定断面曲線,断面曲線,粗さ曲線,うねり曲線などの曲線の総称である。
 表面性状及び触針式の粗さ計に関しては,次の JIS規格がある。
  JIS B 0601 「製品の幾何特性仕様 (GPS) −表面性状:輪郭曲線方式−用語,定義及び表面性状パラメータ」
  JIS B 0633 「製品の幾何特性仕様 (GPS)−表面性状:輪郭曲線方式−表面性状評価の方式及び手順」
  JIS B 0651 「製品の幾何特性仕様 (GPS) −表面性状:輪郭曲線方式−触針式表面粗さ測定機の特性」
 JIS B 0601 では,輪郭曲線方式による表面性状(粗さ曲線,うねり曲線及び断面曲線)を表すための用語の定義及びパラメータについて規定する。
 IS B 0633,JIS B 0651 では,輪郭曲線にかかわる事項並びに表面粗さ及びうねりを測定するための触針式表面粗さ測定機の一般的な構造,輪郭曲線の評価に影響を及ぼす測定機の特性を規定し,触針式表面粗さ測定機(測定機及び記録機器)の仕様の基本事項を規定する。

【硬さ試験】
 試験片又は製品の表面に一定の荷重で一定形状の硬質の圧子を押込むか,又は一定の高さからハンマを落下させるなどの方法で硬さを測定する。
 測定方法には,次に示す方法がある。なお,硬さの値には,採用した測定法の呼称を付け,単位を付けないのが通例である。
 押込み硬さ試験(indentation hardness test)
 剛体とみなせる特定の圧子を試験面に押込み,そのときの押込み荷重及び試験片に生じた永久変形の大きさから,その試料の硬さを決める硬さ試験の総称で,ブリネル硬さ試験,ビッカース硬さ試験,ロックウェル硬さ試験などがある。
  JIS Z 2243 「ブリネル硬さ試験−試験方法」:超硬合金球(直径 D)の圧子を,試料の表面に押し込み,その試験力 (F) を解除した後,表面に残ったくぼみの直径 (d) を測定する。
  JIS Z 2244 「ビッカース硬さ試験−試験方法」:正四角すい(錐)のダイヤモンド圧子を,試料(試験片)の表面に押し込み,その試験力 (F) を解除した後,表面に残ったくぼみの対角線長さを測定する。
  JIS Z 2245 「ロックウェル硬さ試験−試験方法」:規定する寸法,形状及び材質の圧子[円すい(錐)形ダイヤモンド,鋼球又は超硬合金球]を試料の表面に,指定された条件に従い,2 段階で押し込む。追加試験力を除去した後の初試験力下における,永久くぼみ深さ( h )を測定する。
 反発硬さ試験(rebound hardness test)
 特定のハンマを一定のエネルギーで試料の試験面に衝突させ,ハンマが試験面から反発される際のエネルギーからその試料の硬さを決める硬さ試験で, 代表的なもの JIS Z 2246 「ショア硬さ試験—試験方法」がある。
 微小硬さ試験(microhardness test)
 押込み硬さ試験のうち,ごく小さい試験荷重で行う硬さ試験で,JIS規格には,微小硬さ試験として,9.8N{1kgf}以下の試験荷重で行うビッカース硬さ試験及びヌープ硬さ試験( JIS Z 2251 )がある。
 ヌープ硬さ試験は,二つの対りょう角が172°30'と130°の四角すいダイヤモンド圧子を一定の試験荷重で材料の試験面に押込み,生じた菱形の永久くぼみの大きさから試料の硬さを測定する試験で,自動化した試験器を用いることで,表面層のみの硬さを計測できる。

【参考JIS規格例】
 表面粗さ
 JIS B 0601「製品の幾何特性仕様 (GPS) −表面性状:輪郭曲線方式−用語,定義及び表面性状パラメータ」
 JIS B 0633「製品の幾何特性仕様 (GPS)−表面性状:輪郭曲線方式−表面性状評価の方式及び手順」
 JIS B 0651「製品の幾何特性仕様 (GPS) −表面性状:輪郭曲線方式−触針式表面粗さ測定機の特性」

 硬さ試験
 JIS Z 2243「ブリネル硬さ試験−試験方法」
 JIS Z 2244「ビッカース硬さ試験−試験方法」
 JIS Z 2245「ロックウェル硬さ試験−試験方法」
 JIS Z 2246「ショア硬さ試験—試験方法」

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