ブリネル硬さとは？初心者にもわかる基礎と測定方法共起語・同意語・対義語も併せて解説！

この記事を書いた人

高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

ブリネル硬さとは？

ブリネル硬さは、金属や合金の硬さを数値で表す代表的な試験方法のひとつです。試料の表面に直径Dの球形のインデンターを押し当て、一定の荷重Fをかけた後にできる凹みの直径dを測定します。凹みの大きさが硬さの指標となり、数値として HB（Brinell hardness number）と呼ばれます。HB値が大きいほど材料は硬いと判断されます。

測定の原理

この方法の特徴は、比較的粗い表面でも信頼性を保てる点と、材料の内部構造を平均して評価できる点です。球形のインデンターを用いることで、表面の微細な方向性（結晶の晶面の方向）による影響を抑える効果があります。計算には、荷重F、球の直径D、そして凹みの直径dを用います。式の形は次のとおりです。HB = 2F / (π D (D - sqrt(D^2 - d^2)))

試験の手順

1	試料表面を清浄にし、平坦で滑らかな状態にする。表面の傷や酸化膜は硬さに影響を与えるため除去する。
2	球形インデンターの直径 D を決定する。一般的な値は 2.5–10 mm 程度で、材料の硬さや規格によって異なる。
3	荷重 F を所定の値に設定し、一定時間（ダウェル時間）押し付ける。ダウェル時間は材料の塑性変形の影響を抑えるために重要です。例として 10–30 秒程度が用いられます。
4	荷重を解放してインデンテーションを取り出す。凹みを損傷させずに表面を観察する。
5	顕微鏡や倍率計を用いて、凹みの直径 d を正確に測定する。複数箇所測定して平均を取ると信頼性が上がる。
6	先ほどの式 HB = 2F / (π D (D - sqrt(D^2 - d^2))) に当てはめて HB 値を算出する。

結果の読み方と注意点

HB値は材料ごとに大きく異なります。例えば、軟らかいアルミニウムは低い HB 値、焼き戻しを施した鋼材は高い HB 値を示すことが多いです。測定時の注意点として、表面の粗さ、傷、酸化膜、温度、荷重の正確さ、ダウェル時間などが結果に影響します。複数箇所の測定を行い、平均値を取ることでばらつきを減らすのが一般的です。

Brinell 硬さと他の硬さ試験の比較

試験方法	特徴	適した材料
Brinell	大きな凹みを作るため、粗い結晶構造でも安定した硬さが得られる。表面の傷がある材料にも適用しやすい。	鋳鉄・鋼・アルミなど広い範囲の材料
Rockwell	短時間で結果が出やすい。小さな凹み。	機械加工材全般、厚みが薄い材料にも対応
Vickers	非常に小さな凹み。様々な試料厚さに適用可能。	研究開発・薄板材料・硬い材料にも適用

まとめ

ブリネル硬さは、荷重と球の直径、凹みの直径から硬さを算出する、材料科学で広く使われる方法です。表面の状態を選ばず、内部の平均的な硬さを知ることができる一方で、非常に硬い材料や薄板材料には適さない場合もあります。目的の材料と規格に合わせて適切な荷重・球径を選び、複数箇所測定してデータの信頼性を高めることが大切です。

ブリネル硬さの同意語

ブリネル硬さ: ブリネル法に基づく材料の硬さを表す指標。一定荷重を鋼球で表面に押し込み、球の沈み込み深さから硬さを算出します。表示は HB（ブリネル硬さ番号）として現れることが多いです。
ブリネル硬度: ブリネル硬さと意味は同じで、表現の違いだけの同義語です。日本語の文献では硬さ/硬度の語が使い分けられます。
ブリネル硬さ値: ブリネル硬さを数値として表した値で、HB（またはHBW）で表示されることが一般的です。
HB: Brinell hardness numberの略称。ブリネル硬さを表す数値の記号で、荷重と球径により決まります。
HBW: HB の表記のうち、球がタングステンカーバイトの場合に用いられる表示。HBW は tungsten carbide ball 使用時のブリネル硬さを示します。
Brinell hardness: 英語表記の Brinell hardness。日本語文献で見かけるときの直訳表現です。
Brinell硬さ: Brinell hardness の日本語表現の一つで、意味はブリネル硬さと同じです。

ブリネル硬さの対義語・反対語

柔らかさ: ブリネル硬さの対義語。材料が柔らかく変形しやすい性質を表し、硬さの数値は低い傾向です。
軟質: 柔らかい性質を持つ材料を指す語。ブリネル硬さが低い材料を表現するのに使われます。
低硬度: 硬さが低いこと。ブリネル硬さの値が小さい状態を意味します。
低ブリネル硬度: ブリネル硬度の値が特に低いことを指す表現です。
低硬さ材料: 硬さが低い材料のこと。モノの傷付きにくさや摩耗に対する耐性は材料によって異なります。
硬度が低い: 硬度の程度が低いこと。ブリネル硬さの対になる表現として使われます。

ブリネル硬さの共起語

ブリネル硬さ: 金属の硬さを評価する指標のひとつで、試料表面にボール形の圧痕を作り、その直径から硬さを数値化します。
ブリネル硬さ試験: Brinell硬さを測るための試験方法。指定荷重を球体で材料に押し込み、圧痕径を測定してHB値を算出します。
ブリネル硬さ値: 試験結果として得られる数値。HBで表され、単位はkgf/mm^2が一般的です。
圧痕: ボールで押しつけた後に材料に残る凹みのこと。硬さの指標として利用されます。
圧痕径: 圧痕の直径。HBの計算に用いられる重要な寸法です。
荷重: P; 圧痕を作るために球体にかける力。規格で定められています。
ボール径: D; 試験に用いる球の直径。圧痕径の計算に影響します。
試料材質: 試験対象の材料の材質。鋼・アルミ・銅など、材質によって硬さが異なります。
表面粗さ: 材料表面の平滑さの程度。粗さが大きいと測定値に影響します。
測定機器: ブリネル硬さ計やブリネル硬さ試験機など、圧痕径を測定・計算する装置。
規格: 測定方法の標準。代表的なものにASTM E10やISO 6506系がある。
計算式: HB値を算出する公式。一般的には HB = (2P) / (πD(D - √(D^2 - d^2))) で求めます。
単位: HBの表記単位。伝統的にはkgf/mm^2。国際基準ではMPa換算も用いられます。
HBW: 硬さ表記の一種。ボール材が金属（通常は金属球）であることを示す記号。
HBS: HBSは鋼球を用いたBrinell硬さの表記を指すことが多い。HBW/HBSの区別で球材を明示します。
金属材料: Brinell硬さは金属材料の硬さを評価する代表的な手法です。
アルミニウム: 軽量金属の一つで、Brinell硬さで測定されることが多い材料の例。
鉄・鋼: 鉄系材料。Brinell硬さの標準的な対象のひとつ。
銅・銅合金: 銅や銅合金もBrinell硬さで評価される材料。
非金属材料: 一部の樹脂・ポリマー・複合材料にも適用されるが、適用性は限定的です。
計測値の信頼性: 再現性・再測定での一致性など、測定値の信頼性を表す概念。

ブリネル硬さの関連用語

ブリネル硬さ: 金属材料の硬さを表す指標のひとつ。規定の荷重を球状の圧子で押し込み、表面に生じた圧痕の大きさから硬さを数値化します。
ブリネル硬さ試験: Brinell hardness test のこと。試験機・球径・荷重・痕径を用いて硬さを求める標準化された測定方法です。
HB（ブリネル硬さ数）: ブリネル硬さの表記。結果は HB で示され、一般に kgf/mm^2 の単位で表されます。数値が大きいほど硬い材料を意味します。
HBW（ブリネル硬さ・タングステンカーバイド球）: ブリネル硬さをタングステンカーバイド球で測定した場合の表記。硬い材料や耐摩耗性の高い球材を用いるケースで用いられます。
HBS（ブリネル硬さ・鋼球）: ブリネル硬さを鋼球で測定した場合の表記。標準的な測定条件でよく使われます。
荷重（F）: 圧子を材料に押し付ける力。単位は kgf（キログラムフォース）で表します。
球径（D）: 圧子として用いる球の直径。mm 単位で表し、HB の公式に含まれる重要パラメータです。
圧痕径（d）: 材料表面にできる圧痕の直径。mm で表し、HB の算出に使われます。
圧痕（Indentation）: 荷重を加えた後に残る痕のこと。硬さ評価の基礎データとなります。
公式（HB算出式）: HB = 2F / (π D (D - sqrt(D^2 - d^2)))。F は荷重、D は球径、d は圧痕径を表します。
単位（HBの単位）: HB の標準単位は kgf/mm^2。必要に応じて N/mm^2 に換算することも可能です。
規格・標準: ISO 6506 系列や ASTM E10 など、ブリネル硬さ試験の標準規格が定められています。
対象材料: 鉄・鋼・銅・アルミ・合金など、金属材料全般が対象です。
測定法・測定方法: 圧痕径を顕微鏡や画像測定で測定します。複数点測定して平均を取るのが一般的です。
表面状態の影響: 表面の粗さ・酸化膜・硬化層などが結果に影響します。
ボール材質の選択肢: 鋼球（HBS）とタングステンカーバイド球（HBW）があります。硬さの程度と素材により使い分けます。
換算・比較: 他の硬さ尺度（ロックウェル、ビッカース、Knoop）へ換算できる表が公開されています。
用途・利点: 部品の品質管理、材料選定の指標、局所的な硬さの評価に適しています。
測定上のコツ: 適切な球径と荷重を選び、表面を均一に整え、複数点測定して平均を取ることで再現性を高められます。