HRC HB HV คืออะไร? ตารางแปลงความแข็งโลหะ
Rockwell Brinell Vickers ฉบับสมบูรณ์
ทำความเข้าใจระบบการวัดความแข็งโลหะแต่ละระบบ หลักการวัด ช่วงการใช้งาน ข้อจำกัด และตารางแปลงค่า HRC-HB-HV ตามมาตรฐาน ISO 18265 และ ASTM E140
ทำไมต้องรู้จักการวัดความแข็งโลหะ?
ความแข็ง (Hardness) ของโลหะเป็นหนึ่งในสมบัติที่วิศวกร ช่างเทคนิค และผู้จัดการโรงงานต้องทราบเพื่อ: เลือกเหล็กให้เหมาะกับงาน, กำหนดพารามิเตอร์การตัดที่ถูกต้อง, ตรวจสอบผลการอบชุบความร้อน, และประเมินอายุการใช้งาน ปัญหาคือมีระบบการวัดความแข็งหลายระบบ และแต่ละระบบมีหน่วยที่แตกต่างกัน ทำให้เกิดความสับสนบ่อยครั้ง
ระบบการวัดความแข็ง 3 ระบบหลัก
1. Brinell Hardness (HB หรือ HBW)
นักโลหะวิทยาชาวสวีเดน Johan August Brinell เป็นผู้คิดค้นวิธีนี้ในปี ค.ศ. 1900 โดยเสนอในการประชุม International Paris Exposition หลักการคือกดลูกเหล็กกลม (Steel Ball หรือ Carbide Ball) เส้นผ่าศูนย์กลาง 10 mm ด้วยแรง 3,000 kgf ลงบนพื้นผิวโลหะ วัดเส้นผ่าศูนย์กลางของรอยกด และคำนวณเป็นค่า HBW (Hardness Brinell Wolfram = Carbide Ball)
สูตร: HBW = 2F / (πD(D – √(D²-d²))) โดย F=แรงกด (N), D=เส้นผ่าศูนย์กลางลูกกด (mm), d=เส้นผ่าศูนย์กลางรอยกด (mm)
2. Rockwell Hardness (HRC, HRB, HRA)
Stanley P. Rockwell จดสิทธิบัตรวิธีนี้ในปี 1919 หลักการ: กดหัวกด (Indenter) 2 ครั้ง ครั้งแรกด้วยแรงเบา (Pre-load) ครั้งสองด้วยแรงหลัก (Main Load) แล้ววัดความลึกที่เพิ่มขึ้น ระบบมีหลาย Scale ที่นิยมในงานเหล็กคือ:
| Scale | หัวกด | แรง (kgf) | ช่วงใช้งาน | ใช้กับ |
|---|---|---|---|---|
| HRC | Diamond Brale (120°) | 150 | HRC 20–70 | เหล็กแข็ง, Tool Steel, เหล็กหลังอบชุบ |
| HRB | Steel Ball 1/16″ | 100 | HRB 25–100 | เหล็กอ่อน, อลูมิเนียม, ทองเหลือง |
| HRA | Diamond Brale | 60 | HRA 60–85 | Cemented Carbide, เหล็กแข็งมาก |
3. Vickers Hardness (HV หรือ VHN)
พัฒนาโดย Smith & Sandland ที่บริษัท Vickers Ltd. (UK) ในปี 1921 ใช้หัวกดรูปปิรามิดสี่เหลี่ยมทำจากเพชร (136° apex angle) วัดเส้นทแยงมุมของรอยกด ข้อดีคือใช้ได้กับวัสดุทุกระดับความแข็ง ตั้งแต่โลหะอ่อนจนถึงเพชร และสามารถวัด Micro-Hardness ได้ด้วยแรงกดน้อย (Micro-Vickers)
สูตร: HV = 1.854 × F / d² (F=แรงกด kgf, d=เส้นทแยงมุมเฉลี่ยของรอยกด mm)
ตารางแปลงความแข็ง HRC-HB-HV ตามมาตรฐาน ISO 18265 และ ASTM E140
ตารางนี้รวบรวมจาก ISO 18265:2013 และ ASTM E140-12 สำหรับ Steel (Non-Austenitic) — ค่าเป็นค่าประมาณ (Approximate Equivalent) เท่านั้น ไม่ใช่ค่าที่แม่นยำ 100%
| HRC | HB (HBW) | HV | Tensile Str. (MPa) | วัสดุตัวอย่าง |
|---|---|---|---|---|
| 68 | — | ~940 | — | HSS (M2) สูงสุด |
| 65 | — | ~832 | — | Cemented Carbide |
| 62 | — | ~746 | — | SKD11, D2 หลัง Quench |
| 60 | — | ~697 | — | Tool Steel ทั่วไปหลังอบชุบ |
| 58 | — | ~653 | — | Bearing Steel (SUJ2) |
| 55 | — | ~595 | ~2,100 | S45C หลัง Quench เต็ม |
| 50 | ~481 | ~513 | ~1,750 | SKD61 / H13 |
| 45 | ~421 | ~446 | ~1,450 | S45C Q&T ระดับกลาง |
| 40 | ~371 | ~392 | ~1,250 | เหล็กผ่าน Q&T ทั่วไป |
| 35 | ~327 | ~345 | ~1,090 | S45C Normalized |
| 30 | ~286 | ~302 | ~940 | S45C Annealed+ |
| 25 | ~253 | ~266 | ~820 | SCM440 Normalized |
| 20 | ~226 | ~238 | ~740 | SKD11 Annealed |
| — | 200 | ~210 | ~680 | SS400 ทั่วไป |
| — | 170 | ~178 | ~570 | S45C Annealed, SUS304 |
| — | 140 | ~147 | ~470 | SS400 อ่อน, อลูมิเนียม |
ความสัมพันธ์ระหว่างความแข็งและการตัด
ความแข็งของวัสดุส่งผลโดยตรงต่อการเลือกพารามิเตอร์การตัดด้วยเครื่องเลื่อยสายพาน:
| ช่วงความแข็ง | ความเร็วตัดแนะนำ | ใบเลื่อยที่เหมาะ |
|---|---|---|
| ต่ำกว่า 200 HB (HRC <20) | 60–100 m/min | Carbon Steel หรือ Bi-Metal |
| 200–300 HB (HRC 20–30) | 40–70 m/min | Bi-Metal M42 |
| 300–400 HB (HRC 30–42) | 20–40 m/min | Bi-Metal M42 คุณภาพสูง |
| 400–500 HB (HRC 42–50) | 10–25 m/min | Bi-Metal M42 + น้ำหล่อเย็น |
| สูงกว่า 500 HB (HRC >50) | ไม่แนะนำตัดด้วยใบ Band Saw ปกติ | Wire EDM หรือ Grinding |
เครื่องมือวัดความแข็งที่ใช้ในโรงงาน
โรงงานอุตสาหกรรมในไทยนิยมใช้เครื่องวัดความแข็ง 2 ประเภทหลัก: แบบตั้งโต๊ะ (Bench-top Hardness Tester) สำหรับความแม่นยำสูงตาม ASTM E18/E10/E384 และแบบพกพา (Portable/Rebound Hardness Tester) เช่น Equotip หรือ UCI (Ultrasonic Contact Impedance) สำหรับวัดชิ้นงานขนาดใหญ่หรือในสนาม
แหล่งอ้างอิงและมาตรฐาน
- ISO 18265:2013 — Metallic materials — Conversion of hardness values, International Organization for Standardization
- ASTM E140-12b — Standard Hardness Conversion Tables for Metals (Relationship Among Brinell, Vickers, Rockwell…), ASTM International
- ASTM E18-20 — Standard Test Methods for Rockwell Hardness of Metallic Materials, ASTM International
- ASTM E10-18 — Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials, ASTM International
- Brinell, J.A. (1900) — Mémoire sur les épreuves à bille en acier, Paris International Exposition
- Rockwell, S.P. (1922) — The Testing of Metals for Hardness, Trans. American Society for Steel Treating, Vol. 2
- ASM Handbook Vol. 8 — Mechanical Testing and Evaluation, ASM International
- Chandler, H. (1999) — Hardness Testing, 2nd Edition, ASM International
ไม่แน่ใจว่าวัสดุของคุณตัดยากแค่ไหน?
CNE Service ช่วยประเมินความแข็งและแนะนำใบเลื่อย Eberle ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับวัสดุของคุณ
ปรึกษาฟรี →