astm e140 standard hardness conversion tables for metals … · 2018. 6. 28. · astm e140 standard...

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ASTM E140 Standard Hardness Conversion Tables for Metals Relationship Among Brinell Hardness, Vickers Hardness, Rockwell Hardness, Superficial Hardness, Knoop Hardness, and Scleroscope Hardness

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ASTM E140 Standard Hardness Conversion Tables


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ASTM E140 Standard Hardness Conversion Tables for Metals Relationship Among Brinell Hardness, Vickers Hardness, Rockwell Hardness, Superficial Hardness, Knoop Hardness, and Scleroscope Hardness 1. Scope

1.1 Conversion Table 1은 carbon, alloy, tool steels을 포함하는 non-austenitic steels의 as-forged, annealed,

normalized, quenched 및 tempered 재료의 균일하다는 조건에서 Rockwell C hardness range와 다음의

경도와의 상관관계를 정리한 것으로서 Brinell hardness, Vickers hardness, Rockwell hardness, Rockwell

superficial hardness, Knoop hardness, Scleroscope hardness를 포함한다.

1.2 Conversion Table 2는 carbon, alloy, tool steels을 포함하는 non-austenitic steels의 as-forged, annealed,

normalized, quenched and tempered 재료의 균일하다는 조건에서 Rockwell B hardness range와 Brinell hardness,

Vickers hardness, Rockwell hardness, Rockwell superficial hardness, Knoop hardness, Scleroscope hardness를

포함한다.

1.3 Conversion Table 3는 nickel 및 high-nickel alloys (nickel content over 50 %)의 Brinell hardness, Vickers

hardness, Rockwell hardness, Rockwell superficial hardness, Knoop hardness관계를 정리한 자료로서 이

경도환산 관계는 nickel-aluminum-silicon재료의 annealed, heavily cold-worked, age-hardened 및 중간 단계의

가공조건에도 적용한다.

1.4 Conversion Table 4는 cartridge brass의 Brinell hardness, Vickers hardness, Rockwell hardness, Rockwell

superficial 경도자료.

1.5 Conversion Table 5는 austenitic stainless steel plate의 annealed 조건에서의 Brinell hardness와 Rockwell B

1.6 Conversion Table 6는 austenitic stainless steel sheet의 Rockwell hardness 및 Rockwell superficial hardness

1.7 Conversion Table 7은 copper의 Brinell hardness, Vickers hardness, Rockwell hardness, Rockwell superficial

hardness, Knoop 경도.

1.8 Conversion Table 8은 alloyed white iron의 Brinell hardness, Rockwell hardness, and Vickers hardness.

1.9 Conversion Table 9는 wrought aluminum product의 Brinell hardness, Vickers hardness, Rockwell hardness,

Rockwell superficial hardness.

1.10 환산값의 대부분은 실측 Data의 computer-generated curves로서 대부분의 Rockwell hardness numbers는

0.1 또는 0.5 hardness number의 정확도를 가진다. 그러나 모든 환산 경도는 대략적이기 때문에 converted

Rockwell hardness numbers는 E 29에 따른 가장 근접한 값이다.

1.11 Appendix X1-Appendix X9는 Tables 1-9으로부터 구한 환산식으로 모든 converted hardness values는

대략적인 값이며 converted hardness numbers는 E 29에 따라 처리되었다.

1.12 경도환산은 규정된 조건에서 경도 측정이 불가능한 경우에만 사용하고 경도환산을 하는 경우에는

신중하게 controlled 조건에서만 시행한다. 각 경도시험은 어느 정도의 오차를 가지고 있으나 압입경도의 경우

비교할 정도의 신뢰성을 가진다.

주어진 경도 Scale의 영역에서의 민감도의 차이는 (예로 Rockwell B) 두 가지 다른 scales이나 기기 types

사이에 따라 매우 클 수가 있다. 따라서 환산값은 tables이나 계산에 의하건 간에 대략적인 값이므로

기준값으로의 적용에는 신뢰성이 떨어진다.

2. Referenced Documents 2.1 ASTM Standards E 10 Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials E 18 Test Methods for Rockwell Hardness and Rockwell Superficial Hardness of Metallic Materials E 29 Practice for Using Significant Digits in Test Data to Determine Conformance with Specifications E 92 Test Method for Vickers Hardness of Metallic Materials E 384 Test Method for Microindentation Hardness of Materials E 448 Practice for Scleroscope Hardness Testing of Metallic Materials

3. 경도결정벙법

3.1 이 경도환산표는 다음 ASTM test methods 중 하나를 사용한 것이다.

3.1.1 Vickers Hardness—E 92. 3.1.2 Brinell Hardness—E 10. 3.1.3 Rockwell Hardness—E 18 Scales A, B, C, D, E, F, G, H, K, 15-N, 30-N, 45-N, 15-T, 30-T, 45-T, 15-W. 3.1.4 Knoop Hardness—E 384. 3.1.5 Scleroscope 3 Hardness—E 448.

NOTE 1—지난 수년 동안 ASTM 시험방법을 이용한 비교시험을 통하여 conversion tables을 만들었으며 어떤

경우에는 규격이 바뀐 경우도 있다. 예로 Rockwell 및 Brinell hardness standards (E 18, E 10)는 최근 tungsten

carbide ball indenters의 사용을 허용하였으나 ball scale Rockwell hardness tests (HRB, HR30T, etc.) 및 대부분의




Brinell hardness의 지난 Data는 hardened steel ball indenters를 사용하였다. tungsten carbide balls은 steel

balls의 결과와 약간 차이가 있을 수 있으며 사용자는 이 차이를 숙지하여야 한다.

4. 기기 및 Reference Standards

4.1 기기 및 reference standards는 E 92, E 10, E 18, E 384, E 448의 규정을 따라야 한다.

5. 환산의 기본원리

5.1 대부분의 신뢰성 있는 Data도 모든 금속에 대하여 하나의 환산관계는 가지지는 못한다.

압입경도는 하나의 기본적인 물성이 이니라 여러 물성의 조합으로 이루어 지므로 경도에 대한 각 물성의

기여도는 시험방법에 따라 다르다. 예로 modulus of elasticity는 high hardness levels에서 환산에 영향을 주며

depth에 의한 경도와 diameter에 의한 경도 사이의 low hardness levels conversions역시 modulus of elasticity의

차이에 의하여 영향을 받는다. 따라서 다른 재료에 대해서는 각각의 conversion tables이 필요하게 된다.

NOTE 2—유사한 물성을 가지는 유사한 재료에 대한 비교시험에 근거한 다른 금속의 경도 환산값은 필요에

따라 추가될 예정이다.

6. Significance and Use

6.1 tables 또는 부록의 계산식에 의한 환산값은 규정된 재료에 한하여 유효하며 이유는 material alloy, grain

structure, heat treatment 등의 다양한 요인에 의하여 영향을 받기 때문이다.

6.2 다양한 경도시험은 같은 물성의 조합을 측정하는 것이 아니기 때문에 환산은 대략적인 추세를 보는

것이며 다른 재료 사이에는 많은 차이가 존재하게 되며 따라서 오차의 신뢰한계를 결정할 수는 없다.

더욱이 한 재료에 대한 환산표를 만들어도 예로 cartridge brass의 경우는 composition 및 제조공정에 따라

오차가 있다.

6.3 본질적으로 대략적인 값을 구하는 배경으로 인하여 conversion tables은 단순히 비교값의 추정으로만

사용하게 된다. 따라서 협의 하에 경도환산을 specification limits에 사용할 수는 있지만 가능하면 피하는 것이

바람직하다. (Note 1 참조).

7. Reporting of Hardness Numbers

7.1 converted hardness numbers를 기록하는 경우에는 측정한 경도 및 test scale을 아래와 같이 괄호 안에

기록한다.

353 HBW (38 HRC) (1) 8. Keywords 8.1 conversion; hardness scale; metallic




APPENDIXES (Nonmandatory Information)

X1. NON-AUSTENITIC STEELS 경도환산식 (ROCKWELL C 경도로의 환산)

X1.1 Table 1의 자료를 토대로 만들어진 식으로 규정된 hardness range 영역 밖에서는 사용 불가하며

환산과정의 태생적인 오차로 인하여 환산값은 E 29에 따라 가장 근접한 값.

X1.1.1 Vickers 경도에서 Rockwell C 경도

X1.1.2 Brinell hardness (10-mm diameter steel ball, 3000-kgf force)에서Rockwell C hardness




X1.1.3 Brinell hardness (10-mm diameter tungsten carbide ball, 3000-kgf force에서 Rockwell C hardness:

X1.1.4 Knoop hardness (500-gf force and greater)에서 Rockwell C hardness

X1.1.5 Rockwell A hardness에서Rockwell C hardness

X1.1.6 Rockwell D hardness에서 Rockwell C hardness:

X1.1.7 Rockwell 15N hardness에서Rockwell C hardness:

X1.1.8 Rockwell 30N hardness에서 Rockwell C hardness:

X1.1.9 Rockwell 45N hardness에서Rockwell C hardness:

X1.1.10 Scleroscope hardness에서Rockwell C hardness:

X2. NON-AUSTENITIC STEELS의 경도환산 (ROCKWELL B 경도로의 환산)



X2.1.1 Vickers hardness에서 Rockwell B hardness:

X2.1.2 Brinell hardness (10-mm diameter steel ball, 3000-kgf force)에서 Rockwell B hardness:

X2.1.3 Knoop hardness (500-gf force and greater)에서 Rockwell B hardness:

X2.1.4 Rockwell A hardness에서 Rockwell B hardness:

X2.1.5 Rockwell F hardness에서 Rockwell B hardness:

X2.1.6 Rockwell 15T hardness에서 Rockwell B hardness:



X3. NICKEL 및 HIGH-NICKEL ALLOYS의 경도환산식 (VICKERS 경도로의 환산)






X3.1.1 Brinell 경도(10-mm diameter steel ball, 3000-kgf force)에서 Vickers 경도(1.5, 10, 30-kgf forces)

X3.1.2 Rockwell A hardness에서 Vickers hardness (1.5, 10, and 30-kgf forces):

X3.1.3 Rockwell B hardness에서 Vickers hardness (1.5, 10, and 30-kgf forces):

X3.1.4 Rockwell C hardness에서 Vickers hardness (1.5,10, and 30-kgf forces):

X3.1.5 Rockwell D hardness에서 Vickers hardness (1.5,10, and 30-kgf forces):

X3.1.6 Rockwell E hardness에서 Vickers hardness (1.5, 10, and 30-kgf forces):

X3.1.7 Rockwell F hardness에서 Vickers hardness (1.5,10, and 30-kgf forces):

R2 = 0.9991

X3.1.8 Rockwell G hardness에서 Vickers hardness (1.5,10, and 30-kgf forces):

X3.1.9 Rockwell K hardness에서 Vickers hardness (1.5,10, and 30-kgf forces):

X3.1.10 Rockwell 15N hardness에서 Vickers hardness (1.5, 10, and 30-kgf forces):



X3.1.13 Rockwell 15T hardness에서 Vickers hardness (1.5, 10, and 30-kgf forces):



X3.1.16 Knoop hardness (500 and 1000-gf forces)에서Vickers hardness (1.5, 10, and 30-kgf forces):

X4. CARTRIDGE BRASS의 경도환산식 (VICKERS 경도로의 환산)






X4.1.1 Rockwell B hardness에서 Vickers hardness:

X4.1.2 Rockwell F hardness에서 Vickers hardness:

X4.1.3 Rockwell 15T hardness에서 Vickers hardness:



X4.1.6 Brinell hardness (10-mm diameter steel ball, 500-kgf force)에서 Vickers hardness:

X5. ANNEALED AUSTENITIC STAINLESS STEEL PLATE의 경도환산식

(ROCKWELL B 경도로의 환산)


환산과정의 태생적인 오차로 인하여 환산값은 E 29에 따라 가장 근접한 값..

X5.1.1 Brinell hardness (10-mm steel diameter ball, 3000-kgf force)에서 Rockwell B hardness:

X6. AUSTENITIC STAINLESS STEEL SHEET의 경도환산식(ROCKWELL C 또는 ROCKWELL B 경도로의 환산)



X6.1.1 Rockwell A hardness에서Rockwell C hardness:


X6.1.3 Rockwell 30N hardness 에서 Rockwell C hardness:


X6.1.5 Rockwell A hardness에서 Rockwell B hardness:

X6.1.6 Rockwell F hardness에서 Rockwell B hardness:







X7. COPPER, NOS. 102 TO 142 INCLUSIVE의 경도환산식 (VICKERS 경도로의 환산)



X7.1.1 Vickers hardness (100-gf force)에서Vickers hardness (1-kgf force):

X7.1.2 Knoop hardness (1-kgf force)에서Vickers hardness (1-kgf force)

X7.1.3 Knoop hardness (500 gf force)에서Vickers hardness (1-kgf force)

X7.1.4 Rockwell 15T hardness에서Vickers hardness (1-kgf force) for 0.010-in. (0.25-mm) strip

X7.1.5 Rockwell 15T hardness에서Vickers hardness (1-kgf force) for 0.020-in. (0.51-mm) strip

X7.1.6 Rockwell B hardness에서Vickers hardness (1- kgf force) for 0.040-in. (1.02-mm) and greater strip

X7.1.7 Rockwell F hardness에서Vickers hardness (1- kgf force) for 0.040-in. (1.02-mm) and greater strip

X7.1.8 Rockwell 15T hardness에서Vickers hardness (1-kgf force) for 0.040-in. (1.02-mm) and greater strip



X7.1.11 Brinell 경도(10-mm diameter steel ball, 500-kgf)에서Vickers 경도(1-kgf force) for 0.080- in. (2.03-mm) strip

X7.1.12 Brinell 경도 (2-mm diameter steel ball, 20-kgf)에서Vickers 경도 (1-kgf force) for 0.040 in.(1.02-mm) strip

X8. ALLOYED WHITE IRON의 경도환산식 (VICKERS 경도로의 환산)



X8.1.1 Brinell 경도(10-mm diameter tungsten carbide ball, 3000-kgf force)에서Vickers 경도 (50-kgf force)

X8.1.2 Rockwell C hardness에서 Vickers hardness (50-kgf force):

X9. WROUGHT ALUMINUM PRODUCTS의 경도환산식 (BRINELL 경도로의 환산)






X9.1.1 Vickers hardness (15-kgf force) to Brinell hardness (10-mm diameter steel ball, 500-kgf force):

X9.1.2 Rockwell B hardness에서 Brinell hardness (10- mm diameter steel ball, 500-kgf force):

X9.1.3 Rockwell E hardness에서 Brinell hardness (10- mm diameter steel ball, 500-kgf force):

X9.1.4 Rockwell H hardness에서 Brinell hardness (10-mm diameter steel ball, 500-kgf force):

X9.1.5 Rockwell 15T hardness에서 Brinell hardness (10-mm diameter steel ball, 500-kgf force):

X9.1.6 Rockwell 30T hardness에서 Brinell hardness (10-mm diameter steel ball, 500-kgf force):

X9.1.7 Rockwell 15W hardness에서 Brinell hardness (10-mm diameter steel ball, 500-kgf force):

X10.경도환산 시 STRAIN HARDENING의 영향

X10.1 240 HB보다 무른 ferrous 및 nonferrous 금속에서 하나의 hardness conversion 관계는 cold working으로

인하여 필연적으로 큰 오차를 유발하게 되며 strain-hardening 의존성은 forces 15 ~ 100 kgf, 1⁄16-in. (1.588-mm)

diameter ball indenter를 사용하는 Rockwell scales 15-T, 30-T, 45-T, F, B 시험결과로 알 수 있다. 높은 하중을

사용할수록 strain hardening에 의하여 경도가 높게 측정된다. strain hardening효과가 큰 annealed metal은 cold-

worked metal보다 더 단단해 지며 예로 annealed iron 및 cold-rolled aluminum alloy는 거의 유사한 경도 71, 72

HR 15T경도를 나타내나, soft annealed iron은 31 HRB, cold-rolled aluminum alloy는 7 HRB 정도이다.

X10.2 다른 한편으로는 만일 심한 냉간 변형 후의 annealed 상태가 Brinell 또는 Rockwell hardness values로

거의 유사한 값을 가진다면 이 재료들은 Strain hardening 전 영역에서 유사한 경도 환산관계를 가진다.

이는 yellow brasses, low-carbon steels, irons 등에서 증명된다. 제한 조건은 압입 자국 자체의 현상에 의하여

식별될 수도 있다. 무른 풀림 금속은 ball type 압입 시 주위가 빨려 들어가는 “ sinking” type 압입 자국이

생성되나 심하게 가공된 금속의 경우는 날카로운 “ridging” type 자국이 형성된다.

annealed metals이 점진적으로 가공경화 됨에 따라 압입 자국은 “flat” stage를 거쳐 압입 자국 가장자리가

rounding이나 ridge가 없게 된다. 유사한 물성을 가지는 유사한 재료의 비교시험으로 기본 경도환산을 하는

것이 필요하다.