การวัดความแข็ง — Rockwell Brinell Vickers เลือกวิธีใด และอ่านค่าอย่างไร

แบบงานของชิ้นส่วนที่ชุบแข็งมักมีข้อกำหนดสั้นๆ อย่าง “58–62 HRC” ตัวเลขนี้ตรวจได้ในเวลาไม่ถึงนาที แต่ก็เป็นค่าที่วัดผิดได้ง่ายที่สุดค่าหนึ่งในโรงงาน เพราะค่าที่ได้ขึ้นกับวิธีวัด สเกล สภาพผิว ความหนา และการวางชิ้นงาน บทความนี้อธิบายหลักการของสามวิธีที่ใช้มากที่สุด คือ Rockwell Brinell และ Vickers การเลือกวิธีให้เหมาะกับชิ้นงาน ขั้นตอนการวัดหน้างาน การอ่านและการเขียนค่าความแข็ง และสาเหตุที่ทำให้ค่าผิด ตัวอย่างที่ใช้ตลอดบทความคือ ชิ้นงานเหล็ก SKD11 ชุบแข็ง ที่แบบงานกำหนด 58–62 HRC

ความแข็งคืออะไร

ความแข็ง (Hardness) ในงานโลหะคือ ความต้านทานของผิววัสดุต่อการถูกกดจนเปลี่ยนรูปถาวร เครื่องวัดจะกดหัวกด (Indenter) ที่แข็งกว่าชิ้นงานมากลงบนผิวด้วยแรงที่กำหนด แล้ววัดขนาดหรือความลึกของรอยกด (Indentation) รอยกดยิ่งเล็กหรือยิ่งตื้น วัสดุยิ่งแข็ง

สิ่งที่ต้องจำไว้เสมอมีสองข้อ

• ความแข็งไม่ใช่สมบัติพื้นฐานของวัสดุเหมือนความหนาแน่น ค่าที่ได้ขึ้นกับรูปร่างของหัวกดและแรงกด ตัวเลขจึงมีความหมายเมื่อบอกสเกลกำกับไว้ด้วยเท่านั้น “ความแข็ง 60” ไม่มีความหมาย แต่ “60 HRC” มี
• ค่าของสเกลต่างกันเทียบกันตรงๆ ไม่ได้ 60 HRC กับ 60 HRB เป็นวัสดุที่แข็งต่างกันมาก การเทียบข้ามสเกลต้องใช้ตารางเทียบค่า ซึ่งเป็นค่าโดยประมาณ

ความแข็งเป็นค่าที่ใช้ตรวจผลของการชุบแข็งและการอบคืนตัว (Tempering) ใช้ตรวจรับวัตถุดิบ และใช้ประมาณความต้านทานแรงดึงของเหล็กกล้า สำหรับช่างกลึงและช่างกัด ความแข็งของวัตถุดิบยังเป็นตัวกำหนดความเร็วตัดและเกรดของเครื่องมือด้วย

หลักการของสามวิธี

วิธี	หัวกด	สิ่งที่วัด	มาตรฐาน
Rockwell	หัวเพชรทรงกรวย 120° หรือลูกบอลทังสเตนคาร์ไบด์	ความลึกของรอยกดที่เหลืออยู่หลังลดแรง	ISO 6508, ASTM E18, JIS Z 2245
Brinell	ลูกบอลทังสเตนคาร์ไบด์ Ø10 Ø5 Ø2.5 หรือ Ø1 มม.	เส้นผ่านศูนย์กลางของรอยกด	ISO 6506, ASTM E10, JIS Z 2243
Vickers	หัวเพชรทรงพีระมิดฐานสี่เหลี่ยม มุมระหว่างหน้า 136°	เส้นทแยงมุมของรอยกดทั้งสองเส้น	ISO 6507, ASTM E92, JIS Z 2244

มาตรฐานปัจจุบันกำหนดแรงกดเป็นนิวตัน แต่ชื่อสเกลและตัวเลขที่เรียกกันหน้างานยังมาจากหน่วยกิโลกรัมแรง (kgf) โดย 1 kgf เท่ากับ 9.807 N บทความนี้จึงใช้ kgf ตามที่เรียกกัน

Rockwell วัดความลึก

Rockwell เป็นวิธีที่ใช้มากที่สุดในโรงงาน เพราะเครื่องแสดงค่าให้ทันทีโดยไม่ต้องวัดรอยกดด้วยกล้อง การวัดหนึ่งครั้งมีสามขั้นตอน

1. แรงกดเบื้องต้น (Preliminary force) 10 kgf กดหัวกดให้แนบผิวและทะลุความหยาบของผิว เครื่องจะตั้งศูนย์ความลึกที่จุดนี้
2. แรงกดรวม (Total force) เพิ่มแรงจนถึงค่าของสเกล เช่น 150 kgf ของสเกล C แล้วค้างไว้ครู่หนึ่ง
3. ลดแรงกลับเหลือแรงกดเบื้องต้น ส่วนที่ยืดหยุ่นของชิ้นงานและของเครื่องจะคืนตัว ความลึกที่เพิ่มขึ้นจากจุดศูนย์คือความลึกของรอยกดถาวร $h$

เครื่องจะแปลงความลึกเป็นค่าความแข็ง โดยหนึ่งหน่วยของสเกลเท่ากับความลึก 0.002 มม.

$$\mathrm{HRC} = 100 - \frac{h}{0.002}$$

ชิ้นงานตัวอย่างที่อ่านได้ 60 HRC จึงมีรอยกดลึก $h = (100 - 60) \times 0.002 = 0.080$ มม. และ ค่าที่ต่างกัน 1 HRC คือความลึกที่ต่างกันเพียง 2 µm นี่คือเหตุผลที่เศษหรือคราบน้ำมันใต้ชิ้นงาน ชิ้นงานที่กระดก หรือแท่นรองที่ไม่สะอาด ทำให้ค่าผิดไปได้หลายหน่วย เพราะทุกอย่างที่ยุบตัวระหว่างการกดจะถูกนับรวมเป็นความลึกของรอยกด

Brinell วัดเส้นผ่านศูนย์กลางของรอยกด

Brinell กดลูกบอลทังสเตนคาร์ไบด์ลงบนผิวด้วยแรงสูง ค้างไว้ประมาณ 10 ถึง 15 วินาที แล้ววัดเส้นผ่านศูนย์กลางของรอยกดสองแนวที่ตั้งฉากกันด้วยกล้องขยาย ค่าความแข็งคือแรงกดหารด้วยพื้นที่ผิวโค้งของรอยกด

$$\mathrm{HBW} = \frac{2F}{\pi D \left( D - \sqrt{D^2 - d^2} \right)}$$

$F$ คือแรงกดเป็น kgf $D$ คือเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกบอล และ $d$ คือเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของรอยกด ทั้งสองค่าเป็น มม. ตัวอย่างเช่น เหล็ก S45C ที่ยังไม่ชุบ กดด้วยลูกบอล Ø10 มม. แรง 3000 kgf วัดรอยกดได้ 4.00 มม.

$$\mathrm{HBW} = \frac{2 \times 3000}{\pi \times 10 \times \left( 10 - \sqrt{10^2 - 4.00^2} \right)} = 229$$

ในทางปฏิบัติผู้วัดไม่ต้องคำนวณเอง ใช้ตารางที่มากับเครื่องหรือให้เครื่องคำนวณให้

แรงกดต้องเลือกให้เข้ากับวัสดุและขนาดลูกบอล โดยใช้อัตราส่วน $F / D^2$ เหล็กกล้าและเหล็กหล่อใช้ 30 (ลูกบอล Ø10 กับแรง 3000 kgf) อะลูมิเนียมผสมและทองแดงผสมส่วนใหญ่ใช้ 10 หรือ 5 รอยกดที่ได้ควรมีเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง 0.24 ถึง 0.6 เท่าของลูกบอล ถ้าออกนอกช่วงนี้ให้เปลี่ยนแรงกด

รอยกดของ Brinell ใหญ่ที่สุดในสามวิธี จึงเฉลี่ยความแข็งของเนื้อวัสดุเป็นบริเวณกว้าง เหมาะกับเหล็กหล่อ งานหล่อ และงานตีขึ้นรูปที่เนื้อไม่สม่ำเสมอ แต่ไม่ใช้กับเหล็กชุบแข็ง เพราะลูกบอลจะเสียรูป มาตรฐานจำกัดไว้ที่ประมาณ 650 HBW

Vickers วัดเส้นทแยงมุมของรอยกด

Vickers กดหัวเพชรทรงพีระมิดลงบนผิว แล้ววัดเส้นทแยงมุมของรอยกดรูปสี่เหลี่ยมทั้งสองเส้นด้วยกล้องจุลทรรศน์ของเครื่อง

$$\mathrm{HV} = 1.8544 \, \frac{F}{d^2}$$

$F$ คือแรงกดเป็น kgf และ $d$ คือเส้นทแยงมุมเฉลี่ยเป็น มม. ชิ้นงานตัวอย่างเมื่อกดด้วยแรง 30 kgf วัดเส้นทแยงมุมเฉลี่ยได้ 0.283 มม.

$$\mathrm{HV} = 1.8544 \times \frac{30}{0.283^2} = 695$$

ซึ่งเทียบได้ประมาณ 60 HRC

รอยกดของ Vickers มีรูปร่างเหมือนเดิมไม่ว่าจะกดลึกเท่าไร ค่าที่ได้จึงแทบไม่ขึ้นกับแรงกด และ สเกลเดียวใช้ได้ตั้งแต่โลหะอ่อนที่สุดถึงคาร์ไบด์ แรงกดเลือกได้ตั้งแต่ไม่กี่กรัมถึง 100 kgf จึงเป็นวิธีที่ใช้กับชิ้นงานบาง ชั้นผิวแข็งบาง ผิวเคลือบ และการวัดความแข็งเป็นจุดๆ จากผิวเข้าไปในเนื้อ ข้อเสียคือผิวต้องเรียบมากจนเห็นขอบรอยกดชัด ซึ่งมักต้องขัดเงา และใช้เวลามากกว่า Rockwell

สเกลของ Rockwell

Rockwell มีหลายสเกล แต่ละสเกลคือคู่ของหัวกดกับแรงกดรวม สเกลที่พบในโรงงานมีดังนี้

สเกล	หัวกด	แรงกดรวม (kgf)	ใช้กับ
HRC	หัวเพชรทรงกรวย	150	เหล็กชุบแข็งและอบคืนตัว ช่วงที่ใช้ได้ประมาณ 20 ถึง 70 HRC
HRB	ลูกบอล Ø1.5875 มม. (1/16 นิ้ว)	100	เหล็กกล้าที่ยังไม่ชุบ ทองเหลือง และอะลูมิเนียมผสมชนิดแข็ง ใช้ได้ถึงประมาณ 100 HRB
HRA	หัวเพชรทรงกรวย	60	คาร์ไบด์ เหล็กชุบแข็งชิ้นบาง และชั้นผิวแข็งบาง
HR15N HR30N HR45N	หัวเพชรทรงกรวย	15 30 45	ชั้นผิวแข็งบางและชิ้นงานชุบแข็งชิ้นบาง
HR15T HR30T HR45T	ลูกบอล Ø1.5875 มม.	15 30 45	แผ่นโลหะอ่อนชิ้นบาง

• สเกล N และ T เรียกว่า Rockwell แบบผิว (Superficial Rockwell) ใช้แรงกดเบื้องต้น 3 kgf และหนึ่งหน่วยของสเกลเท่ากับความลึก 0.001 มม. รอยกดจึงตื้นกว่าสเกลปกติมาก ต้องใช้เครื่องที่ทำสเกลนี้ได้
• ค่าที่ต่ำกว่า 20 HRC ให้เปลี่ยนไปใช้ HRB และค่าที่สูงกว่า 100 HRB ให้เปลี่ยนไปใช้ HRC ค่านอกช่วงของสเกลไม่น่าเชื่อถือ เพราะหัวกดจมลึกเกินหรือตื้นเกินกว่าส่วนที่ออกแบบไว้
• มาตรฐานรุ่นปัจจุบันให้ใช้ลูกบอลทังสเตนคาร์ไบด์แทนลูกบอลเหล็กกล้า และเขียนสเกลเป็น HRBW รายงานหรือแบบงานที่เขียน HRB หมายถึงสเกลเดียวกัน

การเลือกวิธีวัด

ชิ้นงาน	วิธีที่เหมาะ	เหตุผล
เหล็กชุบแข็งทั้งชิ้น เช่น แม่พิมพ์ เพลา สลัก	HRC	เร็ว อ่านค่าได้ทันที และแบบงานส่วนใหญ่กำหนดเป็น HRC
วัตถุดิบที่ยังไม่ชุบ เหล็กเส้น เหล็กแผ่น	HBW หรือ HRB	อยู่ต่ำกว่าช่วงของ HRC
เหล็กหล่อ งานหล่อ งานตีขึ้นรูป	HBW	รอยกดใหญ่เฉลี่ยเนื้อที่ไม่สม่ำเสมอ และยอมให้ผิวหยาบกว่าได้
ชิ้นงานชุบแข็งผิวที่ชั้นผิวแข็งบาง	HR15N HR30N หรือ HV	แรงกด 150 kgf ของ HRC จะกดทะลุชั้นผิวแข็งไปถึงแกนที่อ่อนกว่า
การหาความลึกผิวแข็ง	HV แรงกดต่ำ วัดเป็นจุดจากผิวเข้าไปบนหน้าตัด	รอยกดเล็กพอที่จะวัดได้ทุก 0.1 มม.
แผ่นบาง ชิ้นงานเล็ก ผิวเคลือบ	HV แรงกดต่ำ	รอยกดตื้นและเล็ก
คาร์ไบด์	HRA หรือ HV 30	แข็งเกินช่วงของ HRC
ชิ้นงานใหญ่ที่ยกขึ้นเครื่องวัดไม่ได้	เครื่องวัดแบบพกพา	ดูหัวข้อวิธีอื่นที่พบหน้างาน

ถ้าแบบงานกำหนดสเกลไว้แล้ว ให้วัดด้วยสเกลนั้น การวัดด้วยสเกลอื่นแล้วเทียบค่ากลับใช้ได้เฉพาะเมื่อวัดด้วยสเกลที่กำหนดไม่ได้จริงๆ และต้องตกลงกับผู้ออกแบบหรือลูกค้าก่อน

ความหนาขั้นต่ำของชิ้นงาน

ถ้าชิ้นงานบางเกินไป เนื้อใต้รอยกดจะยุบถึงแท่นรอง ค่าที่ได้จะเป็นความแข็งของชิ้นงานรวมกับแท่นรอง สังเกตได้จากรอยนูนหรือรอยด่างที่ด้านหลังของชิ้นงาน

วิธี	ความหนาขั้นต่ำ	ตัวอย่าง
Rockwell หัวเพชร	10 เท่าของความลึกรอยกด $h$	ที่ 58 HRC ค่า $h = (100 - 58) \times 0.002 = 0.084$ มม. ชิ้นงานต้องหนาอย่างน้อย 0.84 มม.
Rockwell ลูกบอล	15 เท่าของความลึกรอยกด $h$	ที่ 80 HRB ค่า $h = (130 - 80) \times 0.002 = 0.100$ มม. ชิ้นงานต้องหนาอย่างน้อย 1.5 มม.
Brinell	8 เท่าของความลึกรอยกด	รอยกด 4.00 มม. จากลูกบอล Ø10 ลึกประมาณ 0.42 มม. ชิ้นงานต้องหนาอย่างน้อยประมาณ 3.3 มม.
Vickers	1.5 เท่าของเส้นทแยงมุม	เส้นทแยงมุม 0.283 มม. ชิ้นงานต้องหนาอย่างน้อย 0.43 มม.

ชั้นผิวแข็งของชิ้นงานชุบแข็งผิวก็ใช้หลักเดียวกัน คือชั้นผิวแข็งต้องหนาพอสำหรับแรงกดที่ใช้ ถ้าไม่แน่ใจให้ใช้สเกลที่แรงกดน้อยลง

ระยะห่างของรอยกด

เนื้อวัสดุรอบรอยกดเปลี่ยนรูปถาวรและแข็งขึ้นจากการขึ้นรูปเย็น (Work hardening) ถ้ากดใกล้รอยเดิมค่าจะสูงเกินจริง ถ้ากดใกล้ขอบเนื้อวัสดุจะปลิ้นออกด้านข้างและค่าจะต่ำเกินจริง

• Rockwell ศูนย์กลางของรอยกดสองรอยห่างกันอย่างน้อย 3 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางรอยกด และห่างจากขอบอย่างน้อย 2.5 เท่า รอยกดของ HRC บนเหล็กชุบแข็งกว้างไม่ถึง 1 มม. การเว้น 3 มม. ระหว่างรอยและจากขอบจึงเพียงพอเสมอ
• Brinell และ Vickers สำหรับเหล็กกล้า ศูนย์กลางของรอยกดห่างกันอย่างน้อย 3 เท่าของขนาดรอยกด และห่างจากขอบอย่างน้อย 2.5 เท่า

การเตรียมชิ้นงานและขั้นตอนการวัด HRC

เตรียมชิ้นงาน

• ผิวที่จะกดต้องสะอาดและเรียบ ไม่มีสะเก็ดออกไซด์จากการชุบ สนิม สี หรือน้ำมัน ผิวเจียระไนหรือผิวขัดด้วยกระดาษทรายละเอียดเพียงพอสำหรับ HRC
• เจียระไนชั้นผิวที่สูญเสียคาร์บอน (Decarburized layer) ออกก่อน ชิ้นงานที่ชุบในเตาที่ไม่ควบคุมบรรยากาศจะมีชั้นผิวอ่อนกว่าเนื้อใน ถ้ากดบนชั้นนี้ค่าจะต่ำกว่าจริง ขณะเจียระไนต้องไม่ให้ผิวร้อนจนไหม้ เพราะจะทำให้ผิวอ่อนลงอีก
• ผิวด้านล่างต้องเรียบ สะอาด และไม่มีครีบ ชิ้นงานต้องนั่งเต็มหน้าบนแท่นรอง (Anvil) โดยไม่กระดก
• ผิวที่กดต้องตั้งฉากกับแนวกด ชิ้นงานที่ผิวบนเอียงต้องใช้อุปกรณ์รองให้ได้ฉาก

ขั้นตอนการวัด

1. เลือกแท่นรองให้เหมาะกับชิ้นงาน แท่นเรียบสำหรับชิ้นงานที่ผิวล่างเรียบ แท่นรูปตัว V สำหรับงานกลม และแท่นปลายเล็กสำหรับชิ้นงานที่ผิวล่างไม่เรียบ เช็ดแท่นรองและหัวกดให้สะอาด
2. ตรวจเครื่องด้วย แท่งเทียบความแข็ง (Hardness test block) ที่มีค่าใกล้กับค่าที่จะวัด เช่น แท่ง 60 HRC สำหรับชิ้นงานตัวอย่าง ถ้าค่าที่อ่านได้ต่างจากค่าบนแท่งเกินเกณฑ์ที่โรงงานกำหนด ซึ่งมักอยู่ที่ประมาณ ±1 HRC ให้หยุดใช้เครื่องและหาสาเหตุก่อน
3. วางชิ้นงาน หมุนสกรูยกชิ้นงานขึ้นจนได้แรงกดเบื้องต้น แล้วปล่อยแรงกดรวม ห้ามจับหรือขยับชิ้นงานระหว่างที่เครื่องกด
4. ทิ้งค่าแรกหลังเปลี่ยนหัวกดหรือแท่นรอง เพราะชิ้นส่วนยังนั่งไม่สนิท
5. วัดอย่างน้อยสามจุด เว้นระยะตามหัวข้อก่อนหน้า แล้วบันทึกทุกค่าพร้อมค่าเฉลี่ย ถ้าสามค่าต่างกันเกิน 2 HRC ให้หาสาเหตุก่อนที่จะเชื่อค่าเฉลี่ย

แท่งเทียบความแข็งใช้ได้เฉพาะหน้าที่สอบเทียบไว้ ห้ามกดที่ด้านหลัง ห้ามเจียระไนผิวเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ และเมื่อรอยกดเต็มหน้าแล้วต้องเปลี่ยนแท่งใหม่

การวัดบนผิวโค้ง

เมื่อกดบนผิวทรงกระบอกหรือทรงกลม เนื้อวัสดุด้านข้างรอยกดมีน้อยกว่าบนผิวเรียบ หัวกดจึงจมลึกกว่า และ ค่าที่อ่านได้จะต่ำกว่าความแข็งจริง มาตรฐานมีตารางค่าแก้ซึ่งต้องบวกเข้ากับค่าที่อ่านได้ ค่าแก้จะมากขึ้นเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กลงและเมื่อวัสดุอ่อนลง เช่น เพลา Ø10 ที่ประมาณ 60 HRC มีค่าแก้ประมาณ +1 HRC ส่วนเพลาที่ใหญ่กว่า Ø25 ที่ความแข็งระดับเดียวกันมีค่าแก้ไม่เกินประมาณ 0.5 HRC ให้ใช้ค่าจากตารางของมาตรฐานที่โรงงานอ้างอิง และระบุในรายงานว่าค่าที่บันทึกแก้แล้วหรือยังไม่ได้แก้

งานกลมต้องวางบนแท่นรูปตัว V ให้แนวกดผ่านแกนของชิ้นงาน ถ้าชิ้นงานกลิ้งได้แม้เพียงเล็กน้อย ค่าจะต่ำและไม่คงที่

การเขียนและการอ่านค่าความแข็ง

รูปแบบของมาตรฐานคือ ตัวเลขนำหน้า ตามด้วยสเกล และสำหรับ Brinell กับ Vickers ตามด้วยเงื่อนไขการวัด

ที่เขียน	อ่านว่า
60 HRC	ความแข็ง Rockwell 60 วัดด้วยสเกล C
85 HRBW	ความแข็ง Rockwell 85 วัดด้วยสเกล B ใช้ลูกบอลทังสเตนคาร์ไบด์
81 HR30N	ความแข็ง Rockwell แบบผิว 81 วัดด้วยสเกล 30N
229 HBW 10/3000	ความแข็ง Brinell 229 วัดด้วยลูกบอล Ø10 มม. แรงกด 3000 kgf
695 HV 30	ความแข็ง Vickers 695 วัดด้วยแรงกด 30 kgf

แบบงานและเอกสารเก่ามักเขียนสเกลนำหน้า เช่น HRC 60 หรือ HB 229 ซึ่งมีความหมายเดียวกัน

การกำหนดความแข็งบนแบบงาน

ข้อกำหนดที่ตรวจได้โดยไม่ต้องตีความควรมีครบสี่อย่าง

• ช่วงของค่า ไม่ใช่ค่าเดียว เช่น 58–62 HRC การวัด HRC หน้างานมีความไม่แน่นอนประมาณ ±1 HRC และผลของการชุบแข็งก็กระจายอยู่ในช่วงหนึ่ง ช่วงที่กำหนดจึงมักกว้างประมาณ 4 HRC ขึ้นไป
• สเกล ที่ตรงกับความแข็งและความหนาของชิ้นงาน
• ตำแหน่งที่ให้วัด ถ้าชิ้นงานมีผิวที่ห้ามมีรอยกด เช่น ผิวซีลหรือผิวที่รับแบริ่ง หรือถ้าชุบแข็งเฉพาะบางบริเวณ
• ความลึกผิวแข็ง สำหรับชิ้นงานชุบแข็งผิว เช่น “ชุบแข็งผิว 58–62 HRC ความลึกผิวแข็ง 0.8–1.2 มม.” สำหรับชิ้นงานชุบผิวแข็งแบบเติมคาร์บอน (Carburizing) ความลึกผิวแข็ง (Case hardening depth ย่อว่า CHD) โดยทั่วไปหมายถึงระยะจากผิวถึงจุดที่ความแข็งลดลงเหลือ 550 HV หาได้จากการตัดชิ้นงานตัวอย่างแล้ววัด Vickers เป็นจุดๆ จากผิวเข้าไป

การเทียบค่าระหว่างสเกล

ตารางเทียบค่าอยู่ในมาตรฐาน ISO 18265 และ ASTM E140 ค่าในตารางได้จากการวัดชิ้นงานจำนวนมากด้วยหลายวิธีแล้วหาความสัมพันธ์ จึงเป็น ค่าโดยประมาณที่ใช้ได้กับกลุ่มวัสดุที่ตารางระบุเท่านั้น วัสดุต่างกลุ่มยืดหยุ่นและแข็งตัวจากการขึ้นรูปเย็นไม่เท่ากัน รอยกดจากหัวกดต่างชนิดจึงสัมพันธ์กันคนละแบบ มาตรฐานจึงแยกตารางตามกลุ่มวัสดุ

ตารางเทียบค่าแยกตามกลุ่มวัสดุ คือเหล็กกล้า เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก เหล็กหล่อขาวผสม ทองเหลือง และอะลูมิเนียม อยู่ในตารางเทียบค่าความแข็ง ตัวอย่างความต่างระหว่างกลุ่มวัสดุ

• เหล็กกล้า ที่วัดได้ 229 HBW เช่น S45C ในตัวอย่างก่อนหน้า เทียบได้ประมาณ 98 HRB และในช่วงของ HRB ค่า HV กับค่า Brinell ของเหล็กกล้าเท่ากัน
• เหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก ที่ค่า HRB เดียวกันมีค่า Brinell สูงกว่าเหล็กกล้าคาร์บอน ที่ 100 HRB ต่างกันถึง 16 หน่วย
• เหล็กหล่อขาวผสม ที่ค่า HV เดียวกันอ่านค่า HRC ได้ต่ำกว่าเหล็กกล้าประมาณ 2 หน่วย ถ้าใช้ตารางของเหล็กกล้า ค่าที่เทียบได้จะสูงเกินจริง ส่วนเหล็กหล่อเทาและเหล็กหล่อเหนียวไม่มีตารางใน ASTM E140 เพราะกราไฟต์ในเนื้อทำให้ค่าจากรอยกดขนาดเล็กกระจายมาก จึงนิยมวัดด้วย Brinell โดยตรง
• ทองเหลืองและอะลูมิเนียม ที่ 80 HRB หรือ 90 HRB มีค่า HV ใกล้กับเหล็กกล้า แต่ค่า Brinell ต่างกันมาก เพราะโลหะอ่อนวัด Brinell ที่แรงกด 500 kgf ไม่ใช่ 3000 kgf

ข้อควรระวังในการใช้ตารางเทียบ

• ใช้ตารางของกลุ่มวัสดุที่ตรงกับชิ้นงานเท่านั้น ตารางของเหล็กกล้าเป็นตารางที่หาง่ายที่สุดและมักติดอยู่ข้างเครื่องวัด แต่ใช้กับเหล็กกล้าไร้สนิมออสเทนนิติก เหล็กหล่อ ทองเหลือง หรืออะลูมิเนียมไม่ได้
• ดูเงื่อนไขของค่า Brinell ค่า HB ที่แรงกด 500 kgf กับที่แรงกด 3000 kgf ไม่ใช่ค่าเดียวกัน
• ค่าที่เทียบมาใช้ตัดสินผ่านหรือไม่ผ่านที่ขอบของช่วงไม่ได้ ถ้าแบบงานกำหนด 58–62 HRC และวัดได้ 655 HV ซึ่งเทียบได้ประมาณ 58 HRC ต้องวัดซ้ำด้วย HRC
• รายงานค่าที่วัดจริงพร้อมสเกลที่วัดเสมอ แล้วจึงใส่ค่าที่เทียบไว้ในวงเล็บ เช่น 695 HV 30 (ประมาณ 60 HRC)
• ความต้านทานแรงดึงของเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าผสมที่ยังไม่ชุบหรือชุบแข็งปานกลางประมาณได้จาก ความต้านทานแรงดึง (MPa) ≈ 3.4 × HBW เช่น 229 HBW ประมาณ 780 MPa ใช้เป็นค่าประมาณเท่านั้น ไม่ใช้แทนการทดสอบแรงดึง และใช้กับวัสดุกลุ่มอื่นไม่ได้

วิธีอื่นที่พบหน้างาน

• เครื่องวัดแบบกระดอน (Leeb) เป็นเครื่องพกพาที่ยิงหัวกระแทกเล็กๆ ลงบนผิว แล้ววัดความเร็วที่กระดอนกลับ ได้ค่าเป็น HL ซึ่งเครื่องแปลงเป็น HRC หรือ HB ให้ ใช้กับชิ้นงานใหญ่ที่ยกขึ้นเครื่องวัดไม่ได้ เช่น แม่พิมพ์ขนาดใหญ่หรือลูกกลิ้ง ชิ้นงานต้องหนักและหนาพอตามคู่มือของเครื่อง มิฉะนั้นชิ้นงานจะสั่นและค่าจะต่ำ ค่าที่ได้ละเอียดน้อยกว่าเครื่องตั้งโต๊ะ จึงเหมาะกับการคัดแยกและการตรวจเบื้องต้น
• เครื่องวัดแบบอัลตราโซนิก (UCI) เป็นเครื่องพกพาที่กดหัวเพชร Vickers ขนาดเล็ก ใช้กับชิ้นงานเล็กและบางกว่าที่เครื่องแบบกระดอนวัดได้
• ตะไบทดสอบความแข็ง เป็นชุดตะไบที่มีความแข็งต่างกันเป็นขั้น เช่น 40 45 50 55 60 และ 65 HRC ตะไบที่อ่อนกว่าชิ้นงานจะลื่นไปบนผิว ตะไบที่แข็งกว่าจะกินเนื้อ ใช้ตรวจอย่างรวดเร็วว่าชิ้นงานชุบแข็งแล้วหรือยัง ไม่ใช้แทนการวัด
• Shore ใช้กับยางและพลาสติก ไม่เกี่ยวกับสเกลของโลหะ

ความแข็งกับงานตัด

ความแข็งของชิ้นงานเป็นข้อมูลแรกที่ต้องรู้ก่อนเลือกค่าการตัดงาน

• แค็ตตาล็อกของผู้ผลิตเครื่องมือให้ความเร็วตัดแยกตามความแข็งของวัสดุ วัสดุที่แข็งขึ้นต้องใช้ความเร็วตัดต่ำลง รายละเอียดอยู่ในบทความความเร็วตัดและอัตราป้อน
• เหล็กชุบแข็งตั้งแต่ประมาณ 45 HRC ขึ้นไปจัดอยู่ในกลุ่มวัสดุ H ซึ่งต้องใช้เกรดของเครื่องมือสำหรับงานแข็งโดยเฉพาะ ดูหัวข้อเลือกเกรดในบทความเม็ดมีดกลึง
• เมื่อเครื่องมือสึกเร็วผิดปกติทั้งที่ใช้โปรแกรมและค่าการตัดงานเดิม ให้วัดความแข็งของวัตถุดิบล็อตนั้นเทียบกับล็อตก่อน วัตถุดิบเกรดเดียวกันจากต่างล็อตมีความแข็งต่างกันได้หลายสิบ HBW
• กระบวนการบางอย่างมีขีดจำกัดของความแข็ง เช่น การขัดอัดผิวรูด้วยลูกกลิ้งใช้ได้ถึงประมาณ 40–45 HRC

ปัญหาที่พบบ่อย

อาการ	สาเหตุที่เป็นไปได้	วิธีแก้
ค่าต่ำกว่าที่คาดทั้งที่ชุบแข็งถูกต้อง	กดบนชั้นผิวที่สูญเสียคาร์บอนหรือบนสะเก็ดออกไซด์	เจียระไนผิวออกจนถึงเนื้อใน โดยไม่ให้ผิวร้อน แล้ววัดใหม่
ค่าแรกต่ำกว่าค่าถัดไปอย่างเห็นได้ชัด	หัวกดหรือแท่นรองยังนั่งไม่สนิทหลังเปลี่ยน	ทิ้งค่าแรกหลังเปลี่ยนหัวกดหรือแท่นรองทุกครั้ง
ค่าต่ำและกระจายมาก	ชิ้นงานกระดก มีเศษ ครีบ หรือน้ำมันใต้ชิ้นงาน หรืองานกลมกลิ้งบนแท่น	ทำความสะอาดและลบครีบที่ผิวล่าง ใช้แท่นรองที่เหมาะกับรูปร่าง และรองรับส่วนที่ยื่นยาว
ค่าต่ำบนชิ้นงานบาง และมีรอยนูนที่ด้านหลัง	ชิ้นงานบางกว่าความหนาขั้นต่ำของสเกลที่ใช้	เปลี่ยนเป็นสเกลที่แรงกดน้อยลง เช่น HRA HR30N หรือ HV
ชิ้นงานชุบแข็งผิวอ่านค่า HRC ได้ต่ำ	ชั้นผิวแข็งบาง แรงกด 150 kgf กดทะลุถึงแกนที่อ่อนกว่า	ใช้ HR15N HR30N หรือ HV และตรวจความลึกผิวแข็ง
ค่าต่ำบนเพลาเล็ก	ยังไม่ได้บวกค่าแก้ของผิวโค้ง	บวกค่าแก้ตามตารางของมาตรฐาน
ค่าสูงผิดปกติบางจุด	กดใกล้รอยกดเดิม	เว้นระยะห่างระหว่างรอยกดอย่างน้อย 3 เท่าของขนาดรอยกด
ค่าต่ำเมื่อกดใกล้ขอบ	เนื้อวัสดุปลิ้นออกทางขอบ	เว้นระยะจากขอบอย่างน้อย 2.5 เท่าของขนาดรอยกด
เครื่องสองเครื่องอ่านค่าต่างกัน	เครื่องใดเครื่องหนึ่งคลาดเคลื่อน หัวเพชรบิ่นหรือสึก	ตรวจทั้งสองเครื่องด้วยแท่งเทียบความแข็งแท่งเดียวกัน และตรวจปลายหัวเพชรด้วยแว่นขยาย
ค่าต่างกันมากระหว่างตำแหน่งบนชิ้นเดียวกัน	ชิ้นงานชุบแข็งไม่ทั่ว เช่น ส่วนหนาเย็นตัวช้ากว่า	เป็นผลของการชุบจริง ไม่ใช่ความผิดพลาดของการวัด ให้รายงานค่าตามตำแหน่ง

สรุป

• ความแข็งคือความต้านทานต่อการถูกกดจนเปลี่ยนรูปถาวร ตัวเลขมีความหมายเมื่อมีสเกลกำกับเท่านั้น
• Rockwell วัดความลึกของรอยกดและอ่านค่าได้ทันที ค่า 1 HRC คือความลึก 2 µm ความสะอาดและการรองรับชิ้นงานจึงมีผลมาก
• Brinell ให้รอยกดใหญ่ เหมาะกับวัตถุดิบ เหล็กหล่อ และงานตีขึ้นรูป Vickers ใช้สเกลเดียวได้ทุกความแข็ง เหมาะกับชิ้นงานบาง ชั้นผิวแข็ง และการหาความลึกผิวแข็ง
• HRC ใช้ได้ในช่วงประมาณ 20 ถึง 70 เหล็กที่อ่อนกว่านั้นใช้ HRB หรือ HBW ชิ้นงานบางหรือชั้นผิวแข็งบางใช้ HRA สเกล N หรือ HV
• ชิ้นงานต้องหนาอย่างน้อย 10 เท่าของความลึกรอยกดสำหรับ Rockwell หัวเพชร รอยกดต้องห่างกันอย่างน้อย 3 เท่าของขนาดรอยกด และห่างจากขอบอย่างน้อย 2.5 เท่า
• ตรวจเครื่องด้วยแท่งเทียบความแข็งก่อนใช้ ทิ้งค่าแรกหลังเปลี่ยนหัวกดหรือแท่นรอง และวัดอย่างน้อยสามจุด
• ค่าที่อ่านได้บนผิวโค้งต่ำกว่าจริง ต้องบวกค่าแก้ตามตารางของมาตรฐาน
• ตารางเทียบค่าระหว่างสเกลเป็นค่าโดยประมาณของกลุ่มวัสดุหนึ่ง การตัดสินผ่านหรือไม่ผ่านต้องวัดด้วยสเกลที่แบบงานกำหนด