硬さ計
硬さ計は、材料表面の圧痕抵抗や反発力を定量化し、金属・樹脂・ゴムなどの機械的特性評価に用いる計測機器である。代表的な方式にはブリネル、ビッカース、ロックウェル、ショア、リーブ（Leeb）などがあり、用途や材料、板厚に応じて手法を選定する。研究開発から受入検査、工程内管理、故障解析まで広く使われ、試験条件の標準化（JIS/ISO）と校正により再現性とトレーサビリティを確保するのが要点である。測定結果は HB、HV、HRC/HRB/HRA、HS、HL などの尺度で表され、変換表による単純換算は誤差を招くため原則として避けるべきである。
硬さの概念と指標
硬さは局所的な塑性変形や表面損傷（圧痕・傷）への抵抗を示す指標である。引張強さなどのバルク特性と相関を持つことが多いが、完全な同一概念ではない。ブリネルは HB、ビッカースは HV、ロックウェルは HRC/HRB/HRA のようにスケールが異なるため、評価目的と材料特性に沿って尺度を選ぶ。微小領域の評価では微小ビッカースやヌープ（HK）を使い、薄膜・表面改質層や微細組織のばらつきを把握できる。
試験方式の種類
各方式は圧子形状、荷重付与方法、評価量が異なる。対象材料、必要とする深さ分解能、作業効率などを踏まえ、硬さ計の方式を選定することが重要である。
ブリネル硬さ試験（HB）
焼入れしていない鋼や鋳鉄など比較的粗い組織に適する。硬球（通常は焼入鋼または超硬の球）に所定荷重を負荷し、圧痕直径から HB を算出する。大きめの圧痕により組織の平均化が効き、ばらつきに強い反面、薄板や硬質表面には不向きである。
ビッカース硬さ試験（HV）
ダイヤモンド四角錐圧子を用い、対角長から HV を求める。荷重範囲が広く、微小からマクロまで同一尺度で扱える汎用性が利点である。熱処理層の深さ分布や溶接部の局所評価にも適するが、対角測定の読取り誤差に注意する。
ロックウェル硬さ試験（HRC/HRB/HRA）
予荷重と主荷重の組合せで圧入深さの差を読み取るため、迅速かつ自動化に適する。HRC は硬鋼、HRB は軟鋼・非鉄、HRA は硬質薄物などに使う。検査現場でのスループットが高い一方、薄板では裏面影響が出やすく、最小厚さ要件を満たす必要がある。
ショア硬さ（HS）
ゴム・樹脂の硬さ評価に広く用いられる。スプリング荷重と規定圧子での貫入深さから目盛を読む。タイプ A/D など材料・硬さ域に応じたスケールを選ぶ。温度依存やクリープの影響が大きいため、環境条件の管理が重要である。
リーブ反発硬さ（HL）
反発速度比を指標とするポータブル方式で、現場の大型構造物や据付品の迅速点検に有効である。表面粗さ・曲率・質量の影響を受けやすく、補正や適合判定を合わせて運用する。
機構と構成
硬さ計は、荷重付与機構（分銅、スプリング、サーボ制御）、圧子（ダイヤモンド、超硬球）、試料支持台（平面・V ブロック・球座）、変位検出系（深さ計、対物レンズ＋カメラ）、制御・演算ユニットから成る。自動フォーカス、画像解析による対角長測定、統計処理（平均・標準偏差・管理図）、データ出力（USB/Ethernet）を備えたモデルは工程品質管理に適する。微小硬さではステージ位置決め精度と振動対策が測定の要となる。
測定手順と条件設定
試験片は平滑・清浄な面を確保し、規定の最小厚さと裏当て条件を満たす。荷重、保持時間、圧子種、環境温度などの条件を規格に沿って設定する。圧痕間隔は干渉を避けるため十分に離し、異方性や硬化層の影響を考慮して複数点を測定する。微小領域では表面仕上げ（研磨粒度）と押込み深さの比を管理し、実効分解能を確保する。
校正・トレーサビリティ
規格に適合した基準硬さブロックで日常点検と定期校正を実施し、圧子摩耗、荷重誤差、指示系ズレを監視する。校正証明書と不確かさ評価を整備して測定の信頼性を担保する。画像測定系を用いる場合は倍率検定と画素当たり長さの校正を合わせて行う。
誤差要因と対策
- 試料条件：表面粗さ、酸化皮膜、曲面・薄板、残留応力が結果を偏らせる。平坦化、適切なアンビル、裏当てで補正する。
- 装置条件：圧子摩耗、荷重の立上り特性、保持時間のばらつきが再現性を損なう。保守と定期点検で安定化する。
- 読取り誤差：ビッカース対角長の視認性、ロックウェル深さ指示のゼロ点ずれに注意する。画像解析や自動ゼロ設定が有効である。
- 換算の乱用：HB⇔HV⇔HRC などの単純換算は材質・組織依存性により誤差が大きい。必要時のみ規格準拠の範囲で適用する。
選定のポイント
- 材料と硬さ域：熱処理鋼は HRC、軟質金属は HRB/HB、薄膜や微小部は HV を優先する。
- 試料形状：薄板・曲面・小物は治具と方式を工夫する。現場据付品はポータブル HL が有効。
- 品質管理：測定スループット、再現性、SPC 連携、データ追跡性、ユーザー権限管理を評価する。
- 規格適合：JIS/ISO の要求（荷重、保持時間、圧子形状、最小厚さ）に適合するか確認する。
安全と保全
圧子・試料の破損防止のため、荷重条件を越えた運用を避け、異物付着を排除する。ダイヤモンド圧子の欠けは結果を大きく乱すため、保護キャップと清掃手順を徹底する。ステージ移動時の指挟みや落下事故を防ぎ、電装・駆動部の定期点検と潤滑を行う。長期安定運用には環境管理（温湿度・振動）と定期校正が不可欠である。
導入後の運用と記録
硬さ計の導入後は、作業標準書に基づく条件設定、日常点検、基準片による前後確認、異常時の是正処置を定める。測定データはロット・設備・条件と紐づけて保存し、工程能力や熱処理の安定性を継続監視する。教育訓練によりオペレータ間差を抑え、監査対応に耐える記録体系を構築することが品質保証の鍵である。