「硬さ＝強さ」じゃない？金属の硬度にまつわる誤解と真実

はじめに：硬度と強度は「似て非なる」材料特性

金属の設計・加工・品質管理に関わる現場では、「この材料、硬いから丈夫だろう」という認識が一般的に広まっています。しかし、硬さ（Hardness）と強さ（Strength）は同じものではありません。

この誤解によって、以下のようなトラブルが実際に発生しています。

• 摩耗対策のつもりで高硬度材を選んだが、割れやすくなり早期破損
• 構造強度を高めるつもりで焼入れしたら、靱性が落ちて破壊
• 引張強さの高い材料に加工を加えたら、工具摩耗が激しくコスト増

今日は、金属材料における「硬さ」と「強さ」の定義から、それぞれの測定方法・役割・関係性、そして現場での使い分けまで、図や例を交えつつ、体系的に解説していきます。

硬さ（Hardness）とは何か？

硬さとは、外部からの機械的な力に対して、材料表面が変形や傷をどれだけ受けにくいかを表す物性値です。
つまり、硬さは「へこみにくさ」「削れにくさ」「すり減りにくさ」と直結しています。

硬さの測定方法と種類

試験法	測定原理	用途・特徴
ロックウェル硬さ（HR）	圧子のへこみ深さを測定	工場現場での迅速測定に最適
ビッカース硬さ（HV）	圧子の**へこみ面積（対角線）**を測定	微細部品や熱処理層、研究向き
ブリネル硬さ（HB）	球状圧子のへこみ直径から算出	鋳物や非鉄金属、大きな材料に対応
モース硬さ	引っかき傷の有無で評価	主に鉱物向け（工業材料にはあまり使われない）

強さ（Strength）とは何か？

強さとは、外力に対して材料がどの程度壊れにくいか・変形しにくいかを示す性質です。金属の「機械的強度」とも呼ばれ、荷重に対する全体的な抵抗性を評価します。

強さの主な種類と指標

項目	内容	単位
引張強さ（Tensile Strength）	引っ張って破断するまでの最大応力	MPa
降伏点（Yield Strength）	弾性限界を超えて永久変形を起こす直前の応力	MPa
靱性（Toughness）	割れにくさ、衝撃吸収能力（粘り強さ）	J/cm²など
疲労強さ（Fatigue Strength）	繰り返し荷重に耐える力	MPa
圧縮強さ（Compressive Strength）	押し潰される力に対する抵抗	MPa

硬さと強さは「比例関係」ではない

硬くても壊れやすい材料の例

材料	硬さ	強さ（靱性）	備考
ガラス	非常に高い	非常に低い	衝撃に極端に弱く、脆性破壊しやすい
超硬合金	高い	中〜低	摩耗には強いが、割れやすい
焼入れ鋼（表層）	高い	低い（内部は強い）	表面硬化後の内部構造に注意

一方、強いが硬くない材料も存在

材料	硬さ	強さ（引張・靱性）	特徴
焼なまし銅	低い	中程度（延性高い）	成形性が良く、割れにくい
オーステナイト系SUS	中程度	非常に高い	靱性が高く、耐食性も優れる
高張力鋼（ハイテン材）	中	高い（強度と軽さの両立）	自動車部品で活用される

硬さと強さのバランスをどう設計に活かすか？

金属材料は、「強くて硬い」理想的な特性を持たせようとすると、脆さ（割れやすさ）とのトレードオフが生じます。そのため、多くの設計では「表面硬さ＋内部靱性」というように、異なる機械的特性を部位ごとに組み合わせる工夫がなされています。

代表的な材料設計例

表面硬化処理（浸炭処理・窒化処理など）

• 表面：硬く摩耗に強い
• 内部：粘りがあり衝撃に耐える
  → ギア、シャフトなどに多用

複合材料・積層材料

• 異なる硬さ・強さを持つ素材を積層して強度と軽量化を両立
  → 自動車の衝突安全構造など

焼入れ＋焼戻し（焼き戻しによる靱性向上）

• 焼入れで硬くしたあと、適度に焼戻しして割れにくくする
  → 工具鋼、金型材などに使用

実務での材料選定｜硬さと強さをどう判断する？

判断ポイント

判断基準	具体例	推奨材料例
摩耗対策を重視	金型、パンチ、刃物	SKD11、超硬合金、表面硬化鋼
衝撃・曲げに耐える	建設機械、車軸、重荷重部材	SCM440、S45C（熱処理済）
軽量＋強度が必要	自動車部品、航空部品	ハイテン材、チタン合金
加工性重視	深絞り、冷間成形、曲げ加工	アルミ合金、焼なまし銅

まとめ｜「硬さ＝強さ」は落とし穴。材料選定は多角的に！

項目	概要
硬さとは？	表面がへこみにくく、摩耗に強い性質（局所的）
強さとは？	全体として壊れにくく、粘り強い性質（構造的）
誤解の危険性	高硬度材料＝強靱ではない。脆性破壊のリスクあり
設計の工夫	用途に応じて「表面硬さ」「内部靱性」を使い分ける
判断ポイント	用途・荷重・加工性・コストのバランスを総合的に判断