경도(Hardness) 변환기

5개 경도 스케일 — 언제 어떤 걸 쓰나

경도 숫자는 무엇을 잰 값인가 — 압흔 깊이와 시편 두께

세 시험 모두 단단한 압자를 눌러 남은 자국(압흔)으로 경도를 정하지만, 무엇을 재는지가 다릅니다. 로크웰은 압흔의 깊이를 재서 HRC = 100 − h ÷ 0.002 mm로 계산하므로 HRC 1포인트가 깊이 2 µm에 해당합니다(강구를 쓰는 HRB는 130 − h ÷ 0.002 mm). 비커스는 사각 압흔의 대각선 길이 d로 HV = 0.1891 × F(N) ÷ d², 브리넬은 둥근 압흔의 지름으로 하중을 압흔 표면적으로 나눈 값을 씁니다.

이렇게 물리량 자체가 달라서 스케일 사이를 잇는 이론식은 없고, 같은 시편을 여러 방법으로 잰 실측을 모은 경험 환산표(ASTM E140·ISO 18265)가 유일한 다리입니다. 또 압흔이 시편 두께에 비해 너무 깊으면 받침대의 영향을 받아 값이 틀어지므로 각 규격이 최소 두께를 정해 두었습니다. 아래는 각 정의식으로 계산한 예시입니다.

비커스 압흔 깊이는 대각선의 약 1/7(136° 피라미드 형상)로 계산. 브리넬 HBW 10/3000은 10 mm 구·3000 kgf 조건 표기입니다. 두께 규칙은 로크웰 ISO 6508-1, 비커스 ISO 6507-1, 브리넬 ISO 6506-1 기준.

표의 예시대로라면 브리넬(HB 200)은 약 4 mm, HRC는 1 mm 안팎, 비커스(HV10 700)는 0.3 mm 미만의 두께가 있어야 제대로 잴 수 있습니다. 1 mm 이하 박판·면도날·코팅층을 HRC로 재면 실제보다 낮게 나오기 쉬워, 이런 시편은 HV(또는 하중을 낮춘 표면 로크웰)로 재고 필요할 때만 환산하는 편이 맞습니다.

ASTM E140 — 강철 경도 환산 표준

본 도구의 경도 상호 환산은 ASTM E140(Standard Hardness Conversion Tables for Metals)의 Table 1(비오스테나이트계 강 — 탄소강·합금강·공구강)과 Table 2(연질 구간·HRB)를 기반으로 합니다. 강철의 통계적 평균치를 정리한 표로, 오래전부터 산업 현장의 공통 기준으로 쓰여 왔습니다. 인장강도 열은 E140에 없는 항목이라 ISO 18265(경도값의 인장강도 환산) 표 A.1(비합금·저합금강)을 따릅니다.

• 강철 전용 — 알루미늄·구리·니켈 합금은 별도 표가 있으며 본 도구는 적용되지 않습니다.
• 오차는 한 숫자로 못 박을 수 없음 — E140은 “재료별 편차가 커서 환산 오차의 신뢰한계를 제시할 수 없다”(§6.2)고 명시합니다. 환산값은 어디까지나 근사치로, 같은 HV라도 강종·열처리에 따라 환산 HRC가 달라질 수 있어요.
• 스테인리스 칼 강재는 편차 주의 — VG-10·M390 같은 고탄소 칼 강재는 공구강과 성질이 가까워 이 환산이 실무·카탈로그에서 널리 통용되지만, 마르텐사이트계 스테인리스는 Table 1과 편차를 보일 수 있어 ASTM이 전용 환산표를 추가하는 개정 작업(WK97782)을 진행 중입니다. 강재 비교·취미 용도로는 충분하고, 규격 판정·품질 검사라면 해당 스케일로 직접 측정하는 것이 원칙.
• HRC ≥ 20 권장 — 그 이하 영역은 측정 신뢰도가 떨어지므로 HRB를 사용하세요.
• 브리넬 구 표기 — 현행 ASTM E10·ISO 6506은 초경(텅스텐카바이드) 구만 인정(HBW)합니다. 구형 강구(HBS) 측정값은 고경도(약 450 HB 이상)에서 HBW와 차이가 날 수 있어요.
• 인장강도는 추정값 — 정확한 인장강도는 인장시험기로 측정해야 합니다. 통상 UTS ≈ 3.45 × HB (MPa) 근사가 자주 쓰이고, 본 도구의 ISO 18265 보간값도 이와 대체로 일치합니다.

이 도구는 값을 어떻게 구하나 — HV 축 선형 보간

환산표는 HRC 1포인트 간격처럼 띄엄띄엄 수록돼 있어서, 표 사이 값은 인접한 두 행 사이를 직선으로 보간합니다. 입력한 스케일에서 값을 감싸는 두 행을 찾아 비율을 구하고, 그 비율로 HV를 먼저 추정한 뒤 HV를 공통 축으로 삼아 다른 열(HRC·HB·HRB·인장강도)을 다시 보간합니다. 모든 열이 HV와 같은 방향으로 증가하기 때문에 가능한 방식입니다.

• HRC 45 입력 → 표에 있는 행 그대로 HV 446 · HB 421 · 인장강도 1,440 MPa. 근사식 3.45 × HB = 1,452 MPa와 1% 안팎으로 맞습니다.
• HB 200 입력(중탄소강 프리셋 — S45C 불림재 수준) → HV 210 · HRB 95.0 · 인장강도 675 MPa. HRC 칸은 ‘—’입니다 — HRC 20(HB 226)보다 무른 영역이라 HRC로는 잴 수 없기 때문입니다.
• 인장강도 1,000 MPa 입력 → HV 312 · HRC 31.2 · HB 295. 설계 도면의 강도 요구를 현장 경도 검사값으로 옮길 때 쓰는 방향입니다.
• HRC 60 입력 → HV 697 · HB 654이지만 인장강도는 ‘—’. ISO 18265 인장강도 열이 HV 650에서 끝나므로 표 끝값으로 붙잡아 두지 않고 비워 둡니다. HB 654도 브리넬 시험 상한(650 HBW)을 넘어 ‘범위 외’로 표시됩니다.

입력 자체가 표 수록 범위(HRC 20~68, HV 80~940 등)를 벗어나면 기울기를 연장해 그럴듯한 숫자를 만들지 않고 환산을 멈춥니다. 표 밖의 값이 필요하다면 그 스케일로 직접 측정하는 수밖에 없습니다.

강철 경도 환산표 — HRC 20~68 · HRB 55~100

아래 두 표는 위 변환기와 같은 데이터·같은 보간 함수로 계산한 값이라 화면 결과와 정확히 일치합니다. 인장강도가 ‘—’인 칸은 ISO 18265 표 A.1의 수록 범위(HV 80~650) 밖입니다.

HB 칸 중 650을 넘는 값(HRC 60 부근)은 초경 구 브리넬 시험의 적용 상한 밖이라 실측으로는 나오지 않는 참고값입니다. HRB 값은 ASTM E140 Table 2를 HV 기준으로 재보간한 것이라, 변환기에서 HRB로 환산하면 소수 첫째 자리까지 표시됩니다(예: HB 200 → HRB 95.0).

환산값을 쓸 때 흔한 실수

• 표면 경화 부품을 한 숫자로 보기 — 침탄·질화·고주파 경화 부품은 표면과 심부 경도가 크게 다릅니다. HRC 150 kgf 압흔은 0.1 mm 안팎까지 들어가므로 얇은 경화층이면 심부의 영향을 받아 낮게 나옵니다. 경화층 평가는 단면을 잘라 깊이별 HV를 재는 것이 일반적입니다.
• 곡면·원통을 평면처럼 재기 — 지름이 작은 봉이나 공구 자루는 압흔이 옆으로 흘러 값이 낮게 나오며, 로크웰 규격에는 원통 시편 보정값이 따로 있습니다. 가능하면 평면을 만들어 측정합니다.
• 탈탄층·녹·도금 위를 재기 — 열처리 후 표면 탈탄층이나 도금층은 원소재보다 무르거나 단단합니다. 측정면을 연마해 원소재를 드러낸 뒤 잽니다.
• 환산값으로 합격 판정하기 — 도면이 HRC 58~62를 요구하는데 HV로 재서 환산했다면 그 결과는 참고치입니다. 규격 판정은 지정된 스케일로 직접 측정한 값이 기준입니다.
• 비철금속·스테인리스·주철에 그대로 적용하기 — 오스테나이트계 스테인리스(304 등), 알루미늄, 황동은 강철 표와 관계가 달라 이 환산을 쓰면 안 됩니다. 주철(회주철·구상흑연주철)도 강철 표의 대상이 아닙니다. 흑연이 박힌 조직이라 같은 경도에서도 인장강도가 훨씬 낮아, HB 200 전후 회주철의 실제 인장강도는 약 200~250 MPa(KS D 4301 GC200·GC250 등급 수준)로 환산값(675 MPa)과 크게 다릅니다. 주철 강도는 재질 등급 규격이나 인장시험으로 확인하세요.

칼·공구를 비교하는 취미 용도라면 환산값으로 충분하지만, 납품 검사·파손 원인 분석·설계 강도 확인처럼 결과에 책임이 따르는 경우에는 해당 스케일 실측과 인장시험을 시험기관에 의뢰하는 것이 원칙입니다.

칼 강재(Steel) 경도 가이드

칼 경도는 날 끝 유지력(edge retention)과 인성(toughness)의 트레이드오프를 결정합니다. 일반적으로 60 HRC를 기준으로 위는 “오래 가지만 잘 부러짐”, 아래는 “빨리 무뎌지지만 잘 안 부러짐”. 아래 수치는 제조사 공표 HRC 스펙 기준 참고표이며, 스테인리스 칼 강재의 스케일 간 환산 편차는 위 ASTM E140 단락의 주의를 참고하세요.

자주 묻는 질문