在鋼材中，HRC 40 的硬度值在對應的尺度上大約等同於 HV 392 與 HB 371，而這種單一對應關係，正是你在輸入完數字後，計算機立即回傳的結果。選擇 HRC 40 作為硬度換算計算機的範例非常實用，因為這個數值落在硬化鋼的範圍內，而大多數實際生產中的硬度測試都在這個區間進行——包括熱處理軸、表面硬化齒輪、工具室試樣，以及進料檢驗報告中出現的焊接區。硬度換算計算機正是為了這類交叉對照工作而設計的:在單一尺度上輸入一個量測數字，Rockwell C、Rockwell B、Vickers 與 Brinell 的等效值便會一次全部顯示，並附上由同一對照表得出的概略抗拉強度。這裡沒有提交按鈕、無需上傳，也沒有等待——頁面會隨著你的輸入即時更新。
硬度換算計算機範例實際展示了什麼
一個典型的範例從單一已知值開始，以一組少量的等效值結束。假設實驗室報告上標示熱處理銷的硬度為 40 HRC。開啟計算機，將輸入欄位保留在 Rockwell C，在欄位中輸入 40，等效值便會出現:大約 HV 392、大約 HB 371，以及以 MPa 和 ksi 為單位的概略抗拉強度。同樣的技巧也可以反向操作——在 Brinell 欄位中輸入 371 HB，工具便會同時回傳 HRC 40、HV 392，以及抗拉強度估計值——因此一個實際演練的範例，真正展示的是雙向換算，而非單向查詢。
這種雙向往返的行為，正是計算機相較於印刷對照表從一開始就更有用的原因。印刷對照表只列出有人選擇發表的列，而列與列之間的間隙，迫使人們只能以目測估算。計算機儲存了相同的基準列，但透過線性內插填補間隙，因此在支援範圍內的任何數值，都能回傳一個可用的數字，而不是「查最接近的那一列」的註腳。讀取輸出結果也能告訴你某個尺度實際上不適用的時機:HRC 40 對 Rockwell B 範圍而言硬得太多，因此計算機在 HRB 處回傳未定義的標記，而不是自行虛構一個數字。
計算機進行換算的四種尺度
每種尺度使用不同的壓頭與負荷來測量硬度，這也是為何底層依據的是單一對照表，而非封閉形式的方程式。硬度換算計算機所處理的四種尺度，摘要如下。
| 尺度 | 符號 | 壓頭 | 負荷 | 典型範圍 | 用途 |
|---|---|---|---|---|---|
| Rockwell C | HRC | 鑽石圓錐 | 150 kgf | HRC 20 – 68 | 硬化鋼、工具鋼、焊道檢查 |
| Rockwell B | HRB | 1/16 in 鋼球 | 100 kgf | 最高約 HRB 100 | 軟鋼、黃銅、鋁合金 |
| Vickers | HV | 鑽石稜錐 | 可變 | 涵蓋全範圍的定義 | 參考尺度、實驗室作業、小試樣 |
| Brinell | HB | 10 mm 鋼球或碳化鎢球 | 3000 kgf | HB 100 – 650(約 650 以上為 HBW) | 鍛件、鑄件、粗晶粒鋼 |
Rockwell C 是所有經過淬火與回火熱處理工件的主力尺度。Rockwell B 涵蓋較軟的一端——退火低碳鋼、黃銅與鋁——並在 HRB 100 附近達到飽和，這也是它極少被引用於更硬材料的原因。Vickers 是參考尺度，因為鑽石稜錐壓頭與可變負荷，使它在整個硬度範圍內都有明確的定義，因此已發表的換算對照表是以它為基準。Brinell 是粗糙鍛件與鑄件的首選尺度，在這些材料上 10 mm 鋼球不會陷入單一晶粒;在大約 HB 650 以上時，則必須使用碳化鎢球(HBW)，因為鋼球本身會產生變形。
如何在計算機中執行硬度換算
以下的步驟與計算機在螢幕上執行的動作一致，這使得這個演練範例能輕鬆地套用到你自己的輸入上。
- 開啟硬度換算計算機，並從輸入選單中挑選你已知的尺度——Rockwell C (HRC)、Rockwell B (HRB)、Vickers (HV) 或 Brinell (HB)。在欄位下方，工具會顯示該尺度已發表對照表所涵蓋的範圍。
- 輸入你量測到的硬度值。對照表所支援的最小值與最大值，會直接列在輸入框下方，讓你能一眼判斷自己的數值是否在範圍內。
- 隨著頁面更新，讀取等效值。Rockwell C、Rockwell B、Vickers、Brinell，以及以 MPa 和 ksi 為單位的概略抗拉強度，都會同時改變。
- 如果輸入值恰好落在已發表的基準列上，計算機會回傳對照表中的標準數字。如果落在兩個基準列之間，則會在兩者之間進行線性內插。如果超出最高或最低的已發表基準，工具會將該輸入標示為超出範圍，而不是外推出一個虛構的數值。
演練範例:在所有尺度間換算 HRC 40
使用 HRC 40 作為範例，數字容易驗證，因為 HRC 40 本身就是一個已發表的基準列:HV 392 與 HB 371 是該硬度在碳鋼與低合金鋼中的標準值。在選擇 Rockwell C 作為輸入尺度、並於欄位中輸入 40 之後，計算機會顯示:
- Rockwell C:HRC 40(輸入值原樣回傳)
- Vickers:約 HV 392
- Brinell:約 HB 371
- Rockwell B:此硬度下未定義
- 概略抗拉強度:同一高強度區間的數值，以 MPa 和 ksi 表示
HRB 欄位會顯示未定義，因為 Rockwell B 在遠低於 HRC 40 時就已達到飽和——較軟的鋼最高僅落在 HRB 100 左右，而較硬的鋼則會把鋼球壓頭推進一個讀值與真實硬度不再相關的區域。計算機不會虛構一個 B 尺度的數字;它只會將該尺度標示為不適用，讓你能專注在有效的讀值上。
你可以反向執行相同的範例來確認來回換算的一致性:在 Brinell 欄位中輸入 371，計算機便會回傳 HRC 40、HV 392，以及來自 HB 371 的抗拉強度估計值，僅有少量的四捨五入誤差，因為 Brinell 在對照表的該區段並非完全線性。來回換算的結果會在一個尺度單位的小數位以內吻合，因為每個結果都基於同一份已發表的對照表，而非三個各自獨立的公式。
換算數字的來源
計算機中的基準列，與全球材料工程參考文獻中所收錄的相同，係取自 ASTM E140 與 SAE J417 針對非沃斯田鐵系碳鋼與低合金鋼的換算對照表。其中有幾個基準值值得認識，因為它們幾乎會出現在每一份鋼材報告中。
| Rockwell C | Vickers (HV) | Brinell (HB) | 備註 |
|---|---|---|---|
| HRC 20 | ~HV 238 | ~HB 222 | 接近軟端，大約 HRB 97 |
| HRC 40 | ~HV 392 | ~HB 371 | 中段硬化鋼基準 |
| HRC 60 | ~HV 697 | ~HB 654 | 硬化工具鋼範圍 |
這三列是計算機進行內插所依據的基準。低於 HRC 20 時，對照表會進入 Rockwell B 成為自然尺度的區間;高於 HRC 68 時，鑽石圓錐已接近其實際的上限，因此計算機會將超出範圍的輸入標示出來，而不是自行猜測。由於對照表是已發表的資料而非擬合公式，計算機無法回傳一個單一、精確的數學答案——每一列都帶有原始對照表所公布時的四捨五入——但相鄰兩列之間的差異相當小，使得內插值仍落在典型的工程容差範圍內。
換算值何時不再可靠
這份對照表是針對非沃斯田鐵系碳鋼與低合金鋼進行校正的，涵蓋了機器零件、扣件與結構構件上絕大多數的硬度讀數。在這個材料族之外，關聯性會改變，換算出來的數字可能會有相當大的誤差。沃斯田鐵系不鏽鋼(例如 304 與 316)、硬度約在 HRC 60 以上的硬化工具鋼、鑄鐵，以及鋁、銅、黃銅等非鐵金屬，都遵循不同的曲線。將鋼材對照表用於 304 不鏽鋼工件時，所回傳的數字看起來合理，實際上卻往往比真實硬度低了數個 HRC。
與硬度輸出並列顯示的抗拉強度估計值，也有相同的注意事項。對於碳鋼與低合金鋼，抗拉強度與硬度的對應關係密切到足以使 MPa 與 ksi 的數字，成為依據相同 ASTM 資料得出的有用工程估計值。對於其他金屬，這種關係並不成立——沃斯田鐵系不鏽鋼相較於其抗拉強度顯得偏軟，而鋁的抗拉強度與硬度比值則比鋼陡峭得多。請將 MPa 與 ksi 的數字視為快速的檢查，而非真正的拉伸試驗的替代品，特別是對於安全關鍵的零件，例如承重扣件、壓力容器元件、吊升硬體，以及任何傳動系統中的旋轉元件。
如果你使用的是來自 Brinell 壓痕的數據，而非證書上的硬度數字，那麼在我們 HRC 40 範例中等同於 HB 371 的結果，本來也應該可以直接從量測 10 mm 鋼球的壓痕直徑得出。若要執行這個步驟——根據負荷、鋼球直徑與壓痕直徑計算 Brinell 數值——Brinell 硬度計算機會代你套用 BHN 公式，讓你無需翻閱任何公式表。
常見原因：兩個轉換後的數值不一致
即使底下附有已發表的對照表，同一個工件上的兩個讀數有時仍會相差一個刻度單位以上。最大的變異來源在於工件內部的硬度梯度——表面脫碳、較軟核心上方的薄硬化層，或單純是表面讀數與拋光截面的差異。第二個來源是壓頭：Rockwell B 使用磨損的鋼球會讀低，Brinell 使用鋼球在 HB 650 以上也會讀低，原因相同，因為鋼球本身會變形。第三個來源是操作者——手動 Rockwell 機的停留時間、Brinell 壓頭的接近速度，以及準備表面的清潔度，都會讓結果偏移零點幾個刻度。
計算機無法修正上述任何一個變異來源，因為它們發生在你輸入的數字之前。它能做到的是：只要有一個可信的測量值，確保你需要引用的其他每個刻度都與同一份已發表的對照表一致。這就是使用硬度轉換計算機範例，而非追求封閉形式公式的實際價值：你可以少花時間反覆質疑數學，多花時間思考一開始測量到的數字是否就是應該使用的數字。
一旦你得到所需的轉換後數值——在這個計算範例中從 HRC 40 到 HB 371，或上方的 HV 697，或是圖面上標註的硬度範圍——你就可以把它與規格做比較、將結果填入檢驗報告，然後繼續處理下一個樣本。
如果你正在權衡選項，A4 放大到 A3 的百分比：計算範例有詳細說明。
如果你正在權衡選項，年齡計算機範例：結果看起來像什麼有詳細說明。