경도의 정의

재료 과학에서 경도는 기계적 압입이나 마모에 의해 유발되는 국부적인 소성 변형에 대한 저항의 척도입니다. 일반적으로 재료마다 경도가 다릅니다. 예를 들어, 티타늄 및 베릴륨과 같은 경금속은 나트륨 및 금속 주석과 같은 연금속 또는 목재 및 일반 플라스틱보다 더 단단합니다. 경도 측정에는 스크래치 경도, 압입 경도 및 반발 경도가 있습니다.

경질 물질의 일반적인 예로는 세라믹, 콘크리트, 특정 금속 및 초경질 물질이 있으며, 이는 연질 물질과 대조될 수 있습니다.

경도 측정의 주요 유형

경도 측정에는 긁힘, 압입 및 반발의 세 가지 주요 유형이 있습니다. 이러한 각 측정 등급 내에는 개별 측정 척도가 있습니다.

(1) 긁힘 경도

긁힘 경도는 날카로운 물체의 마찰로 인한 파손 또는 영구 소성 변형에 대한 샘플의 내성을 측정한 것입니다. 원리는 더 단단한 재료로 만든 물체가 더 부드러운 재료로 만든 물체를 긁는다는 것입니다. 코팅을 테스트할 때 스크래치 경도는 필름을 통해 기판까지 절단하는 데 필요한 힘을 나타냅니다. 가장 일반적인 테스트는 광물학에서 사용되는 모스 척도입니다. 이 측정을 수행하는 한 가지 도구는 경화계입니다.

이러한 테스트를 수행하는 데 사용되는 또 다른 도구는 포켓 경도 테스터입니다. 이 도구는 4륜 캐리지에 부착된 눈금 표시가 있는 스케일 암으로 구성됩니다. 날카로운 테두리가 있는 스크래치 도구는 테스트 표면에 미리 결정된 각도로 장착됩니다. 그것을 사용하기 위해 알려진 질량의 무게가 눈금 표시 중 하나에서 스케일 암에 추가되고 도구는 테스트 표면을 가로질러 당겨집니다. 무게와 표시를 사용하면 복잡한 기계 없이도 알려진 압력을 적용할 수 있습니다.

(2) 압입 경도

압입 경도는 날카로운 물체의 일정한 압축 하중으로 인한 재료 변형에 대한 샘플의 저항을 측정합니다. 압입 경도 시험은 주로 엔지니어링 및 야금학에서 사용됩니다. 테스트는 특정 치수 및 하중을 가한 압입자가 남긴 압흔의 임계 치수를 측정한다는 기본 전제에서 작동합니다.

일반적인 압입 경도 척도는 Rockwell, Vickers, Shore 및 Brinell입니다.

(3)반동 경도

동적 경도라고도 하는 반발 경도는 고정된 높이에서 재료 위로 떨어지는 다이아몬드 팁 해머의 "바운스" 높이를 측정합니다. 이러한 유형의 경도는 탄성과 관련이 있습니다. 이 측정을 수행하는 데 사용되는 장치를 입체경이라고 합니다.

반발 경도를 측정하는 두 가지 척도는 Leeb 반발 경도 시험과 Bennett 경도 척도입니다.

초음파 접촉 임피던스(UCI) 방법은 진동 막대의 주파수를 측정하여 경도를 결정합니다. 막대는 진동 요소가 있는 금속 샤프트와 한쪽 끝에 장착된 피라미드 모양의 다이아몬드로 구성됩니다.

선택된 경질 및 초경질 재료의 비커스 경도

다이아몬드는 현재까지 알려진 가장 단단한 재료로 비커스 경도가 70–150 GPa 범위입니다. 다이아몬드는 높은 열전도율과 전기 절연 특성을 모두 보여주며 이 재료의 실용적인 응용 분야를 찾는 데 많은 관심을 기울였습니다.

합성 다이아몬드는 1950년대부터 산업용으로 생산되어 통신, 레이저 광학, 의료, 절단, 연삭 및 드릴링 등 다양한 응용 분야에 사용됩니다. 합성 다이아몬드는 PDC 절단기의 핵심 원료이기도 합니다.

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