硬度的定義
硬度的定義
在材料科學中，硬度是對由機械壓痕或磨損引起的局部塑性變形的抵抗力的量度。一般來說，不同材料的硬度不同；例如，鈦和鈹等硬金屬比鈉和金屬錫等軟金屬或木材和普通塑料更硬。硬度有不同的測量方法：划痕硬度、壓痕硬度和回彈硬度。
硬物質的常見例子是陶瓷、混凝土、某些金屬和超硬材料，它們可以與軟物質形成對比。
硬度測量的主要類型
硬度測量主要分為三種類型：划痕、壓痕和回彈。在這些測量類別中的每一個中，都有單獨的測量尺度。
(1)划痕硬度
划痕硬度是衡量樣品抵抗尖銳物體摩擦引起的斷裂或永久塑性變形的能力。原理是由較硬材料製成的物體會刮傷由較軟材料製成的物體。測試塗層時，划痕硬度是指切穿薄膜到達基材所需的力。最常見的測試是用於礦物學的莫氏量表。進行這種測量的一種工具是硬度計。
用於進行這些測試的另一個工具是袖珍硬度計。該工具由一個帶有刻度標記的刻度臂組成，該刻度標記連接到一個四輪車架上。帶有鋒利邊緣的划痕工具以預定角度安裝在測試表面上。為了使用它，將已知質量的重量添加到刻度臂上的一個刻度標記處，然後將工具拉過測試表面。重量和標記的使用允許在不需要復雜機械的情況下施加已知的壓力。
(2)壓痕硬度
壓痕硬度測量樣品對來自尖銳物體的恆定壓縮載荷引起的材料變形的抵抗力。壓痕硬度測試主要用於工程和冶金。測試的基本前提是測量由特定尺寸和加載的壓頭留下的壓痕的臨界尺寸。
常見的壓痕硬度標尺有洛氏、維氏、肖氏和布氏等。
(3)回彈硬度
回彈硬度，也稱為動態硬度，測量金剛石鎚頭從固定高度落到材料上的“彈跳”高度。這種硬度與彈性有關。用於進行此測量的設備稱為立體鏡。
測量回彈硬度的兩個標尺是里氏回彈硬度測試和貝內特硬度標尺。
超聲波接觸阻抗 (UCI) 方法通過測量振動棒的頻率來確定硬度。該桿由一根帶有振動元件的金屬軸和一個安裝在一端的金字塔形金剛石組成。
精選硬質和超硬材料的維氏硬度
金剛石是迄今為止已知的最硬的材料，維氏硬度在 70-150 GPa 範圍內。金剛石顯示出高導熱性和電絕緣性，並且在尋找這種材料的實際應用方面已經投入了很多注意力。
自 1950 年代以來，人造金剛石已被生產用於工業用途，用途廣泛：電信、激光光學、醫療保健、切割、研磨和鑽孔等。人造金剛石也是 PDC 刀具的關鍵原材料。
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