경도(硬度/hardness), 경도 측정기, 경도 측정
“경도란 물질의 단단함과 무른 정도를 나타내는 단위”
1772년에 프랑스의 R.A.레오뮈르가 긁은 자국의 크기로 굳기를 처음으로 측정하였고, 1822년에는 독일의 F.모스가 광물의 굳기를 나타내는 척도를 정하였으며 이 방법은 무른 활석에서 단단한 다이아몬드에 이르기까지 10단계의 광물을 정하고, 미지의 재료 표면을 문질러 그 표면에 자국이 생기는 것으로 굳기를 정하는 것이다. 이것을 모스경도라고 한다.
요즈음은 이것을 15단계로 나누어서 새로운 모스척도로 정하여, 경도 8.5, 경도 10 등으로 경도를 표시하며 표면에서 경도를 측정하는 경우가 많다. 예를 들면 금속의 열처리 효과나 금속재질의 성질이나 균질성을 조사하는 데에는 경도를 시험하는 것이 가장 좋다. 이 시험법으로는 다음과 같은 종류가 실용화되어 있다.
브리넬, 로크웰, 비커스경도기는 압입 경도시험기로 재료를 강하게 눌러 시험재료의 표면의 영구변형을 살피는 것이며, 쇼어경도시험기는 해머 등을 충돌시켰을 때의 반발력을 측정하는 충격경도 시험기이다.또 재료를 날카로운 도구로 굵어 할퀴기 경도를 측정하기도 한다. 광물의 굳기를 결정하는 데는 모스 경도계가 사용된다. 경도는 표준물질과 비교해서 결정하며 이것에 의해 재료의 기계적 성질은 알 수 있다.
경도 측정, 경도 시험, 경도 테스트의 종류
“경도 시험이란 사용하고자 하는 재료의 경도 값을 알기 위해 하는 테스트”
경도는 재료의 단단함과 무른 정도를 나타내는 물리적인 특성입니다. 다양한 경도 시험 방법이 있으며, 각 방법은 특정한 시험 조건에 따라 적용됩니다. 여기서는 각 경도 시험 방법에 대한 간단한 설명을 제공하겠습니다.
- 브리넬 경도 시험기 (Brinell Hardness Tester):
- 브리넬 경도 시험기는 강구(steel ball)를 일정한 하중과 시간으로 시편의 표면에 압입하여 경도를 측정합니다.
- 경도 값은 P(하중) / (πDh)로 계산되며, 여기서 P는 하중, D는 강구의 지름, h는 우묵한 자국의 직경입니다.
- 주로 열처리, 주물, 특수강 등의 금속소재와 비철금속, 합금소재에 사용됩니다.
- 로크웰 경도 시험기 (Rockwell Hardness Tester):
- 로크웰 시험기는 다양한 방법으로 경도를 측정할 수 있습니다. 가장 흔한 것으로는 B스케일(HRB)과 C스케일(HRC)이 있습니다.
- 각각 지름이 1.588mm인 강구를 누르는 방법과 원뿔형 다이아몬드를 누르는 방법으로 측정합니다.
- 측정된 경도 값은 시험기의 다이얼에 표시되며, 시험물질의 단단함을 판단하는 데 많이 사용됩니다.
- 비커스 경도 시험기 (Vickers Hardness Tester):
- 비커스 시험기는 136° 대면각의 피라미드형 다이아몬드를 시험물질에 압입하여 굳기를 측정합니다.
- 하중을 Pkg, 피트의 대각선 길이를 dmm로 나타내며, 경도는 HV=1.854P/d^2로 계산됩니다.
- 작은 결정, 얇은 단단한 물체, 경도의 분포 등을 조사할 때 유용합니다.
- 미소 경도 시험기 (Micro Hardness Tester):
- 미소 경도 시험기는 비커스 경도 시험기와 유사하지만 하중을 아주 작게 하여 시험면의 직접 경도 측정이 가능합니다.
- 작은 부분의 굳기를 측정하거나, 도금 층과 같은 얇은 층의 경도를 조사할 때 사용됩니다.
- 쇼어 경도 시험기 (Shore Hardness Tester):
- 쇼어 시험기는 시험물질의 표면을 누르는 방식으로 경도를 측정합니다.
- 경도 값은 HO>=(10,000/65)×(h/hO)로 표시되며, 오목한 팬이 거의 없고 측정이 간단하여 많은 분야에서 사용됩니다.
각 시험 방법은 재료의 종류와 적용 목적에 따라 선택되어야 하며, 정확한 경도 값을 얻기 위해서는 적절한 시험 조건과 시험기기의 사용이 필요합니다. 시험이 주의사항으로는 시편이 너무 얇거나, 너무 시편 가장자리에서 측정했거나 누름위치를 서로 너무 가까이 했을 경우에는 부정확한 결과가 나온다. 시편의 두께는 누름깊이의 10배이상이 되어야 한다.
