경도란 무엇인가?

[edm2005]

경도계의 종류와 원리(경도란 무엇인가)

●경도(hardness)

　물질의 단단함과 무른 정도를 나타내는 것을 경도라고도 하며 1772년에 프랑스의 R.A.레오뮈르가 긁은 자국의 크기로 굳기를 처음으로 측정하였고, 1822년에는 독일의 F.모스가 광물의 굳기를 나타내는 척도를 정하였다.

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 표시한다.

공업 면에서도 경도를 측정하는 경우가 많다. 예를 들면 금속의 열처리효과나 균질성을 조사하는 데에는 경도를 시험하는 것이 가장 좋다.

∙경도시험의 종류

⑴압입 경도 시험(Indentation test)

　정적 하중이 볼, 원추, 피라미드, 쐐기등과 같은 압입체(Indenter)에 작용된다. 하중은 각종 시험기 또는 하중장치를 통하여 작용케 할 수 있으나, 보통 특수 시험기인 경도시험기가 사용된다. 이 경도 시험에서는 압입체가 만든 면적, 표면적, 깊이 혹은 체적 등이 측정되고 지시된 하중 및 측정된 압입 자국으로부터 경도치가 계산된다. 이 방식을 이용한 것에는 다음과 같은 것들이 있다.

　① 브리넬 경도계 ② 로크웰 경도계 ③ 비커스 경도계

⑵긋기 시험(Scratch test)

　시험하려고 하는 시편에 표준 물질로써 긋기 흔적을 만든다. 가장 대표적인 것이 Mohs 경도이다. 이 밖에도 시편위에 다이아몬드 또는 굳은 재질로써 긋기 흔적을 만들고 다이아몬드의 하중을 긋기 흔적의 폭으로 나눈 값으로 경도를 표시하는 마르텐스 경도 시험계가 있다.

⑶반발 시험(Rebound test)

　낙하 하중을 지정된 높이에서 시편의 표면에 낙하시켜 반발한 높이로 경도를 측정한다. 쇼어 경도시험계가 이와 같은 방법을 이용한 것이다

•경도시험기별 원리

1. 모스 시험계(Mohs test)

모스 시험은 어떤 재료가 다른 재료를 긁어 흠집을 낼 수 있는 능력에 근본을 두고 있다. 모스 경도는 10등급으로 되어 있으며, 경도 1의 활석에서 경도 10으 다이아몬드까지 각 등급에 표준광석이 정해져 있으며, 광물학자나 지질학자들 사이에서 통용되고 있다. 연한 금속은 모스 경도 2∼3정도, 경화강은 약 6정도, 그리고 연삭숫돌에 사용되는 알루미나는 모스 경도 9이다

2. Micro Hardness Tester(미소경도시험기/微小硬度試驗機)

수십 g 이하의 작은 하중(荷重)을 사용하는 경도시험기로서 경도는 하중을 바꾸면 다른 수치가 나터난다, 따라서 Micro Hardness Tester는 작은 결정, 아주 얇은 단단한 물체, 조직 중의 입자(粒子)의 경도, 도금층과 같은 표면의 얇은 층, 경도의 분포을 측정하는데 사용된다.

이와 달리 정사각뿔 모양의 다이아몬드 압자(壓子)를 갖춘 비커스 경도시험기는 하중이 작든 크든 거의 같은 결과가 얻어지므로 많이 사용된다.