경도의 종류 - 로크웰, 브리넬, 쇼어, 비커즈, 모스 경도

재료 과학 및 공학에서 경도는 재료가 변형, 압입 또는 긁힘에 저항하는 능력을 의미합니다. 종종 Rockwell 또는 Vickers 경도 테스트와 같은 기술을 사용하여 측정하는데, 여기에는 재료 표면에 표준화된 양의 압력을 가하고 결과 압흔의 깊이 또는 크기를 측정하는 작업이 포함됩니다.

광물학에서 경도는 긁힘에 대한 광물의 저항성을 측정한 것입니다. 그것은 1(매우 부드럽고 긁히기 쉬운)에서 10(매우 단단하고 긁기 어려운)까지의 등급을 매기는 모스 척도를 사용하여 측정됩니다.

이번 포스팅에서는 로크웰 경도, 브리넬 경도, 쇼어 경도, 비커즈 경도, 모스 척도에 대해 살펴보도록 하겠습니다.

로크웰 경도란?

로크웰 경도는 다이아몬드 원뿔 또는 강철 공과 같은 단단한 물체에 의한 압입 또는 침투에 대한 재료의 저항을 측정한 것으로 금속, 플라스틱 및 기타 재료의 경도를 결정하는 데 사용되는 일반적인 방법입니다. 로크웰 경도 시험은 관통기를 사용하여 재료에 표준 하중을 가한 다음 관통기에 의해 생성된 압흔의 깊이를 측정하는 것인데 결과는 0~100 범위의 로크웰 경도 스케일의 수치로 표시되며 스케일의 숫자가 높을수록 경도가 높고 가장 일반적으로 사용되는 스케일은 HRC(Rockwell C) 및 HRB(Rockwell B) 스케일입니다. 로크웰 경도 시험은 특정 용도에 대한 재료의 적합성을 결정하기 위해 제조, 품질 관리 및 재료 과학에서 널리 사용됩니다.

 

브리넬 경도란?

브리넬 경도는 로크웰 경도와 유사하게 압흔에 대한 재료의 저항을 측정한 것이며 브리넬 경도 시험은 경화강 또는 카바이드 볼을 사용하여 재료에 알려진 하중을 가한 다음 결과 압흔의 직경을 측정하는 것입니다. 브리넬 경도(BHN)는 적용된 하중을 압흔의 표면적으로 나누어 계산합니다.

브리넬 경도 시험은 종종 다른 경도 시험 방법에 비해 거친 재료에 사용되며 일반적으로 금속의 경도를 측정하는 데 사용되지만 플라스틱, 세라믹 및 기타 재료에도 사용할 수 있고 테스트는 일반적으로 500kgf ~ 3000kgf 사이의 하중과 테스트 대상 재료에 따라 직경 1mm ~ 10mm의 볼을 사용하여 수행됩니다.

브리넬 경도 값은 뒤에 "HB"가 오는 숫자로 표시됩니다(예: 300 HB). 값이 높을수록 경도가 높음을 나타내며 테스트 결과를 사용하여 여러 재료의 상대적 경도를 비교하거나 시간 경과에 따른 재료 특성의 일관성을 모니터링할 수 있으며 제조, 품질 관리 및 재료 과학에서 재료가 의도한 용도에 필요한 사양을 충족하는지 확인하기 위해 널리 사용됩니다.

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쇼어 경도란?

쇼어 경도는 플라스틱, 고무 및 엘라스토머와 같은 비금속 재료의 압흔 저항성을 측정한 것으로 1900년대 초에 테스트를 개발한 발명가인 Albert F. Shore의 이름을 따서 명명되었으며 쇼어 경도 테스트는 경도계라는 장치를 사용하여 테스트 중인 재료의 표면에 바늘이 침투하는 깊이를 측정합니다. 바늘은 일반적으로 경화강으로 만들어지며 사용되는 쇼어 경도 스케일에 따라 특정 모양과 크기를 갖습니다.

Shore A, Shore B, Shore C, Shore D 및 Shore O 스케일을 포함하여 Shore 경도 테스트에 사용되는 여러 가지 스케일이 있는데 Shore A 척도는 가장 일반적으로 사용되며 고무 및 플라스틱과 같은 부드러운 재료용으로 설계되었고 Shore D 스케일은 더 단단한 플라스틱 및 일부 금속과 같은 더 단단한 재료에 사용됩니다. 쇼어 경도 값은 사용된 척도에 따라 문자 "A", "B", "C", "D" 또는 "O"가 뒤에 오는 숫자로 표시됩니다.

쇼어 경도 시험은 비금속 재료의 경도를 측정하는 빠르고 쉬운 방법이며 자동차, 건설 및 소비재와 같은 산업에서 일반적으로 사용되며 특정 응용 분야에 대한 재료의 적합성을 결정하고 시간 경과에 따른 재료 특성의 일관성을 모니터링하는 데 사용할 수 있지만 재료 강도 또는 강성을 직접 측정하는 것이 아니며 재료 특성을 완전히 평가하기 위해 다른 재료 시험 방법과 함께 사용해야 합니다.

 

비커즈 경도란?

비커스 경도는 브리넬 경도 및 로크웰 경도와 유사하게 압흔에 대한 재료의 저항을 측정한 것이며 1900년대 초에 테스트를 개발한 발명가 George Edward Armstrong Vickers의 이름을 따서 명명되었습니다. 비커스 경도 테스트는 다이아몬드 피라미드 인덴터를 사용하여 테스트 중인 재료의 표면에 작은 흔적을 남기고 인덴터는 일반적으로 1kgf에서 120kgf 사이의 하중을 사용하여 재료에 압입되며 결과 인상의 대각선 길이는 현미경을 사용하여 측정됩니다.

Vickers 경도 값은 하중을 압흔의 표면적으로 나누어 계산하며 제곱밀리미터당 킬로그램 힘(kgf/mm²) 또는 기가파스칼(GPa) 단위로 표시되고 일반적으로 금속, 세라믹 및 기타 재료의 경도를 측정하는 데 사용됩니다. 얇거나 작은 샘플의 경도를 측정하는 데 특히 유용하며 특정 응용 분야에 대한 재료의 적합성을 결정하고 시간이 지남에 따라 재료 특성의 일관성을 모니터링하는 데 사용할 수 있습니다.

Vickers 경도 시험은 제조, 품질 관리 및 재료 과학에서 널리 사용되며 가장 다양하고 정확한 경도 시험 방법 중 하나이며 재료 특성과 가공 조건 사이의 관계를 연구하기 위해 연구 개발에 사용됩니다.

 

모스 척도란?

모스 척도는 서로 긁는 능력에 따라 광물의 경도를 평가하는 데 사용되는 시스템으로 이 저울은 1812년 독일 광물학자 프리드리히 모스(Friedrich Mohs)가 개발했으며 10가지 광물로 구성되어 있으며 가장 부드러운 것은 활석(1위)이고 다이아몬드는 가장 단단합니다(10위). 척도는 등급이 높은 광물이 등급이 낮은 광물보다 훨씬 더 단단합니다.

모스 척도는 상대적인 척도로, 한 광물이 다른 광물을 긁을 수 있는 능력을 기반으로 하는데 예를 들어 광물 A가 광물 B를 긁을 수 있지만 광물 C는 긁지 못한다면 광물 A는 광물 B보다 모스 경도가 높지만 광물 C보다 모스 경도가 낮다고 할 수 있습니다.

Mohs 척도는 일반적으로 지질학 및 광물학에서 광물을 식별하고 특성을 결정하는 데 사용되며 건설, 광업 및 보석과 같은 산업에서 재료의 경도와 특정 응용 분야에 대한 적합성을 평가하는 데 사용됩니다. 하지만 Mohs 척도는 재료의 강도나 인성을 직접 측정하는 것이 아니며 Vickers 경도 시험이나 인장 강도 시험과 같은 다른 시험이 특정 용도에 더 적합할 수 있다는 점에 유의해야 합니다.