경도와 강도
경도는 재료의 기계적 성질을 구분할 때 사용하는 보편적인 기준이다. 변형에 대한 저항력의 크기로 표시한다. 어느 물체에 그보다 더 딱딱한 물체로 눌렀을 때 생긴 흔적으로 크기를 계산한다. 경도는 가공성이나 내마모성에 영향을 미친다. 경도는 딱딱함이고 강도는 단단함이다. 유리의 경우 경도는 높지만 강도가 약해 충격에 깨지기 쉽다. 금속은 경도와 강도가 모두 우수한 재료이다. 각종 역학 계산에서 경도값과 강도값을 혼동하지 않도록 주의해야 한다.
경도의 종류
절삭가공한 강의 표면은 가공경화가 일어나 변질층이 형성되어 경도가 높지만 모재 안으로 들어갈수록 경도는 낮아진다. 반대로 경화 처리된 강을 절삭했을 때 급격한 절삭열의 발생으로 표면에 뜨임(템퍼링) 효과가 발생해서 연화하는 경우도 있다. 가공경화는 얇은 변질층을 생성시키는 것이다. 가공을 종료한 표면 경도는 재료의 조직, 가공 방법 등에 따라 차이가 있으나 보통 0.1~0.5㎜ 깊이에서부터 모재와 비슷해진다. 경도 종류에는 로크웰 경도, 브리넬 경도, 비커스 경도, 쇼어 경도 등이 있다.
| 종류 | 기호 | 하중 형상 | 설명 |
|---|---|---|---|
| 로크웰 경도 | HRC HRB | 구(球) 원추 | 재료에 하중을 가해서 생긴 압흔의 깊이로 표시한다. 얇은 재료와 열처리한 단단한 재료도 측정 가능하다. B스케일과 C스케일이 있다. |
| 브리넬 경도 | HB | 구(球) | 원형 구(球)를 압입하여 생긴 압흔의 직경을 측정하여 그 표면적을 계산하고 단위면적당 작용한 응력으로 표시한다. |
| 비커스 경도 | HV | 사각추 | 사각추를 압입하여 생긴 압흔의 대각선 길이를 측정하여 그 표면적을 계산하고 단위면적당 작용한 응력으로 표시한다. |
| 쇼어 경도 | HS | 해머 | 다이아몬드가 부착된 해머를 자유낙하시켜 그 반발력으로 튀어오른 높이를 측정한다. |
로크웰 경도 B스케일의 외부하중은 원형 구(球) 형태이고 어닐링강, 연강의 경도 측정에 사용한다. C스케일의 외부하중은 원추형이고 열처리강에 사용한다. 시험하중은 C스케일(1471N)이 B스케일(980.7N)보다 크다.