Kovuus

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Tämä artikkeli kertoo mekaanisesta kovuudesta. Veden kovuus tarkoittaa tiettyjen suolojen määrää.

Kovuus on materiaalin mekaaninen ominaisuus, kyky vastustaa muodonmuutosta eli naarmuuntumista, kulumista ja leikkaantumista.selvennä Kovuutta mitataan useilla eri tavoilla, joista tärkeimmät ovat Rockwell-kovuus, Brinell-kovuus, Vickers-kovuus ja Mohsin kovuus. Kovin luonnossa esiintyvä aine on timantti, sitäkin kovempia boorioksideja voidaan valmistaa synteettisesti.

Metalliseosten kovuuteen vaikuttaa useat eri seikat, kuten:

  • seosaineet
  • kylmämuokkausaste
  • lämpökäsittelyhistoria
  • kappaleen pintakäsittely

Kovuusmittaukset eivät anna kertamittauksella tarkkaa tulosta vaan mittauksia on käsiteltävä tilastollisesti. Samaten kovuusarvoja ei tulisi ilmoittaa "liian" tarkasti. Esimerkiksi kovuusarvo 85,5 HV10 ei ole järkevä, koska samasta kappaleesta mitatuilla HV10 arvoilla on tyypillisesti +/- 2 yksikön hajonta.

Eri kovuusastekoille on tehty muuntotaulukoita, mutta niiden käytössä tulee olla varovainen. 10 % muunnosvirhe on paitsi mahdollinen, myös todennäköinen.

Mohsin kovuus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Pääartikkeli: Mohsin kovuus.

Mohsin kovuus on yksinkertainen tapa luokitella mineraaleja, ja sitä on käytetty jo vuodesta 1822. Asteikkoon kuuluu kymmenen mineraalia, jotka on luokiteltu 1–10. Asteikon kovempi mineraali naarmuttaa pehmeämpää. Asteikko ei ole tasavälinen ja väliin jäävää kovuutta on vaikea arvioida.

Tutkittavaa ainetta naarmutetaan näillä eri mineraaleilla ja verrataan niiden kovuutta.

Timantti 10
Korundi 9
Topaasi 8
Kvartsi 7
Maasälpä 6
Apatiitti 5
Fluoriitti 4
Kalsiitti 3
Kipsi 2
Talkki 1

Kynnen kovuus on noin 2,5 (naarmuttaa kipsiä) ja puukon terän kovuus 5,5.

Vickers-kovuus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Materiaalin Vickers-kovuus määritetään laitteistolla, jossa tylpän pyramidin muotoinen timanttikärki painaa materiaaliin tietyllä voimalla. Pyramidin kylkien kulma on 136° ja painona on 1–100 kg massa. Paino pidetään 10–15 sekunnin ajan. Tämän jälkeen kappaleeseen syntyneen kuvion mitat mitataan mikroskoopilla ja eri mittauskertojen keskiarvona lasketaan materiaalin kovuus. Kovuus saadaan jakamalla massa syntyneen kuvion koolla. Yleisimmät kovuusmittaukseen käytetyt laitteet käyttävät 1, 2, 5, 10, 30, 50 ja 100 kg massoja.

HV=\frac{2*\sin (136^{\circ}/2)}{d^2}

Esimerkkejä Vickers-kovuuksista
austeniittinen teräs HV5 220–250
ferriittinen teräs HV5 150
martensiittinen teräs HV5 700
alumiini HV3 90
kupari HV3 100

Eri massoilla mitatut arvot ovat vertailukelpoisia. Kuormitusmassa valitaan ainepaksuuden ja mitattavan materiaalin mukaan.

Brinell-kovuus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Brinell-kovuustestissä materiaaliin painetaan 10 mm halkaisijaltaan olevalla karbiditeräksestä valmistetulla pallolla. Käytetyt massat ovat 3000, 1500 tai 500 kg.

Rockwell-kovuus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Rockwellin pintakovuuskokeessa käytetään joko timanttikärkeä tai teräspalloa. Tunkeuma mitataan samassa kokeessa sekä pienemmällä että suuremmalla massalla kokeen aikana. Rockwell-kovuuden yksikkö on HRx. Yksikön viimeinen kirjain kuvaa kuormitusmetodia missä muuttujina ovat penentraatori ja kuormitusmassa. Eri metodeja on 15 erilaista ja niitä merkitään kirjaimella A – V. Kuormitusmetodi valitaan ainepaksuuden ja mitattavan materiaalin mukaan.

Shore-kovuus[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kuten Rockwell-kovuudessa, myös Shore-kovuudella on useita eri luokkia, jotka on ilmaistu kirjaimin A, B C tai D. Shore-kovuudella kuvataan pehmeiden aineiden, kuten elastomeerien ja kumien kovuuksia.

Muut[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Vakiokokeiden lisäksi on erilaisia mikrokovuustestejä, joilla voidaan mitata vaikka eri rakeiden kovuuksia monifaasisen metallin hieestä. Yleensä näissä kokeissa käytetään alle 1 kg massoja ja tunkeumat mitataan ±0,2 µm tarkkuudella.

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tämä tieteeseen liittyvä artikkeli on tynkä. Voit auttaa Wikipediaa laajentamalla artikkelia.
  • Merkinnän syy: Nimien tausta puuttuu