Περιεχόμενο
Η σκληρότητα είναι ένας σχετικός όρος όταν αναφέρεται σε υλικά, τόσο μέταλλο όσο και μη μέταλλο. Γενικά, η σκληρότητα περιλαμβάνει ένα υψηλό σημείο τήξης, αντοχή σε γρατζουνιές και υψηλή αντοχή στην παραμόρφωση υπό πίεση. Το χρώμιο είναι ένα από τα πιο σκληρά μεταλλικά στοιχεία, σε σύγκριση με μεταβατικά μέταλλα όπως ο χαλκός και ο σίδηρος, τα αλκαλικά μέταλλα συμπεριλαμβανομένου του νατρίου και τα μετά μεταβατικά μέταλλα όπως ο μόλυβδος. Ωστόσο, ενώσεις και κράματα μετάλλων και άλλων στοιχείων μπορεί να είναι πιο σκληρά από εκείνα στην καθαρή τους κατάσταση.
Ζυγαριές σκληρότητας
Η σκληρότητα είναι μια ιδιότητα που αρχικά φαίνεται απλή αλλά έχει πολύπλοκες πτυχές που προκύπτουν υπό προσεκτική μελέτη. Για να αξιολογήσουν και να συγκρίνουν την σκληρότητα των υλικών, οι επιστήμονες έχουν επινοήσει μια σειρά δοκιμών και κλίμακες μέτρησης. Για παράδειγμα, η κλίμακα Mohs είναι ένα σχετικό σύστημα διαβάθμισης που συγκρίνει την αντίσταση των υλικών στις γρατζουνιές. Επομένως, αν το υλικό Α μπορεί να ξύσει την ουσία Β, τότε το Α πρέπει να είναι σκληρότερο από το Β και το Α παίρνει έναν υψηλότερο αριθμό Mohs. Η πιο σκληρή ουσία που έχει βαθμολογηθεί με Mohs είναι το διαμάντι με βαθμολογία 10 και το μαλακότερο είναι ο τάλκης με βαθμό 1. Η κλίμακα Vickers χρησιμοποιεί έναν άξονα διαμαντιού σε σχήμα μιας σωστής πυραμίδας που στη συνέχεια πιέζεται στο υλικό δοκιμής για 10 έως 15 δευτερόλεπτα και αναφέρεται ως VHN ή Vickers Hardness Number.
Κράματα χάλυβα
Ο χάλυβας είναι κράμα σιδήρου, άνθρακα και άλλων υλικών. μια σειρά χαλύβων προσφέρει μια ποικιλία διαφορετικών ιδιοτήτων, συμπεριλαμβανομένης της σκληρότητας. Το χρώμιο προστίθεται για να αυξήσει τη διάβρωση και τη χημική αντοχή καθώς και τη σκλήρυνση και τη δύναμη υψηλής θερμοκρασίας. Το βόριο, το νικέλιο, το μολυβδαίνιο, το νιόβιο και το τιτάνιο μπορούν να προσδώσουν όλες τις ιδιότητες ενίσχυσης και σκλήρυνσης. Ένας συνδυασμός αυτών των διαφορετικών ουσιών μπορεί να παράγει μερικά από τα πιο γνωστά μέταλλα.
Καρβίδιο του βολφραμίου
Το καρβίδιο του βολφραμίου 857 αποτελείται από 85,7% καρβίδιο βολφραμίου, 9,5% νικέλιο, 1,8% ταντάλιο, 1,5% τιτάνιο, 1% νιόβιο και 0,3% χρώμιο. Αυτή η μορφή καρβιδίου βολφραμίου κυμαίνεται μεταξύ 8 και 9 στην κλίμακα Mohs. Είναι τέσσερις φορές πιο δύσκολο από το τιτάνιο.
Χρώμιο
Με μια βαθμολογία Mohs 8.5, το χρώμιο είναι το πιο σκληρό στοιχειακό μέταλλο. Ωστόσο, οι χάλυβες που χρησιμοποιούν χρώμιο είναι πιο σκληροί από ότι το στοιχείο είναι από μόνο του. Απαιτούνται μόνο ίχνη χρωμίου για να προστεθεί σημαντική σκληρότητα στους χάλυβες. Εκτός από τη χρήση του σε κράματα, η επικάλυψη χρωμίου προσθέτει μια λεπτή επίστρωση του μετάλλου σε άλλα υλικά, παρέχοντας ένα λαμπερό, σκληρό εξωτερικό "κέλυφος" που αντιστέκεται επίσης στη διάβρωση.
Μεταλλικές ενώσεις
Όταν συνδυάζονται χημικά με άλλα στοιχεία, μερικά μέταλλα μπορούν να παράγουν εξαιρετικά σκληρές ουσίες. Για παράδειγμα, τα σπάνια μέταλλα ρηνίου και οσμίου συνδυάζονται με το βόριο για να παράγουν ενώσεις που είναι πολύ πιο σκληρές από το χάλυβα. Στην πραγματικότητα, το διβορικό του οσμίου είναι γνωστό ότι γρατζουνίζει το διαμάντι, τη πιο γνωστή ουσία που απαντάται φυσικά.