경도와 강도.

1. 경도(Hardness) - 표면의 단단한 정도.

 

1) 정의.

 

 재료 표면의 무르고 단단한 정도를 나타낸다. 고체에 힘이 가해졌을 때 영구적인 변형에 저항, 쉽게 이야기하면 긁혀서 자국이 남는 것에 저항하는 정도이다. ( 높을수록 긁혔을 때 흠집이 잘 나지 않는다. ) 

 

2) 측정방식.

 

 힘을 가했을 때 물질의 반응은 제각각이기 때문에, 경도 측정에는 여러 방식이 있다. 

 

가. 긁어서 측정.

 긁었을 때 얼마나 잘 버티는 가를 측정하는 방식이다. 딱딱한 물체는 부드러운 물체를 긁어도 자국이 안 난다는 점을 이용한 것이다. 광물학에서 쓰이는 모스 경도계가 이 방식을 쓰는 대표적인 측정법이다. 구체적인 수치를 제시하는 것은 아니지만 어느 물질이 더욱 경도가 강한지, 긁히는지 여부를 손쉽게 결정할 수 있어서 진위여부가 중요한 보석/장신구류의 파괴검사에 사용된다. 다이아몬드의 진위를 따지기 위해 보라존 탐침으로 찌르는 것이 대표적이다.

 

나. 눌렀을 때 파이는 정도를 측정.

 측정 대상에 뾰족한 것을 대고 눌렀을 때 파이는 정도를 측정하는 방식이다. 공학이나, 야금학에서 많이 사용되는데, 이들 분야에서는 압력에 대해 버티는 정도에 관심이 많기 때문이다. 로크웰 경도계, 비커스 경도계, 쇼어 경도계, 브리넬 경도계, 루프 경도계 등이 이 방식으로 경도를 측정한다. 이들 경도계를 사용하면 경도를 비교적 손쉽게 인장강도로 전환해서 계산할 수 있다.

로크웰 경도계

 

다. 물체를 떨어뜨려 튀어 오르는 정도를 측정.

 고정된 높이에서 측정 대상에 떨어뜨린 해머가 튀어 오르는 높이를 측정하는 방식이다. 리브 경도계가 이 방식으로 측정한다.

 

---

 

2. 강도(Strength) - 힘을 주었을 때 변형하지 않기 위한 저항.

 

1) 정의.

 

 센 정도. 어떠한 특성이 센가에 따라서 세분화되어 인장강도(얼마나 더 길게 잡아늘일 수 있는가?), 압축강도(얼마나 더 세게 누를 수 있는가?), 피로강도(얼마나 더 큰 반복하중을 줄 수 있는가?) 등이 있다. 그러니까 조금 더 쉽게 풀이하면 그 재료에 충격을 주어 그 재료가 파괴되기에 까지 따른 변형저항을 이야기한다.

 

---

 

3. 경도와 강도.

 

 글자는 비슷하지만, 경도와 강도는 다르다. 강도의 경우 물체에 걸린 단위면적당 하중에 대해 영구변형 혹은 파괴되지 않는 힘의 한계를 의미하고 그 단위 자체가 압력의 단위와 동일하게 명확하게 정의되는데 비해 경도는 얼마나 딱딱한 가를 나타내는 의미이지만 명확한 단위 기준 같은 게 존재하지 않고 그 때문에 경도의 측정 방법은 위에서와 같이 경우가 많다. 다만 강도 중 압축강도와 경도는 대체로 상당히 밀접하게 연관되어 있다.

 

 경도와 강도는 비례하지 않는다. 석고는 강도와 경도가 둘 다 낮고, 강철은 강도와 경도가 둘 다 강하다. 그러나 금속이나 아크릴 판처럼 강도는 강해도 경도는 낮은 것도 있고 유리(경도가 높음-표면이 단단함, 강도가 낮음-깨지기 쉬움) 등 그 반대의 경우도 있다. 또한, 경도와 강도는 비례한 경우도 있다. 탄소강의 경우가 그 예로, 강도의 3배 정도가 경도로 알려져 있다.