Avainero – kovuus vs sitkeys
Kovuus ja sitkeys, vaikka nämä kaksi sanaa ovat synonyymejä joidenkin standardisanakirjojen mukaan, niiden välillä on keskeinen ero materiaalitieteen tutkimuksessa. Yleensä kiinteässä materiaalissa, riippuen siihen kohdistetusta voimasta, on kolmenlaisia muutoksia; elastiset muutokset, plastiset muutokset ja fraktio. Kiinteän materiaalin kovuus- ja sitkeysarvot riippuvat elastisuudesta, plastisuudesta ja jakeesta. Avainero kovuuden ja sitkeyden välillä on, että näillä kahdella materiaalin ominaisuudella on käänteinen suhde. Tietylle kiinteälle materiaalille; kun kovuus kasvaa, sitkeys heikkenee. Kovuus mittaa materiaalin kestävyyttä pysyvää muodonmuutosta vastaan. Sitkeys on mitta siitä, kuinka paljon muodonmuutosta kiinteä materiaali voi läpikäydä ennen murtumista. Siksi voidaan sanoa, että kovuudella ja sitkeydellä on käänteinen suhde. Tietylle kiinteälle aineelle; kovuus kasvaa sitkeyden pienentyessä.
Mikä on kovuus?
Kovuus on materiaalin plastisen muodonmuutoksen kestävyyden mitta. Tämä ominaisuus liittyy läheisesti vahvuuteen; materiaalin kyky vastustaa naarmuuntumista, hankausta, painaumaa tai tunkeutumista. Yleisiä kovia materiaaleja ovat; keramiikka, betoni ja jotkut metallit.
Timantti on maan kovin luonnonmateriaali.
Mitä sitkeys on?
Sitkeys on mitta siitä, kuinka paljon muodonmuutoksia materiaali voi läpikäydä ennen murtumista. Toisin sanoen se on kyky kestää sekä plastisia että elastisia muodonmuutoksia. Tämä materiaalin laatu on erittäin tärkeä rakenne- ja koneenosille kestämään iskuja ja tärinää. Esimerkkejä kovista materiaaleista ovat mangaani, takorauta ja pehmeä teräs. Jos esimerkiksi kohdistamme äkillisen kuormituksen lievään teräskappaleeseen ja lasiin, teräsmateriaali imee enemmän energiaa kuin lasi ennen kuin se murtuu. Siksi lievän teräsmateriaalin sanotaan olevan paljon kovempaa kuin lasimateriaalin.
Mangaani
Mitä eroa on kovuudella ja sitkeydellä?
Kovuuden ja sitkeyden määritelmä
Kovuus: Kovuus on parametri, joka mittaa, kuinka kestävä kiinteä materiaali kestää pysyviä muodonmuutoksia, kun siihen kohdistetaan puristusvoimaa. Kovilla materiaaleilla on yleensä vahvat molekyylien väliset voimat. Siksi ne kestävät ulkoisia voimia muuttamatta muotoaan pysyvästi.
Kovuusmittauksia on useita, jotta voidaan ymmärtää kiinteiden aineiden monimutkainen käyttäytyminen voiman vaikutuksesta. Ne ovat naarmuuntumiskovuus, painaumakovuus ja rebound-kovuus.
Sitkeys: Materiaalitieteessä ja metallurgiassa sitkeys kuvataan materiaalin kyvyksi absorboida energiaa ja muuttaa muotoaan plastisesti murtumatta. Sen sanotaan myös olevan plastisen muodonmuutoksen kestävyys ennen murtumista jännityksessä. Joskus se määritellään energiaksi tilavuusyksikköä kohti, jonka materiaali voi absorboida rikkoutumatta.
SI-yksiköt=joule kuutiometriä kohden (J m−3)
Ominaisuudet ja esimerkit kovuudesta ja sitkeydestä
Kovuus: Kova materiaali voi naarmuttaa pehmeää materiaalia. Kovuus riippuu muista materiaalin ominaisuuksista, kuten sitkeydestä, elastisesta jäykkyydestä, plastisuudesta, venymisestä, lujuudesta, sitkeydestä ja viskositeetista. Timantti on maapallon kovin luonnonmateriaali. Muita esimerkkejä kovista materiaaleista ovat keramiikka, betoni ja jotkut metallit.
Sitkeys: Kova materiaali voi imeä suuria määriä energiaa murtumatta; siksi kovat materiaalit vaativat tasapainon lujuuden ja taipuisuuden välillä. Haurailla materiaaleilla on pienempi sitkeysarvo. Mangaani, takorauta ja mieto teräsmateriaalit katsotaan sitkeiksi materiaaleiksi.
Kovuus- ja sitkeystestit
Kovuus: Kolmea päätyyppiä kovuusarvoja mitataan kolmella eri tavalla naarmuuntumiskovuuden, painaumakovuuden ja rebound-kovuuden mittaamiseksi.
| Tyyppi | Mitta-asteikot/instrumentit |
| Naarmujen kovuus | Sklerometri – Mohsin asteikko ja taskukovuusmittari |
| Sisennyskovuus | Rockwell-, Vickers-, Shore- ja Brinell-asteikko |
| Rebound-kovuus | Skleroskooppi |
Sitkeys: Yksinkertainen tapa mitata kiinteän materiaalin sitkeysarvo on vain mitata materiaalin rikkomiseen tarvittava energia. Tämä vaatii pienen näytteen materiaalista, kiinteän koon koneen lovella. Tätä menetelmää ei voida käyttää kaikkiin materiaaleihin, mutta se on hyödyllinen luokitella materiaaleja, joita käytetään tuotteissa, joihin kohdistuu painetta. (yleensä metallit).
Kuva: Swamibu "Diamonds" (CC BY 2.0) Commonsin kautta "Mangan 1-crop", Tomihahndorf – Mangan 1.jpg. (CC BY-SA 3.0) Commonsin kautta "Stress-strain1", Moondoggy – [1]. (CC BY-SA 3.0) Commonsin kautta
