Sự khác biệt chính - Độ cứng và Độ bền
Hardness và Toughness, mặc dù hai từ này là từ đồng nghĩa theo một số từ điển tiêu chuẩn, có sự khác biệt chính giữa chúng trong nghiên cứu khoa học vật liệu. Nói chung, một vật liệu rắn, tùy thuộc vào lực tác dụng lên nó, có ba dạng thay đổi; sự thay đổi đàn hồi, sự thay đổi chất dẻo và phần nhỏ. Đối với một vật liệu rắn, các giá trị độ cứng và độ dẻo dai phụ thuộc vào độ đàn hồi, độ dẻo và phần nhỏ. Sự khác biệt cơ bản giữa độ cứng và độ dẻo dai là hai tính chất này của vật liệu có mối quan hệ nghịch đảo. Đối với một vật liệu rắn cụ thể; khi độ cứng tăng, độ dẻo dai giảm. Độ cứng là thước đo khả năng chống biến dạng vĩnh viễn của vật liệu. Độ bền là thước đo mức độ biến dạng mà một vật liệu rắn có thể trải qua trước khi bị đứt gãy. Vì vậy, có thể nói độ cứng và độ dẻo dai có mối quan hệ nghịch biến. Đối với một chất rắn cụ thể; độ cứng tăng khi độ dẻo dai giảm.
Độ cứng là gì?
Độ cứng là thước đo khả năng chống biến dạng dẻo của vật liệu. Tính chất này liên quan mật thiết đến sức mạnh; khả năng chống trầy xước, mài mòn, lõm hoặc thâm nhập của vật liệu. Các vật liệu cứng phổ biến là; gốm sứ, bê tông và một số kim loại.
Kim cương là vật liệu tự nhiên cứng nhất trên trái đất.
Độ dai là gì?
Độ bền là thước đo mức độ biến dạng mà một vật liệu có thể trải qua trước khi bị đứt gãy. Nói cách khác, đó là khả năng chịu được cả biến dạng dẻo và đàn hồi. Chất lượng vật liệu này rất quan trọng đối với các bộ phận cấu trúc và máy móc để chịu va đập và rung động. Một số ví dụ về vật liệu cứng là mangan, sắt rèn và thép nhẹ. Ví dụ, nếu chúng ta đặt một tải trọng đột ngột lên một miếng thép nhẹ và một tấm kính, vật liệu thép sẽ hấp thụ nhiều năng lượng hơn tấm kính trước khi nó bị nứt vỡ. Do đó, vật liệu thép nhẹ được cho là cứng hơn nhiều so với vật liệu thủy tinh.
Mangan
Sự khác biệt giữa Độ cứng và Độ dẻo là gì?
Định nghĩa Độ cứng và Độ dai
Độ cứng: Độ cứng là một thông số đo lường mức độ chịu đựng của một vật liệu rắn đối với sự thay đổi hình dạng vĩnh viễn khi một lực nén được tác dụng. Vật liệu cứng thường có lực liên phân tử mạnh. Do đó, chúng có thể chịu được ngoại lực mà không bị thay đổi hình dạng vĩnh viễn.
Có một số phép đo độ cứng, để hiểu hành vi phức tạp của vật rắn khi chịu một lực tác động. Đó là độ cứng trầy xước, độ cứng vết lõm và độ cứng phục hồi.
Độ bền: Trong khoa học vật liệu và luyện kim, độ dẻo dai được mô tả là khả năng vật liệu hấp thụ năng lượng để biến dạng dẻo mà không bị đứt gãy. Nó cũng được cho là khả năng chống biến dạng dẻo, trước khi bị gãy khi chịu lực. Đôi khi, nó được định nghĩa là năng lượng trên một đơn vị thể tích mà vật liệu có thể hấp thụ mà không bị vỡ.
đơn vị SI=jun trên mét khối (J m−3)
Thuộc tính và Ví dụ về Độ cứng và Độ dai
Độ cứng: Vật liệu cứng có thể làm xước vật liệu mềm. Độ cứng phụ thuộc vào các tính chất vật liệu khác như độ dẻo, độ cứng đàn hồi, độ dẻo, độ căng, độ bền, độ dai và độ nhớt. Kim cương là vật liệu tự nhiên cứng nhất trên trái đất. Các ví dụ khác về vật liệu cứng là gốm sứ, bê tông và một số kim loại.
Độ bền: Chất liệu cứng cáp có thể hấp thụ một lượng lớn năng lượng mà không bị đứt gãy; do đó vật liệu cứng đòi hỏi sự cân bằng giữa độ bền và độ dẻo. Vật liệu giòn có giá trị độ dai thấp hơn. Vật liệu mangan, sắt rèn và thép nhẹ được coi là vật liệu cứng.
Kiểm tra độ cứng và độ dai
Độ cứng: Ba loại giá trị độ cứng chính được đo theo ba cách khác nhau để đo độ cứng vết xước, độ cứng vết lõm và độ cứng phục hồi.
| Loại | Cân đo lường / dụng cụ |
| Độ cứng chống xước | Sclerometer - Thang đo Mohs và máy đo độ cứng bỏ túi |
| Độ cứng của vết lõm | Thang đo Rockwell, Vickers, Shore, và Brinell |
| Độ cứng hồi phục | Scleroscope |
Độ dai: Cách đơn giản để đo giá trị độ dẻo dai của vật liệu rắn chỉ là đo năng lượng cần thiết để phá vỡ vật liệu. Điều này yêu cầu một mẫu vật liệu nhỏ, có kích thước cố định với rãnh khía của máy. Phương pháp này không thể được sử dụng cho tất cả các vật liệu, nhưng hữu ích để xếp hạng các vật liệu được sử dụng trong các sản phẩm chịu áp lực. (nói chung là kim loại).
Image Courtesy: “Diamonds” của Swamibu (CC BY 2.0) qua Commons “Mangan 1-crop” của Tomihahndorf - Mangan 1.jpg. (CC BY-SA 3.0) qua Commons “Stress-căng1” của Moondoggy - [1]. (CC BY-SA 3.0) qua Commons
