[목차] == 개요 == 硬度, Hardness, 굳기. 쉽게 말해 딱딱한 정도인데, 엄밀히는 정의가 안된 성질. [[고체]]에 힘이 가해졌을 때 영구적인 변형에 저항하는 정도라 뭉뚱그려 정의된다. 쉽게 얘기하면 긁혀서 자국이 남는 것에 저항하는 정도. (높을수록 긁혔을 때 흠집이 잘 나지 않는다). 내마모성과도 연관이 되지만, 다른성질이다. 글자는 비슷하지만, [[강도]](strength)와는 다르다.[* 사실 [[재료공학]] 관련 교육을 제대로 받지 않은 일반인들은 [[강도]]/[[강성]]/경도/[[탄성]]/소성/[[인성]]/[[전성]]/[[연성]] 등의 재료 물성에 대한 개념들을 잘 구분하지 못한다. 대표적인게 강도와 강성을 헷갈리는 경우이다.] 강도의 경우 물체에 걸린 단위면적당 하중에 대해 영구변형 혹은 파괴되지 않는 힘의 한계를 의미하고 그 단위 자체가 압력의 단위와 동일하게 명확하게 정의되는 데 비해 경도는 얼마나 딱딱한 가를 나타내는 의미이지만 명확한 단위 기준 같은 게 존재하지 않고 그 때문에 경도의 측정 방법은 아래에서와 같이 제각각인 경우가 많다. 다만 강도 중 압축강도와 경도는 대체로 상당히 밀접하게 연관되어 있다. 쉬운 설명으로, 강도가 높다면 단단하면서 힘을 가해도 부러지지 않고 휘어지나, 경도'''만''' 높다면 단단하긴 하지만 일정 힘을 가하면 그대로 부러져 버린다. 첫 번째 예로, [[콘크리트]]는 단단하나, 힘을 가하면 그대로 부서지지만, 철근은 단단하기도 하고 힘을 가해도 휘어지지 끊어지기는 힘들다. 그래서 탄생한게 [[철근 콘크리트]]이다. 두 번째 예로, [[유리]]의 경도는 높지만 강도는 낮다.[* 사실 유리도 [[실리카]] 매트릭스라서 강도가 꽤 높은 물질이다. 비교대상이 보통 철근이나 콘크리트 따위의 강도가 무지 높은 구조재들이니까 상대적으로 낮아보이긴 하지만 일상생활에서 자주 보이는 [[과자]](이를테면 [[쿠크다스]]) 같은 물질들보다는 훨씬 튼튼하다.] 세 번째로 아크릴을 예로 들 수 있다. 아크릴은 강화유리 못지 않게 충격에 강하나(강도가 높음), 반대로 가만히 놔둬도 흠집이 생긴다고 할 정도로 긁히는것에 약하다.(경도가 낮음). 이처럼 경도와 강도는 다른 의미이나, 정확한 기준이 없어 굉장히 애매하지만 둘은 밀접한 관련이 있는 것은 사실이다. 자연 물질 중에서 최상급의 경도를 가지는 것은 [[다이아몬드]]. 일찍이 [[모스 경도계]]에서 최상급인 10으로 자리매김하고 있다. 다만 강도는 최상급이 아니다. 강도의 정의에는 여러가지가 있으나, 대표적인 강도 기준의 하나인 항복강도(yield strength)[* 재료이 소성변형(탄성 변형의 반대로, 원상복구되지 않는 변형) 되기 직전까지의 버티는 강도이다.]와 인장강도(tensile strength)[* 재료를 잡아 당겨 완전히 끊어질 때까지 걸리는 힘이다.]는 고강도 강과 비슷한 수준이다 (다이아몬드: 1600 MPa와 2800 MPa, 마르에이징 강: 2617 MPa와 2693 MPa) [[http://en.wikipedia.org/wiki/Tensile_strength#Typical_tensile_strengths|재료별 항복강도 / 인장강도 참고]].[* 여기서 나온 것 중 인장강도가 가장 높은 물질은 '''[[그래핀]]'''. [[탄소나노튜브]]가 그 뒤를 잇고 있다. ~~[[동소체|동생들]] 나빠요~~] 다만 인장강도가 강도의 일부일 뿐이며, 콘크리트처럼 인장강도는 꽝이지만 압축강도는 대단히 높은 물질도 있다는 점은 고려해야 한다. 그 밖에 경도와는 직접 연관은 없지만 파괴에 버티는 정도[* 정확히는 부피당 견뎌낼 수 있는 외부 압력에 따른 변형 에너지(J/m^3)로 정의된다.]인 인성([[https://en.wikipedia.org/wiki/Toughness|toughness]])이 낮아서 비교적 잘 깨진다. 다이아몬드가 비교적 잘 깨지는 이유는 분자구조상의 결함 등으로 인한 인장/전단강도의 저하와 지나친 강성으로 인해 충격인성이 떨어지기 때문에 그런 것이다.[* 동일 강도의 재료라도 강성이 10배인 재료는 내충격성이 1/10에 불과하다.] 경도가 높은 것은 [[초경재료]]라고 한다. == 방식 == 힘을 가했을 때 물질의 반응은 제각각이기 때문에, 경도 측정에는 여러 방식이 있다. 주로 쓰이는 방식은 다음의 3가지 방식이다. * 긁어서 측정 긁었을 때 얼마나 잘 버티는가를 측정하는 방식이다. 딱딱한 물체는 부드러운 물체로 긁어도 자국이 안난다는 점을 이용한 것이다. 광물학에서 쓰이는 [[모스 경도계]]가 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. [[다이아몬드]]의 진위를 따지기 위해 [[보라존]] 탐침으로 찌르는 것이 대표적이다. * 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. 록크웰 경도계, 비커스 경도계, 쇼어 경도계, 브리넬 경도계, 누프 경도계 등이 이 방식으로 경도를 측정한다. 이들 경도계를 사용하면 경도를 비교적 손쉽게 인장강도로 전환해서 계산할 수 있다. [[파일:external/upload.wikimedia.org/450px-Rockwell_hardness_tester_closeup_001.jpg|width=300]] >록크웰 경도계. 원뿔 모양 다이아몬드나 강철 구로 정해진 힘만큼 누른다음, 남은 자국의 깊이를 잰다. 출처: [[http://en.wikipedia.org/wiki/File:Rockwell_hardness_tester_closeup_001.jpg|위키피디아]] [[파일:external/upload.wikimedia.org/BrinellSkizze.jpg|width=300]] >[[https://en.wikipedia.org/wiki/Brinell_scale|브리넬 경도계]]. 강철이나 탄화텅스텐 구로 정해진 힘만큼 누른다음, 남은 자국의 지름을 잰다. * 물체를 떨어뜨려 튀어오르는 정도를 측정 고정된 [[높이]]에서 측정대상에 떨어뜨린 해머가 튀어 오르는 높이를 측정하는 방식이다.[* 해머가 낙하할 때 해머와 시료에 전혀 영구변형이 없으면 [[해머]]의 위치에너지가 변형에는 소모되지 않게 되고, 시험재료가 내는 소리에너지와 열에너지, 해머에 대한 공기저항에 의한 손실만 있게 되어 위치 에너지가 거의 그대로 보존되기 때문에 해머가 떨어뜨릴 때의 높이와 거의 같은 높이만큼 튀어오른다.] 리브 경도계가 이 방식으로 측정한다. [[분류:물리학]] [include(틀:문서 가져옴, title=경도, version=70)]