Klíčový rozdíl – tvrdost vs. houževnatost
Tvrdost a houževnatost, přestože jsou tato dvě slova podle některých standardních slovníků synonyma, existuje mezi nimi zásadní rozdíl ve studiu materiálové vědy. Obecně platí, že pevný materiál v závislosti na síle, která na něj působí, vykazuje tři typy změn; elastické změny, plastické změny a zlomek. U plného materiálu závisí tvrdost a houževnatost na pružnosti, plasticitě a zlomku. Klíčový rozdíl mezi tvrdostí a houževnatostí je v tom, že tyto dvě vlastnosti materiálů mají inverzní vztah. Pro konkrétní pevný materiál; jak se tvrdost zvyšuje, houževnatost klesá. Tvrdost je měřítkem odolnosti materiálu vůči trvalé deformaci. Houževnatost je měřítkem toho, jak velkou deformaci může pevný materiál podstoupit před rozlomením. Proto lze říci, že tvrdost a houževnatost mají inverzní vztah. Pro konkrétní pevnou látku; tvrdost se zvyšuje se snižující se houževnatostí.
Co je tvrdost?
Tvrdost je míra odolnosti materiálu vůči plastické deformaci. Tato vlastnost úzce souvisí s pevností; schopnost materiálu odolávat poškrábání, oděru, promáčknutí nebo proražení. Běžné tvrdé materiály jsou; keramika, beton a některé kovy.
Diamant je nejtvrdší přírodní materiál na Zemi.
Co je houževnatost?
Houževnatost je měřítkem toho, jak velkou deformaci může materiál podstoupit, než se zlomí. Jinými slovy, je to schopnost odolávat plastickým i elastickým deformacím. Tato kvalita materiálu je velmi důležitá pro konstrukční a strojní součásti, aby vydržely nárazy a vibrace. Některé příklady houževnatých materiálů jsou mangan, tepané železo a měkká ocel. Pokud například aplikujeme náhlé zatížení na kus měkké oceli a sklo, ocelový materiál pohltí více energie než sklo, než se rozbije. Proto se o materiálu měkké oceli říká, že je mnohem tvrdší než skleněný materiál.
Mangan
Jaký je rozdíl mezi tvrdostí a houževnatostí?
Definice tvrdosti a houževnatosti
Tvrdost: Tvrdost je parametr, který měří, jak odolný je pevný materiál vůči trvalým změnám tvaru při působení tlakové síly. Tvrdé materiály mají obvykle silné mezimolekulární síly. Proto mohou odolat vnějším silám, aniž by trvale změnily svůj tvar.
Existuje několik měření tvrdosti, abychom pochopili komplexní chování pevných látek pod působením síly. Jsou to tvrdost vrypu, vtisková tvrdost a odrazová tvrdost.
Houževnatost: V materiálové vědě a metalurgii se houževnatost popisuje jako schopnost materiálu absorbovat energii, aby se plasticky deformoval bez lámání. Říká se také, že je to odolnost vůči plastické deformaci, před zlomením při namáhání. Někdy je definována jako energie na jednotku objemu, kterou může materiál absorbovat, aniž by se roztrhl.
jednotky SI=joule na metr krychlový (J m−3)
Vlastnosti a příklady tvrdosti a houževnatosti
Tvrdost: Tvrdý materiál může poškrábat měkký materiál. Tvrdost závisí na dalších vlastnostech materiálu, jako je tažnost, elastická tuhost, plasticita, deformace, pevnost, houževnatost a viskozita. Diamant je nejtvrdší přírodní materiál na Zemi. Dalšími příklady tvrdých materiálů jsou keramika, beton a některé kovy.
Houževnatost: Houževnatý materiál dokáže absorbovat velké množství energie, aniž by došlo k prasknutí; houževnaté materiály proto vyžadují rovnováhu mezi pevností a tažností. Křehké materiály mají nižší hodnotu houževnatosti. Mangan, tepané železo a materiály z měkké oceli jsou považovány za houževnaté materiály.
Testy tvrdosti a houževnatosti
Tvrdost: Tři hlavní typy hodnot tvrdosti se měří třemi různými způsoby pro měření tvrdosti vrypu, vtiskové tvrdosti a odrazové tvrdosti.
| Typ | Stupnice měření / přístroje |
| Tvrdost poškrábání | Skleometr – Mohsova stupnice a kapesní tvrdoměr |
| Tvrdost vtisku | Rockwellova, Vickersova, Shoreova a Brinellova stupnice |
| Tvrdost odrazu | Skleroskop |
Houževnatost: Jednoduchým způsobem měření hodnoty houževnatosti pevného materiálu je pouze měření energie potřebné k porušení materiálu. To vyžaduje malý vzorek materiálu, pevnou velikost se zářezem stroje. Tuto metodu nelze použít pro všechny materiály, ale je užitečná pro klasifikaci materiálů, které se používají ve výrobcích, které jsou vystaveny tlaku. (obecně kovy).
Svolení obrázku: „Diamonds“od Swamibu (CC BY 2.0) přes Commons „Mangan 1-crop“od Tomihahndorf – Mangan 1.jpg. (CC BY-SA 3.0) přes Commons „Stress-strain1“od Moondoggy – [1]. (CC BY-SA 3.0) přes Commons
