چگونه درجه سختی مجموعه کانی های خود را تعیین کنیم؟
سختی موس
به منظور سنجش سختی کانی‌ها ده کانی به عنوان مبنای سختی انتخاب شده‌است که از لحاظ سخت بودن هرکدام یک درجه کامل فرق دارند. زیرا بعضی کانی‌ها از هم دیگر نیم درجه یا به صورت کسری تفاوت دارند؛ و با خراشیدن یکی بر روی یکی دیگر از این ده کانی می‌توان سختی سایر کانی‌ها را با آن‌ها مقایسه کرد. این مقیاس به نام مقیاس موس معروف است. این مقیاس توسط کانی‌شناس آلمانی فردریک موس ابداع شد. در این مقیاس، نرم‌ترین کانی تالک یا پودر بچه با درجه سختی ۱ و سخت‌ترین کانی الماس با درجه سختی ۱۰ می‌باشد. کانی‌ها در طبعیت به سه شکل ساخته شده‌اند: آذرین، رسوبی و دگرگونی. در جدول زیر ، سختی مطلق (Turner-Sclerometer) چند کانی بعنوان نمونه آورده شده‌ است: سدیم، پتاسیم= ۰٫۲ تا ۰٫۳، طلا، نقره، آلومینیوم، روی= ۲٫۵ تا ۳، فولاد= ۴، وانادیم= ۷ و کاربید تنگستن= ۹
مواد فراسخت
اندازه‌های اتمی مشابه بور، کربن و نیتروژن و همچنین ساختارهای مشابه پلی‌مرف‌های نیترید کربن و بور، امکان سنتز فاز شبه الماس حاوی هر سه عنصر را نشان می‌دهد. همچنین می‌توان ترکیبات حاوی B-C-O , B-O-N یا B-C-O-N را تحت فشار بالا ایجاد کرد، اما سنتز آن‌ها یک فرایند شیمایی پیچیده دارد و علاوه بر این، خواص الاستیک آنها کمتر از الماس می‌باشد. از سال ۱۹۹۰، علاقه زیادی به مطالعه امکان سنتز فازهای متراکم B-C-N که از نظر حرارتی و شیمیایی پایدارتر از الماس و سخت‌تر از c-BN می‌باشند و مواد عالی برای برش‌های با سرعت بالا و پرداخت آلیاژهای آهنی هستند، ایجاد شد. این ویژگی‌ها به دلیل ساختار شبه الماس همراه با پیوندهای sp3 σ موجود در بین کربن و اتم دیگر است. پوشش‌های نازک BCxNy با استفاده از رسوب بخارات شیمیایی در سال ۱۹۷۲ سنتز شد. با این حال، داده‌های گزارش شده در مورد تلاش برای سنتز فاز متراکم B-C-N توسط نویسندگان مختلف متناقض بوده‌است. مشخص نیست که محصولات سنتز به صورت محلول جامد شبه الماس بین کربن و نیترید بور هستند یا فقط مخلوط مکانیکی از الماس پراکنده و c-BN. در سال ۲۰۱۱ ساختار شبه الماسی c-BC2N در فشار بالاتر از ۱۸ گیگاپاسکال و دمای بالاتر از ۲۲۰۰ درجه کلوین به روش انتقال فاز مستقیم حالت جامد از شبه گرافیت BN)0.48C0.52) سنتز شد. سختی ویکرز و نوپ گزارش شده مابین الماس و c-BN بود که موجب شد که ماده جدید، دومین ماده سخت شناخته شود. فازهای سه تایی B-C-N را می‌توان به روش سختی برینل
در آزمون معمولی از توپ فولادی به قطر به عنوان یک فرو رونده با نیروی استفاده می شود. برای مواد نرمتر ، نیروی کمتری استفاده می شود. برای مواد سخت تر ، یک توپ کاربید تنگستن جایگزین توپ فولادی می شود. تورفتگی اندازه گیری می شود و سختی به صورت زیر محاسبه می شود: فولاد کربنی
فولاد کربنی همچنین می‌تواند درصد بالای وزنی بین 0.30 تا 1.70 کربن داشته باشد. ناخالصی‌های کمیاب عناصر مختلف دیگر می‌تواند تأثیر قابل توجهی بر کیفیت فولاد حاصل داشته باشد. مقادیر کمی از گوگرد داخل فولاد، می‌تواند موجب رخ دادن شود. این موضوع به این دلیل است که دمای ذوب گوگرد به شدن از فولاد کمتر است و سریع‌تر ذوب می‌شود. همین موضوع سبب می‌شود که نواحی قرمز رنگ آتشینی در داخل فولاد جامد شکل بگیرد که باعث ترد شدن فولاد می‌شود. فولادهای کربنی کم آلیاژ مانند حدود 0.05% گوگرد دارند و در بازه دمایی 1,426–1,538 °C ذوب می شود. همچنین منگنز غالبا برای بهبود سختی فولاد استفاده می‌شود. این اضافات باعث تعاریف جدیدی از فولاد کم آلیاژ می‌شود اما طبق تعاریف ، فولاد کربنی می‌تواند تا 1.65% وزنی،منگنز داشته باشد. الماس
الماس سخت‌تر از هر چیز دیگری است که می‌شناسیم. الماس‌های کوچک و ریز را در افزارهایی برای بریدن یا سوراخ کردن سنگ‌های سخت و فلزها سوار می‌کنند. الماس‌های درشت را چون جواهر به کار می‌برند. الماس را پیش از آنکه به صورت جواهر درآید تراش می‌دهند و پرداخت می‌کنند. تراش و پرداخت الماس در درخشندگی آن تأثیر فراوان دارد. وزن الماس را با قیراط می‌سنجند. وزن یک سنگ یک قیراطی تا اندازه‌ای برای یک حلقه انگشتری زیاد است؛ ولی تقریباً ۵۰۰۰ قیراط لازم است تا وزنی برابر با ۱۰۰۰ گرم به دست آید. امروزه در کوره‌های برقی الماس مصنوعی می‌سازند. سختی
برخلاف تأثیر کربن بر سختی مارتنزیت، سایر عناصر آلیاژی باعث افزایش سختی فولاد کوئنچ شده نمی‌شوند. سختی مارتنزیت فقط به درصد کربن بستگی دارد. با این وجود، سایر عناصر آلیاژی فولاد می‌توانند سختی پذیری فولاد را افزایش دهند. عناصر آلیاژی می‌توانند انتشار و پخش شدن کربن را کند کرده (تشکیل پرلیت نیاز به پخش شدن کربن دارد)، و به این طریق با بهبود تشکیل مارتنزیت در سرعت‌های خنک سازی کمتر، سختی پذیری (و عمق سختکاری) را افزایش دهند. برای مثال، خنک کاری ناگهانی فولادی آستنیتی شده با ۱٪ کربن، باعث سخت شدن بسیار بیشتر آن نسبت به یک فولاد ۳٪ نیکل می‌شود که فقط ۰٫۳٪ کربن دارد، اما فولاد نیکلی سختی پذیری خیلی بیشتری خواهد داشت، چرا که فولاد نیکلی تا عمق بسیار بیشتری در قسمت‌های ضخیم سختکاری خواهد شد. مواد فراسخت
رنیوم به دلیل خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مطلوب مثل تراکم الکترون زیاد، شعاع اتمی کوچک و مدول بالک زیاد به عنوان گزینه‌ای برای ساخت بوریدهای فلزی فوق‌سخت بررسی شد. ترکیب رنیوم با بور منجر به تشکیل کریستالی با پیوند بسیار کووالانسی و دارای سختی بالقوه و فشرده ناپذیری می‌شود. مجموعه گسترده‌ای از بوریدهای رنیوم از جمله Re3B , Re7B3، Re2B , ReB , Re2B3، Re3B7، Re2B5، ReB3 و ReB2 بررسی شده‌است. هر یک از این مواد مجموعه‌ای از خواص و ویژگی‌های خاص خود را دارند. برخی خواص ابررسانایی و برخی دیگر خاصیت الاستیک و الکترونیکی منحصر به فردی دارند، اما مهمترین خواص مربوط به مواد فوق سخت ReB2 است. Rhenium diboride)ReB2) یک ترکیب نسوز است که برای اولین بار در دهه ۱۹۶۰ با استفاده از کوره‌های ذوب قوس، zone melting یا optical floating zone سنتز شد. یکی از روش‌های سنتر این ماده روش فلاکس است که با قرار دادن فلز رنیوم و بور آمورف در یک بوته آلومینایی به همراه آلومینیوم اضافی به عنوان محیط رشد با نسبت ۱: ۲: ۵۰ برای Re: B: Al انجام می‌شود. بوته در تیوب آلومینایی قرار داده می‌شود و در یک کوره دارای جریان گاز آرگون قرار می‌گیرد و به مدت چند ساعت در ۱۴۰۰ درجه سانتیگراد زینتر می‌شود. پس از خنک شدن، آلومینیوم در NaOH حل می‌شود. هر روش سنتز ReB2 اشکالات خاص خود را دارد و این روش نیز شامل اجزا کوچکی از آلومینیوم که در شبکه بلوری حل شده‌اند می‌باشد. دی‌بورید رنیوم دارای نقطه ذوب بسیار بالای حدود ۲۴۰۰ درجه سانتیگراد و ساختار بلوری لایه‌ای بسیار ناهمسانگرد است. دارای تقارن هگزاگونال (گروه فضایی P63mc) یا ارتورومبیک (Cmcm) است و همان‌طور که در مثال بالا مشاهده می‌شود لایه‌های فشرده Re با لایه‌های مثلثی جمع شده بور در امتداد صفحه (۰۰۱) جایگزین می‌شوند. ReB2 یکی از کمترین مقادیر چگالی را در بین بوریدهای فلزی دارد که نشان دهنده پیوند کووالانسی قوی و سختی زیاد است. سختی در بورید رنیوم به دلیل ناهمسانگرد بودن ساختار آن به جهت بلوری بستگی دارد. صفحه (۰۰۲) حاوی کووالانسی‌ترین حالت است و حداکثر مقدار سختی ویکرز 40.5 GPa را نشان می‌دهد، در حالی که صفحات عمود سختی ویکرز 38.1 GPa یعنی ۶ درصد کمتر را دارند. این مقادیر با افزایش بار اعمالی به حدود 28 GPa کاهش می‌یابند. مقادیر nanoindentation برای صفحات (۰۰۲) و عمود به ترتیب برابر 36.4 GPa و 34.0 GPa است. مقادیر سختی به خلوص و ترکیب مواد بستگی دارد، هرچه بور بیشتر بورید سخت‌تر می‌باشد، مقادیر فوق برای نسبت عملیات حرارتی
سختی و دیگر خواص مکانیکی بسیاری از فولادها و برخی فلزات غیرآهنی را می‌توان توسط عملیات حرارتی تغییر داد. فولاد، آلیاژی ساخته شده از آهن و کربن است. درصد جرمی کربن تعیین‌کننده قابلیت انجام عملیات حرارتی بر روی فولادها است. فولادهای کم-کربن حاوی ۰٫۰۳ تا ۰٫۳ درصد کربن، فولادهای کربن-متوسط حاوی ۰٫۳۵ تا ۰٫۵۵ درصد کربن و فولادهای پر-کربن حاوی ۰٫۶ تا ۱٫۵ درصد کربن هستند (چدن‌ها حاوی بیش از ۲٪ کربن هستند). هرچه کربن فولاد بیشتر باشد قابلیت سختکاری آن بیشتر می‌شود. فولادهای کم-کربن حاوی مقدار کافی برای سختکاری مؤثر نیستند و باید از روش‌های دیگری برای افزایش سختی سطح آن‌ها استفاده کرد. فولادهای کربن-متوسط و پر-کربن را می‌توان با روش‌های مناسب سختکاری کامل کرد. ("سختکاری کامل" یا Through hardening به معنای سختکاری قطعه تا عمق کامل آن می‌باشد و در مقابل "سختکاری پوسته" یا Case Hardenning قرار دارد.). عمق سختکاری به میزان عناصر آلیاژی آن بستگی دارد. نیترید کربن بتا
سختی برابر یا حتی بالاتر از الماس (سخت‌ترین ماده شناخته شده تا کنون) برای نیترید کربن بتا پیش‌بینی می‌شود اما هنوز این موضوع به‌طور کامل مشخص نشده‌است. مدول حجمی الماس 4.43MBar است در حالی که β-CN مدول حجمی برابر با (۰٫۱۵±)4.27MBar دارد و این نزدیک‌ترین مدول حجمی به الماس در میان مواد است. فولاد کربنی
سخت کای سطحی فرآیندی است که تنها قسمت های خارجی و بیرونی فولاد را سخت می کند و به مانند یک پوسته ای است که مقاومت به سایش و استحکام سطح را افزایش می دهد بدون اینکه در شکل پذیری کلی قطعه تاثیری بگذارد.فولادهای کربنی بالایی ندارند به این معنی که نمی توانند تا عمق های زیاد سخت شوند. فولادهای آلیاژی قابلیت سختی پذیری بهتری دارند و می توانند تا عمق های زیاد سخت شوند و نیاز به سخت کای سطحی ندارند.این ویژگی فولادهای کربنی می تواند سودمند باشد چرا که می توان برای سخت مقاومت به سایش زیادی را ایجاد کرد و سطح قطعه را مستحکم کرد و همچنان شکل پذیری قسمت های داخلی و مغز قطعه را هم حفظ کرد. کانی
طبقه‌بندی کانی‌ها ممکن است برپایه چگونگی شکل‌گیری آن‌ها انجام شود. بر این اساس، آن‌ها را به کانی‌های آذرین، رسوبی و دگرگونی طبقه‌بندی می‌کنند. روش دیگر برای طبقه‌بندی کانی‌ها، توجه به ترکیب شیمیایی آن‌ها است که در این‌جا مورد توجه است. پروفیل ریل
انجمن مهندسی راه آهن آمریکا (AREA) و انجمن آمریکایی مواد آزمایش (ASTM) محتوای کربن، منگنز، سیلیکون و فسفر را برای ریل های فولادی مشخص کردند. استحکام کششی با محتوای کربن افزایش می یابد، در حالی که شکل پذیری کاهش می یابد. AREA و ASTM مقدار 0.55 تا 0.77 درصد کربن در ریل های ، 0.67 تا 0.80 درصد در و 0.69 تا 0.82 درصد برای ریل های سنگین تر مشخص کردند. منگنز استحکام و مقاومت در برابر سایش را افزایش می دهد. AREA و ASTM مقدار 0.6 تا 0.9 درصد منگنز را در ریل های 70 تا 90 پوند و 0.7 تا 1 درصد در ریل های سنگین تر مشخص کردند. سیلیکون ترجیحاً توسط اکسیژن اکسید می شود و برای کاهش تشکیل اکسیدهای فلزی در فرآیندهای نورد ریلی و ریخته گری به آن اضافه می شود. AREA و ASTM مقدار 0.1 تا 0.23 درصد سیلیکون را مشخص کردند. فسفر و گوگرد ناخالصی هایی هستند که باعث شکننده شدن ریل با کاهش مقاومت در برابر ضربه می شوند. AREA و ASTM حداکثر غلظت فسفر را 0.04 درصد تعیین کردند. یوکسپوریت
مقیاس موهس (سختی مقاومت یک ماده در برابر تغییر شکل پلاستیک در سطح آن است. بر مبنای این تعریف روش‌های متنوعی برای اندازه‌گیری سختی مواد ابداع شده‌است. به عنوان مثال برخی از این روش‌ها بر مبنای سایش و ایجاد خراش و برخی دیگر بر مبنای میزان فرورفتگی جسمی خارجی، سختی ماده را اندازه‌گیری می‌کنند. آزمایش سختی سنجی موس یکی از مهم‌ترین آزمایش‌ها برای تعیین سختی کانی‌ها و مواد معدنی است):1/2mohs4تا۵ تیتانیوم دی‌اکسید
فاز نوع کتونیت توسط L. Dubrovinsky و جمعی از نویسندگان ادعا شده‌است که سخت‌ترین اکسید شناخته شده با سختی ویکرز ۳۸ گیگا پاسکال و مدول حجمی ۴۳۱ گیگا پاسکال (یعنی نزدیک به مد، ل حجمی الماس ۴۴۶ گیگا پاسکال) در فشار هوا است. اما بررسی‌های بعدی به نتایج متفاوتی با مقادیر بسیار پایین‌تر برای هر دو سختیِ ویکرز (۷ تا ۲۰ گیگا پاسکال، که نرم‌تر از اکسیدهای رایج مانند AlO مورد استفاده در سنگ سنباده و TiO روتیل است) و مدول حجمی (تقریباً ۳۰۰ گیگا پاسکال) منجر شد. شکست مواد نرم
بنابراین، از جابجایی تحمیلی هر دسته، ± ∆، می‌توان انتگرال J را برای تنش نامی مربوطه تعیین کرد. با انتگرال J، دامنه (پارامتر a) برخی از مولفه‌های تنش حقیقی را می‌توان یافت. با این حال، برخی دیگر از دامنه‌های اجزای تنش به پارامترهای دیگری مانند c (مثلاً formula_28 تحت شرایط تنش صفحه‌ای) و با آزمایش برش خالص قابل تعیین نیست. با این وجود، آزمایش برش خالص بسیار مهم است زیرا امکان تعیین چقرمگی شکست مواد نرم را فراهم می‌کند. آلومینیوم اکسید
همچنین از اکسید آلومینیوم برای سختی و مقاومت استفاده می‌شود. شکل طبیعی آن یعنی Corundum، نه درجه سختی معدنی در مقیاس Mohs است (به منظور سنجش سختی کانیها ده کانی به عنوان مبنای سختی انتخاب شده‌است که از لحاظ سخت بودن هرکدام یک درجه کامل فرق دارند؛ زیرا بعضی کانی‌ها از هم دیگر نیم درجه یا به صورت کسری تفاوت دارند؛ و با خراشیدن یکی بر روی یکی دیگر از این ده کانی می‌توان سختی سایر کانی‌ها را با آن‌ها مقایسه کرد. این مقیاس به نام مقیاس موس معروف است) کاماسیت
کاماسیت مات بوده و در سطح آن معمولاً سایه های مختلفی از رگه های خاکستری یا الگوهای "لحافی" نقش بسته است. کاماسیت درخشندگی فلزی دارد. کاماسیت بر اساس میزان ضربه ای که متحمل شده است می‌تواند از نظر سختی متفاوت باشد، اما معمولاً سختی آن در مقیاس سختی موس ۴ می‌باشد. شوک، سختی کاماسیت را افزایش می‌دهد ولی با بررسی سختی کاماسیت نمی‌توان به صورت 100% به تاریخچه شوک پی برد. زیرا دلایل بی‌شماری دیگر وجود دارد که باعث افزایش سختی کاماسیت می‌شوند. خواص مکانیکی زیست مواد
سختی یکی از مهم ترین معیار های مقایسه مواد با یکدیگر است. این معیار از آن جهت بررسی می شود تا تعیین شود که زیست ماده برای استفاده بالینی مناسب باشد. سختی زیست ماده باید مشابه سختی استخوان باشد. اگر سختی آن بیشتر از استخوان باشد، به درون آن نفوذ می کند.همانطور که پیش از این بیان شد، نمونه های زیست مواد بسیار کوچک هستند لذا، از تست های سختی سنجی در مقیاس های نانو و میکرو که تست های نوپ و ویکرز هستند می بایستی استفاده شود. تجزیه کیفی معدنی
دسته "اول تحلیلی کاتیونها" شامل یونهایی هستند که کلریدهای نامحلول را تشکیل می‌دهند. به این ترتیب، معرف گروه برای جدا کردن آنها هیدروکلریک اسید است که معمولاً در غلظت ۱ تا ۲ مولار استفاده می‌شود. HCl غلیظ نباید مورد استفاده قرار گیرد، به دلیل تشکیل یک مجموعه ([PbCl]) با محلول Pb که در نتیجه، یون Pb شناخته نمی‌شود. بریل (کانی)
کانی بریل () یک سیلیکو سیلیکات آلومینیم‌دار بریلیوم است با فرمول شیمیایی Be3Al2(Sio3)6 بلورهای شش‌گوشه بریل ممکن است بسیار کوچک باشند. شکست بریل صدفی و سختی آن ۷/۵ – ۸ و گرانش آن ۲/۶۳ – ۲/۸۰ است. جلای این نوع کانی شیشه ای است که به صورت شفاف و نیمه شفاف است. رخ بریل از نوع قاعده‌ای و نمود آن به صورت شش‌گوشه دوگانه (دی‌هگزاگونال) دوهِرمی است. طیف‌سنجی جرمی
در عمل، تعیین وزن مولکولی، کاملاً به سادگی آن چیزی که در قبلاً اشاره شد، نیست. اول باید دانست که مقدار جرم هر یون شتاب داده شده در یک طیف‌سنج جرمی، جرم حقیقی آن است و نه وزن مولکولی آن که اوزان اتمی شیمیایی را بکار می‌برد. مقیاس شیمیایی اوزان اتمی بر پایه میانگین اوزان تمامی ایزوتوپ‌های یک عنصر است. طیف‌سنج جرمی، توانایی تشخیص بین جرم ذرات حامل معمولترین ایزوتوپ‌های عناصر و ذرات حاصل ایزوتوپ‌های سنگین‌تر را دارد. در نتیجه، اجرامی که برای یون‌های مولکولی مشاهده می‌شوند، اجرام مولکولهایی هستند که در آن‌ها هر اتم به‌صورت معمولترین (فراوانترین) ایزوتوپ خود وجود دارد. سختی ویکرز
این روش ویکرز به ترتیب مطابق با استاندارد ISO از 1 gf و از 1 gf تا 120 kgf مطابق با استانداردهای ASTM متغیر است. این استانداردها نشان می دهد که می توان از این روش برای تشخیص سختی تمام دامنه های بار از سطح میکرو تا سطح کلان از طریق سطح کم بار استفاده کرد. دی‌اکسید زیرکونیوم
دو ویژگی مهم مواد ساینده سختی و چقرمگی است. ترکیب این دو ویژگی مناسب بودن ساینده برای کاربرد خاص را تعیین می‌کند. در این موارد سختی با استفاده از روش نوپ اندازه‌گیری می‌شود که سختی بعضی مواد سرامیکی در جدول زیر برای مقایسه آورده شده‌است. افزایش سختی کرنشی
قبل از سخت کاری، شبکهی مواد یک طرح تقریباً بی نقص و منظم را به نمایش می‌گذارد. این شبکهٔ بی نقص در هر زمان دلخواهی می‌تواند توسط آنیل شدن به وجود آید یا بازیابی شود. به محض اینکه یک ماده سخت کاری شود، به‌طور قابل ملاحظه‌ای ساختاربندی شده توسط جابجایی‌های جدیدی می‌شود و از بسیاری از جابجایی‌های درون کریستالی به دلیل آرایش هسته جلوگیری می‌شود. این مقاومت در مقابل جابجایی درون کریستالی باعث پیدا شدن مقاومتی در خصوص تغییر شکل ماندگار شده که افزایش سختی ماده را منجر می‌شود. در کریستال‌های فلزی، تغییر شکل غیرقابل بازگشت معمولاً در مقیاس میکروسکپی همراه است که معمولاً با نقص‌هایی به نام جابجایی که توسط نوساناتی در میدان تنش محلی داخل جسم ایجاد می‌شود که در دوباره شکل یافتن شبکهٔ ماده به عنوان تکثیر جابجایی‌ها به حداکثر می‌رسد. در دمای معمولی این جابجایی‌ها با آنیل کردن نابود نمی‌شوند. با انباشته شدن این جابه جایی‌ها و تأثیر متقابل آن‌ها نسبت به یکدیگر به عنوان مانعی برای جلوگیری از حرکت این جابجایی‌ها تأثیر شکفتی دارند. این عامل باعث افزایش کرنش محلی در ماده شده که پس آیند آن کاهش شکل‌پذیری ماده است. سخت کاری در حالت کلی باعث افزایش استحکام ماده در نتیجهٔ افزایش تعداد جابجایی‌ها و کاهش شکل‌پذیری ماده می‌شود. تأثیر سخت کاری می‌تواند توسط آنیله شدن ماده در دمای بالا به حالت اولیهٔ خود برگردد و ماده و حالت کریستال‌های آن به دلیل کاهش تمرکز جابجایی‌ها بازیابی شوند. قابلیت سخت شوندگی ماده می‌تواند توسط آنالیز منحنی تنش کرنش مطالعه شود یا قبل و بعد از پروسه با تست‌های سنجش سختی فهمیده شود. میزان ادراک سختی
میزان ادراک سختی یا RPE (به انگلیسی: rating of perceived exertion (RPE))، مقیاسی است که توسط آن میزان فشار کار یا فعالیت انجام شده توسط شخص ابراز می‌گردد. در جوامع بزرگسال معمولاً شدت ورزش بعنوان تابعی از ضربان قلب مطلق (HR) یا درصدی از ماکزیمم ضربان قلب (HRmax) محاسبه می‌گردد. اما در کودکان میزان ضربان قلب مطلق و ماکزیمم ضربان قلب میتواند در بین افراد بسیار متفاوت باشد. بنابراین، استفاده از میزان ضربان قلب برای جوانان بالغ و بزرگتر معتبر است. گذشته‌ازاین، از میزان ضربان قلب معمولاً برای اندازه‌گیری شدت فعالیت در رژیم‌های تمرینی استقامتی/قلبی-عروقی بسیار پیشرفته نیز استفاده میشود. آزمون سختی ویکرز
برای تبدیل عدد سختی ویکرز به واحدهای SI، عدد سختی بر حسب کیلوگرم بر میلی‌متر مربع (kgf / mm²) باید در شتاب گرانش استاندارد (۹٫۸۰۶۶۵) ضرب شود تا سختی در واحد مگاپاسکال (N/mm²) بدست آید و همچنین بر ۱۰۰۰ تقسیم شود تا سختی را در واحد GPa (گیگا پاسکال) بدهد. سختی ویکر همچنین می‌تواند بر اساس منطقه برجسته شده تورفتگی و نه سطح آن، به یک سختی SI تبدیل شود. منطقه برجسته شده ، formula_5 ، به شکل زیر برای هندسه فرورفتگی ویکرز تعریف می‌شود: سخت‌کردن القایی
در این روش قطعه مورد نظر را درون مذاب نمک‌های سیانیدی غوطه ور می‌کنند که در این روش باید مذاب‌های نمک تعویض و تازه شوند که مقرون به صرفه نیست و امروزه از مواد تقویت‌کننده اثر نیتروژن دهی استفاده می‌شود که علاوه بر مقرون به صرفه بودن می‌توانند مدت زمان عملیات حرارتی را تا نصف کاهش دهند. درجه حرارت کوره نیز باید حدود ۶۰۰ درجه سانتیگراد باشد. تکلیس
که مهم‌ترین و سخت‌ترین مفرداتی که کشته می‌کنیم فلزات یا همان دسته اول هستند زیرا در بیشتر فلزات باید تغییراتی شیمیایی حاصل شود یعنی فرم طبیعی آن اصلاح شود و از این رو باید با عصاره‌های گیاهی مختلف این فرایند شیمیایی رو انجام دهیم و سپس فلز سخت را با حرارت و واکنش‌های شیمیایی خاص تبدیل به پودری نرم و قابل جذب در روده‌ها کنیم. اما در مفردات معدنی مهم‌ترین کاری که در فرآوری آن در کشته‌سازی انجام می‌شود علاوه بر ترکیب کردن آن با سایر عصاره‌ها و مفردات، باید حتماً حرارت داد تا عمل کلس به نحو احسن انجام شود. سختی سنجی شر
سختی سنجی شُر (به انگلیسی: Shore,Scleroscope) یکی از رایج‌ترین روش‌های سختی سنجی پلیمرها می‌باشد که سختی مواد را با اندازه‌گیری نفوذ موضعی ایجاد شده به کمک الماس یا فولاد سخت، مشخص می‌کند. کربن
از همین رو می‌توان ترکیبات آلی را بر مبنای نوع گروه عاملی خود دسته‌بندی کرد. طول زنجیره مولکول، شکل، نوع و تعداد گروه عاملی، همگی در تعیین خواص نهایی فیزیکی و شیمیایی مولکول نقش دارند. در پایدارترین ترکیبات کربنی (و تقریباً تمام ترکیبات آلی پایدار)، کربن از قاعده هشت‌تایی پیروی می‌کند و به‌صورت چهارظرفیتی است. به این معنی که یک اتم کربن برای رسیدن به پایداری در مجموع چهار پیوند کووالانسی تشکیل می‌دهد (که این پیوندها، موارد پیوند دوگانه و سه‌گانه را نیز شامل می‌شود). برخی از ترکیبات مانند "کربوکاتیونها" (دارای سه‌پیوند، بار مثبت)، "رادیکال‌ها" (دارای سه پیوند، خنثی)، "کربانیونها" (دارای سه پیوند، بار منفی) و کاربن‌ها (دارای دو پیوند، خنثی) اگرچه می‌توانند مطابق قاعده فوق رفتار نکنند، اما این ترکیبات ناپایدار محسوب شده و به‌عنوان حدواسط‌های واکنش‌پذیر درنظر گرفته می‌شوند. مواد فراسخت
مواد فوق سخت (superhard materials) موادی با سختی ویکرز بیشتر از 40GPa هستند. این جامدات تراکم ناپذیر، دارای تراکم الکترونی بالا و مقادیر زیاد پیوند کوالانسی هستند و به علت سختی بالای خود در صنایع مختلف ساینده، برش، دیسکترمز و پوشش‌های محافظ و مقاوم دربرابر سایش بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. الماس سختترین ماده موجود با سختی GPa 70 -150 است که به دلیل هدایت حرارتی بالا و نارسانایی الکتریکی بسیار مورد توجه قرار گرفته‌است ولی محدودیت‌هایی مثل هزینه بالا و اکسیداسیون در دمای بالای ۸۰۰ درجه سانتی گراد دارد.علاوه بر این الماس قابلیت انحلال در آهن و تشکیل کاربید آهن در دمای بالا را نیز دارد که موجب ناکارآمدی الماس در برش مواد آهنی مثل فولاد می‌شود؛ بنابراین تحقیقات اخیر در حوزه مواد فوق سخت برروی ترکیباتی متمرکز شده‌است که از نظر حرارتی و شیمیایی پایدارتر از الماس خالص باشند. تحقیقات در حوزه تولید مواد فوق سخت جدید به‌طور کلی به ۲ نگرش تقسیم می‌شود: ۱) بررسی پیوندهای کوالانسی کوتاه و جهت‌دار کربن در الماس با عناصر سبک مانند B,C،O,N. این نگرش در اواخر دهه ۱۹۸۰ با کشف C3N4 و ترکیبات سه تایی B-C-N شهرت یافت. ۲) ترکیب عناصر سبک B,C،O,N با فلزات انتقالی دارای دانسیته الکترئن‌های ظرفیت بالا که منجر به تهیه ماده‌ای با تراکم ناپذیری زیاد می‌شود. در این روش فلزات دارای مدول بالک زیاد و سختی کم با اتم‌های دارای کوالانت کوچک همراه می‌شوند. به عنوان مثال کاربید تنگستن هرچند که ماده فوق سخت محسوب نمی‌شود ولی یک نمونه صنعتی از این روش است. از طرفی بوریدهای ترکیب شده با فلزات انتقالی به زمینه مهمی در تحقیقات مواد فوق سخت تبدیل شده‌اند، که منجر به کشف موادی مثل WB4, ReB2, OsB2 شده‌است. مواد فوق سخت را می‌توان به دو گروه کلی ذاتی و غیر ذاتی تقسیم کرد: مواد ذاتی مثل الماس، نیترید بور مکعبی، نیترید کربن و ترکیبات سه‌گانه B-C-N که سختی ذاتی دارند. (سختی ناشی از ترکیب شیمیایی است) مواد غیرذاتی مثل الماس نانوکریستالین که به عنوان اگریگیت نانومیله‌های الماس شناخته می‌شود. در این دسته از مواد فوق سختی و سایر خواص مکانیکی بیشتر وابسته به ریزساختار است. طیف‌سنجی انتشار اتمی پلاسمای جفت‌شده القایی
سپس شدت هر خط با شدت‌های قبلاً اندازه‌گیری شده غلظت‌های شناخته‌شده عناصر مقایسه می‌شود و سپس غلظت آنها با درون‌یابی در امتداد خطوط کالیبراسیون محاسبه می‌شود. آزمون سختی ویکرز
واحد مربوط به HV کیلوگرم نیرو بر میلی‌متر مربع (kgf / mm²) یا عدد HV است. در معادله فوق، "F" می‌تواند در واحد N (نیوتن) و "d" در واحد میلی‌متر باشد، و این امر باعث می‌شود HV در SI به واحد MPa (مگا پاسکال) باشد. برای محاسبه عدد سختی ویکرز (VHN) با استفاده از واحدهای SI باید نیروی وارد شده را بر حسب نیوتن با تقسیم بر ۹٫۸۰۶۶۵ (شتاب گرانش استاندارد) به کیلوگرم نیرو تبدیل کرد. این امر منجر به معادله زیر می‌شود: سختی
نباید سختی (Hardness)، سفتی (Stiffness) و استحکام (Strength) با یکدیگر اشتباه گرفته شده و به جای یکدیگر استفاده گردند. شناخت اختلاف و تفکیک این سه مفهوم از هم، از اصول بنیادین مهندسی مکانیک است. سفتی معیاری برای تعیین تمایل یک ماده به برگشت به شکل اول پس از تغییر شکل توسط یک نیرو می‌باشد. استحکام تعیین می‌کند که یک ماده چقدر می‌تواند تنش را قبل از تغییر شکل دائم یا شکست تحمل کند. طیف‌سنجی جذب اتمی
حال که لامپ‌ها را تنظیم کردیم بروی گزینه Next کلیک می‌کنیم. در صفحه باز شده که مربوط به تنظیمات فلز مشخص شده در مرحله قبل می‌باشد، هیچ تغییری نمی‌دهیم و بروی گزینه Next کلیک می‌کنیم. تا صفحهٔ دیگری باز شود که دستگاه در یک بازه مشخص (مثلاً ۳۲۳٫۷ تا ۳۲۵٫۷ برای مس که دارای طول موج ۳۲۴٫۷ می‌باشد) سرچ می‌کند ولامپ‌ها را طوری تنظیم می‌کند که دارای بیشترین انرژی باشند. (البته این مرحله کمی وقت گیر است و حدود ۵ الی ۱۰ دقیقه زمان می‌برد) و در آخر نمودار را رسم کرده و نقطه‌ای که بیشترین انرژی در آن ثبت شده را انتخاب می‌کند. در اینجا Close می‌کنیم و گزینه Next و در آخر Finish می‌کنیم؛ و وارد محیط نرم‌افزار می‌شویم. حال بروی گزینه Sample کلیک کرده و واحد غلظت‌ها را تعیین می‌کنیم (معمولاً PPM یا PPb) سپس محلول‌های استاندارد را تعیین کرده Next می‌زنیم و در صفحهٔ بعد تعداد نمونه‌ها را تعیین می‌کنیم و بروی Finish کلیک می‌کنیم. گیاه‌پالایی
فلزات سنگین، عناصری با وزن اتمی ۵۴/۶۳ تا ۵۹/۲۰۰ و وزن مخصوص بیشتر از ۴ هستند. برخی از فلزات سنگین به مقدار کم مورد نیاز ارگانیسم‌های زنده هستند؛ هر چند افزایش بیش از حد همین فلزات سنگین ضروری می‌تواند برای ارگانیسم‌ها مضر باشد. تنش برشی بحرانی منعکس‌شده
در یک نمونهٔ کریستالی، تنش تسلیم توسط ضریب اشمید (Schmid) تک کریستالش تعیین می‌شود؛ بنابراین، به‌طور کلی، استحکام تسلیم برای جهت‌های مختلف تنش اعمال شده مشاهده می‌شود که متفاوت است. در نمونه‌های پلی کریستالی، استحکام تسلیم هر دانه متفاوت است و وابسته به حداکثر فاکتور اشمید است که نشان دهندهٔ سیستم لغزش عملیاتی است استحکام تسلیم متده در ارتباط با متوسط فاکتور اشمید است که برای مواد FCCو مواد BCCمتفاوت می‌باشد. فرمیون سنگین
در فیزیک حالت جامد و مادهٔ چگال فرمیونهای سنگین یک گونه خاص از مواد، بیشتر ترکیبهای میان‌فلزی دارای عنصرهای فلزی با تراز 4f یا 5f هستند. نام فرمیون سنگین از آنجا می‌آید که این فرمیون‌ها به گونه‌ای رفتار می‌کنند که گویی داری جرم موثری بسیار بیشتر از جرم سکون هستند. فرمیون‌های سنگین در گروه "سامانه‌های الکترونی همبسته سترگ" جای می‌گیرند. عملیات حرارتی
مواد فلزی از ساختارهای بسیار ریزی به نام «دانه» (grain) یا «کریستالیت» ساخته شده‌اند. طبیعت این دانه‌ها (یعنی اندازه و ترکیب آن‌ها) مهم‌ترین عاملی است که خواص مکانیکی یک فلز را تعیین می‌کند. عملیات حرارتی کمک می‌کند که خواص فلز را با کنترل کردن نرخ "واپخش (Diffiusion)" و نرخ سرمایش در میکروساختار تغییر داد. عملیات حرارتی در فلزات معمولاً کمک می‌کند که خواص مکانیکی از قبیل سختی، استحکام، چقرمگی، شکل‌پذیری و الاستیسته را تغییر داد. کریستالیت
خصوصیات دانه‌ها (ساختار ماده) بر ویژگی‌های آن ماده تأثیر می‌گذارد، به‌طور مثال اندازه دانه‌های یک ماده روی استحکام آن اثربخش است. با توجه به عملیات‌های انجام گرفته روی یک ماده، اندازه دانه‌های آن متفاوت خواهد بود، به‌طور مثال اگر یک ماده را از حالت مذاب با سرعت بیشتری سرد کنیم، تعداد جوانه‌های بیشتری ایجاد می‌شود و در نتیجه تعداد دانه‌های بیشتر و این به این معنا است که اندازه دانه‌های کوچکتری خواهیم داشت و چگالی مرزدانه‌ها بیشتر خواهد شد. با افزایش چگالی مرزدانه مزاحمت برای حرکت نابه جایی‌ها بیشتر می‌شود و در نتیجه استحکام ماده ما بیشتر خواهد بود. زمرد
در حالی که سختی بالای زمرد (۸–۷٫۵) تا حدود زیادی مانع خراش دیدن این گوهر با ارزش می‌شود، قابلیت شکنندگی آن بخاطر شکافهای موجود، تراش دیدن، سوارکردن و پاک کردن آن را نسبتاً مشکل کرده‌است. حتی برای یک تراش دهنده خبره، تراش زمرد کار دشواری بحساب می‌آید .نخست به خاطر قیمت بالای کریستال‌های خام و دوم به دلیل وجود ادخالها.اما با وجود این موانع، از عشق و علاقه تراش دهندگان ذره‌ای کاسته نشده و آن‌ها تراش خاصی را برای این گوهر بکار می‌برند. تراش زمردی یا تراش چهارگوش ،که در اصل یکی از طرحهای تراش پلکانی است که در این آن، گوشه‌های زمرد به صفحاتی مزین می‌شود که علاوه بر تشدید زیبایی آن، مقاومت آن را در برابر فشارهای مکانیکی و عوامل فیزیکی افزایش می‌دهد. همچنین زمردها به روش‌های دیگری نیز تراش داده می‌شوند و در صورتی که کریستالهای خام حاوی ادخال و ناپاکیهای فراوانی باشد، تراش دامله را برای آن در نظر می‌گیرند (تراشی است به صورت نیمکره که با قاعده‌های دایره یا بیضی انجام می‌شود و بیشترین کاربرد را جهت انگشتری دارد). کانی
کانی یا ماده معدنی، ماده‌ای طبیعی و جامدی است که ترکیب شیمیایی نسبتاً ثابتی دارد و در ترکیب سنگ‌های پوسته زمین یافت می‌شود و دارای فرمول شیمیایی و ساختمان اتمی مشخص است و در صنایع مختلف مانند خمیردندان‌سازی، ساعت‌سازی و… کاربرد دارد. به زبان ساده اگر بخواهیم کانی را از نگاه شیمی و زمین‌شناسی به‌طور همزمان نگاه کنیم، به این نتیجه خواهیم رسید که تعریف از کانی همانند تعریف همزمان از عنصر شیمیایی و مولکول است، با این تفاوت که کانی نه می‌تواند همیشه از یک عنصر تشکیل شده باشد و نه تعریف مولکول را به‌طور کامل بتواند داشته باشد؛ بلکه کانی کوچک‌ترین جز از یک ماده معدنی هست که به سبب ویژگی‌های منحصر بفردی (منظور ساختار اتمی و نوع ترکیب مولکولی یا شیمیایی) که دارد، باعث متفاوت بودن آن ماده معدنی از دیگر مواد معدنی خواهد شد. به‌طور مثال، اگر خاک رس را در نظر بگیریم، کانی‌های تشکیل‌دهنده آن (کائولینت، مونت موریلونیت، ایلیت) باعث شده‌است که رس دارای ویژگی منحصر به فردی باشد که از آن به عنوان رس تلقی شود؛ یعنی اگر از دیگر کانی‌ها در اندازه رس استفاده کنیم (مانند خاک که به سبب تراش کاری و صیقل دادن سنگ در حد میکرون از دستگاه برش کاری ریخته می‌شود)، هرگز ویژگی کانی رس را آن کانی نخواهد داشت؛ زیرا کانی رس دارای آرایش اتمی و ترکیب شیمیای منحصر به خود است که از آن در علم زمین‌شناسی به عنوان کانی یاد می‌شود. آزمون سختی ویکرز
هنگام انجام آزمایش‌های سختی، حداقل فاصله بین تورفتگی‌ها و فاصله تورفتگی تا لبه نمونه باید در نظر گرفته شود تا از تعامل بین مناطق سخت شده و اثرات لبه جلوگیری شود. این حداقل فاصله برای استانداردهای ISO 6507-1 و ASTM E384 متفاوت است. اگر HV ابتدا با نیوتن بر میلیمتر مریع (MPa)، یا در غیر این صورت با تبدیل از kgf / mm (کیلوگرم نیرو بر میلیمتر مربع) بیان شود، مقاومت کششی (در واحد MPa(مگا پاسکال)) ماده را می‌توان به عنوان ≈ HV / ≈ HV / 3 تقریب زد، که در آن یک ثابت است که توسط مقاومت تسلیم، نسبت پواسون، توان سخت شده و عوامل هندسی تعیین می‌شودمعمولاً بین ۲ تا ۴ متغیر است. به عبارت دیگر، اگر HV در N / mm (یعنی در MPa) بیان شود، مقاومت کششی (در واحد مگاپاسکال) ≈ HV/3 است. این قانون تجربی به صورت متغیر به رفتار سخت‌کنندگی مواد بستگی دارد. دی‌اکسید زیرکونیوم
برای زیرکونیای خالص پلی مورفها میتوانند با استفاده از تفرق اشعه X متمایز شوند و یک تجزیه و تحلیل مفصل برای تعیین مقادیر کمی فاز مونوکلینیک صورت میگیرد. به علت روی هم افتادن پیک‌های مربوطه، به هنگام تشخیص سیستمهای تتراگونال و کوبیک مشکلاتی بروز میکنند. در این مورد لازم است که رد اشعه X را در زوایای بالایی آزمایش کرد که در آن شدت کم بازتابش ها آنالیز کمی را بی‌نهایت مشکل میکنند و تنها آنالیز کیفی ممکن است. برای تعیین مقدار فازها در سیستم های آلیاژی زیرکونیا، اضافه کردن یک آنیون متفاوت به واحد شبکه تأثیراتی را به وجود می آورد. اولا پارامترهای شبکه با توجه به اندازه آنیون در محلول جامد تغییر میکنند، که یک تغییر محل پیک ایجاد میکند. یک تأثیر مهمتر تغییر شکل، واحد شبکه است که تأثیر بسیار زیادی بر روی عامل ساختمان دارد. شدت یک پیک خاص میتواند به نحو قابل ملاحظه ای تغییر کند. این موضوع مشکل زیادی در انجام تجزیه کمی به وجود می آورد، زیرا شدتهای پیکها برای نمونه‌های ظاهراً یکسان (برحسب ترکیب شیمیایی) به عنوان نتیجه ای از سابقه حرارتی، میتواند تغییر کند. برای آلیاژهای زیرکونیا یک درجه‌بندی اصولی برای تجزیه‌های کمی دقیق ارائه شده‌است. معادلات چندی هم بدست آمده‌است اما باید توجه داشت که هر یک باید در مورد یک سیستم خاص با سابقه ساخت خاص بکار برده شده، اعمال شوند. کربین
ادعا شده که زنجیرهای کربین قوی‌ترین ماده شناخته شده بر اساس چگالی اند. محاسبات نشان می‌دهد که برحسب ، استحکام کششی ویژه (قدرت تقسیم بر چگالی) کربین ۷٫۵–۶٫۰، گرافن (۵٫۵–۴٫۷)، نانولوله‌های کربنی (۵٫۰–۴٫۳) و الماس (۶٫۵–۲٫۵) می‌باشد؛ بنابراین استحکام کششی ویژه کربین از مواد بالا، و تمام مواد موجود در طبیعت و ساخته شده توسط بشر بیشتر است. همچنین مدول خاص آن (مدول یانگ تقسیم بر تراکم) با مقداری حدود نیز دو برابر گرافن است با مقداری حدود . تراشکاری
فلزات سخت: قدرت انجام کار ابزار را به حد قابل ملاحظه‌ای بالا می‌برند. قسمت اصلی ماده ترکیبی، فلز سخت و لفرام یا مولیبدن است. به اضافه مقداری کبالت و کربن نیز در آن وجود دارد. فلز سخت خیلی گران‌قیمت است و از این جهت تیغه‌های نرم شده‌ای ازآن را روی برنده‌ای از فولادهای ساختمانی لحیم می‌نمایند. قیر
۱-درجه نفوذ: آزمایش درجه نفوذ برای تعیین سختی قیر مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این آزمایش از یک سوزن استاندارد تحت اثر بار ۱۰۰ گرمی در مدت ۵ ثانیه به داخل قیر در دمای ۲۵ درجه نفوذ می‌کند. مقدار نفوذ برحسب دهم میلی‌متر درجه نفوذ نامیده می‌شود. هر چه درجه نفوذ کم‌تر باشد قیر سخت‌تر است. ۴-افت وزنی: افت وزنی قیر در دمای بالا، در اثر تبخیر قسمتی از روغن‌ها و ترکیبات نفتی آن می‌باشد. این مشخصه نیز از خواص مهم قیر است. افت وزنی قیر در اُوِن در دمای ۱۶۳ درجه سانتی گراد و در مدت ۵ ساعت (شرایط تقریبی پخت آسفالت) اندازه‌گیری می‌شود. سلول سندان الماس
سلول سندان الماس (DAC) وسیله ای با فشار بالا است که در آزمایش‌های علمی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این وسیله فشرده سازی یک قطعه کوچک (ابعاد کوچکتر از میلی‌متر) را در فشارهای شدید، معمولاً تا حدود ۱۰۰–۲۰۰ گیگاپاسکال امکان‌پذیر می‌کند، اگرچه دستیابی به فشارهای تا ۷۷۰ گیگاپاسکال (۷٬۷۰۰٬۰۰۰ بار / ۷٫۷ میلیون اتمسفر) امکان‌پذیر است. آزمایش الک
نتیجه‌های بدست آمده از آزمایش دانه‌بندی را بر روی یک نمودار بر اساس درصد عبوری از الک به اندازهٔ الک رسم می‌کنند. در این نمودار اندازهٔ الک‌ها را به صورت لگاریتمی نمایش می‌دهند. برای بدست آوردن درصد عبوری از هر الک، ابتدا باید درصد باقی مانده روی هر الک را بدست آورد. برای این هدف از رابطهٔ زیر استفاده می‌کنند: formula_1×۱۰۰ = درصد باقی مانده روی الک در رابطهٔ بالا W وزن باقی مانده روی الک است و W وزن کل سنگدانه‌ها است. در مرحلهٔ بعد، باید درصد سنگدانه‌های باقی مانده روی هر الک را به صورت تجمعی پیدا کرد. برای این کار باید مقدار سنگدانهٔ باقی مانده روی هر الک را با وزن سنگدانه‌های باقی مانده روی الک‌های قبلی جمع کرد. وزن تجمعی سنگدانهٔ عبوری به درصد از رابطهٔ زیر بدست می‌آید: سختی برینل
مقیاس برینل (Brinell scale) سختی مواد را از طریق مقیاس نفوذ یک فرو رونده فشار داده شده بر روی قطعه ای آزمایشی از ماده، مشخص میکند. این یکی از چندین تعریف سختی در علم مواد است . مواد فراسخت
از دیگر ترکیبات سخت غنی از بور می‌توان به B4C و B6O اشاره کرد. a-B4C آمورف دارای سختی حدود 50 GPa است که در محدوده فوق سختی قرار دارد. می‌توان به این صورت نگاه کرد که از کریستال‌های شبه ایکوزاهدرال بور که در زمینه آمورف قرار گرفته‌اند ساخته شده‌است. فرم بلوری B4C، دارای سختی حدود 30 GPa است. فرم کریستالی (استوکیومتری B13C3) از ایکوزاهدرال‌های بور متصل شده توسط اتم‌های بور و کربن تشکیل شده‌است. ماشین‌کاری التراسونیک
USM زمانی به‌طور رضایت بخش کار می‌کند که سختی قطعه کار بیشتر از HRC 40 (سختی در مقیاس راکول C)باشد. در صورتی‌که سختی قطعه کار بیش از HRC 60 باشد این فرایند بسیار خوب کار می‌کند. این روش موادی (کاربیدها - سرامیک‌ها – تنگستن – شیشه) را که با روش‌های سنتی نمی‌توان ماشینکاری کرد به راحتی ماشینکاری می‌نماید. سختی
سختی لاستیک‌ها و پلاستیک‌ها با وسیله کوچکی به نام دورومتر اندازه‌گیری می‌شود. دورومتر معمولی، وسیله کوچکی است که در آن یک فرورونده کروی تحت اثر نیروی فنر یا وزنه، روی سطح ماده فشرده شده و یک عقربه عدد سختی را روی صفحه مدرج نمایش می‌دهد. این دستگاه انواع مختلفی برای آزمایش گسترده کامل الاستومرها و پلاستیک‌ها از بسیار نرم تا بسیار سخت، دارد. کانی‌شناسی
علاوه بر کانی‌های متبلور با دسته‌ای از ترکیبات دارای تمامی خواص کانی بجز سیستم تبلور می‌باشند که این دسته را شبه ‌کانی می‌نامند و شرایط تشکیل کانی‌ها بسیار متفاوت است ، برخی مانند پیریت ممکن است در شرایط بسیار متنوعی ایجاد ‌گردند در حالیکه برخی دیگر به عنوان شاخص کانی ، فشار ، دما وجود عناصر رادیواکتیو و ... مورد استفاده قرار می‌گیرند. همه کانی‌ها به استثنا شبه‌کانی‌ها در یکی از 7 سیستم تبلور شناخته شده متبلور می‌گردند. برخی از کانیها در شرایط مشابه در کنار هم تشکیل می‌گردند که به آنها پاراژنز با کانی‌های همراه گفته می‌شود. کانیها در طبیعت در اندازه‌‌های بسیار متفاوتی یافت می‌شوند که بر این اساس آنها را به درشت بلور ، متوسط بلور ، ریز بلور و مخفی بلور تقسیم می‌نمایند. برخی از انواع درشت بلور و متوسط بلور در نمونه‌های دستی قابل تشخیص بوده ، انواع ریز بلور توسط میکروسکوپهای قوی و کانیهای مخفی بلور را به کمک اشعه ایکس و میکروسکوپهای الکترونی می‌توان شناسایی نمود. سختی
روش‌های دیگر سختی سنجی نیز برای سایر مواد وجود دارند. برای سنجش سختی انواع چوب‌ها از روشی به نام Janka استفاده می‌شود که اساس آن این است که با چه نیرویی بر حسب پوند نیرو (Ibf) می‌توان نیمی از یک گلوله با قطر ۰/۴۴۴ اینچ را درون چوب فروبرد. بدین ترتیب انواع چوب‌ها را طبقه‌بندی شده د و معیاری برای آسان بودن یا دشواری بریدن یا میخ کاری چوب به دست می‌آید که به عنوان راهنمایی برای چگونگی کاربرد آن‌ها بر اساس استحکام به کار می‌رود. سختی برینل
سختی همچنین ممکن است به صورت XXX HB YY"D" نشان داده شود. XXX نیرویی است(در واحد کیلوگرم نیرو) که روی ماده ای از نوع YY اعمال می شود (5 برای آلیاژهای آلومینیوم ، 10 برای آلیاژهای مس ، 30 برای فولادها). بنابراین می توان یک سختی فولادی معمولی میتواند به صورت: 250 HB 30 "D" نوشته شود. این مقدار می تواند حداکثر یا حداقل باشد. سختی برینل
هنگام بیان کردن عدد سختی برینل (BHN یا بطور رایج تر HB) ، شرایط آزمایشی که برای بدست آوردن عدد استفاده می شود باید مشخص باشد. (HB به درجه سختی مداد "HB" مربوط نیست. ) قالب استاندارد برای تعیین آزمایش ها را می توان در مثال "HBW 10/3000" مشاهده کرد. "HBW" به این معنی است که از یک کاربید تنگستن (از نماد شیمیایی تنگستن یا از نام سوئدی / آلمانی تنگستن ، "Wolfram") فرو رونده توپی استفاده شده است ، در مقابل "HBS" ، که به معنی یک توپ فولادی سخت شده است. "10" قطر توپ بر حسب میلی متر است. "3000" نیرو بر حسب کیلوگرم نیرو است. آب سخت
درجه سختی آب از روی مقدار کلسیم و منیزیم موجود در آن تعیین می‌شود. درجه‌بندی شدت میزان سختی آب، استاندارد مشخص ندارد و در نقاط مختلف دنیا متفاوت است. در آلمان اگر آبی ده میلی‌گرم CaO در یک لیتر داشته باشد می‌گویند درجه سختی آب یک است. در فرانسه اگر آبی در یک لیتر ده میلی‌گرم کربنات کلسیم یا همسنگ آن کربنات منیزیم داشته باشد می‌گویند که یک درجه سختی دارد. در انگلستان اگر آبی ده میلی‌گرم کربنات کلسیم یا همسنگ آن کربنات منیزیم در ۰٫۷ لیتر داشته باشد یک درجه سختی دارد. روش‌های سختی‌سنجی
ترتیب سختی سنگ‌ها به صورت زیر است: سنگ‌نوردی
یعنی زبان مشترک بین سنگنوردان برای درک بهتر سختی مسیر و مقدار توان لازم برای صعود؛ بنابراین برای مشخص نمودن سختی مسیرهای سنگنوردی از روشهای درجه‌بندی استفاده می‌شود. این روشها درکشورهای گوناگون صورتهای مختلفی دارد. در ایران معمولاً از سامانه اعشاری یوسه میتی) استفاده می‌گردد. گراویمتری
رسوب خالص سرد می شود ، سپس با وزن کردن آن اندازه گیری می شود و اختلاف وزن قبل و بعد از آن ، نشان دهنده جرم آنالیت از دست رفته ، در این حالت اکسید کلسیم است. سپس می توان از این عدد برای محاسبه مقدار یا درصد غلظت آن در ترکیب اصلی استفاده کرد. فولاد آلیاژی
اگر درجهٔ کربن فولاد کم‌آلیاژ متوسط یا بالا باشد، فرایند جوش در آن‌ها دشوار می‌شود. با کاهش کربن و قرار دادن آن در بازهٔ ۰٫۱۰٪ تا ۰٫۳۰٪ و همچنین کاهش دیگر عنصرهای آلیاژی توان جوش پذیری و شکل‌پذیری فولاد را افزایش می‌دهیم. چنین فولادی در ردهٔ فولاد کم‌آلیاژ پراستحکام قرار می‌گیرد. سختکاری پوسته
سختکاری پوسته یا سختکاری سطح ، فرایند سخت شدن "سطح" یک شیء فلزی است، در حالیکه عمق زیرین فلز نرم باقی می‌ماند. به این ترتیب یک لایه نازک فلزی سخت به نام "پوسته" در سطح تشکیل می‌شود. برای آهن یا فولاد کم‌کربن، که به‌خودی‌خود شکل‌پذیر و نرم است، برای فرایند "سختکاری پوسته"، کربن یا نیتروژن اضافی به لایه سطحی افزوده می‌شود. سخت کاری سطحی معمولاً پس از تشکیل شکل نهایی قطعه انجام می‌شود، اما می‌توان برای افزایش سختی محتوای عناصر میله‌ها نیز از آن استفاده کرد تا در فرایند ساخت قطعات جوشکاری و فرایندهای مشابه استفاده گردد. اصطلاح "سخت کاری سطحی" همچنین برای توصیف این تکنیک، هنگام بحث در مورد زره‌های مدرن استفاده می‌شود. مواد فراسخت
Re:B تقریباً ۱: ۱٫۸۵ است. رنیوم دی بورید همچنین دارای مدول بالک 383 GPa و مدول برشی 273 GPa است. سختی به بار اعمالی هنگام آزمایش بستگی دارد. مقادیر فوق که حدود 40 GPa اند، همگی با نیروی مؤثر 0.5-1 N اندازه‌گیری شدند. با چنین بار کمی، مقادیر سختی برای سایر مواد نیز بیش از حد تخمین زده می‌شود، به عنوان مثال برای c-BN بیش از 100 GPa می‌شود. مقادیر سختی گزارش شده ReB2 در بار معمولی 3-49 N حدود 17-19 GPa است که نشان می‌دهد ReB2 یک ماده سخت، نه فوق سخت می‌باشد. دی بورید رنیوم دارای رسانایی فلزی است که با کاهش دما به علت همپوشانی اسپین‌های d و p رنیوم و بور افزایش می‌یابد. دی بورید رنیوم تنها ماده فوق‌سخت دارای رفتار فلزی است. این ماده همچنین از ثبات حرارتی نسبتاً بالایی برخوردار است و بسته به روش گرمایش، جرم خود را تا دمای ۶۰۰–۸۰۰ درجه سانتیگراد حفظ خواهد کرد و در دمای نزدیک به ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد، کاهش جرم مشاهده می‌شود. در صورت اعمال شیب حرارتی کندتر عملکرد بهتری خواهد داشت. بخشی از این افت کوچک در حدود ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد به علت تشکیل یک پوشش B2O3 کمرنگ روی سطح، به علت خروج بور از ماده جامد و تشکیل یک پوشش محافظ است که باعث کاهش تلفات اضافی بور می‌شود. این پوشش می‌تواند به راحتی توسط متانول حل شده و مواد به حالت براق اولیه خود بازمی‌گردند. رنگ الماس
درجه بندی الماس با مقایسه رنگ آن با یک "سنگ مرجع" صورت می‌گیرد. هر سنگ مرجع باید کمترین مقدار رنگ آن درجه را داشته باشد. این مقایسه باید در زیر نور معادل روشنایی روز انجام شود. الماس‌های با رنگ بیشتر از Z که رنگ‌هایی غیر از زرد یا قهوه‌ای دارند در محدوده رنگ تجملی قرار می‌گیرند. این سنگ‌ها با سیستم دیگری که نه فقط حضور رنگ بلکه ویژگی‌های آن را نشان می‌دهد درجه بندی می‌شوند. این سیستم بیشتر از آنکه شبیه سیستم الماس‌های سفید باشد شبیه سیستمی است که برای درجه بندی دیگر گوهرهای رنگی مانند یاقوت سرخ، یاقوت کبود یا زمرد استفاده می‌شود. رنگ‌های الماس غلیظ تر ازین مقیاس به عنوان "رنگهای تجملی" شناخته می‌شوند. هر سایه نور غیر از رنگ زرد روشن یا قهوه‌ای روشن به صورت خودکار خارج ازین مقیاس قرار می‌گیرد. برای مثال یک الماس آبی کمرنگ درجه رنگ "K"، "N" یا "S" را نخواهد گرفت، بلکه درجه آبی رنگ پریده، آبی خیلی روشن یا آبی روشن را خواهد گرفت. آزمایشگاه‌ها یک لیست شامل 27 پرده رنگ که کل طیف را در بر می‌گیرد برای الماس‌ها و گوهرهای رنگی استفاده می‌کنند (قرمز، قرمز مایل به نارنجی، نارنجی مایل به قرمز، نارنجی، نارنجی مایل به زرد،...بنفش، بنفش مایل به قرمز، قرمز-ارغوانی،ارغوانی-قرمز،ارغوانی-قرمز، قرمز مایل به ارغوانی). برای الماسهایی که پرده رنگ خالص ندارند رنگ‌های ترکیبی می‌تواند به این مجموعه اضافه شود، مانند زیتونی یا قهوه ای- زیتونی. به علاوه رنگ‌های زیر را می‌توان برای الماس‌ها بکار برد: سفید (برای شیریها)، سیاه (برای ماتها)، خاکستری، صورتی و قهوه ای. غلظت این پرده رنگ‌ها با استفاده از عبارت توصیفی زیر بیان می‌شود: رنگ پریده، خیلی روشن، روشن،...، سیر. عبارتهای شامپاین، کنیاک و قهوه برای توصیف گونه‌های مختلف الماس‌های قهوه‌ای رنگ استفاده می‌شود. فشار در کانال مساوی زاویه‌دار
خواص مکانیکی تمام مواد کریستالی بر اساس چندین فاکتور تعیین می‌گردند که اندازه دانه میانگین مهم‌ترین و اساسی‌ترین نقش را داراست. استحکام تمام مواد چند کریستالی با اندازه دانه (d) از طریق رابطه هال-پچ (به انگلیسی: Hall-Petch Equation) تعیین می‌شود. این رابطه نشان می‌دهد که استحکام با کاهش اندازه دانه افزایش می‌یابد. از آنجا که ثابت شده‌است فرایند فشار در کانال مساوی زاویه دار باعث کاهش اندازه دانه بندی ماده خواهد شد، می‌توان انتظار داشت که این فرلآیند استحکام محصول نهایی را افزایش خواهد داد. آزمایش‌های تجربی نشان داده‌است که انجام این فرایند ضمن افزایش استحکام در آلیاژ آلومیتنیوم باعث کاهش شکل‌پذیری ماده شده‌است. البته کاهش شکل‌پذیری عمدتاً در پاس‌های اولیه فرایند مشاهده می‌شود و در پاس‌های بعدی کاهش شکل‌پذیری محسوسی دیده نمی‌شود. این فرایند توسط محققان بر روی مس نیز مورد آزمایش قرار گرفته‌است که نتایج نشان می‌دهد اگرچه بر اثر فرایند فشار در کانال مساوی زاویه دار کاهش می‌یابد، ولی با افزایش تعداد پاس شکل‌پذیری ماده نیز به تدریج زیادتر می‌شود. از طرفی دیگر می‌توان بیان کرد که مواد فوق ریزدانه و نانوساختار که توسط فرایند فشار در کانال مساوی زاویه دار تولید شده‌اند، بواسطه افزایش استحکامی که دارند، از مقاومت به خستگی مطلوبی برخوردار هستند. خاصیت دیگری که در بسیاری از فرآیندهای شکل‌دهی صنعتی اهمیت پیدا می‌کند، خاصیت سوپرپلاستیک است. قابلیت درصد افزایش طول شکست تا ۱۰۰۰ درصد برای آلیاژهای آلومینیوم که تحت فرایند فشار در کانال مساوی زاویه دار قرارگرفته اند، مشاهده شده‌است.برای رفع محدودیت‌های فرایند فشار در کانال مساوی زاویه دار، اشکل مختلف این فرایند ابداع شده‌اند که در ادامه برخی از این فرایندها معرفی می‌گردند. عنصر شیمیایی
چگالی در دما و فشار استاندارد، برای توصیف و تشخیص عناصر از یکدیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. چگالی معمولاً با واحد g/cm بیان می‌شود. از آنجایی‌که تعداد زیادی از عناصر به شکل گاز یافت می‌شوند، چگالی آن‌ها نیز برای حالت گازی، مایع یا شکل جامد آن‌ها به صورت جداگانه بیان می‌شود. برای عناصری که آلوتروپ‌های متفاوت و در نتیجه چگالی‌های متفاوت دارند، معمولاً چگالی یک آلوتروپ به عنوان نماینده چگالی‌های متفاوت آن عنصر عنوان می‌شود. هر چند در صورت نیاز به جزئیات بیشتر می‌توان چگالی هر آلوتروپ را به صورت جداگانه عنوان کرد؛ مثلاً چگالی سه آلوتروپ معروف کربن یعنی کربن آمورفی، گرافیت و الماس به ترتیب ۱/۸–۲/۱، ۲/۲۶۷ و ۳/۵۱۵ g/cm می‌باشد. افزایش سختی کرنشی
کار سختی یک نوع استحکام دهی به فلزات با تغییر شکل ماندگار در آن است. این استحکام در نتیجهٔ جابجایی درون ساختار کریستال‌های ماده به وجود می‌آید. بسیاری از مواد نشکن با نقطهٔ ذوب بالا مانند انواع مختلفی از پلیمرها می‌توانند با این روش افزایش استحکام یابند. مارتنزیت
مارتنزیت در فولادهای کربنی با خنک کردن سریع (quenching) آهن با ساختار آستنیتی بدست می‌آید. سرعت این خنک کاری بقدری بالا است که اتم‌های کربن فرصت لازم برای پخش شدن به مقادیر کافی در ساختار کریستالی و تشکیل سمنتیت (FeC) را پیدا نمی‌کنند. آستنیت، آهن فاز-گاما (γ-Fe)، یک محلول جامد از آهن و عناصر آلیاژی است. آستنیت با ساختار مکعب مربعی مرکز-وجهی (fcc)، پس از کوئنچ شدن (خنک کاری بسیار سریع) به ساختاری مکعب مستطیلی مرکز بدنی (bct) شدیداً کشیده شده به نام مارتنزیت تبدیل می‌شود که با کربن، فوق اشباع شده‌است. تغییر شکل ایجاد شده تعداد زیادی نابجایی (dislocation) ایجاد می‌کند، که مکانیزم اصلی سخت شدن فولادها است. بالاترین سختی فولادهای پرلیتی نهایتاً می‌تواند ۴۰۰ برینل باشد در حالی که سختی فولادهای مارتنزیتی تا ۷۰۰ برینل نیز می‌رسد. سختی سنجی شر
شاید محبوب‌ترین و رایج‌ترین روش اندازه‌گیری سختی مواد روش Shore Durometer است که خود به دو نوع مختلف تقسیم می‌شود. Shore A که در آن یک سوزن به شکل مخروط ناقص و Shore D که در آن یک سوزن به شکل مخروط با نوک کروی شکل است. این آزمون طبق استانداردهای ASTM D2240 یا ISO 868 قابل انجام است. در هر دو مورد نیرو توسط وزنه و یک فنر اعمال می‌شود و عمق فرو رفتگی به عنوان میزانی برای سنجش سختی است. یکی از مزیت‌های روش Shore قابل حمل بودن تجهیزات این آزمون به دلیل کوچک بودن دستگاه آن است. روش‌های سختی‌سنجی
روش کار بدین صورت است که نمونه نسبت به دندانه بالا می‌رود تا نیروی مشخصی به آن اعمال شود. بعد بار اصلی را برداشته می‌شود تا سختی راکول از صفحه مدرج خوانده شود. عدد کوچک روی صفحه به معنای عمق زیاد فرورفتگی و سختی کم (نرمی زیاد) است. عملیات حرارتی
برای سخت کاری فولادهای کربن-متوسط یا پرکربن، ابتدا قطعه را تا بیشتر از یک دمای بحرانی (در حدود ۷۶۰ درجه سلسیوس) گرم کرده و اجازه می‌دهند برای رسیدن به تعادل مدتی در آن دما باقی بماند، و سپس به‌طور ناگهانی آن را به داخل حمامی از آب سرد یا روغن فرو می‌برند تا دمای قطعه به دمای محیط برسد. این سرد کردن ناگهانی باعث ایجاد محلولی فوق اشباع به نام «مارتنزیت» می‌گردد که بسیار سخت می‌باشد. متأسفانه این فاز بسیار ترد و شکننده است. در حقیقت با افزایش سختی قطعه، استحکام آن کاهش می‌یابد. گندم
امروزه اثبات شده‌است که بین مقدار سختی دانه و درصد سن زدگی دانه‌ها ارتباط معکوس وجود دارد، یعنی هرچه سختی دانه‌ها بیشتر باشد درصد سن زدگی کمتراست، همچنین تنش سبب افزایش درصد سن زدگی می‌شود. برای تعیین درصد سن زدگی ابتدا۱۰۰گرم دانه گندم را وزن کرده، سپس دانه‌های سن زده را جدا و با توزین آن‌ها درصد سن زدگی نمونه را محاسبه می‌کنیم. شایان ذکر است که محل نیش حشره به صورت یک لکه کوچک که اطراف آن به رنگ کرم روشن درآمده، قابل مشاهده و شناسایی است. آب سخت
برای تعیین سریع سختی آب در آلمان، از قرص‌های آماده شده برای این کار استفاده می‌شود. در یک لوله آزمایش مخصوص و مدرج آب مورد آزمایش را تا خط نشان لوله پر می‌نمایند و به‌وسیله معرفی که همراه بسته قرصهاست رنگ این آب را قرمز می‌کنند و آنگاه آنقدر از این قرصها در آن می‌اندازند تا رنگ آب سبز گردد. شماره قرص‌های ریخته شده در لوله آزمایش برابر درجه سختی آب می‌باشد. دقت این روش تا نیم درجه است. پس سختی آب به منظور اضافه شدن قابل توجهی از مقادیر mg.fe.ca است، برای تعیین سریع سختی آب، کارخانه شیمیایی واقع در آلمان قرصهایی ساخته‌است، در یک لوله آزمایش مخصوص و مدرج، همچنین سختی دائم مربوط به دیگر املاح کلسیم و منیزیم مثل نمکهای سولفات‌ها، کلرید یا نیترات آنهاست. درواقع تنها نمکهای کربنات این یونها با جوشاندن ته‌نشین می‌شوند و دیگر نمکهای این یونها مانند نمکهایی با بنیان سولفات، کلرید و نیترات با جوشاندن از محلول خارج نمی‌شوند. این نمکها در لوله‌های دیگهای بخار ایجاد خوردگی می‌کند. برای حذف این گونه‌ها از روشهای شیمیایی استفاده می‌شود. سختی
پارامترهای مختلف از جمله دما، نرخ کرنش، اندازه دانه، جهت‌های بلوری (در تک بلورها)، ترکیبات آلیاژی و غیره بر سختی مواد تاثیرگذارند. مواد فراسخت
سختی یک ماده با تراکم ناپذیری، الاستیسیته و مقاومت در برابر تغییر شکل رابطه مستقیم دارد. ماده فوق سخت دارای مدول برش و مدول بالک بالا است و تغییر شکل پلاستیم نمی‌دهد. در حالت ایده‌آل، مواد فوق سخت باید دارای شبکه ایزوتروپ بدون نقص باشند که تا حد زیادی مانع از کاهش استحکام در اثر تغییر شکا ساختاری شود. با این حال، نواقص می‌توانند موجب تقویت برخی ساختارهای کوالانسی شوند. در روش‌های قدیمی سنتز مواد فوق‌سخت از شرایط دما بالا و فشار بالا (HPHT) استفاده می‌کردند، اما روش‌های جدید مدعی کاهش انرژی مصرفی و در نتیجه کاهش هزینه هستند. از نظر تاریخی، ابتدا سختی به عنوان توانایی یک ماده برای ایجاد خراش روی ماده دیگر تعریف شد و توسط عدد صحیح و گاه نیمه صحیح بین ۰–۱۰ در مقیاس موهس کمی شد. اما خیلی زود به غیرخطی و ناپیوسته بودن این مقیاس پی‌یرده شد و اندازه‌گیری سختی مکانیکی مواد با استفاده از نانوایندنتور (معمولاً از جنس الماس) و مقیاس‌های ویکرز، برینل، راکول و نوپ توسعه یافت.در حالی که مقیاس ویکرز به عنوان متداولترین آزمایش اندازه‌گیری سختی پذیرفته شده‌است، به دلیل وابستگی مقادیر حاصل از این روش به بار اعمالی، در مورد بار وزنی که باید در طول آزمون اعمال شود اختلاف نظرهایی وجود دارد. یک فرورفتگی ایجاد شده در اثر بار ۰٫۵ نیوتونی مقدار سختی بالاتری در مقایسه با فرورفتگی ناشی از ۵۰ نیوتون از خود نشان می‌دهد. این پدیده به عنوان اثر اندازه فرورفتگی (indentation size effect (ISE شناخته می‌شود؛ بنابراین مقادیر سختی با گزارش بار معنادار هستند. برخی معتقدند که مقادیر سختی باید با اعمال بار زیاد گزارش شوند چون در این حالت یک نمایش استانداردتر از سختی ماده به دست می‌آید. سختی ویکرز چند ماده در جدول زیر ذکر شده‌است: مدول بالک، مدول الاستیسیته و مدول برشی فاکتورهای کلیدی در فرایند طبقه‌بندی مواد سخت هستند. انعطاف‌ناپذیری و تراکم‌ناپذیری یک ماده توسط مدول بالک (B)، که مقاومت یک جامد دربرابر فشرده‌سازی حجمی تحت فشار هیدرواستاتیک را به عنوان B=-VdP/dV اندازه‌گیری می‌کند، کمی می‌شود. در این رابطه V حجم، P فشار و dP/dV مشتق جزئی فشار به حجم است. آزمون مدول بالک از یک ابزار فرورونده برای ایجاد تغییر شکل دائمی در ماده استفاده می‌کند. اندازه تغییر شکل ایجاد شده به مقاومت ماده در برابر فشار حجمی ایجاد شده توسط ایندنتور بستگی دارد. عناصر با حجم مولار کوچک و نیروهای بین اتمی قوی معمولاً دارای مدول بالک بالایی هستند. مدول بالک، اولین تست اصلی برای اندازه‌گیری سختی، به حجم مولار(V) و انرژی همدوسی وابسته است. (B ~ Ec/Vm). در گذشته اعتقاد بر این بود که اندازه‌گیری مدول بالک، اندازه‌گیری مستقیم سختی یک ماده است اما امروزه اثری از این تفکر باقی نمانده‌است. زیرا مشاهده کردند که برخی از فلزات قلیایی و نجیب (Pd, Ag) دارای مدول بالک غیر معمول زیادی نسبت به سختی ویکرز و برینل هستند. در اوایل ۲۰۰۰، رابطه مستقیمی بین مدول بالک و دانسیته الکترون‌های ظرفیت یافت شد، به این صورت که هرچه تعداد الکترون‌ها بیشتر باشد، دافعه درون ساختاری نیز بیشتر است. هنوز هم از مدول بالک برای اندازه‌گیری اولیه سختی مواد فوق سخت استفاده می‌شود، اما متوجه شده‌اند که باید سایر خصوصیات را نیز در نظر گرفت. برخلاف مدول بالک، مدول برشی با در نظر گرفتن صفحه بلوری و جهت برش، مقاومت در برابر تغییر شکل را در یک حجم ثابت اندازه‌گیری می‌کند. مدول برشی G به صورت نسبت تنش برشی به کرنش برشی تعریف می‌شود: G=F.L/A.dX=stress/strain که F نیرواعمالی، A سطحی که نیرو به آن اعمال می‌شود، dx جابجایی و L طول اولیه هستند. هرچه مدول برشی بزرگتر باشد، توانایی ماده برای مقاومت در برابر نیروهای برشی بیشتر است؛ بنابراین، مدول برشی یک معیار از سختی است. مدول برشی براساس رابطه زیر به مدول بالک وابسته است: 2B(1-2V)(1+V)=3/G که V نسبت پواسون (برای مواد کوالانت تقریباً برابر ۰/۱ است) است. اگر ماده‌ای شامل پیوندهای جهت دار زیادی باشد، مدول برشی افزایش می‌یابد و نسبت پواسون کم می‌شود. اگر ماده‌ای در برابر تغییر فرم پلاستیک مقاومت کند سخت در نظر گرفته می‌شود. یک ماده با پیوندهای کوالانت کوتاه در مقایسه با ماده‌ای با پیوندهای کوالانت بلند و غیرموضعی (جدا)، تعداد کمتری نابجایی‌های اتمی منجر به تغییر فرم پلاستیک دارد. اگر ماده‌ای حاوی تعداد زیادی پیوندهای جدا و غیرموضعی باشد، نرم است. چقرمگی شکست، خاصیت مکانیکی دیگری است که تا حدودی به سختی مربوط است و نشان دهنده توانایی مقاومت ماده در برابر شکستن در اثر ضربه شدید است. یک ماده فوق سخت الزاماً یک ماده فوق چقرمه نیست. به عنوان مثال، چقرمگی شکست الماس حدود 7–10 MPa·m1/2 است،که در مقایسه با سنگ‌های قیمتی دیگر و مواد سرامیکی زیاد است، اما در مقایسه با بسیاری از فلزات و آلیاژها و فولادهای معمولی و آلیاژهای آلومینیوم که چقرمگی آن‌ها حداقل ۵ مرتبه بزرگتر است، ضعیف است. هنگام ارزیابی ماده به عنوان ماده فوق سخت باید چندین ویژگی در نظر گرفته شود. در حالی که مواد سخت دارای مدول بالک بالا هستند، اما داشتن مدول بالک بالا به معنای سخت بودن ماده نیست و خصوصیات غیرالاستیک نیز باید در نظر گرفته شود و حتی ممکن است که مدول برشی ارتباط بهتری با سختی در مقایسه با مدول بالک داشته باشد. مواد کوالانسی عموماً پیوند خمشی و مدول برشی بالایی دارند که موجب ساختار فوق سخت آن‌ها در مقایسه با جامدات یونی می‌شود. طیف‌سنجی جذب اتمی
لامپ از نوع کاتد فلزی که می‌خواهیم غلظت آن را تعیین کنیم ………………. Work Lamp پی ساختمان
در آزمایشگاه، نمونه‌های خاک خشک می‌شوند و سپس با استفاده از مجموعه‌ای از غربال‌ها با صفحه‌های توری سیمی با فاصله‌های مختلف، درجه‌بندی ذرات تعیین می‌شود. همان‌طور که یک نمونه خاک از میان الک‌های متوالی ریزتر عبور داده می‌شود، ذرات با اندازه‌های مختلف از هم جدا می‌شوند و کمیت نسبی هر کدام تعیین می‌شود. برای خاک‌های بسیار ریز، اندازه ذرات با مخلوط کردن خاک با آب و مشاهده سرعت رسوب ذرات از سوسپانسیون مایع تعیین می‌شود (ذرات بزرگتر سریعتر از ذرات کوچکتر ته‌نشین می‌شوند). به‌طور کلی توزیع اندازه دانه در خاک‌های درشت‌دانه با استفاده از آنالیز غربال و برای خاک‌های ریزدانه با استفاده از آنالیز هیدرومتر بدست آورده می‌شود. آزمایش بار
آزمایش بار مقاومت سنگ ،یک مشخصهٔ مهم از سنگ است و یک آزمایش اندیس مقاومت راحت و سریع و لازم است. آزمایش فشاری تک محوری به صورت گسترده برای طبقه‌بندی مقاومتی سنگ مورد استفاده قرار می‌گیرد اما آماده‌سازی نمونه مشکل است و دقت بالایی می‌خواهد و بنابراین روش کندی است و البته ضرورتاً در آزمایشگاه انجام می‌شود. به عنوان مثال، آزمایش چکش اشمیت سریع است و می‌تواند در منطقه مورد استفاده قرارگیرد اما متأسفانه نتایج آن به تغییرات مقاومت غیرحساس است و به شدت از روش آزمایش تأثیر می‌گیرد.[۱] Broch و Franklin در تحقیقات خود برای یافتن آزمایشی مناسب در مورد اندیس مقاومت، یک گروه منحصربه‌فرد به نام آزمایش بار نقطه‌ای را که به نظر مناسب می‌رسید را بدست آوردند. از این آزمایش ها قبل از آن تنها برای کارهای تحقیقاتی استفاده می‌شد اما لازم بود تا به آزمایشی قابل استفاده در محل تبدیل شود به منظور روشی قابل حمل.[۱] آزمایش بار نقطه‌ای برای فراهم کردن یک آزمایش سریع و قابل حمل برای مقاومت سنگ طراحی شد و که با قرار گرفتن نمونه بین دو مخروط کروی انجام می‌شود و نمونه تحت ترک‌های کششی شکسته می‌شود.[۲] در این نوشته ابتدا به معرفی آزمایش، انواع آن و دستگاه انجام آزمایش پرداخته می‌شود و بعضی از پیشنهادهای International Society of Rock Mechanics (ISRM) در مورد آزمایش آورده خواهد شد و در نهایت تأثیر دو پارامتر تورق(Foliation) و تخلخل(porosity) روی ارتباط مقاومت فشاری تک محوری (Uniaxial Compressive Strength) و اندیس بار نقطه ای(Is) خواهد آمد. موسکویت
سختی موس موسکوویت بین 2 تا 2.25 است.وزن مخصوص موسکوویت بین 2.76 تا 3 است.می تواند بی رنگ،خاکستری،قهوه‌ای سبز،زرد (و به ندرت) بنفش یا قرمز باشد.این کانی ناهمسانگرد است.سیستم تبلور منوکلینیک دارد.موسکوویت‌های سبز و غنی از کروم را با نام فوشیت می شناسند.ماریپوزیت هم یکی دیگر از موسکوویت‌های غنی از کروم است. آزمون سختی ویکرز
آزمایش سختی ویکرز در سال ۱۹۲۱ توسط رابرت ال اسمیت و جورج ای. سندلند در ویکرز لیمیتد (Vickers Ltd) به عنوان جایگزینی برای روش برینل برای اندازه‌گیری سختی مواد ساخته شد. استفاده از آزمون ویکرز اغلب از سایر آزمایش‌های سختی آسان‌تر است زیرا محاسبه‌های مورد نیاز مستقل از اندازه فرورفتگی است و از تورفتگی برای تمام مواد صرف نظر از سختی می‌توان استفاده کرد. اصل اساسی، مانند سایر اندازه‌گیری‌های سختی معمول، مشاهده توانایی یک ماده در مقاومت در برابر تغییر شکل پلاستیک از یک منبع استاندارد است. آزمون ویکرز برای کلیه فلزها قابل استفاده است و یکی از وسیع‌ترین مقیاس‌ها را در بین آزمایش‌های سختی دارد. واحد سختی داده شده توسط این آزمون به عنوان شماره هرم ویکرز (HV) یا سختی الماس هرمی (DPH) شناخته می‌شود. عدد سختی را می‌توان به واحد پاسکال تبدیل کرد، اما نباید آن را با فشار که از همان واحدها استفاده می‌کند اشتباه گرفت. عدد سختی با توجه به نیروی وارد بر سطح تورفتگی و نه ناحیه عمود بر سطح تعیین می‌شود، بنابراین فشار نیست. لامینیت کامپوزیتی
سختی خمشی لامینیت‌های کامپوریتی را می‌توان با استفاده از روش سختی سطحی بدست آورد. در ابتدا باید مدول سختی را توسط فاکتورهای وزنی با سختی لایه‌های مجزا مرتبط نمود. مدول لامینیت‌های کامپوزیتی ، تابع ساده خطی لایه‌های مجزا نمی‌باشند. این تابع در مورد مدول‌های سطحی صادق است. اما در مورد مدول خمشی ، لایه‌های خارجی بیش از لایه‌های داخلی در آن سهیم هستند.استفن و.تسوای اچ.توماس هان ، مقدمه‌ای به مواد کامپوزیت ، ترجمه: مهندس غلامرضا لایقی و مهندس علیرضا میرمحمد صادقی ، تهران ، دانشگاه‌امام حسین (ع) تجزیه دستگاهی
طیف‌سنجی جرمی به بررسی نسبت جرم به بار مولکولها با استفاده از میدانهای الکتریکی و مغناطیسی می‌پردازد.بلورشناسی روشی است که ساختار شیمیایی مواد را در سطح اتمی، توسط تجزیه بر طبق الگوهای پراش تابش پرتو الکترومغناطیس یا ذراتی که توسط اتم‌ها در مواد منحرف شده‌اند٬بررسی می‌کند. البته معمولاً برای بررسی ساختار، از تابش اشعه ایکس استفاده می‌شود؛ و در کل برای تعیین روش بررسی ساختار، از داده‌های نسبی که با مورد سنجش قرار دادن اتم‌های خام در محیط (فضا) صورت می‌گیرد، انجام می‌شود. چرخ سنگ‌زنی
از A (نرم) تا Z (سخت)، تعیین می‌کند که پیونددهنده، مواد ساینده را چقدر محکم نگه دارد. A تا H برای ساختار نرم‌تر، I تا P برای ساختار نسبتاً سخت و Q تا Z برای ساختار سخت است. درجه تقریباً تمام ملاحظات سنگ زنی را تحت تأثیر قرار می‌دهد، مانند سرعت چرخ، جریان خنک‌کننده، حداکثر و حداقل میزان تغذیه و عمق سنگ زنی. پارامتر Hollomon–Jaffe
Holloman و Jaffe ارزش "C" را به صورت تجربی به وسیله ترسیم سختی بر زمان تمپرینگ برای یک سری از درجه حرارت‌های مشخص تعیین کردند و داده‌ها را با هم تلاقی دادند تا زمان لازم برای تولید تعدادی از مقادیر سختی مختلف را بدست آورند. این کار بر اساس شش دمای مختلف فولادهای کربن ساده با محتوی کربن با ۰٫۳۵٪ -۱٫۱۵٪ بود. مقدار C به ترتیب برای انواع مختلف متفاوت بود و به صورت خطی با مقدار کربن یک درجه فولاد کاهش می‌یافت. Holloman و Jaffe مقادیر C = ۱۹٫۵ برای فولادهای کربنی و آلیاژی با مقادیر کربن ۰٫۲۵٪ -۰٫۴٪ و C = ۱۵ برای فولاد ابزار با محتوی کربن ۰٫۹٪ -۱٫۲٪ پیشنهاد کردند. الماس مصنوعی
اگر سختی را مقاومت در برابر خراشیدن که از ۱ (نرم‌ترین) تا ۱۰ (سخت‌ترین) بنابر مقیاس سختی موس درجه‌بندی می‌گردد، تعریف کنیم؛ الماس مصنوعی سخت‌ترین مادهٔ شناخته شده‌است. الماس درجه سختی ۱۰ (سخت‌ترین) در این مقیاس را دارد. سختی الماس مصنوعی وابسته به خلوص، کمال بلوری و جهت‌گیری آن است؛ سختی برای بلورهای خالص کم نقص جهت یافته در جهت [۱۱۱] (در امتداد طولانی‌ترین قطر شبکه الماس مکعبی) بیشتر است. الماس نانوبلور ساخته شده در پرورش الماس CVD می‌تواند ۳۰٪ تا ۷۵٪ سختی یک الماس تک بلور را داشته باشد پس سختی را می‌توان برای کاربری‌های خاصی کنترل نمود. برخی الماس‌های تک بلور و الماس‌های نانوبلور HPHT (اَبرالماس را ببینید) از تمام الماس‌های طبیعی شناخته شده سخت‌تر هستند. نورد مقاطع تیتانیوم
پس از اندازه‌گیری سختی نمونه‌ها دیده می‌شود هیچ غیریکنواختی چشمگیری مابین سطح مقطع نمونه‌ها وجود ندارد و تغییر شکل یکنواخت منجر به خواص یکنواخت شده‌است. با این حال به دلیل کرنش موضعی، نمونه‌های ECAP شده، گرادیان ناهمواری نسبتاً بیشتری از خود نشان می‌دهند. گزارش‌های اخیر نشان می‌دهند که در رابطه با تیتانیوم خالص تجاری، با افزایش تعداد پاسها، سختی افزایش پیدا می‌کند. در تحقیق فعلی، استفاده از ECAP با سرعت ۱۰ میلی‌متر بر دقیقه، سختی ابتدایی را از 236HV برای مادهٔ اولیه به 264HV بعد از یک پاس ECAP می‌رساند که با یافته‌های قبلی سازگار است. سختی مبنا برای نمونهٔ اولیه، 236HV است. بیشترین مقدار سختی، برای نمونهٔ ECAP شده با چهار پاس ثبت شده‌است (با افزایش ۴۱ درصدی به 335HV رسید). افزایش سختی مشابه برای تیتانیوم خالص تجاری بعد از چهار پاس ECAP در دمای اتاق با رسیدن به اندازهٔ ذرات 150nm ثبت شده‌است. WCR، سختی نمونهٔ ECAP شده با یک پاس را اندکی افزایش داد (۷ درصد) در حالی که سختی نمونهٔ ECAP شده با چهار پاس را کاهش داد (۱۱ درصد). نمونهٔ ECAP شده با چهار پاس، انرژی ذخیره شده (چگالی نابجایی) بیشتری نسبت به نمونهٔ ECAP شده با یک پاس دارد؛ بنابراین در حین تغییر شکل گرم، جوانه زنی و رشد دانه‌های نرم با سرعت بیشتری رخ می‌دهد و مادهٔ نهایی نرم تری می‌تواند مورد انتظار باشد. با توجه به نتایج حاصل از نمودار تنش-کرنش، همان‌طور که مورد انتظار بود، چرخه‌های ECAP، استحکام و نرخ کارسختی را افزایش و داکتیلیته را نسبت به مادهٔ اولیه کاهش داده‌است (بیشترین استحکام ثبت شده مربوط به نمونهٔ ECAP شده با چهار پاس بود- ۳۷۸ مگاپاسکال). سختی سنجی شر
نخستین نمونه این سختی سنج در ۱۹۰۷ توسط آلبرت. اف. شر ارائه گردید. اگر چه امروزه دیگر این دستگاه تولید نمی‌شود اما هنوز برای آزمون غلتک‌های نورد یا قطعات بزرگ فورج شده از این روش استفاده می‌گردد. اساس این روش برافتادن یک پرتابه با نوک الماسه از ارتفاع معین و اندازه‌گیری ارتفاع برگشت آن، استوار است. دو نوع از این سختی سنج‌ها تولید می‌شدند. در نوع C پرتابه از ارتفاع ۱۰ اینچ معادل ۲۵۴ میلیمتر در داخل یک لوله شیشه ای مدرج به شمت نمونه آزمون پرتاب می‌گردد. از اعداد روی لوله مدرج جهت خواندن عدد سختی در این مقیاس که با HSc نشان داده می‌شود، استفاده می‌گردد. ارتفاع برگشت با قضاوت چشم از روی خطوط مدرج لوله تخمین زده می‌شود. لوله شیشه ای دارای درجه‌بندی ۱۴۰ تایی است که در این معیار سختی ۱۰۰ معادل سختی فولاد ابزار کوئنچ شده در آب (بدون تمپر کردن) در نظر گرفته می‌شود. برای کسب یک نتیجه مطمئن باید چند آزمایش متوالی با جابه‌جا کردن محل دستگاه آزمایش روی سطح نمونه، انجام گردد. استاندارد ASTME 448 برای انجام آن موجود است. دستگاه استاندارد آزمایش شر مجهز به یک درپوش لاستیکی است. فشار دادن درپوش باعث می‌شود پرتابه به سمت بالا، که در آنجا توسط یک قلاب نگه داشته می‌شود، کشیده شود. فشار مجدد روی درپوش، قلاب را آزاد کرده و پرتابه آزادانه رها می‌شود. این آزمون مشخصا برای فلزات بسیار سخت مناسب است و از آنجایی که قابل حمل است می‌تواند برای آزمایش قطعات بزرگ در محل استفاده شود. در مدل D از پرتابه ای سنگین تر استفاده شده‌است. در این دو مدل اگر کالیبراسیون به نوعی باشد که بیشترین عدد نشاندهنده سختی غلتک نورد سرد باشد در اینصورت به آن‌ها HFRSc و HFRSd اطلاق می‌شود که کوتاه شده کلمات عبارت Forged roll Scleroscope hardness number می‌باشد. سختکاری پوسته
اصطلاح سخت کاری سطحی از کاربردهای خودکار کربوراسیون ، که در اصل همان فرآیند باستان است ، گرفته شده است. قطعه کار فولادی داخل یک محفظه ی بسته محکم با یک ترکیب سخت کاری کربن قرار می گیرد. این مجموعه در مجموع به عنوان یک بسته کرباس کننده (carburizing pack) شناخته می شود. بسته را برای مدت زمان متغیری درون کوره داغ قرار می دهند. زمان و دما تعیین می کند که تا چه اندازه در عمق سطح سخت شود. با این حال ، عمق سخت شدن در نهایت به دلیل عدم توانایی انتشار کربن در فولاد جامد محدود می شود و عمق معمول سخت شدن سطح با این روش تا 1.5 میلی متر است. سایش
بدلیل ماهیت سایش، روش جامعی برای سنجش مقاومت به سایش مواد باشنده نیست. ASTM استانداردی بر مبنای مقدار حجم کاسته‌شده از ماده را برای مقاوم‌سنجی ماده به سایش پیشتهاد داده‌است. در نظرگرفتن حجم کاسته‌شده بجای جرم، معیار دقیق‌تری‌ست به ویژه هنگامیکه مقایسه مقاومت به سایش چند ماده با چگالی‌های متفاوت مد نظر باشد. به عنوان مثال، کاهش 14 گرمی نمونه‌ای از جنس کاربید تنگستن+کبالت (با چگالی 14000 kg/m³) در مقایسه با کاهش وزن 7/2 گرمی نمونه هم اندازه دیگری از آلومینیوم (با چگالی 2700 kg/m³) مقاومت به سایش یکسانی (1 cm³) را نتیجه خواهد داد. سختی ویکرز
سختی ویکرز یکی از معیارهای سختی است که بر اساس مقاومت مواد در برابر فروروندهٔ هرمی شکل از جنس الماس سختی آن‌ها را تعیین می‌کند. سختی‌سنجی به این روش اولین بار در سال ۱۹۲۲ توسط اسمیت و ساندلند در ویکرز لیمیتد به عنوان جایگزینی برای سختی برینل توسعه یافت. فروروندهٔ بکار رفته در این روش، الماس هرمی با قاعدهٔ مربع شکل است که سطوح مقابل آن با زاویه ۱۳۶ درجه به یکدیگر می‌رسند. مقدار سختی ماده پس از آزمایش توسط رابطهٔ زیر بدست می‌آید: سختی سنجی شر
در آزمایش سختی به روش شُر، سختی براساس مقدار بازگشت چکشی است که یک الماسی نوک تیز در انتهای آن قرار گرفته و از ارتفاع معین استاندارد شده‌ای (حدود 250mm) به‌طور عمود بر سطح قطعه مورد آزمایش رها می‌شود. بدین جهت به سختی الاستیکی یا سختی ارتجاعی (برگشتی) یا سختی دینامیکی هم معروف است. ارتفاع برگشت، از روی صفحه مدرجی که به ۱۰۰ قسمت درجه‌بندی شده خوانده می‌شود. یکی از مزایای دستگاه شُر قابلیت حمل و نقل آن است که می‌تواند به راحتی برای تعیین سختی قطعات بزرگ مانند غلتک‌ها، چرخ دنده‌ها و از این قبیل در محل کار استفاده شود. برای اندازه‌گیری سختی مواد پلیمری و الاستومر‌ها می‌توان از دستگاه سختی سنج دورومتر استفاده کرد. روش سختی سنجی شر دارای دو نوع می‌باشد. در Shore A از یک سوزن به شکل مخروط ناقص استفاده می‌شود و در Shore D سوزن به شکل یک مخروط با نوک کروی شکل می‌باشد. در هر دو مورد نیرو توسط وزنه و یک فنر اعمال می‌شود، و عمق فرورفتگی به عنوان معیاری برای سنجش سختی می‌باشد. سفتی
نباید سختی (Hardness)، سفتی (Stiffness) و استحکام (Strength) با یکدیگر اشتباه گرفته شده و به جای یکدیگر استفاده گردند. شناخت اختلاف و تفکیک این سه مفهوم از هم، از اصول بنیادین مهندسی مکانیک است. سفتی معیاری برای تعیین تمایل یک ماده به برگشت به شکل اول پس از تغییر شکل توسط یک نیرو می‌باشد. سختی، میزان مقاومت "سطح ماده" در برابر تغییر شکل دائم یا پلاستیک (غیر الاستیک) است. استحکام تعیین می‌کند که یک ماده چقدر می‌تواند تنش را قبل از تغییر شکل دائم یا شکست تحمل کند. ماشین‌کاری التراسونیک
معیارهای انتخاب دانه‌ها ی ساینده در USM باید سختی – اندازهٔ ذرات- عمر مفیدو هزینه باشند. ذرات متداول مورد استفاده به ترتیب افزایش سختی عبارتند از :اکسید آلومینیوم– کاربید سیلیسیم – کاربیدبر- برای داشتن عمر مفید زیاد سختی ذرات باید بیشتر از سختی قطعه کار باشد. MRR وپرداخت سطح به دست آمده در USM نیز تابع اندازه ذرات هستند. دانه‌های درشت تر باعث MRR بالاتر وپرداخت سطح نامطلوب تر می‌شود. در حالیکه عکس آن با دانه‌های ریزتر صادق است. اندازهٔ سرند یاالک برای دانه‌هایی که معمولاًبکارمیروند از ۲۴۰ تا ۸۰۰ است. دو غاب ساینده شامل آب و ساینده‌ها به نسبت وزنی یک به یک است. با این وجود این نسبت می‌تواند بر حسب نوع عملیات تغییرکندبه عنوان مثال مخلوط‌های رقیق‌تر (یا با غلظت کمتر) برای مته کاری سوراخ‌های عمیق یا ماشینکاری حفره‌های پیچیده به کار می‌روند تا جریان دو غاب ذخیره شده در مخزن به فاصله تشکیل شده توسط ابزار و قطعه کار پمپاژ می‌شود. در صورت بکارگیری دستگاه‌های پر قدرت ممکن است یک سیستم خنک‌کننده برای از بین بردن حرارت دو غاب ساینده لازم باشد. سختی
روش‌های سختی سنجی دیگری نیز وجود دارند که کمتر رایج هستند. مثلاً در سختی سنجی به روش التراسونیک از نیروهای تا ۸۰۰ گرم استفاده شده و عمق اثر را با یک پروب اندازه می‌گیرند و عدد سختی در معیار راکول یا ویکرز به صورت دیجیتال گزارش می‌شود. از ویژگی‌های مهم این روش قابلیت خودکار شدن آن است به طوری که در صورت وجود تمهیدات لازم، می‌توان تا ۱۲۰۰ قطعه را در ساعت سختی سنجی کرد. روش‌های سختی‌سنجی
معایب این روش عبارت است از: مزایا: توسط استنلی راکول در سال ۱۹۱۹ معرفی گردید. روش رایج برای اندازه‌گیری سختی است که در استاندارد ASTM E-18 مشخص شده‌است. این روش شامل فرورفتن مخروط الماسی یا ساچمه با قطرهای متفاوت در جسم است. به دلیل تنوع فرورونده‌ها، معیارهای مختلفی برای این روش وجود دارد. نکته بسیار مهم این روش حذف نیروی فرورنده قبل از خواندن سختی جسم است؛ زیرا سختی مقاومت جسم در برابر تغییر شکل پلاستیک است و تغییر شکل الاستیک اهمیتی ندارد. حال سؤال این است که چگونه از تماس فرورنده با جسم مطمین شویم؟ برای این کار نیروی جزیی را روی فرورنده اعمال می‌کنیم. پس روش راکول بدین ترتیب است که ابتدا نمونه با فرورونده در تماس قرار می‌گیرد تا نیروی کلی به مدت ۴ تا ۷ ثانیه اعمال شود. سپس نیروی جزیی اعمال و نیروی کلی حذف می‌شود تا بتوان عدد سختی راکول را از صفحه نمایش خواند. عدد سختی راکول کاملاً متناسب با عمق اثر فرورونده است. هر چه قدر عمق اثر بزرگتر باشد، ماده نرمتر؛ و هر چه قدر عمق اثر کوچک‌تر باشد جسم سختتر است. عملیات حرارتی
آستنیتی کردن فولاد اغلب اولین مرحله عملیات حرارتی است؛ که برای یکنواخت کردن غلظت کربن در کریستال‌های آستنیت ضروری می‌باشد؛ و به عنوان کلید کنترل سختی در سخت کردن (یا آب دادن) فولاد معروف است. عمل آستنیتی کردن تابع درجه حرارت و زمان می‌باشد. (عامل درجه حرارت مهم‌تر از زمان است) هنگامیکه فولاد به درجه حرارت لازم برای تبدیل شدن به آستنیت می‌رسد، آستنیت در طی مراحل جوانه زنی و رشد تشکیل می‌گردد. به منظور تبدیل کامل در فولادهای هیپوای تکتوئیدی وای تکتوئیدی اغلب ۳۰ تا ۵۰ درجه سلسیوس بالای درجه حرارت خط A3 حرارت داده خواهد شد. درجه حرارت‌های دقیق را می‌توان از نمودار آهن-کربن انتخاب نمود. عموماً درجه حرارت نباید بسیار بالا انتخاب شود. چرا که آستنیت دانه درشت به وجود می‌آید؛ که ممکن است باعث شکستگی یا ایجاد ترک در فولاد شود. (در هنگام سرد شدن سریع از این درجه حرارت) درجه بریکس
با توجه به تعریف فوق، دقیق‌ترین روش در تعیین درجه بریکس یک محلول عبارتست از وزن کردن حجم معینی از محلول (ماده) بخصوص. در این روش می بایست دقت کرد که اندازه‌گیری که اندازه‌گیری حجم و وزن درست و دقیق و در دمای آزمایشگاه صورت گیرد. روش‌های سختی‌سنجی
این روش برای اندازه‌گیری سختی ساختارهای میکروسکوپیک بکار می‌رود. زیرا در بسیاری از مسایل متالوژیکی احتیاج به بررسی سختی در مساحت کوچکی وجود دارد. روش کار مانند روش ویکرز است با این تفاوت که یکی از قطرهای هرم طول بیشتری دارد. سطح اثر فرورونده لوزی است. عدد سختی روش نوپ (KHN) از تقسیم نیروی اعمالی بر مساحت سطح تصویر اثر بدست می‌آید. سختی
منظور از سختی پذیری یا قابلیت سختکاری در فولادها، قابلیت فولاد به افزایش سختی تا عمق مطلوب، از طریق خنک سازی آن با نرخ مناسب است. سختکاری فولاد از طریق تبدیل آستنیت به مارتنزیت انجام می‌شود، و میزان تشکیل مارتنزیت بستگی به رعایت سرعت لازم در خنک سازی فولاد آستنیتی شده، تا زیر دمای شروع-مارتنزیت دارد، به گونه ای که آستنیت قابل توجه ای به پرلیت یا سایر فراورده‌ها تبدیل نشود. در نتیجه گفته می‌شود که فولادهایی که تا عمق زیادی سختکاری می‌شوند (یعنی مارتنزیت تا عمق زیادی شکل می‌گیرد)، دارای ""سختی پذیری"" بالایی هستند و آنهایی که تا عمق کمی مارتنزیت در آنها شکل می‌گیرد، سختی پذیری کمی دارند. سختکاری پوسته
هر دو فولاد کربنی و آلیاژی برای سخت کاری سطحی، مناسب هستند. از فولادهای نرم با محتوای کم کربن ، معمولاً کمتر از 0.3٪ استفاده می شود (برای اطلاعات بیشتر به plain-carbon steel مراجعه کنید). این فولادهای نرم به دلیل کم کربن بودن، معمولا قابل سخت کاری نیستند. بنابراین سطح فولاد برای افزایش سختی پذیری تغییر شیمیایی داده است. فولاد مورد سخت شده با انتشار کربن (کربوراسیون) ، نیتروژن (نیترید کردن) و یا بور (بورینگ) به لایه خارجی فولاد در دمای بالا و سپس عملیات حرارتی لایه سطح تا سختی مورد نظر تشکیل می شود.