Innehåll
Hårdhet är en relativ term när det gäller material, både metall och icke-metall. I allmänhet innebär hårdhet en hög smältpunkt, repmotstånd och hög motståndskraft mot deformering under tryck. Krom är bland de hårdaste metallelementen, jämfört med övergångsmetaller som koppar och järn, alkalimetaller inklusive natrium och efterövergångsmetaller som bly. Föreningar och legeringar av metaller och andra element kan emellertid vara svårare än de i deras rena tillstånd.
Hårdhetsskalor
Hårdhet är en egenskap som till en början verkar enkel men har komplicerade aspekter som kommer upp under noggrann studie. För att betygsätta och jämföra hårdheten hos material har forskare utvecklat ett antal tester och mätvågar. Exempelvis är Mohs-skalan ett relativt klassificeringssystem som jämför materialets repmotstånd. Så om material A kan repa substans B, måste A vara hårdare än B, och A får ett högre Mohs-nummer. Den hårdaste substansen med Mohs-klassificering är diamant med en poäng på 10, och den mjukaste är talk med en gradering på 1. Vickers-skalan använder en diamantindenter i form av en rätt pyramid, som sedan pressas in i testmaterialet för 10 till 15 sekunder och rapporteras som VHN eller Vickers hårdhetsnummer.
Stållegeringar
Stål är en legering av järn, kol och andra material; ett antal stål erbjuder en mängd olika egenskaper, inklusive hårdhet. Krom tillsätts för att öka korrosion och kemisk beständighet samt härdning och hög temperatur. Bor, nickel, molybden, niob och titan kan alla ge förstärkande och härdande egenskaper. En kombination av dessa olika ämnen kan producera några av de hårdast kända metallerna.
Volframkarbid
Volframkarbid 857 är tillverkad av 85,7 procent volframkarbid, 9,5 procent nickel, 1,8 procent tantal, 1,5 procent titan, 1 procent niob och 0,3 procent krom. Denna form av volframkarbid mäter mellan 8 och 9 på Mohs-skalan. Det är fyra gånger hårdare än titan.
Krom
Med en Mohs-gradering på 8,5 är krom den hårdaste ren elementära metallen; emellertid är de stål som använder krom hårdare än elementet i sig. Endast spårmängder krom krävs för att lägga betydande hårdhet till stål. Förutom att det används i legeringar ger kromplätering en tunn beläggning av metallen till andra material, vilket ger en glansig, hård yttre "skal" som också motstår korrosion.
Metallföreningar
När de kombineras kemiskt med andra element kan vissa metaller producera extremt hårda ämnen. Till exempel kombineras de sällsynta metallerna rhenium och osmium med bor för att göra föreningar som är mycket hårdare än stål; i själva verket är osmiumdiborid känt för att repa diamant, det hårdast kända ämnet som förekommer naturligt.