metalliosia suunniteltaessa on tärkeää määritellä niiden kovuus. Monilla insinööreillä on kuitenkin vain hatara käsitys siitä, mitä kovuus todellisuudessa on tai miten se mitataan. Tähän on hyvät syyt. Kuten tulemme näkemään, kovuus on hieman hutera käsite, ja erilaisia kovuuskoemenetelmiä on niin paljon yhteisessä käytössä, että on helppo hämmentyä. Tämän kirjoituksen tarkoituksena on auttaa selvittämään tämä sekaannus.
puhutaan ensin siitä, mitä kovuus ei ole. Kovuudella ei ole mitään tekemistä jäykkyyden kanssa. Teräsosa voi olla korkea tai alhainen kovuus, mutta se on aina sama jäykkyys. Titaaniosalla voi olla sama kovuus kuin teräsosalla, mutta sillä on aina noin puolet teräksen jäykkyydestä. Kovuudella sinänsä ei myöskään ole mitään tekemistä sen kanssa, onko materiaali hauras vai sitkeä. Kahdesta materiaalista, joilla on sama kovuus, toinen saattaa olla hauras ja toinen sitkeä.
Mitä kovuus sitten on? Antaa hieman pyöreä ja ei kovin hyödyllinen määritelmä, se on mitata, miten materiaali suorittaa kovuus testi. Tästä pääsemmekin kovuuskokeisiin.
yhden Yhdysvalloissa yleisimmin käytetyistä kovuuskokeista kehittivät Hugh Rockwell ja Stanley Rockwell vuonna 1914. Vaikka he eivät olleet veljiä tai edes sukulaisia, sama sukunimi helpotti huomattavasti nimen keksimistä testiä varten. Rockwellin testissä sisennys työnnetään metallipintaan tietyllä voimalla. Kovuus on kääntäen verrannollinen tunkeutumissyvyyteen.
Rockwellin kovuusasteikkoja on monia riippuen käytettävästä sisennysasteikosta ja kuormituksesta. Esimerkiksi Rockwellin C-asteikossa käytetään kartion muotoista, timanttikärkistä sisennystä, jonka kuormitus on 150 kg. Rockwell B-asteikossa käytetään halkaisijaltaan 1/16 tuuman pallosisustinta 100 kg: n kuormalla. Rockwell C-asteikosta käytetään yleensä lyhennettä HRC (kovuus Rockwell C), kun taas Rockwell B-asteikosta lyhennetään HRB (kovuus Rockwell B). Mitä suurempi luku, sitä vaikeampi materiaali, mutta vain suhteessa muihin lukuihin tietyn asteikon sisällä. Esimerkiksi erittäin kovan teräksen kovuus voi olla 64 HRC, kun taas melko pehmeän teräksen kovuus voi olla 70 HRB.
Mitä asteikkoa kannattaa käyttää? Riippuu siitä, mitä mitataan. Rockwell C-asteikko on hyvä kovetetun teräksen mittaamiseen. Rockwell B sopii paremmin pehmeämpään teräkseen tai suhteellisen kovaan alumiiniin. Pehmeämpää alumiinia varten on ehkä käytettävä Rockwell E-asteikkoa (halkaisijaltaan 1/8-tuumainen pallo 100 kg: n kuormituksella) tai Rockwell F-asteikkoa (halkaisijaltaan 1/16-tuumainen pallo 60 kg: n kuormituksella). Yleensä mitä suurempi sisennys tai pienempi kuorma, sitä parempi vaaka on pehmeille materiaaleille.
materiaalin paksuudella on myös merkitystä. Jos yrität mitata ohuen materiaalikaistaleen kovuutta, et halua käyttää kuormaa, joka työntää sisemmän materiaalin läpi ja ulos toiselta puolelta. Tästä syystä on olemassa sarja pinnallisia Rockwell-asteikkoja, jotka käyttävät paljon pienempiä kuormia. Esimerkiksi Rockwell 15N-asteikossa käytetään 15 kg: n kuormaa, jossa on kartiomainen timanttikärkinen sisennys.