Cietība

Materiālu zinātnē un mineraloģijā cietība ir cietvielu raksturojošs lielums, kas apzīmē materiāla spēju pretoties pastāvīgai deformācijai. Cietību visbiežāk mēra ar Mosa skalas palīdzību, taču precīzākiem aprēķiniem tiek izmantotas arī citas metodes.

Cietībai ir trīs galvenās operacionālās definīcijas:

Skrāpējuma cietība
Ierobojuma cietība
Atsitiena, dinamiskā jeb absolūtā cietība

Skrāpējuma cietība

Mineraloģijā termins "cietība" parasti tiek attiecināts uz materiāla spēju iespiesties mīkstākā materiālā. Objekts no "cieta" materiāla ieskrāpēs "mīkstāku" materiālu. Jārēķinās ar to, ka minerāla kristāla cietība nav vienmērīga - plaknes parasti ir mīkstākas nekā šķautnes, cietība dažādos virzienos var atšķirties. Skrāpējuma cietību parasti nosaka ar Mosa skalas palīdzību. Tīrs dimants ir cietākais zināmais dabiskais materiāls un spēj ieskrāpēt jebkuru citu materiālu. Cietākais no zināmajiem materiāliem mūsdienās ir dimanta nanostienīši - šis materiāls ir 1,11 reizes cietāks par dimantu.

Ierobojuma cietība

Šādu cietības definīciju biežāk lieto inženierzinātnēs un metalurģijā. Šajā gadījumā cietība raksturo materiāla pretestību plastiskajai deformācijai. To parasti mēra no noteikta augstuma uzmetot materiālam noteiktas ģeometrijas atsvaru un precīzi mērot materiāla virsmā atstāto robu.

Ir vairākas alternatīvas ierobojuma cietības noteikšanas metodes, no kurām izplatītākās ir:

Brinela cietības tests (HB)
Knūpa cietības tests (HK) jeb mikrocietības tests, kuru izmanto mazām virsmām
Meijera cietības tests
Rokvela cietības tests (HR), galvenais ASV lietotais tests
Šora durometrs - polimēru cietības noteikšanas iekārta
Vikersa cietības tests (HV), šai metodei ir viens no lielākajiem diapazoniem
Barkola cietības tests, tiek izmantots kompozītajiem materiāliem, skala no 0 līdz 100

Dažādajām cietības noteikšanas metodēm nav ciešas savstarpējās rezultātu saistības. Dažādiem materiāliem ir ļoti dažādi cietības rādītāji atkarībā no pielietotās metodes.

Atsitiena cietība

Šī metode nosaka atsitiena augstumu, kādu sasniedz no noteikta augstuma nomests noteiktas ģeometrijas atsvars. Šo darbību veic ar īpašu instrumentu - skleroskopu.

Koksnes cietība

Par koksnes cietību sauc materiāla spēju pretoties cieta ķermeņa iespiešanai tajā. Cietības noteikšanai un izpētei lieto dažādas metodes. Koksnes cietības noteikšanai plašāk pazīstamais paņēmiens ir rūdītas tērauda puslodes iespiešana koksnē. Šīs puslodes lielākais šķērsgriezuma laukums ir 1 cm ².

Cietības kritērijs ir spēks kilogramos, kas nepieciešams, lai tādu puslodi pilnīgi iespiestu attiecīgajā koksnes paraugā. Ar šādu metodi noteikt cietību ir grūti, salīdzinot ar metālu vai minerālu cietību. Var salīdzināt savā starpā dažādas koku sugas un to cietību atšķirības atkarībā no šķiedru virziena. Neskatoties uz to, zināms, ka koksne ir mīkstāka par metāliem un akmeni un cietāka par dažādām putu plastmasām un gumiju.

Dažādu koku sugu cietības rādītājiem ir liels diapazons - no mazāk par 200 kg līdz vairāk par 1000 kg, kas nepieciešami iepriekš minētās puslodes pilnīgai iespiešanai koksnē. Pēc cietības visas koku sugas var iedalīt:

mīkstas koksnes koku sugas, ar cietību 200-350 kg
mēreni mīkstas, ar cietību 351-500 kg
vidēji cietas, kuru cietība 501-650 kg
cietas koksnes koku sugas, ar cietību 651-1000 kg

Koksnes, kuru cietības radītāji pārsniedz 1000kg, Latvijā neaug.

Ārējās saites

Ievads materiālu cietībā (angliski)