Tvrdost kovu je vlastnost, jak dobře materiál odolává místní plastické deformaci. Existuje několik různých stupnic a systémů pro měření tvrdosti kovu, jako je hliník.
Stupnice tvrdosti hliníku v závislosti na metodě
Pokud jde o stanovení tvrdosti, nejčastěji se používá Mohsova stupnice. Tento systém určuje tvrdost na základě opotřebení povrchu – poškrábání jednoho materiálu jinými materiály. Pokud materiál A může poškrábat materiál B, pak je materiál A tvrdší než B. Tato stupnice se používá téměř výhradně pro minerály a drahé kameny, ale lze ji aplikovat i na kovy. V tomto případě je tvrdost hliníku 2,75 a je mezi cínem a mědí.
Metoda tvrdosti podle Rockwella porovnává dva vtisky vytvořené v materiálu. Jedna vyrobená s lehkou zátěží, druhá s velkou zátěží. Jedinečnou vlastností Rockwellovy stupnice je, že lineárně koreluje s pevností materiálu v tahu. Rockwellova tvrdost je obvykle vyhrazena pro tvrdší materiály. Tvrdost hliníku se zde pohybuje od 20 do 25 bodů. A stejně jako Mohs je mezi cínem a mědí.
Brinellova stupnice tvrdosti je široce přijímaným měřítkem tvrdosti materiálů. Jedná se o vtlačení ocelové kuličky (nebo karbidu wolframu v případě tvrdších materiálů) do zkoušeného prvku konstantní a známou silou. Čím měkčí materiál, tím hlouběji kulička pronikne a naopak. Dalším krokem je změření průměru výsledného otisku. Stupnice tvrdosti hliníku pro tuto metodu je 15 bodů.
Vickersova stupnice tvrdosti využívá čtvercový diamant ve tvaru pyramidy, který je otištěn do materiálu. Poté se provede měření. Velikost otisku určuje, jak hluboko je zatlačen do materiálu. K určení tvrdosti materiálu se pak použije vzorec. Hliník má tvrdost 160-350 bodů.
Stupnice tvrdosti hliníku v závislosti na slitině
Hliník se nejčastěji kombinuje s mědí, zinkem, hořčíkem, křemíkem, manganem a lithiem. Přidávají se také malé přísady chrómu, titanu, zirkonia, olova, vizmutu a niklu. Existuje více než 300 tvářených slitin, z nichž 50 se běžně používá. Obvykle jsou identifikovány čtyřmístným systémem, který pochází z USA a je nyní široce přijímán. Tabulka hliníkových slitin je obvykle řadí od nejtvrdších po nejméně odolné vůči deformaci. Stupnice tvrdosti hliníku však ne vždy odráží vlastnosti konkrétní slitiny.
Odlévaný a kovaný hliník
Hliníkové slitiny lze obecně rozdělit do dvou kategorií: lité hliníkové slitiny a tvářené hliníkové slitiny. Slitiny litého hliníku jsou takové, které obsahují > 22 % legujících prvků. Procento legujících prvků má obrovský vliv na vlastnosti materiálu. Hliník ztrácí svou tažnost, když se přidává více legujících prvků, takže většina licích slitin je náchylná k praskání. Naopak kované slitiny umožnily konstruktérům zvýšit pevnost hliníku, odolnost proti korozi, vodivost atd. při zachování tažnosti a dalších příznivých vlastností.
Slitiny litého hliníku mají obvykle nízkou teplotu tání a pevnost v tahu ve srovnání s tvářeným hliníkem. Nejčastěji používanou slitinou hliníku je slitina hliníku a křemíku, která se vyznačuje vysokým obsahem křemíku, což umožňuje slitinu snadno odlévat. Celkové vlastnosti a vlastnosti jednotlivých slitin jsou uvedeny v tabulce slitin hliníku. Nejtvrdší hliníkové slitiny
Tabulka slitin hliníku uvádí, že nejtvrdší jsou slitiny řady 7xxx. Mají však velkou nevýhodu – jsou náchylné k praskání korozí pod napětím. Stupnice tvrdosti hliníku je zde vzhledem k použitým prvkům vysoká. Nejčastěji je to od 1 do 9% zinku, od 1 do 3% hořčíku a pro některé slitiny - až 3,0% mědi a hliníku. Tyto slitiny jsou zpevněny tepelným zpracováním. Použití těchto slitin souvisí s jejich vysokou pevností. Jedná se o leteckou techniku, vojenskou techniku a zařízení pro jadernou energetiku. Kromě toho se používají ve stavebnictví a při výrobě sportovního vybavení, například lyžařských holí a tenisových raket.
