Durezza

Le proprietà meccaniche dei materiali sono definite dalla resistenza alla deformazione e alla rottura con sollecitazioni o forze di prova. La particolare proprietà dei solidi di scalfirne e intaccarne un altro è detta durezza. E’ utile precisare, che il modo in cui gli atomi si legano tra loro, cioè il legame chimico, conferisce ai solidi una struttura cristallina a forma di figura solida con facce piane, che a volte può anche essere visibile macroscopicamente. I solidi amorfi, come il vetro, non assumono queste forme poliedriche, perché hanno una disposizione disordinata degli atomi. E’ proprio la disposizione degli atomi, che genera la durezza, come per esempio per il carbonio, che cristallizza in due forme (polimorfismo): il diamante, trasparente e incolore, che scalfisce tutti gli altri corpi e non è intaccato da nessun altro e la grafite, dal colore grigio scuro, opaca e tenera (durezza Mohs, 1-1,5). I solidi cristallini sono detti anisotropi perché le proprietà meccaniche, ottiche ed elettriche dipendono dalla direzione in cui sono misurate. La durezza che si determina con la resistenza alla scalfittura è quindi una proprietà meccanica e anisotropa, perché varia secondo la direzione di scalfittura e dipende dalla densità degli elementi nel reticolo cristallino. I solidi amorfi invece sono isotropi perché le proprietà meccaniche ottiche ed elettriche sono uguali in ogni direzione. Nella scala Mohs, che prende il nome dal suo ideatore, il mineralista F. Mohs, i minerali sono indicati per ordine crescente di durezza. Quando si possono scalfire con un’unghia, sono definiti teneri: talco, gesso. Sono semiduri, se si possono rigare con una punta di acciaio: calcite, fluorite, apatite. I minerali duri invece non si lasciano rigare dalla stessa e sono i seguenti: ortoclasio, quarzo, topazio, corindone, diamante. La scala Rosiwal misura la resistenza alla scalfittura con prove di laboratorio, dando valore 1000 al corindone e diversi sono i metodi in scala, che si utilizzano per misurare la durezza dei minerali. Il test Brinnell è usato in metallurgia e ingegneria: più piccolo è l’incavo lasciato con la pressione di una piccola sfera o un cono di materiale duro su quello in esame, tanto più quest’ultimo è duro. Così pure esistono strumenti di vario tipo, durometri, che utilizzano le diverse scale di riferimento citate, in grado di misurare la durezza di materiali specifici.