ガラスや光学結晶の割れやすさ（硬さ）

質問

ガラス、CaF2、石英ガラスなどに衝撃を与えたときや落としたときの割れやすさは、ヌープ硬度を比較すればいいのでしょうか？
落としたときの割れやすさは比重も関係するかもしれませんが。

圧縮強度というのは、ガラスなどについても測定される（測定に適している）のでしょうか？
ヌープ強度と圧縮強度は換算できるでしょうか？

よろしくお願いします。

回答No.2

trytobe

「衝撃を与えたときや落としたときの割れやすさ」は、ごく短時間に撃力をあたえたときに破断・破壊に至るか、というもので、

硬度の測定のように、ある規定の力を素材の一点にゆっくり加えて局所的なしなりや塑性変形を生むだけで、全体としての構造・形状を破損しない範囲で行うものとは、全く撃力の桁もそれを加える時間の長さも異なります。

破壊に至らない強度どうしの換算は、実際の測定値から経験式を得ることはできなくはありませんが、素材の世界では「衝撃強さ」と「変形強さ」は素材の構造が変形に追従できる速度によっては、破壊あり・なしの差により全く対応しなくなります。

衝撃試験 作用時間 - Google 検索
http://www.google.co.jp/search?q=%E8%A1%9D%E6%92%83%E8%A9%A6%E9%A8%93+%E4%BD%9C%E7%94%A8%E6%99%82%E9%96%93

補足

回答ありがとうございます。
なるほど、力だけでなく、速度も関係するようですね。

やりたい事は、高価な光学結晶（金属の枠に固定したもの）を落下テストしたいのですが、実際に何度も壊すわけにはいかないので、同じ程度の硬さの物質でどの高さで割れるか試してから、実際の高価な結晶で、もう少し低い高さで落下テストして「割れないこと」を確認できればと思ったのでした。

回答No.1

spring135

硬さ試験は極めて簡便なため、硬さを測って引っ張り強さ、圧縮強さ等と関連付けようとする試みはこれまで無数に行われましたが、現状は以下のようだと認識しています。
1）硬さと引っ張り強さ、圧縮強さは実験地をプロットしてみると実験式を作ることはできる。
2）しかし実験式は材料、加工（熱処理、鍛練等）によって異なり、統一的な式は作れない。
3）従って、引っ張り試験データのないものに対して硬さ試験だけを行って、引張強さ、圧縮強さを推定しようとするのは、認められるケースは限られている。

＞ガラス、CaF2、石英ガラスなどに衝撃を与えたときや落としたときの割れやすさはヌープ硬度を比較すればいいのでしょうか？

JIS S 2400などを調査して関連教会等に問い合わせるといいでしょう。

補足

回答ありがとうございます。
なるほど、圧縮強さは少し違うようですね。
もう少し具体的に言うと、知りたいのは、
「ガラスや単結晶を床に落としたときの割れやすさ」と、
「レンズなどの割れやすい物が、アルミの枠に固定されている状態で落下して、枠が変形したときのレンズの割れやすさ」
でした。
最終的に知りたいのは、光学部品を高さ何cmから落としたら壊れるのか調べたいのですが、実物の結晶は高価なので、硬さの同じ程度の安価なガラスなどで代わりに落下させてみようと思ったのでした。