Harde materiale is moeilik om te hanteer. Hulle is moeilik om te sny, te krap en te verdraai. Hulle is ook moeilik om mee te werk. Maar wat is hulle?
Hardheid is 'n maatstaf van hoe bestand vaste stof is teen verskillende soorte permanente vormverandering wanneer 'n drukkrag toegepas word.
Sommige materiale, soos metaal, is harder as ander. Makroskopiese hardheid word oor die algemeen gekenmerk deur sterk intermolekulêre bindings, maar die gedrag van vaste materiale onder krag is kompleks; daarom is daar verskillende metings van hardheid: kraphardheid, inkepingshardheid en terugslaghardheid.
In hierdie artikel sal ek verduidelik wat harde materiale is en hoe dit in konstruksie en ander nywerhede gebruik word.
In hierdie pos dek ons:
Wat beteken die term "harde materiaal" eintlik?
Wanneer ons oor harde materiale praat, verwys ons na 'n spesifieke tipe materiaal wat 'n konsekwente eienskap het dat dit moeilik is om te sny, te skraap of te vervorm. Die definisie van harde materiaal is nie 'n enkele stel data of inligting wat in 'n enkele dokument of reeks dokumente gevind kan word nie. In plaas daarvan vereis dit 'n pasgemaakte stel metodes en leiding om aan die relevante vereistes van 'n gegewe projek of uitgrawing te voldoen.
Hoe word hardheid gemeet?
Die hardheid van 'n stof word bepaal deur sy kristallyne struktuur, wat gereeld en dikwels redelik "styf" is. Dit geld vir diamante, glas en ander harde materiale. Hardheid word gemeet met behulp van 'n stel standaardmetodes wat die vlak van weerstand aandui wat 'n materiaal het om geskeur, geskraap of gesny te word. Sommige van die metodes wat gebruik word om hardheid te meet, sluit in:
- Die Mohs-skaal, wat 'n materiaal se hardheid op 'n skaal van 1 tot 10 beoordeel
- Die Rockwell-skaal, wat die diepte meet van 'n inkeping wat gemaak is deur 'n diamantpunt-inspringer
- Die Vickers-skaal, wat die grootte van 'n inkeping meet wat gemaak is deur 'n diamantpunt-inspringer
Hoe harde materiale voorberei word
Harde materiale word dikwels met behulp van 'n verskeidenheid metodes voorberei, afhangende van die spesifieke materiaal en die vereistes van die projek. Sommige algemene metodes wat gebruik word om harde materiale voor te berei, sluit in:
- Sny met 'n diamantsaag
- Slyp met 'n diamantslyper
- sand
- Chemiese ets
Aangewese limiete en klousule-ooreenkomste
Wanneer met harde materiale gewerk word, is dit belangrik om daarop te let dat daar aangewese limiete of klousule-ooreenkomste kan wees wat spesifiseer hoe die materiaal hanteer of voorberei moet word. Daar kan byvoorbeeld beperkings wees op die hoeveelheid dreinering wat in 'n bepaalde uitgrawingsterrein toegelaat kan word, of daar kan klousule-ooreenkomste wees wat die gebruik van 'n bepaalde tipe harde materiaal vir 'n gegewe projek vereis.
Harde teen sagte materiale: wat onderskei hulle?
Harde materiale word gekenmerk deur hul soliede aard en hoë weerstand teen vervorming, terwyl sagte materiale relatief maklik is om te vervorm en te hervorm. Sommige algemene voorbeelde van harde materiale sluit staal, beton en mortel in, terwyl rubber en silwer voorbeelde van sagte materiale is.
Magnetiese eienskappe
Nog 'n belangrike verskil tussen harde en sagte materiale lê in hul magnetiese eienskappe. Harde materiale, soos permanente magnete, het 'n hoë koërsiwiteit en kan gemagnetiseer word om 'n sterk magnetiese veld te produseer. Sagte materiale, aan die ander kant, het 'n lae dwangvermoë en kan maklik gedemagnetiseer word.
Magnetiseringslus
Die magnetiseringslus is 'n grafiek wat die verband tussen die magnetiese veld en magnetisering van 'n materiaal toon. Harde materiale het 'n nou histerese lus, wat 'n hoë koërsiwiteit en sterk magnetisering aandui, terwyl sagte materiale 'n wye histerese lus het, wat 'n lae koërsiwiteit en swak magnetisering aandui.
Atoomstruktuur
Die atoomstruktuur van 'n materiaal speel ook 'n rol in die bepaling van die hardheid daarvan. Harde materiale het tipies 'n hoogs geordende atoomstruktuur, met atome wat in 'n gereelde patroon gerangskik is. Sagte materiale, aan die ander kant, het 'n meer wanordelike atoomstruktuur, met atome wat in 'n semi-ewekansige patroon gerangskik is.
Gebruik
Die eienskappe van harde en sagte materiale maak dit geskik vir verskillende toepassings. Harde materiale word dikwels in konstruksie en vervaardiging gebruik, waar sterkte en duursaamheid belangrik is. Sagte materiale, aan die ander kant, word dikwels gebruik in toepassings waar beweging en buigsaamheid vereis word, soos in klere en skoene.
Sonore Eienskappe
Harde materiale is ook geneig om sonore te wees, wat beteken dat hulle 'n luiklank produseer wanneer dit geslaan word. Dit is omdat die atome in harde materiale styf gepak is en maklik kan vibreer. Sagte materiale, aan die ander kant, is nie-klank en produseer nie 'n luiklank wanneer dit geslaan word nie.
Verken die groot wêreld van harde materiale
Harde materiale is vaste stowwe wat nie maklik vervorm of hervorm kan word nie. Hulle bevat atome wat kompak in 'n gereelde kristallyne struktuur gerangskik is, wat hulle hul unieke eienskappe gee. Die hardheid van 'n stof word bepaal deur sy vermoë om te weerstaan om gekrap, gesny of geskraap te word.
Verskille tussen harde en sagte materiale
Die verskille tussen harde en sagte materiale is groot. Sommige van die belangrikste verskille sluit in:
- Harde materiale is solied en kan nie maklik vervorm of hervorm word nie, terwyl sagte materiale meer buigsaam is en maklik gevorm of gevorm kan word.
- Harde materiale is tipies duursaamer en duursaamer as sagte materiale.
- Harde materiale word dikwels gebruik in toepassings waar sterkte en duursaamheid belangrik is, terwyl sagte materiale dikwels gebruik word in toepassings waar gemak en buigsaamheid belangriker is.
Pasgemaakte harde materiaal
Een belangrike aspek van harde materiale is dat dit aangepas kan word om aan spesifieke behoeftes te voldoen. Byvoorbeeld, deur die kristallyne struktuur van 'n materiaal te verander, is dit moontlik om die hardheid, sterkte en ander eienskappe daarvan te verander. Dit stel ingenieurs en wetenskaplikes in staat om materiaal te skep wat vir spesifieke toepassings aangepas is.
Toegang tot harde materiale
Toegang tot harde materiale kan 'n uitdaging wees, aangesien dit dikwels in die aarde of ander natuurlike materiale voorkom. Vooruitgang in tegnologie het dit egter makliker gemaak om hierdie materiale te vind en te onttrek. Mynboutegnieke stel ons byvoorbeeld in staat om toegang te verkry tot harde materiale soos diamante en yster wat vroeër moeilik bereikbaar was.
Die kwessie van hardheid
Die kwessie van hardheid is 'n belangrike een in baie verskillende velde. Deur die eienskappe van harde materiale te verstaan, kan ons sterker, meer duursame strukture skep, nuwe snygereedskap en skuurmiddels ontwikkel en pasgemaakte materiale vir spesifieke toepassings skep. Of jy nou 'n wetenskaplike, ingenieur is, of bloot nuuskierig is oor die wêreld om jou, die studie van harde materiale sal beslis baie antwoorde en insigte verskaf.
Materiale wat in vaste harde stowwe kan verander
Sommige natuurlike elemente het die vermoë om deur verwerking in soliede harde materiale te verander. Byvoorbeeld:
- Yster kan verwerk word tot gehard staal, wat 'n hoë vlak van hardheid en sterkte het.
- Boor kan verwerk word tot boorkarbied, wat een van die hardste materiale is wat aan die mens bekend is.
- Silwer kan tot sterling silwer verwerk word, wat harder is as suiwer silwer.
Pasgemaakte formules
Sommige materiale kan deur middel van formules aangepas word om hulle in staat te stel om slytasie, skeur, krap en sny te weerstaan. Byvoorbeeld:
- Mortel kan met verskillende elemente gemeng word om 'n betonproduk met unieke eienskappe te skep.
- Rubber kan verwerk word om 'n produk met hoë hardheid en sterkte te skep.
Gestoorde energie
Sommige materiale het die vermoë om energie te stoor, wat hulle in staat stel om in 'n harde stof te verander. Byvoorbeeld:
- Ys kan vervorm en hervorm word om 'n harde stof te skep as gevolg van die energie wat daarin gestoor word.
- Kwarts kan gekrap word om 'n sonore stof te skep as gevolg van die energie wat in sy atome vervat is.
Moderne verwerking
Moderne verwerkingstegnieke maak voorsiening vir die transformasie van sagte materiale in harde stowwe. Byvoorbeeld:
- Sny en vorm van verskillende soorte metale kan produkte met verskillende vlakke van hardheid en sterkte skep.
- Deur 'n proses wat tempering genoem word, kan glas in 'n harde stof omskep word.
Die groot gebruike en wettige belangstelling in harde materiaal het gelei tot die ontwikkeling van 'n bank van artikels en verskaffers wat instem om hul kennis en instellings te deel. Die vermoë om slytasie, skeur, krap en sny te weerstaan, word hardheid genoem, en dit is 'n eienskap wat baie gesog is in baie verskillende industrieë.
Gevolgtrekking
So daar het jy dit – harde materiale is dié wat moeilik is om te sny, te skraap of te vervorm. Hulle het 'n enkele stel data-inligting, in plaas daarvan om pasgemaakte stelmetodes te vereis. Hulle voldoen aan relevante vereistes gegewe projek en uitgrawingshardheid kan gemeet word deur die Mohs-skaal, die Rockwell-skaal en die Vickers-skaal te gebruik. Harde materiale is belangrik vir konstruksie en vervaardiging, en kan gebruik word vir hardheid en duursaamheid. Hulle word ook gebruik vir gemak en buigsaamheid, en daarom moet jy die groot wêreld van harde materiale verken.
Ek is Joost Nusselder, die stigter van Tools Doctor, inhoudbemarker, en pa. Ek is mal daaroor om nuwe toerusting uit te probeer, en saam met my span skep ek sedert 2016 in-diepte blogartikels om lojale lesers te help met gereedskap en handwerkwenke.
