Трудно се работи с твърди материали. Трудно се режат, изстъргват и изкривяват. С тях също е трудно да се работи. Но какви са те?
Твърдостта е мярка за това колко устойчива е твърдата материя на различни видове постоянна промяна на формата, когато се прилага сила на натиск.
Някои материали, като метала, са по-твърди от други. Макроскопичната твърдост обикновено се характеризира със силни междумолекулни връзки, но поведението на твърдите материали под сила е сложно; следователно има различни измервания на твърдостта: твърдост на надраскване, твърдост на вдлъбнатина и твърдост на отскок.
В тази статия ще обясня какво представляват твърдите материали и как се използват в строителството и други индустрии.
В тази публикация ще разгледаме:
Какво всъщност означава терминът „твърд материал“?
Когато говорим за твърди материали, имаме предвид определен тип материал, който има постоянно свойство да бъде труден за рязане, изстъргване или изкривяване. Определението за твърд материал не е единичен набор от данни или информация, които могат да бъдат намерени в един документ или серия от документи. Вместо това, той изисква персонализиран набор от методи и насоки, за да отговаря на съответните изисквания на даден проект или разкопки.
Как се измерва твърдостта?
Твърдостта на едно вещество се определя от неговата кристална структура, която е правилна и често доста „стегната“. Това важи за диаманти, стъкло и други твърди материали. Твърдостта се измерва с помощта на набор от стандартни методи, които показват нивото на съпротивление, което материалът трябва да бъде разкъсан, остърган или нарязан. Някои от методите, използвани за измерване на твърдостта, включват:
- Скалата на Моос, която оценява твърдостта на материала по скала от 1 до 10
- Скалата на Рокуел, която измерва дълбочината на вдлъбнатина, направена от индентор с диамантен връх
- Скалата на Vickers, която измерва размера на вдлъбнатина, направена от индентор с диамантен връх
Как се подготвят твърдите материали
Твърдите материали често се приготвят с помощта на различни методи, в зависимост от конкретния материал и изискванията на проекта. Някои често използвани методи за приготвяне на твърди материали включват:
- Рязане с диамантен трион
- Шлайфане с диамантена мелница
- Пясъкоструй
- Химическо ецване
Определени лимити и споразумения за клаузи
Когато работите с твърди материали, важно е да се отбележи, че може да има определени ограничения или споразумения за клаузи, които уточняват как материалът трябва да се обработва или подготвя. Например, може да има ограничения за количеството дренаж, който може да бъде разрешен в определено място за изкопни работи, или може да има клаузи, които изискват използването на определен вид твърд материал за даден проект.
Твърди срещу меки материали: какво ги отличава?
Твърдите материали се характеризират със своята твърда природа и висока устойчивост на деформация, докато меките материали са сравнително лесни за деформиране и преформатиране. Някои често срещани примери за твърди материали включват стомана, бетон и хоросан, докато гумата и среброто са примери за меки материали.
Магнитни свойства
Друга ключова разлика между твърдите и меките материали се крие в техните магнитни свойства. Твърдите материали, като постоянните магнити, имат висока коерцитивност и могат да бъдат намагнетизирани, за да създадат силно магнитно поле. Меките материали, от друга страна, имат ниска коерцитивност и могат лесно да бъдат демагнетизирани.
Намагнитваща верига
Магнитната верига е графика, която показва връзката между магнитното поле и намагнитването на даден материал. Твърдите материали имат тясна хистерезисна верига, което показва висока коерцитивност и силно намагнитване, докато меките материали имат широка хистерезисна верига, което показва ниска коерцитивност и слаба намагнитност.
Атомна структура
Атомната структура на даден материал също играе роля при определяне на неговата твърдост. Твърдите материали обикновено имат силно подредена атомна структура, с атоми, подредени в правилен модел. Меките материали, от друга страна, имат по-неподредена атомна структура, с атоми, подредени в полуслучаен модел.
Можете да използвате
Свойствата на твърдите и меките материали ги правят подходящи за различни приложения. Твърдите материали често се използват в строителството и производството, където здравината и издръжливостта са важни. Меките материали, от друга страна, често се използват в приложения, където се изисква движение и гъвкавост, като например в дрехи и обувки.
Сонорни свойства
Твърдите материали също са склонни да бъдат звучни, което означава, че произвеждат звънтящ звук при удар. Това е така, защото атомите в твърдите материали са плътно опаковани и могат лесно да вибрират. Меките материали, от друга страна, не са звучни и не издават звънене при удар.
Изследване на необятния свят от твърди материали
Твърдите материали са твърди вещества, които не могат лесно да се деформират или преформатират. Те съдържат атоми, които са компактно подредени в правилна кристална структура, което им придава техните уникални свойства. Твърдостта на дадено вещество се определя от способността му да устои на надраскване, нарязване или остъргване.
Разлики между твърди и меки материали
Разликите между твърди и меки материали са огромни. Някои от основните разлики включват:
- Твърдите материали са твърди и не могат лесно да се деформират или преформатират, докато меките материали са по-гъвкави и могат лесно да бъдат формовани или оформени.
- Твърдите материали обикновено са по-издръжливи и дълготрайни от меките материали.
- Твърдите материали често се използват в приложения, където здравината и издръжливостта са важни, докато меките материали често се използват в приложения, където комфортът и гъвкавостта са по-важни.
Персонализирани твърди материали
Един важен аспект на твърдите материали е, че те могат да бъдат персонализирани, за да отговорят на специфични нужди. Например, чрез промяна на кристалната структура на даден материал е възможно да се променят неговата твърдост, здравина и други свойства. Това позволява на инженерите и учените да създават материали, които са пригодени за конкретни приложения.
Достъп до твърди материали
Достъпът до твърди материали може да бъде предизвикателство, тъй като те често се съдържат в земята или други естествени материали. Напредъкът в технологиите обаче улесни намирането и извличането на тези материали. Например минните техники ни дават достъп до твърди материали като диаманти и желязо, които някога са били трудни за достигане.
Въпросът за твърдостта
Въпросът за твърдостта е важен в много различни области. Като разбираме свойствата на твърдите материали, можем да създадем по-здрави, по-издръжливи структури, да разработим нови режещи инструменти и абразиви и да създадем персонализирани материали за конкретни приложения. Независимо дали сте учен, инженер или просто сте любопитни за света около вас, изучаването на твърдите материали със сигурност ще ви даде много отговори и прозрения.
Материали, които могат да се трансформират в твърди твърди вещества
Някои природни елементи имат способността да се трансформират в твърди твърди материали чрез обработка. Например:
- Желязото може да бъде преработено в закалена стомана, която има високо ниво на твърдост и здравина.
- Борът може да се преработи в борен карбид, който е един от най-твърдите материали, познати на човека.
- Среброто може да се преработи в стерлингово сребро, което е по-твърдо от чистото сребро.
Персонализирани формули
Някои материали могат да бъдат персонализирани чрез формули, за да могат да издържат на износване, разкъсване, надраскване и рязане. Например:
- Хоросанът може да се смесва с различни елементи, за да се създаде бетонов продукт с уникални свойства.
- Каучукът може да бъде обработен, за да се създаде продукт с висока твърдост и здравина.
Съхранена енергия
Някои материали имат способността да съхраняват енергия, което им позволява да се превърнат в твърдо вещество. Например:
- Ледът може да се деформира и преформатира, за да създаде твърдо вещество поради енергията, съхранявана в него.
- Кварцът може да бъде надраскан, за да се създаде звучно вещество поради енергията, съдържаща се в неговите атоми.
Модерна обработка
Съвременните техники за обработка позволяват превръщането на меки материали в твърди вещества. Например:
- Рязането и оформянето на различни видове метали може да създаде продукти с различни нива на твърдост и здравина.
- Чрез процес, наречен закаляване, стъклото може да се превърне в твърдо вещество.
Огромните употреби и законният интерес към твърдите материали доведоха до разработването на банка от статии и доставчици, които се съгласяват да споделят своите знания и настройки. Способността да се издържа на износване, разкъсване, надраскване и порязване се нарича твърдост и това е свойство, което е силно търсено в много различни индустрии.
Заключение
Ето го – твърдите материали са тези, които трудно се режат, изстъргват или деформират. Те имат единичен набор от информация за данни, вместо да изискват потребителски набор от методи. Те отговарят на съответните изисквания за даден проект и твърдостта на изкопа може да бъде измерена с помощта на скалата на Моос, скалата на Рокуел и скалата на Викерс. Твърдите материали са важни за конструкцията и производството и могат да се използват за твърдост и издръжливост. Те се използват и за комфорт и гъвкавост, така че трябва да изследвате необятния свят на твърдите материали.
Аз съм Йост Нуселдер, основател на Tools Doctor, търговец на съдържание и баща. Обичам да изпробвам ново оборудване и заедно с моя екип създавам задълбочени статии в блога от 2016 г., за да помогна на лоялните читатели с инструменти и съвети за изработка.
