Sa tvrdim materijalima je teško nositi se. Teško ih je rezati, strugati i izobličiti. Sa njima je takođe teško raditi. Ali šta su oni?
Tvrdoća je mjera otpornosti čvrste materije na različite vrste trajnih promjena oblika kada se primjenjuje sila pritiska.
Neki materijali, poput metala, su tvrđi od drugih. Makroskopsku tvrdoću općenito karakteriziraju jake intermolekularne veze, ali ponašanje čvrstih materijala pod silom je složeno; stoga postoje različita mjerenja tvrdoće: tvrdoća ogrebotina, tvrdoća udubljenja i tvrdoća odskoka.
U ovom članku ću objasniti što su tvrdi materijali i kako se koriste u građevinarstvu i drugim industrijama.
U ovom ćemo članku obraditi:
Šta zapravo znači pojam “tvrdi materijal”?
Kada govorimo o tvrdim materijalima, mislimo na određenu vrstu materijala koji ima konzistentno svojstvo da ga je teško rezati, strugati ili izobličiti. Definicija tvrdog materijala nije jedan skup podataka ili informacija koji se mogu naći u jednom dokumentu ili nizu dokumenata. Umjesto toga, zahtijeva prilagođeni skup metoda i smjernica kako bi se uskladio s relevantnim zahtjevima datog projekta ili iskopa.
Kako se mjeri tvrdoća?
Tvrdoća supstance je diktirana njenom kristalnom strukturom, koja je pravilna i često prilično "zategnuta". Ovo važi za dijamante, staklo i druge tvrde materijale. Tvrdoća se mjeri korištenjem skupa standardnih metoda koje ukazuju na nivo otpornosti materijala na cijepanje, struganje ili sečenje. Neke od metoda koje se koriste za mjerenje tvrdoće uključuju:
- Mohsova skala, koja ocjenjuje tvrdoću materijala na skali od 1 do 10
- Rockwellova skala, koja mjeri dubinu udubljenja napravljenog indenterom sa dijamantskim vrhom
- Vickersova skala, koja mjeri veličinu udubljenja napravljenog indenterom sa dijamantskim vrhom
Kako se pripremaju tvrdi materijali
Tvrdi materijali se često pripremaju različitim metodama, ovisno o konkretnom materijalu i zahtjevima projekta. Neke uobičajene metode koje se koriste za pripremu tvrdih materijala uključuju:
- Rezanje dijamantskom testerom
- Brušenje dijamantskom brusilicom
- Peskarenje
- Hemijsko jetkanje
Određeni limiti i ugovori o klauzulama
Kada radite s tvrdim materijalima, važno je napomenuti da mogu postojati određena ograničenja ili ugovori o klauzuli koji određuju kako se materijal treba rukovati ili pripremati. Na primjer, mogu postojati ograničenja količine drenaže koja se može dozvoliti na određenom mjestu iskopa, ili mogu postojati sporazumi o klauzuli koji zahtijevaju korištenje određene vrste tvrdog materijala za dati projekat.
Tvrdi naspram mekih materijala: šta ih izdvaja?
Tvrde materijale karakterizira njihova čvrsta priroda i visoka otpornost na deformacije, dok se meki materijali relativno lako deformiraju i preoblikuju. Neki uobičajeni primjeri tvrdih materijala uključuju čelik, beton i malter, dok su guma i srebro primjeri mekih materijala.
Magnetska svojstva
Druga ključna razlika između tvrdih i mekih materijala leži u njihovim magnetnim svojstvima. Tvrdi materijali, kao što su trajni magneti, imaju visoku koercitivnost i mogu se magnetizirati da bi proizveli jako magnetsko polje. Meki materijali, s druge strane, imaju nisku koercitivnost i mogu se lako demagnetizirati.
Petlja magnetizacije
Petlja magnetizacije je graf koji pokazuje odnos između magnetnog polja i magnetizacije materijala. Tvrdi materijali imaju usku histerezisnu petlju, što ukazuje na visoku koercitivnost i jaku magnetizaciju, dok meki materijali imaju široku histerezisnu petlju, što ukazuje na nisku koercitivnost i slabu magnetizaciju.
Atomska struktura
Atomska struktura materijala također igra ulogu u određivanju njegove tvrdoće. Tvrdi materijali obično imaju visoko uređenu atomsku strukturu, s atomima raspoređenim u pravilnom uzorku. Meki materijali, s druge strane, imaju neuređeniju atomsku strukturu, s atomima raspoređenim u polu-slučajnom uzorku.
upotreba
Svojstva tvrdih i mekih materijala čine ih pogodnim za različite primjene. Tvrdi materijali se često koriste u građevinarstvu i proizvodnji, gdje su čvrstoća i izdržljivost važni. Mekani materijali se, s druge strane, često koriste u aplikacijama gdje su potrebni pokreti i fleksibilnost, kao što su odjeća i obuća.
Sonorous Properties
Tvrdi materijali takođe imaju tendenciju da budu zvučni, što znači da proizvode zvonjavu pri udaru. To je zato što su atomi u tvrdim materijalima čvrsto zbijeni i mogu lako vibrirati. Meki materijali, s druge strane, nisu zvučni i ne proizvode zvonjavu prilikom udarca.
Istraživanje ogromnog svijeta tvrdih materijala
Tvrdi materijali su čvrste tvari koje se ne mogu lako deformirati ili preoblikovati. Sadrže atome koji su kompaktno raspoređeni u pravilnu kristalnu strukturu, što im daje njihova jedinstvena svojstva. Tvrdoća supstance određena je njenom sposobnošću da se odupre ogrebanju, rezanju ili struganju.
Razlike između tvrdih i mekih materijala
Razlike između tvrdih i mekih materijala su ogromne. Neke od ključnih razlika uključuju:
- Tvrdi materijali su čvrsti i ne mogu se lako deformirati ili preoblikovati, dok su meki materijali fleksibilniji i mogu se lako oblikovati ili oblikovati.
- Tvrdi materijali su obično izdržljiviji i dugotrajniji od mekih materijala.
- Tvrdi materijali se često koriste u aplikacijama gdje su snaga i izdržljivost važni, dok se meki materijali često koriste u aplikacijama gdje su udobnost i fleksibilnost važniji.
Prilagođeni tvrdi materijali
Jedan važan aspekt tvrdih materijala je da se mogu prilagoditi specifičnim potrebama. Na primjer, promjenom kristalne strukture materijala moguće je promijeniti njegovu tvrdoću, čvrstoću i druga svojstva. Ovo omogućava inženjerima i naučnicima da kreiraju materijale koji su prilagođeni specifičnim primenama.
Pristup tvrdim materijalima
Pristup tvrdim materijalima može biti izazov, jer su oni često sadržani u zemlji ili drugim prirodnim materijalima. Međutim, napredak u tehnologiji je olakšao pronalaženje i ekstrakciju ovih materijala. Na primjer, rudarske tehnike nam omogućavaju pristup tvrdim materijalima poput dijamanata i željeza do kojih je nekada bilo teško doći.
Pitanje tvrdoće
Pitanje tvrdoće je važno u mnogim različitim poljima. Razumijevanjem svojstava tvrdih materijala, možemo stvoriti jače, izdržljivije strukture, razviti nove alate za rezanje i abrazive, te kreirati prilagođene materijale za specifične primjene. Bilo da ste naučnik, inženjer ili jednostavno radoznali o svijetu oko sebe, proučavanje tvrdih materijala sigurno će pružiti mnoge odgovore i uvide.
Materijali koji se mogu transformirati u čvrste tvrde tvari
Neki prirodni elementi imaju sposobnost prerade u čvrste tvrde materijale. Na primjer:
- Gvožđe se može preraditi u kaljeni čelik, koji ima visok nivo tvrdoće i čvrstoće.
- Bor se može preraditi u bor karbid, koji je jedan od najtvrđih materijala poznatih čovjeku.
- Srebro se može preraditi u sterling srebro, koje je tvrđe od čistog srebra.
Prilagođene formule
Neki materijali se mogu prilagoditi formulama kako bi im se omogućilo otpornost na habanje, kidanje, grebanje i sečenje. Na primjer:
- Malter se može miješati s različitim elementima kako bi se dobio betonski proizvod s jedinstvenim svojstvima.
- Guma se može obraditi kako bi se dobio proizvod visoke tvrdoće i čvrstoće.
Skladištena energija
Neki materijali imaju sposobnost skladištenja energije, što im omogućava da se pretvore u tvrdu tvar. Na primjer:
- Led se može deformirati i preoblikovati kako bi se stvorila tvrda supstanca zbog energije pohranjene u njemu.
- Kvarc se može izgrebati kako bi se stvorila zvučna supstanca zbog energije sadržane u njegovim atomima.
Moderna obrada
Moderne tehnike obrade omogućavaju transformaciju mekih materijala u tvrde tvari. Na primjer:
- Rezanjem i oblikovanjem različitih vrsta metala mogu se stvoriti proizvodi s različitim razinama tvrdoće i čvrstoće.
- Kroz proces koji se zove kaljenje, staklo se može pretvoriti u tvrdu tvar.
Široka upotreba i legitimni interes za tvrde materijale doveli su do razvoja banke artikala i dobavljača koji pristaju da dijele svoje znanje i postavke. Sposobnost otpornosti na habanje, kidanje, grebanje i sečenje naziva se tvrdoćom i to je svojstvo koje je vrlo traženo u mnogim različitim industrijama.
zaključak
Dakle, eto vas – tvrdi materijali su oni koje je teško rezati, strugati ili iskriviti. Oni imaju jedan skup podataka podataka, umjesto da zahtijevaju metode prilagođenog skupa. Oni su u skladu sa relevantnim zahtjevima datog projekta, a tvrdoća iskopa se može mjeriti pomoću Mohsove, Rockwellove i Vickersove skale. Tvrdi materijali su važni za konstrukciju i proizvodnju, a mogu se koristiti za tvrdoću i izdržljivost. Koriste se i za udobnost i fleksibilnost, pa biste trebali istražiti ogroman svijet tvrdih materijala.
Ja sam Joost Nusselder, osnivač Tools Doctor, marketer sadržaja i otac. Volim isprobavati novu opremu, a zajedno sa svojim timom od 2016. stvaram detaljne članke na blogu kako bih pomogao vjernim čitateljima alatima i savjetima za izradu.
