Els materials durs són difícils de tractar. Són difícils de tallar, raspar i distorsionar. També és difícil treballar amb ells. Però què són?
La duresa és una mesura de la resistència de la matèria sòlida a diversos tipus de canvis de forma permanents quan s'aplica una força de compressió.
Alguns materials, com el metall, són més durs que altres. La duresa macroscòpica es caracteritza generalment per forts enllaços intermoleculars, però el comportament dels materials sòlids sota força és complex; per tant, hi ha diferents mesures de duresa: duresa de rascada, duresa de sagnat i duresa de rebot.
En aquest article, explicaré què són els materials durs i com s'utilitzen a la construcció i altres indústries.
En aquest post tractarem:
Què significa realment el terme "material dur"?
Quan parlem de materials durs, ens referim a un tipus particular de material que té una propietat constant de ser difícil de tallar, raspar o distorsionar. La definició de material dur no és un únic conjunt de dades o informació que es pot trobar en un sol document o sèrie de documents. En canvi, requereix un conjunt personalitzat de mètodes i orientació per adaptar-se als requisits rellevants d'un projecte o excavació determinat.
Com es mesura la duresa?
La duresa d'una substància ve dictada per la seva estructura cristal·lina, que és regular i sovint bastant "ajustada". Això és cert per als diamants, el vidre i altres materials durs. La duresa es mesura utilitzant un conjunt de mètodes estàndard que indiquen el nivell de resistència que té un material a ser arrencat, raspat o tallat. Alguns dels mètodes utilitzats per mesurar la duresa inclouen:
- L'escala de Mohs, que valora la duresa d'un material en una escala d'1 a 10
- L'escala de Rockwell, que mesura la profunditat d'una sagnia feta per un sagnador amb punta de diamant
- L'escala de Vickers, que mesura la mida d'un sagnat fet per un sagnador amb punta de diamant
Com es preparen els materials durs
Els materials durs sovint es preparen mitjançant una varietat de mètodes, depenent del material particular i dels requisits del projecte. Alguns mètodes comuns utilitzats per preparar materials durs inclouen:
- Tall amb una serra de diamant
- Mòlta amb una esmoladora de diamant
- Empedrat de sorra
- Gravat químic
Acords de límits i clàusules designats
Quan es treballa amb materials durs, és important tenir en compte que hi pot haver límits designats o acords de clàusules que especifiquen com s'ha de manipular o preparar el material. Per exemple, pot haver-hi límits a la quantitat de drenatge que es pot permetre en un lloc d'excavació particular, o pot haver-hi acords de clàusules que requereixin l'ús d'un tipus concret de material dur per a un projecte determinat.
Materials durs i tous: què els diferencia?
Els materials durs es caracteritzen per la seva naturalesa sòlida i alta resistència a la deformació, mentre que els materials tous són relativament fàcils de deformar i remodelar. Alguns exemples habituals de materials durs inclouen l'acer, el formigó i el morter, mentre que el cautxú i la plata són exemples de materials tous.
Propietats magnètiques
Una altra diferència clau entre els materials durs i tous rau en les seves propietats magnètiques. Els materials durs, com els imants permanents, tenen una alta coercivitat i es poden magnetitzar per produir un camp magnètic fort. Els materials tous, en canvi, tenen una baixa coercivitat i es poden desmagnetitzar fàcilment.
Bucle de magnetització
El bucle de magnetització és un gràfic que mostra la relació entre el camp magnètic i la magnetització d'un material. Els materials durs tenen un bucle d'histèresi estret, que indica una alta coercitivitat i una magnetització forta, mentre que els materials tous tenen un bucle d'histèresi ampli, que indica una baixa coercivitat i una magnetització feble.
Estructura atòmica
L'estructura atòmica d'un material també juga un paper en la determinació de la seva duresa. Els materials durs solen tenir una estructura atòmica molt ordenada, amb àtoms disposats en un patró regular. Els materials tous, en canvi, tenen una estructura atòmica més desordenada, amb àtoms disposats en un patró semialeatori.
Usa
Les propietats dels materials durs i tous els fan aptes per a diferents aplicacions. Els materials durs s'utilitzen sovint en la construcció i la fabricació, on la resistència i la durabilitat són importants. Els materials tous, d'altra banda, s'utilitzen sovint en aplicacions on es requereix moviment i flexibilitat, com en roba i calçat.
Propietats sonores
Els materials durs també solen ser sonors, és a dir, produeixen un so de so quan es colpeja. Això es deu al fet que els àtoms dels materials durs estan ben empaquetats i poden vibrar fàcilment. Els materials tous, en canvi, no són sonors i no produeixen cap so quan els copegen.
Explorant el vast món dels materials durs
Els materials durs són substàncies sòlides que no es poden deformar ni remodelar fàcilment. Contenen àtoms que estan disposats de manera compacta en una estructura cristal·lina regular, que els confereix les seves propietats úniques. La duresa d'una substància ve determinada per la seva capacitat de resistir-se a ser ratllada, tallada o raspada.
Diferències entre materials durs i tous
Les diferències entre materials durs i tous són grans. Algunes de les diferències clau inclouen:
- Els materials durs són sòlids i no es poden deformar o remodelar fàcilment, mentre que els materials tous són més flexibles i es poden modelar o donar forma fàcilment.
- Els materials durs solen ser més duradors i duradors que els materials tous.
- Els materials durs s'utilitzen sovint en aplicacions on la resistència i la durabilitat són importants, mentre que els materials tous s'utilitzen sovint en aplicacions on la comoditat i la flexibilitat són més importants.
Materials durs personalitzats
Un aspecte important dels materials durs és que es poden personalitzar per satisfer necessitats específiques. Per exemple, canviant l'estructura cristal·lina d'un material, és possible alterar-ne la duresa, la resistència i altres propietats. Això permet als enginyers i científics crear materials adaptats a aplicacions específiques.
Accés a materials durs
Accedir a materials durs pot ser un repte, ja que sovint estan continguts a la terra o altres materials naturals. Tanmateix, els avenços tecnològics han fet que sigui més fàcil trobar i extreure aquests materials. Per exemple, les tècniques mineres ens permeten accedir a materials durs com els diamants i el ferro que abans eren difícils d'aconseguir.
La qüestió de la duresa
La qüestió de la duresa és important en molts camps diferents. En comprendre les propietats dels materials durs, podem crear estructures més fortes i duradores, desenvolupar noves eines de tall i abrasius i crear materials personalitzats per a aplicacions específiques. Tant si sou un científic, com un enginyer o simplement teniu curiositat pel món que us envolta, l'estudi de materials durs segur que proporcionarà moltes respostes i coneixements.
Materials que poden transformar-se en substàncies sòlides dures
Alguns elements naturals tenen la capacitat de transformar-se en materials sòlids durs mitjançant el processament. Per exemple:
- El ferro es pot processar en acer temperat, que té un alt nivell de duresa i resistència.
- El bor es pot processar en carbur de bor, que és un dels materials més durs coneguts per l'home.
- La plata es pot processar en plata de llei, que és més dura que la plata pura.
Fórmules personalitzades
Alguns materials es poden personalitzar mitjançant fórmules que els permetin resistir el desgast, el trencament, les ratllades i els talls. Per exemple:
- El morter es pot barrejar amb diferents elements per crear un producte concret amb propietats úniques.
- El cautxú es pot processar per crear un producte amb una gran duresa i resistència.
Energia emmagatzemada
Alguns materials tenen la capacitat d'emmagatzemar energia, la qual cosa els permet transformar-se en una substància dura. Per exemple:
- El gel es pot deformar i remodelar per crear una substància dura a causa de l'energia emmagatzemada en ell.
- El quars es pot ratllar per crear una substància sonora a causa de l'energia que contenen els seus àtoms.
Processament modern
Les tècniques modernes de processament permeten la transformació de materials tous en substàncies dures. Per exemple:
- Tallar i donar forma a diferents tipus de metalls pot crear productes amb diferents nivells de duresa i resistència.
- Mitjançant un procés anomenat temperat, el vidre es pot transformar en una substància dura.
Els amplis usos i l'interès legítim dels materials durs han portat al desenvolupament d'un banc d'articles i venedors que accepten compartir el seu coneixement i configuració. La capacitat de resistir el desgast, el trencament, el rascat i el tall s'anomena duresa, i és una propietat molt buscada en moltes indústries diferents.
Conclusió
Així que ja ho teniu: els materials durs són els que són difícils de tallar, raspar o distorsionar. Tenen un únic conjunt d'informació de dades, en lloc de requerir mètodes de conjunt personalitzat. S'ajusten als requisits rellevants donats el projecte i la duresa de l'excavació es pot mesurar mitjançant l'escala de Mohs, l'escala de Rockwell i l'escala de Vickers. Els materials durs són importants per a la construcció i la fabricació, i es poden utilitzar per a la duresa i la durabilitat. També s'utilitzen per a la comoditat i la flexibilitat, per la qual cosa hauríeu d'explorar el vast món dels materials durs.
Sóc Joost Nusselder, el fundador de Tools Doctor, venedor de continguts i pare. M'encanta provar equips nous i, juntament amb el meu equip, he estat creant articles de bloc en profunditat des del 2016 per ajudar els lectors fidels amb eines i consells d'elaboració.
