S tvrdými materiály se těžko pracuje. Je obtížné je řezat, škrábat a deformovat. Také se s nimi těžko pracuje. Ale co jsou zač?
Tvrdost je měřítkem toho, jak odolná je pevná hmota vůči různým druhům trvalých změn tvaru, když je aplikována tlaková síla.
Některé materiály, jako je kov, jsou tvrdší než jiné. Makroskopická tvrdost je obecně charakterizována silnými mezimolekulárními vazbami, ale chování pevných materiálů pod silou je složité; proto existují různá měření tvrdosti: vrypová tvrdost, vtisková tvrdost a odrazová tvrdost.
V tomto článku vysvětlím, co jsou tvrdé materiály a jak se používají ve stavebnictví a dalších průmyslových odvětvích.
V tomto příspěvku se budeme zabývat:
Co vlastně znamená pojem „tvrdý materiál“?
Když mluvíme o tvrdých materiálech, máme na mysli konkrétní typ materiálu, který má trvalou vlastnost, že je obtížné ho řezat, škrábat nebo deformovat. Definice tvrdého materiálu není jediný soubor dat nebo informací, které lze nalézt v jediném dokumentu nebo sérii dokumentů. Místo toho vyžaduje vlastní sadu metod a pokynů, aby vyhovovaly příslušným požadavkům daného projektu nebo výkopu.
Jak se měří tvrdost?
Tvrdost látky je dána její krystalickou strukturou, která je pravidelná a často docela „těsná“. To platí pro diamanty, sklo a další tvrdé materiály. Tvrdost se měří pomocí sady standardních metod, které indikují úroveň odolnosti materiálu proti trhání, škrábání nebo řezání. Některé z metod používaných k měření tvrdosti zahrnují:
- Mohsova stupnice, která hodnotí tvrdost materiálu na stupnici od 1 do 10
- Rockwellova stupnice, která měří hloubku vtisku vytvořeného indentorem s diamantovou špičkou
- Vickersova stupnice, která měří velikost prohlubně vytvořené indentorem s diamantovou špičkou
Jak se připravují tvrdé materiály
Tvrdé materiály se často připravují různými metodami v závislosti na konkrétním materiálu a požadavcích projektu. Některé běžné metody používané k přípravě tvrdých materiálů zahrnují:
- Řezání diamantovou pilou
- Broušení diamantovou bruskou
- Pískování
- Chemické leptání
Stanovené limity a klauzule
Při práci s tvrdými materiály je důležité poznamenat, že mohou existovat určené limity nebo klauzule, které specifikují, jak by se s materiálem mělo zacházet nebo jak jej připravovat. Například mohou existovat omezení na množství odvodnění, které může být povoleno v konkrétním místě výkopu, nebo mohou existovat klauzule, které vyžadují použití určitého typu tvrdého materiálu pro daný projekt.
Tvrdé vs. měkké materiály: Co je odlišuje?
Tvrdé materiály se vyznačují svou pevnou povahou a vysokou odolností vůči deformaci, zatímco měkké materiály se poměrně snadno deformují a přetvářejí. Některé běžné příklady tvrdých materiálů zahrnují ocel, beton a maltu, zatímco pryž a stříbro jsou příklady měkkých materiálů.
Magnetické vlastnosti
Další klíčový rozdíl mezi tvrdými a měkkými materiály spočívá v jejich magnetických vlastnostech. Tvrdé materiály, jako jsou permanentní magnety, mají vysokou koercitivitu a lze je zmagnetizovat za vzniku silného magnetického pole. Měkké materiály mají naopak nízkou koercitivitu a lze je snadno demagnetizovat.
Magnetizační smyčka
Magnetizační smyčka je graf, který ukazuje vztah mezi magnetickým polem a magnetizací materiálu. Tvrdé materiály mají úzkou hysterezní smyčku, což naznačuje vysokou koercitivitu a silnou magnetizaci, zatímco měkké materiály mají širokou hysterezní smyčku, což naznačuje nízkou koercitivitu a slabou magnetizaci.
Atomová struktura
Atomová struktura materiálu také hraje roli při určování jeho tvrdosti. Tvrdé materiály mají typicky vysoce uspořádanou atomovou strukturu s atomy uspořádanými v pravidelném vzoru. Měkké materiály na druhé straně mají více neuspořádanou atomovou strukturu s atomy uspořádanými do polonáhodného vzoru.
použití
Vlastnosti tvrdých a měkkých materiálů je činí vhodnými pro různé aplikace. Tvrdé materiály se často používají ve stavebnictví a výrobě, kde je důležitá pevnost a odolnost. Měkké materiály se na druhé straně často používají v aplikacích, kde je vyžadován pohyb a flexibilita, jako je oblečení a obuv.
Zvukové vlastnosti
Tvrdé materiály také bývají zvučné, což znamená, že při úderu vydávají zvonivý zvuk. Je to proto, že atomy v tvrdých materiálech jsou pevně zabaleny a mohou snadno vibrovat. Měkké materiály jsou naproti tomu nezvučné a při úderu nevydávají zvonivý zvuk.
Objevování obrovského světa tvrdých materiálů
Tvrdé materiály jsou pevné látky, které nelze snadno deformovat nebo přetvářet. Obsahují atomy, které jsou kompaktně uspořádány v pravidelné krystalické struktuře, což jim dává jejich jedinečné vlastnosti. Tvrdost látky je určena její schopností odolávat poškrábání, nakrájení nebo poškrábání.
Rozdíly mezi tvrdými a měkkými materiály
Rozdíly mezi tvrdými a měkkými materiály jsou obrovské. Některé z klíčových rozdílů zahrnují:
- Tvrdé materiály jsou pevné a nelze je snadno deformovat nebo přetvářet, zatímco měkké materiály jsou pružnější a lze je snadno tvarovat nebo tvarovat.
- Tvrdé materiály jsou obvykle odolnější a trvanlivější než měkké materiály.
- Tvrdé materiály se často používají v aplikacích, kde je důležitá pevnost a odolnost, zatímco měkké materiály se často používají v aplikacích, kde je důležitější pohodlí a flexibilita.
Přizpůsobené tvrdé materiály
Jedním z důležitých aspektů tvrdých materiálů je, že je lze upravit tak, aby vyhovovaly specifickým potřebám. Například změnou krystalické struktury materiálu je možné změnit jeho tvrdost, pevnost a další vlastnosti. To umožňuje inženýrům a vědcům vytvářet materiály, které jsou přizpůsobeny konkrétním aplikacím.
Přístup k tvrdým materiálům
Přístup k tvrdým materiálům může být problém, protože jsou často obsaženy v zemi nebo jiných přírodních materiálech. Pokrok v technologii však usnadnil hledání a extrakci těchto materiálů. Techniky těžby nám například umožňují přístup k tvrdým materiálům, jako jsou diamanty a železo, ke kterým bylo kdysi těžké se dostat.
Otázka tvrdosti
Otázka tvrdosti je důležitá v mnoha různých oblastech. Pochopením vlastností tvrdých materiálů můžeme vytvářet pevnější a odolnější struktury, vyvíjet nové řezné nástroje a brusiva a vytvářet přizpůsobené materiály pro konkrétní aplikace. Ať už jste vědec, inženýr nebo se prostě zajímáte o svět kolem sebe, studium tvrdých materiálů vám jistě poskytne mnoho odpovědí a postřehů.
Materiály, které se mohou přeměnit na pevné tvrdé látky
Některé přírodní prvky mají schopnost přeměnit se zpracováním na pevné tvrdé materiály. Například:
- Železo lze zpracovat na zušlechtěnou ocel, která má vysokou tvrdost a pevnost.
- Bór lze zpracovat na karbid boru, což je jeden z nejtvrdších materiálů, které člověk zná.
- Stříbro lze zpracovat na mincovní stříbro, které je tvrdší než čisté stříbro.
Přizpůsobené vzorce
Některé materiály lze upravit pomocí vzorců tak, aby odolávaly opotřebení, roztržení, poškrábání a řezání. Například:
- Maltu lze smíchat s různými prvky a vytvořit tak betonový produkt s jedinečnými vlastnostmi.
- Z pryže lze vytvořit produkt s vysokou tvrdostí a pevností.
Uložená energie
Některé materiály mají schopnost ukládat energii, což jim umožňuje měnit se v tvrdou látku. Například:
- Led může být deformován a přetvářen tak, aby vytvořil tvrdou látku díky energii v něm uložené.
- Křemen lze poškrábat a vytvořit zvukovou látku díky energii obsažené v jeho atomech.
Moderní zpracování
Moderní zpracovatelské techniky umožňují přeměnu měkkých materiálů na tvrdé látky. Například:
- Řezáním a tvarováním různých druhů kovů lze vytvářet produkty s různou úrovní tvrdosti a pevnosti.
- Procesem zvaným temperování lze sklo přeměnit na tvrdou látku.
Široké využití a oprávněný zájem o tvrdé materiály vedly k vytvoření banky článků a prodejců, kteří souhlasí se sdílením svých znalostí a nastavení. Schopnost odolávat opotřebení, roztržení, poškrábání a řezání se nazývá tvrdost a je to vlastnost, která je velmi žádaná v mnoha různých průmyslových odvětvích.
Proč investovat do čističky vzduchu?
Takže tady to máte – tvrdé materiály jsou ty, které je obtížné řezat, škrábat nebo deformovat. Mají jedinou sadu datových informací, místo aby vyžadovaly vlastní metody sady. Odpovídají příslušným požadavkům daným projektem a tvrdost výkopu lze měřit pomocí Mohsovy stupnice, Rockwellovy stupnice a Vickersovy stupnice. Tvrdé materiály jsou důležité pro konstrukci a výrobu a lze je použít pro tvrdost a odolnost. Používají se také pro pohodlí a flexibilitu, takže byste měli prozkoumat obrovský svět tvrdých materiálů.
Jmenuji se Joost Nusselder, zakladatel společnosti Tools Doctor, obchodník s obsahem a táta. Rád zkouším nové vybavení a společně se svým týmem vytvářím od roku 2016 podrobné články na blogu, které věrným čtenářům pomáhají s nástroji a tipy na tvorbu.
