Mae'n anodd delio â deunyddiau caled. Maen nhw'n anodd eu torri, eu crafu a'u hystumio. Maen nhw hefyd yn anodd gweithio gyda nhw. Ond beth ydyn nhw?
Mae caledwch yn fesur o ba mor wrthiannol yw mater solet i wahanol fathau o newid siâp parhaol pan ddefnyddir grym cywasgol.
Mae rhai deunyddiau, fel metel, yn galetach nag eraill. Yn gyffredinol, nodweddir caledwch macrosgopig gan fondiau rhyngfoleciwlaidd cryf, ond mae ymddygiad deunyddiau solet o dan rym yn gymhleth; felly, mae gwahanol fesuriadau o galedwch: caledwch crafu, caledwch mewnoliad, a chaledwch adlam.
Yn yr erthygl hon, byddaf yn esbonio beth yw deunyddiau caled a sut maent yn cael eu defnyddio mewn adeiladu a diwydiannau eraill.
Yn y swydd hon byddwn yn ymdrin â:
Beth Mae'r Term “Deunydd Caled” yn ei olygu mewn gwirionedd?
Pan fyddwn yn siarad am ddeunyddiau caled, rydym yn cyfeirio at fath arbennig o ddeunydd sydd ag eiddo cyson o fod yn anodd ei dorri, ei grafu neu ei ystumio. Nid yw'r diffiniad o ddeunydd caled yn set unigol o ddata neu wybodaeth y gellir ei chanfod mewn un ddogfen neu gyfres o ddogfennau. Yn hytrach, mae'n gofyn am set o ddulliau a chanllawiau pwrpasol i gydymffurfio â gofynion perthnasol prosiect neu gloddiad penodol.
Sut mae Caledwch yn cael ei Fesur?
Mae caledwch sylwedd yn cael ei bennu gan ei strwythur crisialog, sy'n rheolaidd ac yn aml yn eithaf "tyn." Mae hyn yn wir am ddiamwntau, gwydr, a deunyddiau caled eraill. Mae caledwch yn cael ei fesur gan ddefnyddio set o ddulliau safonol sy'n nodi lefel y gwrthiant sydd gan ddefnydd i gael ei rwygo, ei grafu neu ei dorri. Mae rhai o'r dulliau a ddefnyddir i fesur caledwch yn cynnwys:
- Graddfa Mohs, sy'n graddio caledwch deunydd ar raddfa o 1 i 10
- Graddfa Rockwell, sy'n mesur dyfnder mewnoliad a wneir gan fewnolwr â blaen diemwnt
- Graddfa Vickers, sy'n mesur maint mewnoliad a wneir gan fewnolwr â thip diemwnt
Sut mae Deunyddiau Caled yn cael eu Paratoi
Mae deunyddiau caled yn aml yn cael eu paratoi gan ddefnyddio amrywiaeth o ddulliau, yn dibynnu ar y deunydd penodol a gofynion y prosiect. Mae rhai dulliau cyffredin a ddefnyddir i baratoi deunyddiau caled yn cynnwys:
- Torri gyda llif diemwnt
- Malu gyda grinder diemwnt
- Gosod Tywod
- Ysgythriad cemegol
Terfynau Dynodedig a Chytundebau Cymal
Wrth weithio gyda deunyddiau caled, mae'n bwysig nodi y gall fod terfynau dynodedig neu gytundebau cymal sy'n nodi sut y dylid trin neu baratoi'r deunydd. Er enghraifft, efallai y bydd cyfyngiadau ar faint o ddraenio y gellir ei ganiatáu mewn safle cloddio penodol, neu efallai y bydd cytundebau cymal sy'n gofyn am ddefnyddio math penodol o ddeunydd caled ar gyfer prosiect penodol.
Deunyddiau Caled vs. Meddal: Beth Sy'n Eu Gosod Ar Wahân?
Nodweddir deunyddiau caled gan eu natur solet a'u gwrthwynebiad uchel i anffurfiad, tra bod deunyddiau meddal yn gymharol hawdd i'w dadffurfio a'u hail-lunio. Mae rhai enghreifftiau cyffredin o ddeunyddiau caled yn cynnwys dur, concrit a morter, tra bod rwber ac arian yn enghreifftiau o ddeunyddiau meddal.
Priodweddau Magnetig
Mae gwahaniaeth allweddol arall rhwng deunyddiau caled a meddal yn gorwedd yn eu priodweddau magnetig. Mae gan ddeunyddiau caled, fel magnetau parhaol, orfodaeth uchel a gellir eu magneteiddio i gynhyrchu maes magnetig cryf. Mae gan ddeunyddiau meddal, ar y llaw arall, orfodaeth isel a gellir eu dadmagneteiddio'n hawdd.
Dolen Magneteiddio
Mae'r ddolen magnetization yn graff sy'n dangos y berthynas rhwng y maes magnetig a magnetization deunydd. Mae gan ddeunyddiau caled ddolen hysteresis gul, sy'n dangos gorfodaeth uchel a magnetization cryf, tra bod gan ddeunyddiau meddal ddolen hysteresis eang, sy'n nodi gorfodaeth isel a magnetization gwan.
Strwythur Atomig
Mae strwythur atomig deunydd hefyd yn chwarae rhan wrth bennu ei galedwch. Yn nodweddiadol mae gan ddeunyddiau caled strwythur atomig trefnus iawn, gydag atomau wedi'u trefnu mewn patrwm rheolaidd. Mae gan ddeunyddiau meddal, ar y llaw arall, strwythur atomig mwy anhrefnus, gydag atomau wedi'u trefnu mewn patrwm lled-hap.
Yn defnyddio
Mae priodweddau deunyddiau caled a meddal yn eu gwneud yn addas ar gyfer gwahanol gymwysiadau. Defnyddir deunyddiau caled yn aml mewn adeiladu a gweithgynhyrchu, lle mae cryfder a gwydnwch yn bwysig. Ar y llaw arall, defnyddir deunyddiau meddal yn aml mewn cymwysiadau lle mae angen symudiad a hyblygrwydd, megis mewn dillad ac esgidiau.
Priodweddau Sonorous
Mae deunyddiau caled hefyd yn tueddu i fod yn soniarus, sy'n golygu eu bod yn cynhyrchu sain canu pan gânt eu taro. Mae hyn oherwydd bod yr atomau mewn deunyddiau caled wedi'u pacio'n dynn a gallant ddirgrynu'n hawdd. Ar y llaw arall, nid yw deunyddiau meddal yn soniarus ac nid ydynt yn cynhyrchu sain canu pan gânt eu taro.
Archwilio Byd Mawr Deunyddiau Caled
Mae deunyddiau caled yn sylweddau solet na ellir eu dadffurfio na'u hail-lunio'n hawdd. Maent yn cynnwys atomau sydd wedi'u trefnu'n gryno mewn strwythur crisialog rheolaidd, sy'n rhoi eu priodweddau unigryw iddynt. Mae caledwch sylwedd yn cael ei bennu gan ei allu i wrthsefyll cael ei grafu, ei sleisio, neu ei grafu.
Gwahaniaethau Rhwng Deunyddiau Caled a Meddal
Mae'r gwahaniaethau rhwng deunyddiau caled a meddal yn enfawr. Mae rhai o'r gwahaniaethau allweddol yn cynnwys:
- Mae deunyddiau caled yn gadarn ac ni ellir eu dadffurfio na'u hail-lunio'n hawdd, tra bod deunyddiau meddal yn fwy hyblyg a gellir eu mowldio neu eu siapio'n hawdd.
- Mae deunyddiau caled fel arfer yn fwy gwydn a pharhaol na deunyddiau meddal.
- Defnyddir deunyddiau caled yn aml mewn cymwysiadau lle mae cryfder a gwydnwch yn bwysig, tra bod deunyddiau meddal yn aml yn cael eu defnyddio mewn cymwysiadau lle mae cysur a hyblygrwydd yn bwysicach.
Deunyddiau Caled wedi'u Customized
Un agwedd bwysig ar ddeunyddiau caled yw y gellir eu haddasu i ddiwallu anghenion penodol. Er enghraifft, trwy newid strwythur crisialog deunydd, mae'n bosibl newid ei galedwch, cryfder a phriodweddau eraill. Mae hyn yn galluogi peirianwyr a gwyddonwyr i greu deunyddiau sydd wedi'u teilwra i gymwysiadau penodol.
Cyrchu Deunyddiau Caled
Gall cael mynediad at ddeunyddiau caled fod yn her, gan eu bod yn aml wedi'u cynnwys o fewn y ddaear neu ddeunyddiau naturiol eraill. Fodd bynnag, mae datblygiadau mewn technoleg wedi'i gwneud hi'n haws dod o hyd i'r deunyddiau hyn a'u hechdynnu. Er enghraifft, mae technegau mwyngloddio yn ein galluogi i gael mynediad at ddeunyddiau caled fel diemwntau a haearn a oedd unwaith yn anodd eu cyrraedd.
Cwestiwn Caledwch
Mae cwestiwn caledwch yn un pwysig mewn llawer o wahanol feysydd. Trwy ddeall priodweddau deunyddiau caled, gallwn greu strwythurau cryfach, mwy gwydn, datblygu offer torri a sgraffinyddion newydd, a chreu deunyddiau wedi'u haddasu ar gyfer cymwysiadau penodol. P'un a ydych chi'n wyddonydd, yn beiriannydd, neu'n chwilfrydig am y byd o'ch cwmpas, mae astudio deunyddiau caled yn sicr o ddarparu llawer o atebion a mewnwelediadau.
Deunyddiau a all drawsnewid yn sylweddau caled solet
Mae gan rai elfennau naturiol y gallu i drawsnewid yn ddeunyddiau caled solet trwy brosesu. Er enghraifft:
- Gellir prosesu haearn yn ddur tymherus, sydd â lefel uchel o galedwch a chryfder.
- Gellir prosesu boron yn boron carbid, sef un o'r deunyddiau anoddaf sy'n hysbys i ddyn.
- Gellir prosesu arian yn arian sterling, sy'n galetach nag arian pur.
Fformiwlâu wedi'u Customized
Gellir addasu rhai deunyddiau trwy fformiwlâu i'w galluogi i wrthsefyll traul, rhwygo, crafu a thorri. Er enghraifft:
- Gellir cymysgu morter â gwahanol elfennau i greu cynnyrch concrit gyda phriodweddau unigryw.
- Gellir prosesu rwber i greu cynnyrch gyda chaledwch a chryfder uchel.
Ynni Storiedig
Mae gan rai deunyddiau y gallu i storio ynni, sy'n caniatáu iddynt newid i sylwedd caled. Er enghraifft:
- Gall rhew gael ei ddadffurfio a'i ail-lunio i greu sylwedd caled oherwydd yr egni sydd wedi'i storio ynddo.
- Gellir crafu cwarts i greu sylwedd soniarus oherwydd yr egni sydd yn ei atomau.
Prosesu Modern
Mae technegau prosesu modern yn caniatáu trawsnewid deunyddiau meddal yn sylweddau caled. Er enghraifft:
- Gall torri a siapio gwahanol fathau o fetelau greu cynhyrchion â lefelau amrywiol o galedwch a chryfder.
- Trwy broses o'r enw tymheru, gellir trawsnewid gwydr yn sylwedd caled.
Mae'r defnydd helaeth a'r diddordeb cyfreithlon mewn deunyddiau caled wedi arwain at ddatblygu banc o erthyglau a gwerthwyr sy'n cydsynio i rannu eu gwybodaeth a'u gosodiadau. Gelwir y gallu i wrthsefyll traul, rhwygo, crafu a thorri yn galedwch, ac mae'n eiddo y mae galw mawr amdano mewn llawer o wahanol ddiwydiannau.
Casgliad
Felly dyna chi - deunyddiau caled yw'r rhai sy'n anodd eu torri, eu crafu, neu eu ystumio. Mae ganddyn nhw un set o wybodaeth ddata, yn lle bod angen dulliau gosod wedi'u teilwra. Maent yn cydymffurfio â gofynion perthnasol o ystyried y prosiect a gellir mesur caledwch cloddio gan ddefnyddio graddfa Mohs, graddfa Rockwell, a graddfa Vickers. Mae deunyddiau caled yn bwysig ar gyfer adeiladu a gweithgynhyrchu, a gellir eu defnyddio ar gyfer caledwch a gwydnwch. Fe'u defnyddir hefyd ar gyfer cysur a hyblygrwydd, ac felly dylech archwilio'r byd helaeth o ddeunyddiau caled.
Joost Nusselder ydw i, sylfaenydd Tools Doctor, marchnatwr cynnwys, a thad. Rwyf wrth fy modd yn rhoi cynnig ar offer newydd, ac ynghyd â fy nhîm rwyf wedi bod yn creu erthyglau blog manwl ers 2016 i helpu darllenwyr ffyddlon gydag offer ac awgrymiadau crefft.
