برخورد با مواد سخت سخت است. برش، خراشیدن و اعوجاج آنها دشوار است. کار با آنها نیز سخت است. اما آنها چه هستند؟
سختی میزان مقاومت ماده جامد در برابر انواع مختلف تغییر شکل دائمی هنگام اعمال نیروی فشاری است.
برخی از مواد، مانند فلز، سخت تر از بقیه هستند. سختی ماکروسکوپی معمولاً با پیوندهای بین مولکولی قوی مشخص می شود، اما رفتار مواد جامد تحت فشار پیچیده است. بنابراین، اندازه‌گیری‌های مختلفی برای سختی وجود دارد: سختی خراش، سختی فرورفتگی، و سختی برگشتی.
در این مقاله، من توضیح خواهم داد که مواد سخت چیست و چگونه در ساخت و ساز و سایر صنایع استفاده می شود.
در این پست به موارد زیر می پردازیم:
اصطلاح "مواد سخت" در واقع به چه معناست؟
وقتی در مورد مواد سخت صحبت می کنیم، به نوع خاصی از مواد اشاره می کنیم که خاصیت ثابتی دارد که برش، خراشیدن یا اعوجاج دشوار است. تعریف مواد سخت مجموعه واحدی از داده ها یا اطلاعاتی نیست که بتوان آن را در یک سند یا مجموعه ای از اسناد یافت. در عوض، به مجموعه ای سفارشی از روش ها و راهنمایی نیاز دارد تا با الزامات مربوطه یک پروژه یا حفاری مشخص مطابقت داشته باشد.
سختی چگونه اندازه گیری می شود؟
سختی یک ماده توسط ساختار کریستالی آن تعیین می شود که منظم و اغلب کاملاً "سفت" است. این در مورد الماس، شیشه و سایر مواد سخت صادق است. سختی با استفاده از مجموعه‌ای از روش‌های استاندارد اندازه‌گیری می‌شود که سطح مقاومت یک ماده در برابر پاره شدن، خراشیدن یا برش را نشان می‌دهد. برخی از روش های مورد استفاده برای اندازه گیری سختی عبارتند از:
- مقیاس Mohs که سختی یک ماده را در مقیاس 1 تا 10 درجه بندی می کند
- مقیاس راکول، که عمق فرورفتگی ایجاد شده توسط یک فرورفتگی با نوک الماس را اندازه گیری می کند.
- مقیاس ویکرز، که اندازه یک فرورفتگی ایجاد شده توسط یک فرورفتگی با نوک الماس را اندازه گیری می کند.
مواد سخت چگونه آماده می شوند
مواد سخت اغلب با استفاده از روش‌های مختلف بسته به ماده خاص و نیازهای پروژه تهیه می‌شوند. برخی از روش های رایج مورد استفاده برای تهیه مواد سخت عبارتند از:
- برش با اره الماس
- آسیاب با آسیاب الماس
- سندبلاست
- حکاکی شیمیایی
محدودیت های تعیین شده و قراردادهای بند
هنگام کار با مواد سخت، توجه به این نکته مهم است که ممکن است محدودیت‌های تعیین شده یا توافق‌نامه‌هایی وجود داشته باشد که مشخص می‌کند مواد باید چگونه کار یا آماده شوند. به عنوان مثال، ممکن است محدودیت‌هایی در میزان زهکشی مجاز در یک مکان حفاری خاص وجود داشته باشد، یا ممکن است توافق‌نامه‌هایی وجود داشته باشد که نیاز به استفاده از نوع خاصی از مواد سخت برای یک پروژه خاص داشته باشد.
مواد سخت در مقابل مواد نرم: چه چیزی آنها را متمایز می کند؟
مواد سخت با ماهیت جامد و مقاومت بالا در برابر تغییر شکل مشخص می شوند، در حالی که مواد نرم نسبتاً به راحتی تغییر شکل و تغییر شکل می دهند. برخی از نمونه های رایج مواد سخت عبارتند از فولاد، بتن و ملات، در حالی که لاستیک و نقره نمونه هایی از مواد نرم هستند.
خصوصیات مغناطیسی
یکی دیگر از تفاوت های کلیدی بین مواد سخت و نرم در خواص مغناطیسی آنها نهفته است. مواد سخت مانند آهنرباهای دائمی دارای قدرت اجباری بالایی هستند و می توان آنها را برای تولید میدان مغناطیسی قوی مغناطیسی کرد. از طرف دیگر، مواد نرم دارای قدرت اجباری پایینی هستند و به راحتی می توان آنها را مغناطیس زدایی کرد.
حلقه مغناطیسی
حلقه مغناطیسی نموداری است که رابطه بین میدان مغناطیسی و مغناطیسی یک ماده را نشان می دهد. مواد سخت دارای یک حلقه پسماند باریک هستند که نشان دهنده اجباری بالا و مغناطیسی قوی هستند، در حالی که مواد نرم دارای یک حلقه پسماند گسترده هستند که نشان دهنده اجبار کم و مغناطیسی ضعیف است.
ساختار اتمی
ساختار اتمی یک ماده نیز در تعیین سختی آن نقش دارد. مواد سخت معمولاً ساختار اتمی بسیار منظمی دارند و اتم‌ها در یک الگوی منظم چیده شده‌اند. از سوی دیگر، مواد نرم ساختار اتمی نامنظم تری دارند و اتم ها در یک الگوی نیمه تصادفی مرتب شده اند.
شما با استفاده از
خواص مواد سخت و نرم آنها را برای کاربردهای مختلف مناسب می کند. مواد سخت اغلب در ساخت و ساز استفاده می شود، جایی که استحکام و دوام مهم است. از سوی دیگر، مواد نرم اغلب در کاربردهایی که حرکت و انعطاف پذیری لازم است، مانند پوشاک و کفش استفاده می شود.
خواص صوتی
مواد سخت همچنین دارای صدایی هستند، به این معنی که در هنگام ضربه زدن صدای زنگ تولید می کنند. این به این دلیل است که اتم‌های موجود در مواد سخت به خوبی بسته‌بندی شده‌اند و می‌توانند به راحتی ارتعاش کنند. از سوی دیگر، مواد نرم، صدایی ندارند و در هنگام ضربه زدن صدای زنگ تولید نمی کنند.
کاوش در دنیای وسیع مواد سخت
مواد سخت مواد جامدی هستند که به راحتی قابل تغییر شکل یا تغییر شکل نیستند. آنها حاوی اتم هایی هستند که به طور فشرده در یک ساختار کریستالی منظم قرار گرفته اند که به آنها خواص منحصر به فرد می دهد. سختی یک ماده با توانایی آن در مقاومت در برابر خراشیدگی، برش یا خراشیدن مشخص می شود.
تفاوت بین مواد سخت و نرم
تفاوت بین مواد سخت و نرم بسیار زیاد است. برخی از تفاوت های اصلی عبارتند از:
- مواد سخت جامد هستند و نمی توان آنها را به راحتی تغییر شکل داد یا تغییر شکل داد، در حالی که مواد نرم انعطاف پذیرتر هستند و می توان به راحتی قالب یا شکل داد.
- مواد سخت معمولا دوام و ماندگاری بیشتری نسبت به مواد نرم دارند.
- مواد سخت اغلب در کاربردهایی استفاده می‌شوند که استحکام و دوام مهم هستند، در حالی که مواد نرم اغلب در کاربردهایی که راحتی و انعطاف‌پذیری مهم‌تر است استفاده می‌شوند.
مواد سخت سفارشی
یکی از جنبه های مهم مواد سخت این است که می توان آنها را برای رفع نیازهای خاص سفارشی کرد. به عنوان مثال، با تغییر ساختار کریستالی یک ماده، می توان سختی، استحکام و سایر خواص آن را تغییر داد. این امر مهندسان و دانشمندان را قادر می سازد تا موادی را ایجاد کنند که برای کاربردهای خاص طراحی شده است.
دسترسی به مواد سخت
دسترسی به مواد سخت می تواند یک چالش باشد، زیرا آنها اغلب در داخل زمین یا سایر مواد طبیعی قرار دارند. با این حال، پیشرفت تکنولوژی، یافتن و استخراج این مواد را آسان کرده است. برای مثال، تکنیک‌های استخراج ما را قادر می‌سازد به مواد سختی مانند الماس و آهن دسترسی پیدا کنیم که زمانی دسترسی به آنها دشوار بود.
پرسش از سختی
مسئله سختی در زمینه های مختلف بسیار مهم است. با درک خواص مواد سخت، می‌توانیم ساختارهای قوی‌تر و بادوام‌تری ایجاد کنیم، ابزارهای برش و ساینده‌های جدید را توسعه دهیم و مواد سفارشی‌سازی شده را برای کاربردهای خاص ایجاد کنیم. چه دانشمند، مهندس، یا صرفاً در مورد دنیای اطراف خود کنجکاو باشید، مطالعه مواد سخت مطمئناً پاسخ ها و بینش های زیادی را ارائه می دهد.
موادی که می توانند به مواد جامد سخت تبدیل شوند
برخی از عناصر طبیعی توانایی تبدیل شدن به مواد سخت جامد را از طریق پردازش دارند. مثلا:
- آهن را می توان به فولاد سکوریت تبدیل کرد که از سختی و استحکام بالایی برخوردار است.
- بور را می توان به کاربید بور تبدیل کرد که یکی از سخت ترین مواد شناخته شده برای بشر است.
- نقره را می توان به نقره استرلینگ تبدیل کرد که سخت تر از نقره خالص است.
فرمول های سفارشی
برخی از مواد را می‌توان از طریق فرمول‌ها سفارشی کرد تا بتوانند در برابر سایش، پارگی، خراشیدگی و برش مقاومت کنند. مثلا:
- ملات را می توان با عناصر مختلف مخلوط کرد تا یک محصول بتنی با خواص منحصر به فرد ایجاد شود.
- لاستیک را می توان برای ایجاد محصولی با سختی و استحکام بالا پردازش کرد.
انرژی ذخیره شده
برخی از مواد توانایی ذخیره انرژی را دارند که به آنها امکان تبدیل به یک ماده سخت را می دهد. مثلا:
- یخ را می توان تغییر شکل داد و به دلیل انرژی ذخیره شده در آن، یک ماده سخت ایجاد کرد.
- به دلیل انرژی موجود در اتم های کوارتز می توان آن را خراش داد تا یک ماده صوتی ایجاد کند.
پردازش مدرن
تکنیک های پردازش مدرن امکان تبدیل مواد نرم به مواد سخت را فراهم می کند. مثلا:
- برش و شکل دادن به انواع مختلف فلزات می تواند محصولاتی با سطوح مختلف سختی و استحکام ایجاد کند.
- از طریق فرآیندی به نام تمپرینگ، شیشه می تواند به یک ماده سخت تبدیل شود.
استفاده گسترده و علاقه مشروع به مواد سخت منجر به ایجاد بانکی از مقالات و فروشندگان شده است که رضایت خود را برای به اشتراک گذاشتن دانش و تنظیمات خود دارند. توانایی مقاومت در برابر سایش، پارگی، خراشیدگی و برش سختی نامیده می شود و خاصیتی است که در صنایع مختلف بسیار مورد توجه قرار می گیرد.
نتیجه
بنابراین شما باید آن را داشته باشید - مواد سخت آنهایی هستند که برش، خراشیدن یا اعوجاج آنها دشوار است. آنها به جای نیاز به روش های مجموعه سفارشی، یک مجموعه واحد از اطلاعات داده دارند. آنها با الزامات مربوط به پروژه مطابقت دارند و سختی حفاری را می توان با استفاده از مقیاس موهس، مقیاس راکول و مقیاس ویکرز اندازه گیری کرد. مواد سخت برای ساخت و ساز مهم هستند و می توان از آنها برای سختی و دوام استفاده کرد. آنها همچنین برای راحتی و انعطاف پذیری استفاده می شوند، بنابراین شما باید دنیای وسیع مواد سخت را کشف کنید.
من Joost Nusselder، بنیانگذار Tools Doctor، بازاریاب محتوا، و پدر هستم. من عاشق امتحان کردن تجهیزات جدید هستم و به همراه تیمم از سال 2016 مقالات وبلاگ عمیقی ایجاد کرده‌ام تا به خوانندگان وفادار با ابزار و نکات کاردستی کمک کنم.
