Erfitt er að eiga við hörð efni. Erfitt er að skera þær, skafa og afbaka. Það er líka erfitt að vinna með þeim. En hvað eru þeir?
Harka er mælikvarði á hversu ónæmt fast efni er fyrir ýmiss konar varanlegum lögunarbreytingum þegar þrýstikrafti er beitt.
Sum efni, eins og málmur, eru harðari en önnur. Makrósæ hörku einkennist almennt af sterkum millisameindatengjum, en hegðun fastra efna undir krafti er flókin; því eru mismunandi mælingar á hörku: rispuhörku, inndráttarhörku og frákastshörku.
Í þessari grein mun ég útskýra hvað hörð efni eru og hvernig þau eru notuð í byggingariðnaði og öðrum atvinnugreinum.
Í þessari færslu munum við fjalla um:
Hvað þýðir hugtakið „hart efni“ í raun og veru?
Þegar við tölum um hörð efni er átt við tiltekna tegund af efni sem hefur stöðugan eiginleika að vera erfitt að skera, skafa eða brengla. Skilgreining á hörðu efni er ekki eitt sett af gögnum eða upplýsingum sem hægt er að finna í einu skjali eða röð skjala. Þess í stað þarf það sérsniðið sett af aðferðum og leiðbeiningum til að vera í samræmi við viðeigandi kröfur tiltekins verkefnis eða uppgröfts.
Hvernig er hörku mæld?
Hörku efnis ræðst af kristalbyggingu þess, sem er regluleg og oft frekar „þétt“. Þetta á við um demanta, gler og önnur hörð efni. Hörku er mæld með því að nota sett af stöðluðum aðferðum sem gefa til kynna hversu viðnám efni þarf að rífa, skafa eða skera. Sumar af aðferðunum sem notaðar eru til að mæla hörku eru:
- Mohs kvarðinn, sem metur hörku efnis á kvarðanum 1 til 10
- Rockwell kvarðinn, sem mælir dýpt inndráttar sem gerð er með tígulodda
- Vickers kvarðinn, sem mælir stærð inndráttar sem er gerður með tígulodda
Hvernig hörð efni eru tilbúin
Harð efni eru oft útbúin með ýmsum aðferðum, allt eftir tilteknu efni og kröfum verkefnisins. Sumar algengar aðferðir sem notaðar eru til að undirbúa hörð efni eru:
- Skurður með demantssög
- Slípun með demantskvörn
- Sandblasting
- Efnafræðileg æting
Tilnefnd takmörk og ákvæðissamningar
Þegar unnið er með hörð efni er mikilvægt að hafa í huga að það geta verið tilgreind takmörk eða ákvæðissamningar sem tilgreina hvernig eigi að meðhöndla eða útbúa efnið. Til dæmis geta verið takmörk á því magni af framræslu sem leyfilegt er að leyfa á tilteknu efnistökusvæði, eða það geta verið ákvæðissamningar sem krefjast notkunar á tiltekinni gerð af hörðu efni í tiltekið verkefni.
Hörð vs mjúk efni: Hvað aðgreinir þau?
Harð efni einkennast af traustu eðli sínu og mikilli mótstöðu gegn aflögun, en mjúk efni eru tiltölulega auðvelt að afmynda og endurmóta. Nokkur algeng dæmi um hörð efni eru stál, steinsteypa og steypuhræra, en gúmmí og silfur eru dæmi um mjúk efni.
Segul eiginleikar
Annar lykilmunur á hörðum og mjúkum efnum liggur í segulmagnaðir eiginleikar þeirra. Harð efni, eins og varanlegir seglar, hafa mikla þvingun og hægt er að segulmagna til að framleiða sterkt segulsvið. Mjúk efni hafa aftur á móti lága þvingun og auðvelt er að afmagnetisera þau.
Segulmagnslykkja
Segullykjan er graf sem sýnir sambandið milli segulsviðs og segulvæðingar efnis. Hörð efni hafa þrönga hysteresis lykkju, sem gefur til kynna mikla þvingun og sterka segulmyndun, en mjúk efni hafa breið hysteresis lykkju, sem gefur til kynna lága þvingun og veikt segulmagn.
Atómbygging
Atómbygging efnis gegnir einnig hlutverki við að ákvarða hörku þess. Hörð efni hafa venjulega mjög skipaða atómbyggingu, með atómum raðað í reglubundið mynstur. Mjúk efni hafa aftur á móti óreglulegri atómbyggingu, með atómum raðað í hálf-handahófskennt mynstur.
Notar
Eiginleikar harðra og mjúkra efna gera þau hentug fyrir mismunandi notkun. Hörð efni eru oft notuð í smíði og framleiðslu þar sem styrkur og ending eru mikilvæg. Mjúk efni eru aftur á móti oft notuð í forritum þar sem hreyfingar og sveigjanleika er krafist, eins og í fatnaði og skófatnaði.
Sonorous eignir
Harð efni hafa einnig tilhneigingu til að vera hljómmikil, sem þýðir að þau gefa frá sér hringhljóð þegar þau verða fyrir höggi. Þetta er vegna þess að atómin í hörðum efnum eru þétt pakkað og geta titrað auðveldlega. Mjúk efni eru aftur á móti óhljóðandi og gefa ekki frá sér hringhljóð þegar þau eru högg.
Að kanna hinn mikla heim harðra efna
Harð efni eru föst efni sem ekki er auðvelt að afmynda eða endurmóta. Þau innihalda frumeindir sem eru þétt raðað í reglulegri kristalbyggingu sem gefur þeim einstaka eiginleika. Hörku efnis ræðst af getu þess til að standast að það sé rispað, skorið eða skafið.
Mismunur á hörðum og mjúkum efnum
Munurinn á hörðum og mjúkum efnum er mikill. Sumir af helstu mununum eru:
- Hörð efni eru traust og ekki er auðvelt að afmynda eða endurmóta, á meðan mjúk efni eru sveigjanlegri og auðvelt að móta eða móta.
- Harð efni eru venjulega endingargóðari og endingargóðari en mjúk efni.
- Hörð efni eru oft notuð í forritum þar sem styrkur og ending eru mikilvæg, en mjúk efni eru oft notuð í forritum þar sem þægindi og sveigjanleiki eru mikilvægari.
Sérsniðin hörð efni
Einn mikilvægur þáttur í hörðum efnum er að hægt er að aðlaga þau til að mæta sérstökum þörfum. Til dæmis, með því að breyta kristalla uppbyggingu efnis, er hægt að breyta hörku þess, styrk og öðrum eiginleikum. Þetta gerir verkfræðingum og vísindamönnum kleift að búa til efni sem eru sérsniðin að sérstökum forritum.
Aðgangur að hörðum efnum
Aðgengi að hörðum efnum getur verið áskorun, þar sem þau eru oft í jörðinni eða öðrum náttúrulegum efnum. Hins vegar hafa framfarir í tækni gert það auðveldara að finna og vinna þessi efni. Námutækni gerir okkur til dæmis kleift að nálgast hörð efni eins og demöntum og járni sem áður var erfitt að ná til.
Spurningin um hörku
Spurningin um hörku er mikilvæg á mörgum mismunandi sviðum. Með því að skilja eiginleika harðra efna getum við búið til sterkari, endingarbetri mannvirki, þróað ný skurðarverkfæri og slípiefni og búið til sérsniðin efni fyrir sérstakar notkunarþættir. Hvort sem þú ert vísindamaður, verkfræðingur eða einfaldlega forvitinn um heiminn í kringum þig, þá mun rannsókn á hörðum efnum örugglega veita mörg svör og innsýn.
Efni sem geta breyst í fast hörð efni
Sumir náttúrulegir þættir hafa getu til að breytast í fast hörð efni með vinnslu. Til dæmis:
- Hægt er að vinna úr járni í hert stál, sem hefur mikla hörku og styrk.
- Bór er hægt að vinna í bórkarbíð, sem er eitt af hörðustu efnum sem menn þekkja.
- Silfur er hægt að vinna í sterlingsilfur, sem er erfiðara en hreint silfur.
Sérsniðnar formúlur
Sum efni er hægt að aðlaga með formúlum til að gera þeim kleift að standast slit, rif, klóra og skera. Til dæmis:
- Hægt er að blanda múr við mismunandi þætti til að búa til steypuvöru með einstaka eiginleika.
- Hægt er að vinna úr gúmmíi til að búa til vöru með mikla hörku og styrk.
Geymd orka
Sum efni hafa getu til að geyma orku sem gerir þeim kleift að breytast í hart efni. Til dæmis:
- Ís getur verið aflöguð og endurmótuð til að búa til hart efni vegna orkunnar sem geymd er í honum.
- Hægt er að klóra kvars til að búa til hljómmikið efni vegna orkunnar sem er í atómum þess.
Nútímavinnsla
Nútíma vinnslutækni gerir kleift að breyta mjúkum efnum í hörð efni. Til dæmis:
- Skurður og mótun mismunandi tegunda málma getur búið til vörur með mismunandi hörku og styrk.
- Með ferli sem kallast temprun er hægt að umbreyta gleri í hart efni.
Hin mikla notkun og lögmætur áhugi á hörðum efnum hefur leitt til þróunar banka af vörum og söluaðilum sem samþykkja að deila þekkingu sinni og stillingum. Hæfni til að standast slit, rispur og skurð kallast hörku og það er eign sem er mjög eftirsótt í mörgum mismunandi atvinnugreinum.
Niðurstaða
Svo þarna hefurðu það - hörð efni eru þau sem erfitt er að skera, skafa eða brengla. Þeir hafa eitt sett af gagnaupplýsingum, í stað þess að krefjast sérsniðinna settaaðferða. Þeir eru í samræmi við viðeigandi kröfur miðað við verkefnið og uppgröftur er hægt að mæla með því að nota Mohs kvarðann, Rockwell kvarðann og Vickers kvarðann. Hörð efni eru mikilvæg fyrir smíði og framleiðslu og hægt er að nota þau fyrir hörku og endingu. Þeir eru líka notaðir fyrir þægindi og sveigjanleika og því ættir þú að kanna hinn víðfeðma heim harðra efna.
Ég er Joost Nusselder, stofnandi Tools Doctor, efnismarkaður og pabbi. Ég elska að prófa nýjan búnað og ásamt teyminu mínu hef ég verið að búa til ítarlegar blogggreinar síðan 2016 til að hjálpa dyggum lesendum með verkfærum og ráðleggingum um föndur.
