Su kietomis medžiagomis sunku susidoroti. Juos sunku pjaustyti, subraižyti ir iškraipyti. Su jais taip pat sunku dirbti. Bet kas jie?
Kietumas yra matas, parodantis, kaip kietoji medžiaga yra atspari įvairiems nuolatiniams formos pokyčiams, kai veikia gniuždymo jėga.
Kai kurios medžiagos, pavyzdžiui, metalas, yra kietesnės už kitas. Makroskopiniam kietumui paprastai būdingi stiprūs tarpmolekuliniai ryšiai, tačiau kietų medžiagų elgesys veikiant jėgai yra sudėtingas; todėl yra skirtingi kietumo matavimai: įbrėžimų kietumas, įdubimo kietumas ir atšokimo kietumas.
Šiame straipsnyje paaiškinsiu, kas yra kietos medžiagos ir kaip jos naudojamos statybose ir kitose pramonės šakose.
Šiame įraše aptarsime:
Ką iš tikrųjų reiškia terminas „kieta medžiaga“?
Kai kalbame apie kietas medžiagas, kalbame apie tam tikros rūšies medžiagas, kurios turi nuolatinę savybę būti sunkiai pjaustomos, subraižytos ar iškraipomos. Kietosios medžiagos apibrėžimas nėra vienas duomenų ar informacijos rinkinys, kurį galima rasti viename dokumente ar dokumentų serijoje. Vietoj to, norint atitikti atitinkamus konkretaus projekto ar kasimo reikalavimus, reikalingas pasirinktinis metodų rinkinys ir gairės.
Kaip matuojamas kietumas?
Medžiagos kietumą lemia jos kristalinė struktūra, kuri yra taisyklinga ir dažnai gana „tanki“. Tai pasakytina apie deimantus, stiklą ir kitas kietas medžiagas. Kietumas matuojamas naudojant standartinių metodų rinkinį, kuris parodo medžiagos atsparumo plėšimui, grandymui ar pjovimui lygį. Kai kurie kietumo matavimo metodai yra šie:
- Moso skalė, kuri įvertina medžiagos kietumą skalėje nuo 1 iki 10
- Rockwell skalė, kuri matuoja įdubos, padarytos deimantiniu galu, gylį
- Vickers skalė, kuri matuoja įdubos, padarytos deimantiniu antgaliu, dydį
Kaip ruošiamos kietos medžiagos
Kietos medžiagos dažnai ruošiamos įvairiais būdais, priklausomai nuo konkrečios medžiagos ir projekto reikalavimų. Kai kurie įprasti metodai, naudojami kietoms medžiagoms paruošti, yra šie:
- Pjovimas deimantiniu pjūklu
- Šlifavimas deimantiniu šlifuokliu
- Smėlio smulkinimas
- Cheminis ėsdinimas
Nurodytų limitų ir sąlygų susitarimai
Dirbant su kietomis medžiagomis svarbu atkreipti dėmesį, kad gali būti nustatytos ribos arba susitarimai, nurodantys, kaip medžiaga turi būti tvarkoma ar paruošiama. Pavyzdžiui, gali būti ribojamas drenažo kiekis, kurį galima leisti tam tikroje kasimo vietoje, arba gali būti susitarimų, pagal kuriuos tam tikram projektui reikia naudoti tam tikros rūšies kietą medžiagą.
Kietos ir minkštos medžiagos: kuo jos skiriasi?
Kietoms medžiagoms būdingas tvirtas pobūdis ir didelis atsparumas deformacijai, o minkštas medžiagas palyginti lengva deformuoti ir perdaryti. Kai kurie įprasti kietų medžiagų pavyzdžiai yra plienas, betonas ir skiedinys, o guma ir sidabras yra minkštų medžiagų pavyzdžiai.
Magnetinės savybės
Kitas pagrindinis skirtumas tarp kietų ir minkštų medžiagų yra jų magnetinės savybės. Kietos medžiagos, tokios kaip nuolatiniai magnetai, turi didelę koercyvumą ir gali būti įmagnetintos, kad susidarytų stiprus magnetinis laukas. Kita vertus, minkštos medžiagos turi mažą koercyvumą ir gali būti lengvai išmagnetinamos.
Įmagnetinimo kilpa
Įmagnetinimo kilpa yra grafikas, rodantis ryšį tarp magnetinio lauko ir medžiagos įmagnetinimo. Kietosios medžiagos turi siaurą histerezės kilpą, rodančią aukštą koerciatyvumą ir stiprų įmagnetinimą, o minkštos medžiagos turi plačią histerezės kilpą, rodančią mažą koerciatyvumą ir silpną įmagnetinimą.
Atominė struktūra
Medžiagos atominė struktūra taip pat vaidina svarbų vaidmenį nustatant jos kietumą. Kietos medžiagos paprastai turi labai tvarkingą atominę struktūrą, o atomai yra išdėstyti taisyklingai. Kita vertus, minkštos medžiagos turi labiau netvarkingą atominę struktūrą, o atomai išsidėstę pusiau atsitiktine tvarka.
Naudoja
Dėl kietų ir minkštų medžiagų savybių jos tinka įvairioms reikmėms. Kietos medžiagos dažnai naudojamos statybose ir gamyboje, kur svarbu tvirtumas ir ilgaamžiškumas. Kita vertus, minkštos medžiagos dažnai naudojamos ten, kur reikalingas judėjimas ir lankstumas, pavyzdžiui, drabužiams ir avalynei.
Garsingos savybės
Kietos medžiagos taip pat paprastai būna skambios, o tai reiškia, kad jos trenkia skamba. Taip yra todėl, kad kietose medžiagose esantys atomai yra sandariai supakuoti ir gali lengvai vibruoti. Kita vertus, minkštos medžiagos yra neskausmingos ir trenkus neskleidžia skambėjimo.
Tyrinėkite didžiulį kietųjų medžiagų pasaulį
Kietos medžiagos yra kietos medžiagos, kurių negalima lengvai deformuoti ar pertvarkyti. Juose yra atomų, kurie kompaktiškai išsidėstę į taisyklingą kristalinę struktūrą, kuri suteikia jiems unikalių savybių. Medžiagos kietumą lemia jos gebėjimas atsispirti įbrėžimams, pjaustymui ar subraižymui.
Kietų ir minkštų medžiagų skirtumai
Skirtumai tarp kietų ir minkštų medžiagų yra didžiuliai. Kai kurie pagrindiniai skirtumai:
- Kietos medžiagos yra tvirtos ir negali būti lengvai deformuojamos ar performuojamos, o minkštos medžiagos yra lankstesnės ir jas galima lengvai formuoti ar formuoti.
- Kietos medžiagos paprastai yra patvaresnės ir ilgaamžiškesnės nei minkštos.
- Kietos medžiagos dažnai naudojamos ten, kur svarbu stiprumas ir ilgaamžiškumas, o minkštos medžiagos dažnai naudojamos ten, kur patogumas ir lankstumas yra svarbesni.
Individualizuotos kietos medžiagos
Vienas svarbus kietų medžiagų aspektas yra tai, kad jas galima pritaikyti pagal specifinius poreikius. Pavyzdžiui, pakeitus medžiagos kristalinę struktūrą, galima pakeisti jos kietumą, stiprumą ir kitas savybes. Tai leidžia inžinieriams ir mokslininkams kurti medžiagas, pritaikytas konkrečioms reikmėms.
Prieiga prie kietųjų medžiagų
Prieiga prie kietų medžiagų gali būti sudėtinga, nes jos dažnai yra žemėje ar kitose natūraliose medžiagose. Tačiau dėl technologijų pažangos šias medžiagas rasti ir išgauti tapo lengviau. Pavyzdžiui, kasybos metodai leidžia mums pasiekti kietas medžiagas, tokias kaip deimantai ir geležis, kurias kažkada buvo sunku pasiekti.
Kietumo klausimas
Kietumo klausimas yra svarbus daugelyje skirtingų sričių. Suprasdami kietų medžiagų savybes, galime sukurti tvirtesnes, patvaresnes konstrukcijas, sukurti naujus pjovimo įrankius ir abrazyvus bei sukurti pritaikytas medžiagas konkrečioms reikmėms. Nesvarbu, ar esate mokslininkas, inžinierius ar tiesiog domitės aplinkiniu pasauliu, kietų medžiagų tyrimas tikrai suteiks daug atsakymų ir įžvalgų.
Medžiagos, kurios gali virsti kietomis kietomis medžiagomis
Kai kurie natūralūs elementai perdirbdami gali virsti kietomis medžiagomis. Pavyzdžiui:
- Geležis gali būti perdirbama į grūdintą plieną, kuris turi aukštą kietumo ir stiprumo lygį.
- Boras gali būti perdirbamas į boro karbidą, kuris yra viena kiečiausių žmogui žinomų medžiagų.
- Sidabras gali būti perdirbamas į sidabrą, kuris yra kietesnis nei grynas sidabras.
Individualizuotos formulės
Kai kurias medžiagas galima pritaikyti pagal formules, kad jos būtų atsparios nusidėvėjimui, plyšimui, įbrėžimams ir pjovimui. Pavyzdžiui:
- Skiedinį galima maišyti su skirtingais elementais, kad būtų sukurtas unikalių savybių betono gaminys.
- Gumą galima apdoroti, kad būtų sukurtas didelio kietumo ir stiprumo gaminys.
Kaupiama energija
Kai kurios medžiagos turi savybę kaupti energiją, kuri leidžia joms virsti kieta medžiaga. Pavyzdžiui:
- Ledas gali būti deformuojamas ir performuojamas, kad susidarytų kieta medžiaga dėl jame sukauptos energijos.
- Kvarcas gali būti subraižytas, kad susidarytų skambi medžiaga dėl jo atomuose esančios energijos.
Šiuolaikinis apdorojimas
Šiuolaikinės apdirbimo technologijos leidžia minkštas medžiagas paversti kietomis medžiagomis. Pavyzdžiui:
- Pjaunant ir formuojant įvairių rūšių metalus galima sukurti įvairaus kietumo ir stiprumo gaminius.
- Atliekant procesą, vadinamą grūdinimu, stiklas gali būti paverstas kieta medžiaga.
Dėl plataus naudojimo ir teisėto susidomėjimo kietomis medžiagomis buvo sukurtas straipsnių ir pardavėjų, kurie sutinka dalytis savo žiniomis ir nustatymais, bankas. Gebėjimas atsispirti nusidėvėjimui, įbrėžimams ir pjovimui vadinamas kietumu, ir tai yra savybė, kuri yra labai paklausi daugelyje skirtingų pramonės šakų.
Išvada
Taigi, kietos medžiagos yra tos, kurias sunku pjaustyti, subraižyti ar deformuoti. Jie turi vieną duomenų informacijos rinkinį, o ne reikalauja pasirinktinių rinkinio metodų. Jie atitinka atitinkamus reikalavimus, atsižvelgiant į projektą, o kasimo kietumas gali būti išmatuotas naudojant Moso skalę, Rokvelio skalę ir Vickers skalę. Kietos medžiagos yra svarbios statybai ir gamybai, jos gali būti naudojamos dėl kietumo ir ilgaamžiškumo. Jie taip pat naudojami siekiant komforto ir lankstumo, todėl turėtumėte tyrinėti didžiulį kietų medžiagų pasaulį.
Aš esu Joostas Nusselderis, Tools Doctor įkūrėjas, turinio rinkodaros specialistas ir tėtis. Man patinka išbandyti naują įrangą, o kartu su savo komanda nuo 2016 m. kuriu išsamius tinklaraščio straipsnius, kad padėtų ištikimiems skaitytojams gauti įrankių ir kūrimo patarimų.
