Ar cietiem materiāliem ir grūti tikt galā. Tos ir grūti sagriezt, nokasīt un deformēt. Arī ar viņiem ir grūti strādāt. Bet kas tie ir?
Cietība ir mērs, kas nosaka, cik izturīga ir cietā viela pret dažāda veida pastāvīgām formas izmaiņām, kad tiek pielikts spiedes spēks.
Daži materiāli, piemēram, metāls, ir cietāki par citiem. Makroskopisko cietību parasti raksturo spēcīgas starpmolekulārās saites, bet cieto materiālu izturēšanās spēka ietekmē ir sarežģīta; tādēļ ir dažādi cietības mērījumi: skrāpējumu cietība, ievilkuma cietība un atsitiena cietība.
Šajā rakstā es paskaidrošu, kas ir cietie materiāli un kā tie tiek izmantoti būvniecībā un citās nozarēs.
Šajā rakstā mēs apskatīsim:
Ko patiesībā nozīmē termins “cietais materiāls”?
Kad mēs runājam par cietiem materiāliem, mēs runājam par konkrētu materiālu veidu, kam ir konsekventa īpašība, ka to ir grūti sagriezt, skrāpēt vai deformēt. Cietā materiāla definīcija nav viena datu vai informācijas kopa, ko var atrast vienā dokumentā vai dokumentu sērijā. Tā vietā ir nepieciešams pielāgots metožu kopums un norādījumi, lai tie atbilstu attiecīgajām konkrēta projekta vai rakšanas prasībām.
Kā tiek mērīta cietība?
Vielas cietību nosaka tās kristāliskā struktūra, kas ir regulāra un bieži vien diezgan “stingra”. Tas attiecas uz dimantiem, stiklu un citiem cietiem materiāliem. Cietību mēra, izmantojot standarta metožu kopumu, kas norāda materiāla pretestības līmeni, kas ir jārauj, skrāpē vai griež. Dažas no cietības mērīšanas metodēm ir:
- Mosa skala, kas novērtē materiāla cietību skalā no 1 līdz 10
- Rokvela skala, kas mēra ievilkuma dziļumu, ko veic ar dimanta galu
- Vickers skala, kas mēra ievilkuma izmēru, ko veido ar dimanta galu
Kā tiek sagatavoti cietie materiāli
Cietie materiāli bieži tiek sagatavoti, izmantojot dažādas metodes, atkarībā no konkrētā materiāla un projekta prasībām. Dažas izplatītas metodes, ko izmanto cieto materiālu sagatavošanai, ir:
- Griešana ar dimanta zāģi
- Slīpēšana ar dimanta slīpmašīnu
- Smilšu strūklu
- Ķīmiskā kodināšana
Noteiktie limiti un klauzulu līgumi
Strādājot ar cietiem materiāliem, ir svarīgi ņemt vērā, ka var būt noteikti ierobežojumi vai klauzulu līgumi, kas nosaka, kā materiāls ir jāapstrādā vai jāsagatavo. Piemēram, var būt noteikti ierobežojumi drenāžas apjomam, ko var atļaut konkrētā rakšanas vietā, vai arī var būt klauzulas līgumi, kas nosaka, ka konkrētam projektam ir jāizmanto noteikta veida cietais materiāls.
Cietie un mīkstie materiāli: kas tos atšķir?
Cietajiem materiāliem ir raksturīgs to cietais raksturs un augsta deformācijas izturība, savukārt mīkstie materiāli ir salīdzinoši viegli deformējami un pārveidojami. Daži izplatīti cieto materiālu piemēri ir tērauds, betons un java, savukārt gumija un sudrabs ir mīksto materiālu piemēri.
Magnētiskās īpašības
Vēl viena galvenā atšķirība starp cietajiem un mīkstajiem materiāliem ir to magnētiskajās īpašībās. Cietiem materiāliem, piemēram, pastāvīgajiem magnētiem, ir augsta koercivitāte, un tos var magnetizēt, lai radītu spēcīgu magnētisko lauku. Savukārt mīkstajiem materiāliem ir zema koercivitāte, un tos var viegli demagnetizēt.
Magnetizācijas cilpa
Magnetizācijas cilpa ir grafiks, kas parāda attiecības starp magnētisko lauku un materiāla magnetizāciju. Cietajiem materiāliem ir šaura histerēzes cilpa, kas norāda uz augstu koercivitāti un spēcīgu magnetizāciju, savukārt mīkstajiem materiāliem ir plaša histerēzes cilpa, kas norāda uz zemu koercivitāti un vāju magnetizāciju.
Atomu struktūra
Materiāla atomu struktūrai ir arī nozīme tā cietības noteikšanā. Cietajiem materiāliem parasti ir ļoti sakārtota atomu struktūra, un atomi ir sakārtoti regulārā veidā. No otras puses, mīkstajiem materiāliem ir nesakārtotāka atomu struktūra, un atomi ir sakārtoti daļēji nejaušā veidā.
Izmanto
Cieto un mīksto materiālu īpašības padara tos piemērotus dažādiem lietojumiem. Cietie materiāli bieži tiek izmantoti celtniecībā un ražošanā, kur svarīga ir izturība un izturība. Savukārt mīkstos materiālus bieži izmanto vietās, kur nepieciešama kustība un elastība, piemēram, apģērbā un apavos.
Skanīgās īpašības
Cietie materiāli mēdz būt arī skanīgi, kas nozīmē, ka tie rada zvana skaņu, kad tie tiek trāpīti. Tas ir tāpēc, ka cietos materiālos esošie atomi ir cieši iesaiņoti un var viegli vibrēt. No otras puses, mīkstie materiāli ir neskanīgi un nerada zvana skaņu, kad tie tiek trāpīti.
Izpētiet plašo cieto materiālu pasauli
Cietie materiāli ir cietas vielas, kuras nevar viegli deformēt vai pārveidot. Tajos ir atomi, kas ir kompakti sakārtoti regulārā kristāliskā struktūrā, kas tiem piešķir unikālās īpašības. Vielas cietību nosaka tās spēja pretoties skrāpējumiem, sagriešanai vai skrāpēšanai.
Atšķirības starp cietajiem un mīkstajiem materiāliem
Atšķirības starp cietajiem un mīkstajiem materiāliem ir milzīgas. Dažas no galvenajām atšķirībām ietver:
- Cietie materiāli ir cieti, un tos nevar viegli deformēt vai pārveidot, savukārt mīkstie materiāli ir elastīgāki, un tos var viegli veidot vai veidot.
- Cietie materiāli parasti ir izturīgāki un ilgstošāki nekā mīkstie materiāli.
- Cietos materiālus bieži izmanto lietojumos, kur svarīga ir izturība un izturība, savukārt mīkstos materiālus bieži izmanto lietojumos, kur svarīgāks ir komforts un elastība.
Pielāgoti cietie materiāli
Viens svarīgs cieto materiālu aspekts ir tas, ka tos var pielāgot īpašām vajadzībām. Piemēram, mainot materiāla kristālisko struktūru, ir iespējams mainīt tā cietību, izturību un citas īpašības. Tas ļauj inženieriem un zinātniekiem izveidot materiālus, kas ir pielāgoti konkrētiem lietojumiem.
Piekļuve cietajiem materiāliem
Piekļuve cietiem materiāliem var būt izaicinājums, jo tie bieži atrodas zemē vai citos dabīgos materiālos. Tomēr tehnoloģiju attīstība ir atvieglojusi šo materiālu atrašanu un ieguvi. Piemēram, ieguves tehnika ļauj mums piekļūt cietiem materiāliem, piemēram, dimantiem un dzelzs, kas kādreiz bija grūti sasniedzami.
Cietības jautājums
Cietības jautājums ir svarīgs daudzās dažādās jomās. Izprotot cieto materiālu īpašības, mēs varam izveidot stingrākas, izturīgākas konstrukcijas, izstrādāt jaunus griezējinstrumentus un abrazīvus materiālus, kā arī radīt pielāgotus materiālus konkrētiem lietojumiem. Neatkarīgi no tā, vai esat zinātnieks, inženieris vai vienkārši zinātkārs par apkārtējo pasauli, cieto materiālu izpēte noteikti sniegs daudzas atbildes un ieskatus.
Materiāli, kas var pārvērsties cietās cietās vielās
Daži dabiskie elementi pārstrādes rezultātā var pārveidoties par cietiem materiāliem. Piemēram:
- Dzelzi var pārstrādāt rūdītā tēraudā, kam ir augsts cietības un stiprības līmenis.
- Boru var pārstrādāt bora karbīdā, kas ir viens no cietākajiem cilvēkiem zināmajiem materiāliem.
- Sudrabu var pārstrādāt sudrabā, kas ir cietāks par tīru sudrabu.
Pielāgotas formulas
Dažus materiālus var pielāgot, izmantojot formulas, lai tie būtu izturīgi pret nodilumu, plīsumiem, skrāpējumiem un griešanu. Piemēram:
- Javu var sajaukt ar dažādiem elementiem, lai izveidotu betona izstrādājumu ar unikālām īpašībām.
- Gumiju var apstrādāt, lai izveidotu produktu ar augstu cietību un izturību.
Uzglabātā enerģija
Dažiem materiāliem ir spēja uzkrāt enerģiju, kas ļauj tiem pārvērsties cietā vielā. Piemēram:
- Ledus var deformēt un pārveidot, lai izveidotu cietu vielu, pateicoties tajā uzkrātajai enerģijai.
- Kvarcu var saskrāpēt, lai radītu skanīgu vielu tā atomos esošās enerģijas dēļ.
Mūsdienu apstrāde
Mūsdienu apstrādes metodes ļauj mīkstos materiālus pārveidot cietās vielās. Piemēram:
- Dažādu veidu metālu griešana un formēšana var radīt dažādus cietības un stiprības līmeņu izstrādājumus.
- Procesā, ko sauc par rūdīšanu, stiklu var pārveidot par cietu vielu.
Plašais cieto materiālu lietojums un likumīgās intereses ir radījuši izstrādājumu un pārdevēju banku, kas piekrīt dalīties savās zināšanās un uzstādījumos. Spēju pretoties nodilumam, plīsumiem, skrāpējumiem un griešanai sauc par cietību, un tā ir īpašība, kas ir ļoti pieprasīta daudzās dažādās nozarēs.
Secinājumi
Tātad, cietie materiāli ir tie, kurus ir grūti sagriezt, saskrāpēt vai deformēt. Viņiem ir viena datu informācijas kopa, nevis nepieciešamas pielāgotas kopas metodes. Tie atbilst attiecīgajām prasībām, ņemot vērā, ka projektu un rakšanas cietību var izmērīt, izmantojot Mosa skalu, Rokvela skalu un Vickers skalu. Cietie materiāli ir svarīgi būvniecībā un ražošanā, un tos var izmantot cietības un izturības nodrošināšanai. Tie tiek izmantoti arī komforta un elastības nodrošināšanai, tāpēc jums vajadzētu izpētīt plašo cieto materiālu pasauli.
Es esmu Joosts Nuselders, Tools Doctor dibinātājs, satura mārketinga speciālists un tētis. Man patīk izmēģināt jaunu aprīkojumu, un kopš 2016. gada kopā ar savu komandu esmu veidojis padziļinātus emuāra rakstus, lai palīdzētu lojālajiem lasītājiem ar rīkiem un gatavošanas padomiem.
