Materialele dure sunt greu de tratat. Sunt greu de tăiat, de răzuit și de distorsionat. De asemenea, sunt greu de lucrat cu ei. Dar ce sunt ei?
Duritatea este o măsură a cât de rezistentă este materia solidă la diferite tipuri de schimbări permanente de formă atunci când se aplică o forță de compresiune.
Unele materiale, cum ar fi metalul, sunt mai dure decât altele. Duritatea macroscopică se caracterizează în general prin legături intermoleculare puternice, dar comportarea materialelor solide sub forță este complexă; prin urmare, există diferite măsurători ale durității: duritatea la zgârieturi, duritatea indentării și duritatea la rebound.
În acest articol, voi explica ce sunt materialele dure și cum sunt utilizate în construcții și în alte industrii.
În această postare vom acoperi:
Ce înseamnă de fapt termenul „material dur”?
Când vorbim despre materiale dure, ne referim la un anumit tip de material care are o proprietate constantă de a fi dificil de tăiat, răzuit sau deformat. Definiția materialului dur nu este un singur set de date sau informații care pot fi găsite într-un singur document sau o serie de documente. În schimb, necesită un set personalizat de metode și îndrumări pentru a se conforma cerințelor relevante ale unui anumit proiect sau săpătură.
Cum se măsoară duritatea?
Duritatea unei substanțe este dictată de structura sa cristalină, care este obișnuită și adesea destul de „strânsă”. Acest lucru este valabil pentru diamante, sticlă și alte materiale dure. Duritatea este măsurată folosind un set de metode standard care indică nivelul de rezistență pe care îl are un material pentru a fi rupt, răzuit sau tăiat. Unele dintre metodele utilizate pentru măsurarea durității includ:
- Scara Mohs, care evaluează duritatea unui material pe o scară de la 1 la 10
- Scara Rockwell, care măsoară adâncimea unei adâncituri făcute de un indentor cu vârf de diamant
- Scara Vickers, care măsoară dimensiunea unei indentări făcute de un indentor cu vârf de diamant
Cum sunt pregătite materialele dure
Materialele dure sunt adesea pregătite folosind o varietate de metode, în funcție de materialul particular și de cerințele proiectului. Unele metode comune folosite pentru a pregăti materiale dure includ:
- Tăierea cu un ferăstrău cu diamant
- Slefuirea cu o macinata cu diamant
- Sablarea
- Gravura chimică
Limite desemnate și Acorduri cu clauze
Când lucrați cu materiale dure, este important să rețineți că pot exista limite desemnate sau acorduri de clauze care specifică modul în care trebuie manipulat sau pregătit materialul. De exemplu, pot exista limite ale cantității de drenaj care poate fi permisă într-un anumit sit de excavare sau pot exista acorduri de clauză care necesită utilizarea unui anumit tip de material dur pentru un anumit proiect.
Materiale dure vs. moi: ce le diferențiază?
Materialele dure se caracterizează prin natura lor solidă și rezistența ridicată la deformare, în timp ce materialele moi sunt relativ ușor de deformat și remodelat. Unele exemple comune de materiale dure includ oțel, beton și mortar, în timp ce cauciucul și argintul sunt exemple de materiale moi.
Proprietăți magnetice
O altă diferență cheie între materialele dure și moi constă în proprietățile lor magnetice. Materialele dure, cum ar fi magneții permanenți, au o coercivitate ridicată și pot fi magnetizate pentru a produce un câmp magnetic puternic. Materialele moi, pe de altă parte, au o coercivitate scăzută și pot fi ușor demagnetizate.
Bucla de magnetizare
Bucla de magnetizare este un grafic care arată relația dintre câmpul magnetic și magnetizarea unui material. Materialele dure au o buclă de histerezis îngustă, indicând o coercivitate ridicată și magnetizare puternică, în timp ce materialele moi au o buclă de histerezis largă, indicând o coercivitate scăzută și magnetizare slabă.
Structura atomica
Structura atomică a unui material joacă, de asemenea, un rol în determinarea durității acestuia. Materialele dure au de obicei o structură atomică foarte ordonată, cu atomii aranjați într-un model regulat. Materialele moi, pe de altă parte, au o structură atomică mai dezordonată, cu atomii dispuși într-un model semi-aleatoriu.
Utilizeaza
Proprietățile materialelor dure și moi le fac potrivite pentru diferite aplicații. Materialele dure sunt adesea folosite în construcții și producție, unde rezistența și durabilitatea sunt importante. Materialele moi, pe de altă parte, sunt adesea folosite în aplicații în care sunt necesare mișcare și flexibilitate, cum ar fi în îmbrăcăminte și încălțăminte.
Proprietăți sonore
Materialele dure tind, de asemenea, să fie sonore, ceea ce înseamnă că produc un sunet când sunt lovite. Acest lucru se datorează faptului că atomii din materialele dure sunt strâns împachetate și pot vibra cu ușurință. Materialele moi, pe de altă parte, nu sunt sonore și nu produc un sunet când sunt lovite.
Explorând lumea vastă a materialelor dure
Materialele dure sunt substanțe solide care nu pot fi ușor deformate sau remodelate. Ele conțin atomi care sunt aranjați compact într-o structură cristalină obișnuită, ceea ce le conferă proprietățile lor unice. Duritatea unei substanțe este determinată de capacitatea sa de a rezista la zgâriere, feliare sau răzuire.
Diferențele dintre materialele dure și moi
Diferențele dintre materialele dure și cele moi sunt vaste. Unele dintre diferențele cheie includ:
- Materialele dure sunt solide și nu pot fi ușor deformate sau remodelate, în timp ce materialele moi sunt mai flexibile și pot fi ușor modelate sau modelate.
- Materialele dure sunt de obicei mai durabile și de lungă durată decât materialele moi.
- Materialele dure sunt adesea folosite în aplicații în care rezistența și durabilitatea sunt importante, în timp ce materialele moi sunt adesea folosite în aplicații în care confortul și flexibilitatea sunt mai importante.
Materiale dure personalizate
Un aspect important al materialelor dure este că pot fi personalizate pentru a satisface nevoi specifice. De exemplu, prin modificarea structurii cristaline a unui material, este posibil să-i modifice duritatea, rezistența și alte proprietăți. Acest lucru le permite inginerilor și oamenilor de știință să creeze materiale care sunt adaptate pentru aplicații specifice.
Accesarea materialelor dure
Accesul la materiale dure poate fi o provocare, deoarece acestea sunt adesea conținute în pământ sau în alte materiale naturale. Cu toate acestea, progresele tehnologice au făcut mai ușoară găsirea și extragerea acestor materiale. De exemplu, tehnicile miniere ne permit să accesăm materiale dure, cum ar fi diamantele și fierul, care odată erau greu de atins.
Problema durității
Problema durității este una importantă în multe domenii diferite. Înțelegând proprietățile materialelor dure, putem crea structuri mai puternice și mai durabile, putem dezvolta noi scule de tăiere și abrazive și putem crea materiale personalizate pentru aplicații specifice. Indiferent dacă ești om de știință, inginer sau pur și simplu ești curios despre lumea din jurul tău, studiul materialelor dure va oferi cu siguranță multe răspunsuri și perspective.
Materiale care se pot transforma în substanțe dure solide
Unele elemente naturale au capacitatea de a se transforma în materiale dure solide prin prelucrare. De exemplu:
- Fierul poate fi prelucrat în oțel călit, care are un nivel ridicat de duritate și rezistență.
- Borul poate fi procesat în carbură de bor, care este unul dintre cele mai dure materiale cunoscute de om.
- Argintul poate fi prelucrat în argint sterling, care este mai dur decât argintul pur.
Formule personalizate
Unele materiale pot fi personalizate prin formule pentru a le permite să reziste la uzură, rupere, zgâriere și tăiere. De exemplu:
- Mortarul poate fi amestecat cu diferite elemente pentru a crea un produs din beton cu proprietăți unice.
- Cauciucul poate fi prelucrat pentru a crea un produs cu duritate și rezistență ridicate.
Energie stocată
Unele materiale au capacitatea de a stoca energie, ceea ce le permite să se transforme într-o substanță tare. De exemplu:
- Gheața poate fi deformată și remodelată pentru a crea o substanță tare datorită energiei stocate în ea.
- Cuarțul poate fi zgâriat pentru a crea o substanță sonoră datorită energiei conținute în atomii săi.
Procesare modernă
Tehnicile moderne de prelucrare permit transformarea materialelor moi în substanțe dure. De exemplu:
- Tăierea și modelarea diferitelor tipuri de metale pot crea produse cu diferite niveluri de duritate și rezistență.
- Printr-un proces numit călire, sticla poate fi transformată într-o substanță tare.
Utilizările vaste și interesul legitim pentru materialele dure au condus la dezvoltarea unei bănci de articole și vânzători care sunt de acord să-și împărtășească cunoștințele și setările. Capacitatea de a rezista la uzură, rupere, zgâriere și tăiere se numește duritate și este o proprietate foarte căutată în multe industrii diferite.
Concluzie
Așa că ai totul - materialele dure sunt cele care sunt greu de tăiat, răzuit sau deformat. Au un singur set de informații de date, în loc să necesite metode de set personalizate. Acestea sunt conforme cu cerințele relevante, dat fiind proiectul, iar duritatea excavației poate fi măsurată folosind scara Mohs, scara Rockwell și scara Vickers. Materialele dure sunt importante pentru construcție și producție și pot fi folosite pentru duritate și durabilitate. De asemenea, sunt folosite pentru confort și flexibilitate, așa că ar trebui să explorați lumea vastă a materialelor dure.
Sunt Joost Nusselder, fondatorul Tools Doctor, marketer de conținut și tată. Îmi place să încerc echipamente noi și, împreună cu echipa mea, am creat articole de blog aprofundate din 2016 pentru a ajuta cititorii fideli cu instrumente și sfaturi de creație.
