S tvrdými materiálmi sa ťažko pracuje. Je ťažké ich rezať, škrabať a deformovať. Tiež sa s nimi ťažko pracuje. Ale čo sú zač?
Tvrdosť je miera odolnosti pevnej látky voči rôznym druhom trvalých zmien tvaru pri pôsobení tlakovej sily.
Niektoré materiály, ako napríklad kov, sú tvrdšie ako iné. Makroskopická tvrdosť je vo všeobecnosti charakterizovaná silnými medzimolekulovými väzbami, ale správanie pevných materiálov pod silou je zložité; preto existujú rôzne merania tvrdosti: tvrdosť vrypu, tvrdosť vtlačenia a tvrdosť odrazu.
V tomto článku vysvetlím, čo sú tvrdé materiály a ako sa používajú v stavebníctve a iných odvetviach.
V tomto príspevku sa budeme venovať:
Čo vlastne znamená pojem „tvrdý materiál“?
Keď hovoríme o tvrdých materiáloch, hovoríme o konkrétnom type materiálu, ktorý má stálu vlastnosť, že je ťažké ho rezať, škrabať alebo deformovať. Definícia tvrdého materiálu nie je jediný súbor údajov alebo informácií, ktoré možno nájsť v jednom dokumente alebo sérii dokumentov. Namiesto toho si to vyžaduje vlastný súbor metód a pokynov, aby vyhovovali príslušným požiadavkám daného projektu alebo výkopu.
Ako sa meria tvrdosť?
Tvrdosť látky je daná jej kryštalickou štruktúrou, ktorá je pravidelná a často dosť „tesná“. To platí pre diamanty, sklo a iné tvrdé materiály. Tvrdosť sa meria pomocou súboru štandardných metód, ktoré indikujú úroveň odolnosti materiálu proti trhaniu, škrabaniu alebo rezaniu. Niektoré z metód používaných na meranie tvrdosti zahŕňajú:
- Mohsova stupnica, ktorá hodnotí tvrdosť materiálu na stupnici od 1 do 10
- Rockwellova stupnica, ktorá meria hĺbku vtlačenia vytvoreného indentorom s diamantovým hrotom
- Vickersova stupnica, ktorá meria veľkosť prehĺbenia vytvoreného indentorom s diamantovým hrotom
Ako sa pripravujú tvrdé materiály
Tvrdé materiály sa často pripravujú rôznymi spôsobmi v závislosti od konkrétneho materiálu a požiadaviek projektu. Niektoré bežné metódy používané na prípravu tvrdých materiálov zahŕňajú:
- Rezanie diamantovou pílou
- Brúsenie diamantovou brúskou
- pieskovanie
- Chemické leptanie
Určené limity a doložky
Pri práci s tvrdými materiálmi je dôležité si uvedomiť, že môžu existovať určené limity alebo klauzuly, ktoré špecifikujú, ako sa má s materiálom zaobchádzať alebo ako sa má pripraviť. Napríklad môžu existovať limity na množstvo drenáže, ktoré môže byť povolené na konkrétnom mieste výkopu, alebo môžu existovať klauzulové dohody, ktoré vyžadujú použitie určitého typu tvrdého materiálu pre daný projekt.
Tvrdé vs. mäkké materiály: Čo ich odlišuje?
Tvrdé materiály sa vyznačujú svojou pevnou povahou a vysokou odolnosťou voči deformácii, zatiaľ čo mäkké materiály sa dajú pomerne ľahko deformovať a pretvarovať. Niektoré bežné príklady tvrdých materiálov zahŕňajú oceľ, betón a maltu, zatiaľ čo guma a striebro sú príkladmi mäkkých materiálov.
Magnetické vlastnosti
Ďalší kľúčový rozdiel medzi tvrdými a mäkkými materiálmi spočíva v ich magnetických vlastnostiach. Tvrdé materiály, ako sú permanentné magnety, majú vysokú koercitivitu a môžu byť magnetizované, aby vytvorili silné magnetické pole. Mäkké materiály majú na druhej strane nízku koercitivitu a dajú sa ľahko odmagnetizovať.
Magnetizačná slučka
Magnetizačná slučka je graf, ktorý ukazuje vzťah medzi magnetickým poľom a magnetizáciou materiálu. Tvrdé materiály majú úzku hysteréznu slučku, čo naznačuje vysokú koercitivitu a silnú magnetizáciu, zatiaľ čo mäkké materiály majú širokú hysteréznu slučku, čo naznačuje nízku koercitivitu a slabú magnetizáciu.
Atómová štruktúra
Atómová štruktúra materiálu tiež zohráva úlohu pri určovaní jeho tvrdosti. Tvrdé materiály majú zvyčajne vysoko usporiadanú atómovú štruktúru s atómami usporiadanými v pravidelnom vzore. Mäkké materiály majú na druhej strane neusporiadanejšiu atómovú štruktúru s atómami usporiadanými do polonáhodného vzoru.
použitie
Vlastnosti tvrdých a mäkkých materiálov ich predurčujú na rôzne aplikácie. Tvrdé materiály sa často používajú v konštrukcii a výrobe, kde je dôležitá pevnosť a odolnosť. Mäkké materiály sa na druhej strane často používajú v aplikáciách, kde sa vyžaduje pohyb a flexibilita, ako napríklad v odevoch a obuvi.
Zvukové vlastnosti
Tvrdé materiály majú tiež tendenciu byť zvučné, čo znamená, že pri údere vytvárajú zvonivý zvuk. Je to preto, že atómy v tvrdých materiáloch sú pevne zbalené a môžu ľahko vibrovať. Mäkké materiály sú na druhej strane nezvučné a pri údere nevydávajú zvonivý zvuk.
Skúmanie obrovského sveta tvrdých materiálov
Tvrdé materiály sú pevné látky, ktoré sa nedajú ľahko deformovať alebo pretvarovať. Obsahujú atómy, ktoré sú kompaktne usporiadané v pravidelnej kryštalickej štruktúre, čo im dáva ich jedinečné vlastnosti. Tvrdosť látky je určená jej schopnosťou odolávať poškriabaniu, krájaniu alebo poškriabaniu.
Rozdiely medzi tvrdými a mäkkými materiálmi
Rozdiely medzi tvrdými a mäkkými materiálmi sú obrovské. Niektoré z kľúčových rozdielov zahŕňajú:
- Tvrdé materiály sú pevné a nedajú sa ľahko deformovať alebo pretvarovať, zatiaľ čo mäkké materiály sú pružnejšie a dajú sa ľahko tvarovať alebo tvarovať.
- Tvrdé materiály sú zvyčajne odolnejšie a odolnejšie ako mäkké materiály.
- Tvrdé materiály sa často používajú v aplikáciách, kde je dôležitá pevnosť a odolnosť, zatiaľ čo mäkké materiály sa často používajú v aplikáciách, kde je dôležitejší komfort a flexibilita.
Prispôsobené tvrdé materiály
Jedným z dôležitých aspektov tvrdých materiálov je, že ich možno prispôsobiť špecifickým potrebám. Napríklad zmenou kryštalickej štruktúry materiálu je možné zmeniť jeho tvrdosť, pevnosť a ďalšie vlastnosti. To umožňuje inžinierom a vedcom vytvárať materiály, ktoré sú prispôsobené špecifickým aplikáciám.
Prístup k tvrdým materiálom
Prístup k tvrdým materiálom môže byť problém, pretože sa často nachádzajú v zemi alebo v iných prírodných materiáloch. Pokrok v technológii však uľahčil hľadanie a získavanie týchto materiálov. Napríklad ťažobné techniky nám umožňujú prístup k tvrdým materiálom, ako sú diamanty a železo, ktoré boli kedysi ťažko dostupné.
Otázka tvrdosti
Otázka tvrdosti je dôležitá v mnohých rôznych oblastiach. Pochopením vlastností tvrdých materiálov môžeme vytvárať pevnejšie a odolnejšie štruktúry, vyvíjať nové rezné nástroje a brusivá a vytvárať prispôsobené materiály pre špecifické aplikácie. Či už ste vedec, inžinier alebo jednoducho zvedavý na svet okolo vás, štúdium tvrdých materiálov vám určite poskytne mnoho odpovedí a postrehov.
Materiály, ktoré sa môžu premeniť na pevné tvrdé látky
Niektoré prírodné prvky majú schopnosť spracovania sa premeniť na pevné tvrdé materiály. Napríklad:
- Železo je možné spracovať na kalenú oceľ, ktorá má vysokú tvrdosť a pevnosť.
- Bór je možné spracovať na karbid bóru, ktorý je jedným z najtvrdších materiálov, ktoré človek pozná.
- Striebro sa dá spracovať na mincové striebro, ktoré je tvrdšie ako čisté striebro.
Prispôsobené vzorce
Niektoré materiály môžu byť prispôsobené pomocou vzorcov, ktoré im umožnia odolávať opotrebovaniu, roztrhnutiu, poškriabaniu a rezaniu. Napríklad:
- Maltu je možné zmiešať s rôznymi prvkami a vytvoriť tak betónový produkt s jedinečnými vlastnosťami.
- Guma môže byť spracovaná tak, aby vznikol produkt s vysokou tvrdosťou a pevnosťou.
Uložená energia
Niektoré materiály majú schopnosť uchovávať energiu, čo im umožňuje meniť sa na tvrdú látku. Napríklad:
- Ľad sa môže deformovať a pretvarovať, aby vytvoril tvrdú látku vďaka energii, ktorá je v ňom uložená.
- Kremeň môže byť poškriabaný, aby sa vytvorila zvuková látka vďaka energii obsiahnutej v jeho atómoch.
Moderné spracovanie
Moderné techniky spracovania umožňujú premenu mäkkých materiálov na tvrdé látky. Napríklad:
- Rezanie a tvarovanie rôznych druhov kovov môže vytvárať produkty s rôznymi úrovňami tvrdosti a pevnosti.
- Procesom nazývaným kalenie sa sklo môže premeniť na tvrdú látku.
Široké využitie a legitímny záujem o tvrdé materiály viedli k vytvoreniu banky článkov a predajcov, ktorí súhlasia so zdieľaním svojich znalostí a nastavení. Schopnosť odolávať opotrebovaniu, roztrhnutiu, poškriabaniu a rezaniu sa nazýva tvrdosť a je to vlastnosť, ktorá je veľmi žiadaná v mnohých rôznych odvetviach.
záver
Takže tu to máte – tvrdé materiály sú tie, ktoré je ťažké rezať, škrabať alebo deformovať. Majú jednu množinu údajových informácií namiesto toho, aby vyžadovali vlastné metódy množiny. Vyhovujú príslušným požiadavkám daným projektom a tvrdosť výkopu je možné merať pomocou Mohsovej stupnice, Rockwellovej stupnice a Vickersovej stupnice. Tvrdé materiály sú dôležité pre konštrukciu a výrobu a možno ich použiť pre tvrdosť a odolnosť. Používajú sa tiež pre pohodlie a flexibilitu, a preto by ste mali preskúmať obrovský svet tvrdých materiálov.
Som Joost Nusselder, zakladateľ spoločnosti Tools Doctor, obchodník s obsahom a otec. Rád skúšam nové vybavenie a spolu s mojím tímom od roku 2016 vytváram podrobné blogové články, aby som pomohol verným čitateľom s nástrojmi a tipmi na tvorbu.
