Hårda material är svåra att hantera. De är svåra att skära, skrapa och förvränga. De är också svåra att arbeta med. Men vad är de?
Hårdhet är ett mått på hur resistent fast materia är mot olika typer av permanent formförändring när en tryckkraft appliceras.
Vissa material, som metall, är hårdare än andra. Makroskopisk hårdhet kännetecknas i allmänhet av starka intermolekylära bindningar, men beteendet hos fasta material under våld är komplext; därför finns det olika mått på hårdhet: rephårdhet, indragshårdhet och rebound-hårdhet.
I den här artikeln kommer jag att förklara vad hårda material är och hur de används i konstruktion och andra industrier.
I det här inlägget kommer vi att täcka:
Vad betyder egentligen termen "hårt material"?
När vi talar om hårda material hänvisar vi till en viss typ av material som har en genomgående egenskap att vara svåra att skära, skrapa eller förvränga. Definitionen av hårt material är inte en enda uppsättning data eller information som kan hittas i ett enda dokument eller en serie dokument. Istället kräver det en anpassad uppsättning metoder och vägledning för att uppfylla de relevanta kraven för ett givet projekt eller utgrävning.
Hur mäts hårdhet?
Hårdheten hos ett ämne dikteras av dess kristallina struktur, som är regelbunden och ofta ganska "tät". Detta gäller för diamanter, glas och andra hårda material. Hårdhet mäts med hjälp av en uppsättning standardmetoder som indikerar nivån av motstånd ett material har mot att rivas, skrapas eller skärs. Några av metoderna som används för att mäta hårdhet inkluderar:
- Mohs-skalan, som värderar ett material hårdhet på en skala från 1 till 10
- Rockwell-skalan, som mäter djupet av en fördjupning gjord av en indragare med diamantspets
- Vickers skala, som mäter storleken på en fördjupning gjord av en indragare med diamantspets
Hur hårda material förbereds
Hårda material framställs ofta med en mängd olika metoder, beroende på det specifika materialet och projektets krav. Några vanliga metoder som används för att förbereda hårda material inkluderar:
- Kapning med diamantsåg
- Slipning med diamantslip
- sandblästring
- Kemisk etsning
Angivna gränser och klausulavtal
Vid arbete med hårda material är det viktigt att notera att det kan finnas angivna gränser eller klausulavtal som anger hur materialet ska hanteras eller förberedas. Det kan till exempel finnas gränser för hur mycket dränering som kan tillåtas på en viss schaktplats, eller så kan det finnas klausulavtal som kräver användning av en viss typ av hårt material för ett givet projekt.
Hårda kontra mjuka material: Vad skiljer dem åt?
Hårda material kännetecknas av sin solida natur och höga motståndskraft mot deformation, medan mjuka material är förhållandevis lätta att deformera och omforma. Några vanliga exempel på hårda material är stål, betong och murbruk, medan gummi och silver är exempel på mjuka material.
Magnetiska egenskaper
En annan viktig skillnad mellan hårda och mjuka material ligger i deras magnetiska egenskaper. Hårda material, såsom permanentmagneter, har en hög koercitivitet och kan magnetiseras för att producera ett starkt magnetfält. Mjuka material har å andra sidan låg koercitivitet och kan lätt avmagnetiseras.
Magnetiseringsslinga
Magnetiseringsslingan är en graf som visar sambandet mellan magnetfältet och magnetiseringen av ett material. Hårda material har en smal hysteresloop, vilket indikerar en hög koercitivitet och stark magnetisering, medan mjuka material har en bred hysteresloop, vilket indikerar låg koercitivitet och svag magnetisering.
Atomstruktur
Atomstrukturen hos ett material spelar också en roll för att bestämma dess hårdhet. Hårda material har vanligtvis en högordnad atomstruktur, med atomer ordnade i ett regelbundet mönster. Mjuka material, å andra sidan, har en mer oordnad atomstruktur, med atomer ordnade i ett halvslumpmässigt mönster.
du använder
Hårda och mjuka materials egenskaper gör dem lämpliga för olika applikationer. Hårda material används ofta i konstruktion och tillverkning, där styrka och hållbarhet är viktigt. Mjuka material, å andra sidan, används ofta i applikationer där rörelse och flexibilitet krävs, såsom i kläder och skor.
Sonorösa egenskaper
Hårda material tenderar också att vara klangfulla, vilket innebär att de producerar ett ringande ljud när de träffas. Detta beror på att atomerna i hårda material är tätt packade och lätt kan vibrera. Mjuka material, å andra sidan, är icke-ljudande och ger inte ett ringande ljud när de träffas.
Utforska den stora världen av hårda material
Hårda material är fasta ämnen som inte lätt kan deformeras eller omformas. De innehåller atomer som är kompakt ordnade i en regelbunden kristallin struktur, vilket ger dem deras unika egenskaper. Hårdheten hos ett ämne bestäms av dess förmåga att motstå att bli repad, skivad eller skrapad.
Skillnader mellan hårda och mjuka material
Skillnaderna mellan hårda och mjuka material är stora. Några av de viktigaste skillnaderna inkluderar:
- Hårda material är solida och kan inte lätt deformeras eller omformas, medan mjuka material är mer flexibla och lätt kan formas eller formas.
- Hårda material är vanligtvis mer hållbara och hållbara än mjuka material.
- Hårda material används ofta i applikationer där styrka och hållbarhet är viktigt, medan mjuka material ofta används i applikationer där komfort och flexibilitet är viktigare.
Skräddarsydda hårda material
En viktig aspekt av hårda material är att de kan anpassas för att möta specifika behov. Till exempel, genom att ändra den kristallina strukturen hos ett material, är det möjligt att ändra dess hårdhet, styrka och andra egenskaper. Detta gör det möjligt för ingenjörer och forskare att skapa material som är skräddarsydda för specifika applikationer.
Tillgång till hårda material
Att komma åt hårda material kan vara en utmaning, eftersom de ofta finns i jorden eller andra naturliga material. Teknikens framsteg har dock gjort det lättare att hitta och utvinna dessa material. Till exempel ger gruvtekniker oss tillgång till hårda material som diamanter och järn som en gång var svåra att nå.
Frågan om hårdhet
Frågan om hårdhet är viktig inom många olika områden. Genom att förstå egenskaperna hos hårda material kan vi skapa starkare, mer hållbara strukturer, utveckla nya skärverktyg och slipmedel och skapa skräddarsydda material för specifika applikationer. Oavsett om du är vetenskapsman, ingenjör eller helt enkelt nyfiken på världen omkring dig, kommer studiet av hårda material säkerligen att ge många svar och insikter.
Material som kan omvandlas till fasta hårda ämnen
Vissa naturliga element har förmågan att omvandlas till fasta hårda material genom bearbetning. Till exempel:
- Järn kan bearbetas till härdat stål, som har en hög nivå av hårdhet och styrka.
- Bor kan bearbetas till borkarbid, som är ett av de hårdaste materialen som människan känner till.
- Silver kan bearbetas till sterling silver, vilket är hårdare än rent silver.
Skräddarsydda formler
Vissa material kan anpassas genom formler för att de ska kunna motstå slitage, revor, repor och skär. Till exempel:
- Murbruk kan blandas med olika element för att skapa en betongprodukt med unika egenskaper.
- Gummi kan bearbetas för att skapa en produkt med hög hårdhet och styrka.
Lagrad energi
Vissa material har förmågan att lagra energi, vilket gör att de kan förändras till ett hårt ämne. Till exempel:
- Is kan deformeras och omformas för att skapa ett hårt ämne på grund av energin som lagras i den.
- Kvarts kan repas för att skapa ett ljudligt ämne på grund av energin som finns i dess atomer.
Modern bearbetning
Moderna bearbetningstekniker möjliggör omvandling av mjuka material till hårda ämnen. Till exempel:
- Skärning och formning av olika typer av metaller kan skapa produkter med olika hårdhet och styrka.
- Genom en process som kallas härdning kan glas omvandlas till ett hårt ämne.
De stora användningsområdena och det legitima intresset för hårt material har lett till utvecklingen av en bank av artiklar och leverantörer som samtycker till att dela med sig av sin kunskap och miljö. Förmågan att motstå slitage, repor och skärning kallas hårdhet och det är en egenskap som är mycket eftertraktad inom många olika branscher.
Slutsats
Så där har du det - hårda material är de som är svåra att skära, skrapa eller förvränga. De har en enda uppsättning datainformation, istället för att kräva anpassade uppsättningsmetoder. De överensstämmer med relevanta krav givet projektet och schaktningshårdheten kan mätas med hjälp av Mohs-skalan, Rockwell-skalan och Vickers-skalan. Hårda material är viktiga för konstruktion och tillverkning och kan användas för hårdhet och hållbarhet. De används också för komfort och flexibilitet, så du bör utforska den stora världen av hårda material.
Jag är Joost Nusselder, grundaren av Tools Doctor, innehållsmarknadsförare och pappa. Jag älskar att testa ny utrustning, och tillsammans med mitt team har jag skapat djupgående bloggartiklar sedan 2016 för att hjälpa trogna läsare med verktyg och pysseltips.
