Ang mga matitigas na materyales ay mahirap pakitunguhan. Mahirap silang gupitin, simutin, at i-distort. Mahirap din silang katrabaho. Ngunit ano sila?
Ang tigas ay isang sukatan kung gaano lumalaban ang solid matter sa iba't ibang uri ng permanenteng pagbabago ng hugis kapag inilapat ang compressive force.
Ang ilang mga materyales, tulad ng metal, ay mas mahirap kaysa sa iba. Ang macroscopic hardness ay karaniwang nailalarawan sa pamamagitan ng malakas na intermolecular bond, ngunit ang pag-uugali ng mga solidong materyales sa ilalim ng puwersa ay kumplikado; samakatuwid, mayroong iba't ibang mga sukat ng katigasan: katigasan ng scratch, katigasan ng indentasyon, at katigasan ng rebound.
Sa artikulong ito, ipapaliwanag ko kung ano ang mga matitigas na materyales at kung paano ginagamit ang mga ito sa konstruksiyon at iba pang industriya.
Sa post na ito sasaklawin namin:
Ano ang Talagang Ibig Sabihin ng Katagang "Mahirap na Materyal"?
Kapag pinag-uusapan natin ang mga matitigas na materyales, tinutukoy natin ang isang partikular na uri ng materyal na may pare-parehong katangian na mahirap gupitin, simutin, o i-distort. Ang kahulugan ng matigas na materyal ay hindi isang solong set ng data o impormasyon na makikita sa isang dokumento o serye ng mga dokumento. Sa halip, nangangailangan ito ng custom na hanay ng mga pamamaraan at patnubay upang umayon sa mga nauugnay na kinakailangan ng isang partikular na proyekto o paghuhukay.
Paano Sinusukat ang Katigasan?
Ang katigasan ng isang sangkap ay idinidikta ng mala-kristal na istraktura nito, na regular at kadalasang medyo "masikip." Totoo ito para sa mga diamante, salamin, at iba pang matitigas na materyales. Ang katigasan ay sinusukat gamit ang isang hanay ng mga karaniwang pamamaraan na nagsasaad ng antas ng paglaban ng isang materyal upang mapunit, masimot, o maputol. Ang ilan sa mga pamamaraan na ginamit upang sukatin ang katigasan ay kinabibilangan ng:
- Ang Mohs scale, na nagre-rate ng katigasan ng materyal sa sukat na 1 hanggang 10
- Ang Rockwell scale, na sumusukat sa lalim ng isang indentation na ginawa ng isang diamond-tipped indenter
- Ang Vickers scale, na sumusukat sa laki ng isang indentation na ginawa ng isang diamond-tipped indenter
Paano Inihahanda ang Mahirap na Materyales
Ang mga matitigas na materyales ay kadalasang inihahanda gamit ang iba't ibang pamamaraan, depende sa partikular na materyal at sa mga kinakailangan ng proyekto. Ang ilang karaniwang paraan na ginagamit sa paghahanda ng matitigas na materyales ay kinabibilangan ng:
- Pagputol gamit ang diamond saw
- Paggiling gamit ang isang gilingan ng brilyante
- Sandblasting
- Pag-ukit ng kemikal
Mga Itinalagang Limitasyon at Mga Kasunduan sa Sugnay
Kapag nagtatrabaho sa matitigas na materyales, mahalagang tandaan na maaaring may mga itinalagang limitasyon o mga kasunduan sa sugnay na tumutukoy kung paano dapat pangasiwaan o ihanda ang materyal. Halimbawa, maaaring may mga limitasyon sa dami ng drainage na maaaring payagan sa isang partikular na lugar ng paghuhukay, o maaaring may mga kasunduan sa sugnay na nangangailangan ng paggamit ng isang partikular na uri ng matigas na materyal para sa isang partikular na proyekto.
Matigas kumpara sa Malambot na Materyal: Ano ang Pinagkaiba Nila?
Ang mga matitigas na materyales ay nailalarawan sa pamamagitan ng kanilang solidong kalikasan at mataas na pagtutol sa pagpapapangit, habang ang mga malambot na materyales ay medyo madaling ma-deform at muling hubugin. Ang ilang karaniwang halimbawa ng matitigas na materyales ay ang bakal, kongkreto, at mortar, habang ang goma at pilak ay mga halimbawa ng malambot na materyales.
Magnetic na Katangian
Ang isa pang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng matigas at malambot na mga materyales ay nakasalalay sa kanilang mga magnetic na katangian. Ang mga matitigas na materyales, tulad ng mga permanenteng magnet, ay may mataas na coercivity at maaaring i-magnetize upang makagawa ng isang malakas na magnetic field. Ang malambot na materyales, sa kabilang banda, ay may mababang coercivity at madaling ma-demagnetize.
Magnetization Loop
Ang magnetization loop ay isang graph na nagpapakita ng kaugnayan sa pagitan ng magnetic field at magnetization ng isang materyal. Ang mga matitigas na materyales ay may makitid na hysteresis loop, na nagpapahiwatig ng mataas na coercivity at malakas na magnetization, habang ang malambot na materyales ay may malawak na hysteresis loop, na nagpapahiwatig ng mababang coercivity at mahinang magnetization.
Estraktura ng mga atom
Ang atomic na istraktura ng isang materyal ay gumaganap din ng isang papel sa pagtukoy ng katigasan nito. Ang mga matitigas na materyales ay karaniwang may napakaayos na istraktura ng atom, na may mga atom na nakaayos sa isang regular na pattern. Ang malambot na materyales, sa kabilang banda, ay may mas hindi maayos na istraktura ng atom, na may mga atom na nakaayos sa isang semi-random na pattern.
Gumagamit
Ang mga katangian ng matigas at malambot na materyales ay ginagawa silang angkop para sa iba't ibang mga aplikasyon. Ang mga matitigas na materyales ay kadalasang ginagamit sa konstruksiyon at pagmamanupaktura, kung saan mahalaga ang lakas at tibay. Ang malambot na materyales, sa kabilang banda, ay kadalasang ginagamit sa mga aplikasyon kung saan kinakailangan ang paggalaw at kakayahang umangkop, tulad ng sa pananamit at kasuotan sa paa.
Sonorous Properties
Ang mga matitigas na materyales ay may posibilidad din na maging matunog, ibig sabihin, gumagawa sila ng tunog ng tugtog kapag hinampas. Ito ay dahil ang mga atomo sa matitigas na materyales ay mahigpit na nakaimpake at madaling mag-vibrate. Ang malambot na materyales, sa kabilang banda, ay hindi nakakatunog at hindi gumagawa ng tunog ng tugtog kapag hinampas.
Paggalugad sa Napakalawak na Mundo ng Matigas na Materyal
Ang mga matitigas na materyales ay mga solidong sangkap na hindi madaling ma-deform o mabagong hugis. Naglalaman ang mga ito ng mga atomo na siksik na nakaayos sa isang regular na mala-kristal na istraktura, na nagbibigay sa kanila ng kanilang mga natatanging katangian. Ang katigasan ng isang sangkap ay natutukoy sa pamamagitan ng kakayahang labanan ang pagkamot, paghiwa, o pagkamot.
Mga Pagkakaiba sa pagitan ng Matigas at Malambot na Materyal
Ang mga pagkakaiba sa pagitan ng matigas at malambot na materyales ay malawak. Ang ilan sa mga pangunahing pagkakaiba ay kinabibilangan ng:
- Ang mga matitigas na materyales ay solid at hindi madaling ma-deform o mabago, habang ang malambot na materyales ay mas nababaluktot at madaling mahulma o mahubog.
- Ang mga matitigas na materyales ay karaniwang mas matibay at pangmatagalan kaysa sa malambot na materyales.
- Ang mga matitigas na materyales ay kadalasang ginagamit sa mga aplikasyon kung saan ang lakas at tibay ay mahalaga, habang ang mga malambot na materyales ay kadalasang ginagamit sa mga aplikasyon kung saan ang kaginhawahan at flexibility ay mas mahalaga.
Customized Hard Materials
Ang isang mahalagang aspeto ng matitigas na materyales ay ang mga ito ay maaaring ipasadya upang matugunan ang mga partikular na pangangailangan. Halimbawa, sa pamamagitan ng pagbabago ng mala-kristal na istraktura ng isang materyal, posible na baguhin ang katigasan, lakas, at iba pang mga katangian nito. Nagbibigay-daan ito sa mga inhinyero at siyentipiko na lumikha ng mga materyales na iniayon sa mga partikular na aplikasyon.
Pag-access sa Mahirap na Materyales
Ang pag-access sa matitigas na materyales ay maaaring maging isang hamon, dahil ang mga ito ay kadalasang nasa loob ng lupa o iba pang likas na materyales. Gayunpaman, ang mga pag-unlad sa teknolohiya ay nagpadali sa paghahanap at pagkuha ng mga materyales na ito. Halimbawa, ang mga diskarte sa pagmimina ay nagbibigay-daan sa amin na ma-access ang matitigas na materyales tulad ng mga diamante at bakal na dating mahirap abutin.
Ang Tanong ng Katigasan
Ang tanong ng katigasan ay isang mahalaga sa maraming iba't ibang larangan. Sa pamamagitan ng pag-unawa sa mga katangian ng matitigas na materyales, maaari tayong lumikha ng mas matibay, mas matibay na mga istraktura, bumuo ng mga bagong cutting tool at abrasive, at lumikha ng mga customized na materyales para sa mga partikular na aplikasyon. Siyentista ka man, inhinyero, o simpleng mausisa tungkol sa mundo sa paligid mo, ang pag-aaral ng matitigas na materyales ay siguradong magbibigay ng maraming sagot at insight.
Mga materyales na maaaring mag-transform sa solid hard substance
Ang ilang mga natural na elemento ay may kakayahang mag-transform sa solid hard materials sa pamamagitan ng pagproseso. Halimbawa:
- Ang bakal ay maaaring iproseso sa tempered steel, na may mataas na antas ng katigasan at lakas.
- Ang boron ay maaaring iproseso sa boron carbide, na isa sa pinakamahirap na materyales na kilala sa tao.
- Maaaring iproseso ang pilak sa sterling silver, na mas mahirap kaysa sa purong pilak.
Mga Customized na Formula
Maaaring i-customize ang ilang materyales sa pamamagitan ng mga formula upang malabanan ang pagkasira, pagkapunit, pagkamot, at paggupit. Halimbawa:
- Ang mortar ay maaaring ihalo sa iba't ibang elemento upang lumikha ng isang kongkretong produkto na may mga natatanging katangian.
- Maaaring iproseso ang goma upang lumikha ng isang produkto na may mataas na tigas at lakas.
Nakaimbak na Enerhiya
Ang ilang mga materyales ay may kakayahang mag-imbak ng enerhiya, na nagpapahintulot sa kanila na magbago sa isang matigas na sangkap. Halimbawa:
- Maaaring ma-deform at mabago ang hugis ng yelo upang lumikha ng matigas na substansiya dahil sa enerhiyang nakaimbak sa loob nito.
- Ang kuwarts ay maaaring scratched upang lumikha ng isang sonorous substance dahil sa enerhiya na nakapaloob sa loob ng mga atoms nito.
Makabagong Pagproseso
Ang mga makabagong pamamaraan sa pagpoproseso ay nagbibigay-daan para sa pagbabagong-anyo ng mga malambot na materyales sa mga matitigas na sangkap. Halimbawa:
- Ang pagputol at paghubog ng iba't ibang uri ng mga metal ay maaaring lumikha ng mga produkto na may iba't ibang antas ng tigas at lakas.
- Sa pamamagitan ng prosesong tinatawag na tempering, ang salamin ay maaaring maging matigas na substance.
Ang malawak na paggamit at lehitimong interes sa matitigas na materyales ay humantong sa pagbuo ng isang bangko ng mga artikulo at vendor na pumapayag na ibahagi ang kanilang kaalaman at setting. Ang kakayahang labanan ang pagkasira, pagkapunit, pagkamot, at pagputol ay tinatawag na tigas, at ito ay isang ari-arian na lubos na hinahangad sa maraming iba't ibang industriya.
Konklusyon
So there you have it- ang mga hard materials ay yung mahirap putulin, kaskasin, o ibaluktot. Mayroon silang iisang hanay ng impormasyon ng data, sa halip na nangangailangan ng mga custom na paraan ng hanay. Sumusunod ang mga ito sa mga nauugnay na kinakailangan na ibinigay ng proyekto at ang katigasan ng paghuhukay ay maaaring masukat gamit ang Mohs scale, ang Rockwell scale, at ang Vickers scale. Ang mga matitigas na materyales ay mahalaga para sa pagtatayo at pagmamanupaktura, at maaaring gamitin para sa tigas at tibay. Ginagamit din ang mga ito para sa kaginhawahan at flexibility, kaya dapat mong tuklasin ang malawak na mundo ng matitigas na materyales.
Ako si Joost Nusselder, ang nagtatag ng Tools Doctor, content marketer, at tatay. Gustung-gusto kong sumubok ng mga bagong kagamitan, at kasama ng aking team ay gumagawa ako ng mga malalalim na artikulo sa blog mula noong 2016 upang matulungan ang mga tapat na mambabasa sa mga tool at tip sa paggawa.
