З твердими матеріалами важко мати справу. Їх важко порізати, зішкребти та спотворити. З ними також важко працювати. Але які вони?
Твердість — це показник того, наскільки тверда речовина стійка до різного роду постійних змін форми під час застосування стискаючої сили.
Деякі матеріали, наприклад метал, твердіші за інші. Макроскопічна твердість зазвичай характеризується міцними міжмолекулярними зв’язками, але поведінка твердих матеріалів під дією дії є складною; тому існують різні вимірювання твердості: твердість подряпин, твердість вдавлення та твердість відскоку.
У цій статті я поясню, що таке тверді матеріали та як вони використовуються в будівництві та інших галузях промисловості.
У цьому пості ми розглянемо:
Що насправді означає термін «твердий матеріал»?
Коли ми говоримо про тверді матеріали, ми маємо на увазі певний тип матеріалу, який має постійну властивість, що його важко різати, зішкребти або деформувати. Визначення твердого матеріалу – це не окремий набір даних або інформації, які можна знайти в одному документі чи серії документів. Замість цього він вимагає спеціального набору методів і вказівок, щоб відповідати відповідним вимогам даного проекту або розкопок.
Як вимірюється твердість?
Твердість речовини визначається її кристалічною структурою, яка є правильною і часто досить «щільною». Це вірно для алмазів, скла та інших твердих матеріалів. Твердість вимірюється за допомогою набору стандартних методів, які вказують на рівень стійкості матеріалу до розриву, подряпин чи порізів. Деякі з методів вимірювання твердості включають:
- Шкала Мооса, яка оцінює твердість матеріалу за шкалою від 1 до 10
- Шкала Роквелла, яка вимірює глибину вдавлення, зробленого індентором з алмазним наконечником
- Шкала Віккерса, яка вимірює розмір поглиблення, зробленого індентором з алмазним наконечником
Як готуються тверді матеріали
Тверді матеріали часто готують різними методами, залежно від конкретного матеріалу та вимог проекту. Деякі поширені методи, які використовуються для підготовки твердих матеріалів, включають:
- Різання алмазною пилкою
- Шліфування алмазною болгаркою
- Піскоструминна
- Хімічний травлення
Визначені обмеження та положення угод
Під час роботи з твердими матеріалами важливо мати на увазі, що можуть існувати визначені обмеження або пункти угод, які визначають, як слід обробляти або готувати матеріал. Наприклад, можуть існувати обмеження на кількість дренажу, який можна дозволити на певному місці розкопок, або можуть існувати пункти угод, які вимагають використання певного типу твердого матеріалу для даного проекту.
Тверді та м’які матеріали: що їх відрізняє?
Тверді матеріали характеризуються твердою природою та високою стійкістю до деформації, тоді як м’які матеріали порівняно легко деформувати та змінювати форму. Деякі поширені приклади твердих матеріалів включають сталь, бетон і розчин, тоді як гума та срібло є прикладами м’яких матеріалів.
Магнітні властивості
Ще одна ключова відмінність між твердими та м’якими матеріалами полягає в їхніх магнітних властивостях. Тверді матеріали, такі як постійні магніти, мають високу коерцитивну силу і можуть бути намагнічені для створення сильного магнітного поля. З іншого боку, м’які матеріали мають низьку коерцитивну силу і легко розмагнічуються.
Петля намагнічення
Петля намагніченості — це графік, який показує залежність між магнітним полем і намагніченістю матеріалу. Тверді матеріали мають вузьку петлю гістерезису, що вказує на високу коерцитивну силу та сильну намагніченість, тоді як м’які матеріали мають широку петлю гістерезису, що вказує на низьку коерцитивну силу та слабку намагніченість.
Атомна будова
Атомна структура матеріалу також відіграє роль у визначенні його твердості. Тверді матеріали зазвичай мають високовпорядковану атомну структуру з регулярним розташуванням атомів. З іншого боку, м’які матеріали мають більш невпорядковану атомну структуру з атомами, розташованими у напіввипадковому порядку.
Використовує
Властивості твердих і м'яких матеріалів роблять їх придатними для різних застосувань. Тверді матеріали часто використовуються в будівництві та виробництві, де важливі міцність і довговічність. З іншого боку, м’які матеріали часто використовуються там, де потрібні рух і гнучкість, наприклад, в одязі та взутті.
Сонорні властивості
Тверді матеріали також мають тенденцію бути звучними, тобто виробляють дзвінкий звук під час удару. Це пояснюється тим, що атоми твердих матеріалів щільно упаковані й можуть легко вібрувати. З іншого боку, м’які матеріали не звучать і не видають дзвінкого звуку при ударі.
Дослідження величезного світу твердих матеріалів
Тверді матеріали - це тверді речовини, які не можна легко деформувати або змінити форму. Вони містять атоми, які компактно розташовані в правильній кристалічній структурі, що надає їм унікальних властивостей. Твердість речовини визначається її здатністю протистояти подряпинам, розрізам або подряпинам.
Відмінності між твердими та м’якими матеріалами
Різниця між твердими та м’якими матеріалами величезна. Деякі з ключових відмінностей включають:
- Тверді матеріали є твердими і не можуть бути легко деформовані або змінені, тоді як м’які матеріали є більш гнучкими і їх можна легко формувати або формувати.
- Тверді матеріали, як правило, більш міцні та довговічні, ніж м’які матеріали.
- Тверді матеріали часто використовуються там, де важливі міцність і довговічність, тоді як м’які матеріали часто використовуються там, де важливіше комфорт і гнучкість.
Індивідуальні тверді матеріали
Одним з важливих аспектів твердих матеріалів є те, що їх можна налаштувати відповідно до конкретних потреб. Наприклад, змінюючи кристалічну структуру матеріалу, можна змінити його твердість, міцність та інші властивості. Це дозволяє інженерам і науковцям створювати матеріали, адаптовані до конкретних застосувань.
Доступ до твердих матеріалів
Доступ до твердих матеріалів може бути проблемою, оскільки вони часто містяться в землі чи інших природних матеріалах. Однак розвиток технологій полегшив пошук і видобуток цих матеріалів. Наприклад, технології видобутку дають нам доступ до таких твердих матеріалів, як алмази та залізо, до яких колись було важко дістатися.
Питання твердості
Питання твердості є важливим у багатьох різних областях. Розуміючи властивості твердих матеріалів, ми можемо створювати міцніші та довговічніші конструкції, розробляти нові ріжучі інструменти та абразиви, а також створювати спеціальні матеріали для конкретних застосувань. Незалежно від того, чи ви вчений, інженер чи просто цікавитеся навколишнім світом, вивчення твердих матеріалів обов’язково дасть багато відповідей і розуміння.
Матеріали, здатні перетворюватися на тверді тверді речовини
Деякі природні елементи мають здатність перетворюватися на тверді тверді матеріали шляхом обробки. Наприклад:
- Залізо можна переробити в загартовану сталь, яка має високий рівень твердості та міцності.
- Бор можна переробити в карбід бору, який є одним із найтвердіших матеріалів, відомих людині.
- Срібло можна переробити в стерлінгове срібло, яке є твердішим за чисте срібло.
Індивідуальні формули
Деякі матеріали можна налаштувати за допомогою формул, щоб забезпечити їх стійкість до зношування, розриву, подряпин і порізів. Наприклад:
- Розчин можна змішувати з різними елементами для створення бетонного продукту з унікальними властивостями.
- Гуму можна обробити для створення продукту з високою твердістю та міцністю.
Зберігається енергія
Деякі матеріали мають здатність накопичувати енергію, що дозволяє їм перетворюватися на тверду речовину. Наприклад:
- Завдяки накопиченій у ньому енергії лід можна деформувати та змінювати форму, щоб створити тверду речовину.
- Кварц можна подряпати, щоб створити звучну речовину завдяки енергії, що міститься в його атомах.
Сучасна обробка
Сучасні технології обробки дозволяють перетворювати м'які матеріали в тверді. Наприклад:
- Різання та формування різних видів металів дозволяє створювати вироби з різними рівнями твердості та міцності.
- Завдяки процесу, який називається загартуванням, скло можна перетворити на тверду речовину.
Широке використання та законний інтерес до твердих матеріалів призвело до розвитку банку статей і постачальників, які погоджуються поділитися своїми знаннями та налаштуваннями. Здатність протистояти зносу, розриву, подряпинам і порізам називається твердістю, і це властивість, яка дуже цінується в багатьох галузях промисловості.
Висновок
Отже, ось і все: тверді матеріали – це ті, які важко різати, зішкребти або деформувати. Вони мають єдиний набір інформації про дані замість того, щоб вимагати спеціальних методів. Вони відповідають відповідним вимогам даного проекту, а твердість виїмки можна виміряти за шкалою Мооса, шкалою Роквелла та шкалою Віккерса. Тверді матеріали важливі для будівництва та виробництва, і їх можна використовувати для твердості та довговічності. Вони також використовуються для комфорту та гнучкості, тому вам варто досліджувати величезний світ твердих матеріалів.
Я Йост Нуссельдер, засновник Tools Doctor, контент-маркетолог і тато. Я люблю випробовувати нове обладнання, і разом зі своєю командою я створюю детальні статті в блозі з 2016 року, щоб допомогти лояльним читачам інструментами та порадами щодо виготовлення.
