Vật liệu cứng rất khó đối phó. Chúng rất khó cắt, cạo và bóp méo. Họ cũng khó làm việc với. Nhưng chúng là gì?
Độ cứng là thước đo khả năng chống chịu của vật chất rắn đối với các loại thay đổi hình dạng vĩnh viễn khác nhau khi tác dụng lực nén.
Một số vật liệu, chẳng hạn như kim loại, cứng hơn những vật liệu khác. Độ cứng vĩ mô thường được đặc trưng bởi các liên kết liên phân tử mạnh, nhưng hành vi của vật liệu rắn dưới tác dụng của lực rất phức tạp; do đó, có các phép đo độ cứng khác nhau: độ cứng xước, độ cứng vết lõm và độ cứng bật lại.
Trong bài viết này, tôi sẽ giải thích vật liệu cứng là gì và cách chúng được sử dụng trong xây dựng và các ngành công nghiệp khác.
Trong bài đăng này, chúng tôi sẽ đề cập đến:
Thuật ngữ “Vật liệu cứng” thực sự có nghĩa là gì?
Khi chúng ta nói về vật liệu cứng, chúng ta đề cập đến một loại vật liệu cụ thể có đặc tính nhất quán là khó cắt, cạo hoặc biến dạng. Định nghĩa về tài liệu cứng không phải là một bộ dữ liệu hoặc thông tin đơn lẻ có thể tìm thấy trong một tài liệu hoặc một loạt tài liệu. Thay vào đó, nó yêu cầu một tập hợp các phương pháp và hướng dẫn tùy chỉnh để phù hợp với các yêu cầu liên quan của một dự án hoặc cuộc khai quật nhất định.
Độ cứng được đo như thế nào?
Độ cứng của một chất được quyết định bởi cấu trúc tinh thể của nó, cấu trúc này đều đặn và thường khá “chặt chẽ”. Điều này đúng với kim cương, thủy tinh và các vật liệu cứng khác. Độ cứng được đo bằng một tập hợp các phương pháp tiêu chuẩn cho biết mức độ kháng cự của vật liệu khi bị xé, cạo hoặc cắt. Một số phương pháp được sử dụng để đo độ cứng bao gồm:
- Thang đo Mohs, đánh giá độ cứng của vật liệu trên thang điểm từ 1 đến 10
- Thang đo Rockwell, đo độ sâu của vết lõm được tạo bởi một mũi khoan có đầu kim cương
- Thang đo Vickers, đo kích thước của một vết lõm được tạo bởi một mũi khoan có đầu kim cương
Vật liệu cứng được chuẩn bị như thế nào
Vật liệu cứng thường được chuẩn bị bằng nhiều phương pháp khác nhau, tùy thuộc vào vật liệu cụ thể và yêu cầu của dự án. Một số phương pháp phổ biến được sử dụng để chuẩn bị vật liệu cứng bao gồm:
- Cắt bằng cưa kim cương
- Mài bằng máy mài kim cương
- Phun cát
- ăn mòn hóa học
Các thỏa thuận về giới hạn và điều khoản được chỉ định
Khi làm việc với các vật liệu cứng, điều quan trọng cần lưu ý là có thể có các giới hạn hoặc thỏa thuận điều khoản chỉ định xác định cách xử lý hoặc chuẩn bị vật liệu. Ví dụ, có thể có giới hạn về lượng thoát nước có thể được phép ở một địa điểm khai quật cụ thể hoặc có thể có các điều khoản thỏa thuận yêu cầu sử dụng một loại vật liệu cứng cụ thể cho một dự án nhất định.
Vật liệu cứng và mềm: Điều gì khiến chúng khác biệt?
Vật liệu cứng được đặc trưng bởi tính chất rắn và khả năng chống biến dạng cao, trong khi vật liệu mềm tương đối dễ biến dạng và định hình lại. Một số ví dụ phổ biến về vật liệu cứng bao gồm thép, bê tông và vữa, trong khi cao su và bạc là những ví dụ về vật liệu mềm.
Tính hấp dẫn
Một điểm khác biệt chính giữa vật liệu cứng và mềm nằm ở tính chất từ tính của chúng. Các vật liệu cứng, chẳng hạn như nam châm vĩnh cửu, có lực kháng từ cao và có thể bị từ hóa để tạo ra từ trường mạnh. Mặt khác, vật liệu mềm có lực kháng từ thấp và có thể dễ dàng khử từ.
Vòng từ hóa
Vòng từ hóa là một biểu đồ thể hiện mối quan hệ giữa từ trường và từ hóa của vật liệu. Vật liệu cứng có vòng trễ hẹp, cho thấy lực kháng từ cao và từ hóa mạnh, trong khi vật liệu mềm có vòng trễ rộng, cho thấy lực kháng từ thấp và từ hóa yếu.
Cấu trúc nguyên tử
Cấu trúc nguyên tử của vật liệu cũng đóng một vai trò trong việc xác định độ cứng của nó. Các vật liệu cứng thường có cấu trúc nguyên tử có trật tự cao, với các nguyên tử được sắp xếp theo một khuôn mẫu thông thường. Mặt khác, các vật liệu mềm có cấu trúc nguyên tử hỗn loạn hơn, với các nguyên tử được sắp xếp theo mô hình bán ngẫu nhiên.
Sử dụng
Các đặc tính của vật liệu cứng và mềm làm cho chúng phù hợp với các ứng dụng khác nhau. Vật liệu cứng thường được sử dụng trong xây dựng và sản xuất, nơi sức mạnh và độ bền là quan trọng. Mặt khác, các vật liệu mềm thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi phải có sự chuyển động và tính linh hoạt, chẳng hạn như trong quần áo và giày dép.
Thuộc tính âm thanh
Vật liệu cứng cũng có xu hướng phát ra âm thanh, nghĩa là chúng tạo ra âm thanh vang khi bị va đập. Điều này là do các nguyên tử trong vật liệu cứng được đóng gói chặt chẽ và có thể dao động dễ dàng. Mặt khác, các vật liệu mềm không có âm thanh và không tạo ra âm thanh vang khi đánh.
Khám phá thế giới rộng lớn của vật liệu cứng
Vật liệu cứng là chất rắn không thể dễ dàng biến dạng hoặc định hình lại. Chúng chứa các nguyên tử được sắp xếp chặt chẽ trong một cấu trúc tinh thể thông thường, mang lại cho chúng những đặc tính độc đáo. Độ cứng của một chất được xác định bởi khả năng chống trầy xước, cắt hoặc cạo của chất đó.
Sự khác biệt giữa vật liệu cứng và mềm
Sự khác biệt giữa vật liệu cứng và mềm là rất lớn. Một số khác biệt chính bao gồm:
- Vật liệu cứng rắn chắc và không thể dễ dàng biến dạng hoặc định hình lại, trong khi vật liệu mềm dẻo hơn và có thể dễ dàng tạo hình hoặc tạo hình.
- Vật liệu cứng thường bền hơn và lâu dài hơn vật liệu mềm.
- Vật liệu cứng thường được sử dụng trong các ứng dụng cần sức mạnh và độ bền, trong khi vật liệu mềm thường được sử dụng trong các ứng dụng cần sự thoải mái và linh hoạt hơn.
Vật liệu cứng tùy chỉnh
Một khía cạnh quan trọng của vật liệu cứng là chúng có thể được tùy chỉnh để đáp ứng các nhu cầu cụ thể. Ví dụ, bằng cách thay đổi cấu trúc tinh thể của vật liệu, có thể thay đổi độ cứng, độ bền và các tính chất khác của vật liệu đó. Điều này cho phép các kỹ sư và nhà khoa học tạo ra các vật liệu phù hợp với các ứng dụng cụ thể.
Truy cập tài liệu cứng
Việc tiếp cận các vật liệu cứng có thể là một thách thức, vì chúng thường được chứa trong lòng đất hoặc các vật liệu tự nhiên khác. Tuy nhiên, những tiến bộ trong công nghệ đã giúp việc tìm kiếm và trích xuất các vật liệu này dễ dàng hơn. Ví dụ, các kỹ thuật khai thác cho phép chúng ta tiếp cận các vật liệu cứng như kim cương và sắt mà trước đây rất khó tiếp cận.
Câu hỏi về độ cứng
Câu hỏi về độ cứng là một câu hỏi quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Bằng cách hiểu các đặc tính của vật liệu cứng, chúng ta có thể tạo ra các cấu trúc chắc chắn hơn, bền hơn, phát triển các công cụ cắt và chất mài mòn mới, đồng thời tạo ra các vật liệu tùy chỉnh cho các ứng dụng cụ thể. Cho dù bạn là một nhà khoa học, kỹ sư hay chỉ đơn giản là tò mò về thế giới xung quanh, việc nghiên cứu các vật liệu cứng chắc chắn sẽ cung cấp nhiều câu trả lời và hiểu biết sâu sắc.
Vật liệu có thể biến đổi thành chất cứng rắn
Một số yếu tố tự nhiên có khả năng biến đổi thành vật liệu cứng rắn thông qua quá trình xử lý. Ví dụ:
- Sắt có thể được xử lý thành thép cường lực, có độ cứng và độ bền cao.
- Boron có thể được xử lý thành boron cacbua, là một trong những vật liệu cứng nhất mà con người biết đến.
- Bạc có thể được chế biến thành bạc nguyên chất, cứng hơn bạc nguyên chất.
Công thức tùy chỉnh
Một số vật liệu có thể được tùy chỉnh thông qua các công thức để cho phép chúng chống mài mòn, trầy xước và cắt. Ví dụ:
- Vữa có thể được trộn với các thành phần khác nhau để tạo ra một sản phẩm bê tông với các đặc tính độc đáo.
- Cao su có thể được xử lý để tạo ra sản phẩm có độ cứng và độ bền cao.
Năng lượng được lưu trữ
Một số vật liệu có khả năng lưu trữ năng lượng, cho phép chúng biến đổi thành chất cứng. Ví dụ:
- Băng có thể bị biến dạng và định hình lại để tạo ra một chất cứng do năng lượng được lưu trữ bên trong nó.
- Thạch anh có thể bị trầy xước để tạo ra một chất âm thanh do năng lượng chứa trong các nguyên tử của nó.
chế biến hiện đại
Các kỹ thuật xử lý hiện đại cho phép chuyển đổi các vật liệu mềm thành các chất cứng. Ví dụ:
- Cắt và tạo hình các loại kim loại khác nhau có thể tạo ra các sản phẩm có độ cứng và độ bền khác nhau.
- Thông qua một quá trình gọi là tôi luyện, thủy tinh có thể biến thành một chất cứng.
Việc sử dụng rộng rãi và mối quan tâm chính đáng đối với các vật liệu cứng đã dẫn đến sự phát triển của một ngân hàng các bài báo và nhà cung cấp đồng ý chia sẻ kiến thức và cài đặt của họ. Khả năng chống mài mòn, trầy xước và cắt được gọi là độ cứng, và nó là đặc tính rất được săn đón trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.
Kết luận
Vì vậy, bạn có nó - vật liệu cứng là những vật liệu khó cắt, cạo hoặc biến dạng. Chúng có một tập hợp thông tin dữ liệu duy nhất, thay vì yêu cầu các phương thức tập hợp tùy chỉnh. Chúng phù hợp với các yêu cầu liên quan do dự án đưa ra và độ cứng của hố đào có thể được đo bằng thang Mohs, thang Rockwell và thang Vickers. Vật liệu cứng rất quan trọng đối với xây dựng và sản xuất, và có thể được sử dụng cho độ cứng và độ bền. Chúng cũng được sử dụng để tạo sự thoải mái và linh hoạt, vì vậy bạn nên khám phá thế giới rộng lớn của vật liệu cứng.
Tôi là Joost Nusselder, người sáng lập Tools Doctor, nhà tiếp thị nội dung và là cha. Tôi thích dùng thử thiết bị mới và cùng với nhóm của mình, tôi đã tạo các bài viết chuyên sâu trên blog kể từ năm 2016 để giúp những độc giả trung thành với các công cụ và mẹo chế tạo.
