خواص مکانیکی فلزات: مقدمه

داشتن درک محکم از خواص مکانیکی یک فلز به شما کمک می کند تا زمانی که بست هایی مانند پین رولپلاک را خریداری می کنید، تعیین کنید که کدام ماده برای کاربرد شما مناسب است.

خواص مکانیکی فلزات: فهرست

برخی از مهمترین خواص مکانیکی برای درک عبارتند از:

سختی پذیری:توانایی یک فلز برای رسیدن به سختی مطلوب.

ماشین کاری:اندازه گیری برای تعیین اینکه یک فلز چقدر راحت می تواند برش داده شود.

مقاومت در برابر خوردگی:توانایی یک فلز برای مقاومت در برابر عناصر یا محیط های خورنده یا در حال زوال.

در درون آن ویژگی ها، چندین ویژگی دیگر برای درک ضروری می شوند. آنها عبارتند از:

تنش کششی:نوعی تنش که یک ماده را در جهت مخالف می کشد.

مقاومت کششی:حداکثر تنش کششی که یک ماده می تواند تحمل کند.

قابلیت ارتجاعی:توانایی یک فلز برای برگشت به شکل اولیه خود پس از تجربه یک نیروی تغییر شکل.

تغییر شکل پلاستیک:تغییر شکل دائمی (اما نه شکستگی) یک فلز.

قدرت تسلیم:نقطه ای که در آن رفتار الاستیک فلز جای خود را به تغییر شکل پلاستیک می دهد.

تنش برشی:تنش نیرویی که می تواند باعث شکستن یا تکه تکه شدن فلز در امتداد صفحات آن شود.

شکل پذیری:اندازه گیری توانایی فلز برای تغییر شکل پلاستیک بدون شکستن.

سختی:ترکیبی از شکل پذیری فلز و استحکام کششی.

بیایید نگاهی عمیق‌تر به هر یک از این ویژگی‌ها بیندازیم تا بهتر درک کنیم که چگونه با هم کار می‌کنند تا رفتار یک فلز را نشان دهیم.

سختی پذیری

سختی پذیریپتانسیل یک فلز برای رسیدن به مطلوب استسختی- اندازه گیری مقاومت فلز در برابر تغییر شکل پلاستیک، که تحت تاثیر استحکام کششی و خواص کشسانی مواد است. برای تعیین اینکه آیا یک فلز تا حد مطلوبی قابل سخت شدن است، مهم است که بدانیم سختی چگونه اندازه گیری می شود.

سختی

برای رسیدن به سختی، یک فلز باید به فاز آستنیتی گرم شود، که یک فاز جامد با دمای بالا است که در آن اتم‌ها مرتب می‌شوند، و سپس به سرعت به فاز مارتنزیتی خنک می‌شود، که حالت سخت شده فولاد است که وقتی فولاد آستنیتی سرد می‌شود، ایجاد می‌شود. خیلی سریع که اتم ها به پیکربندی اولیه خود بازگردند. عملیات حرارتی اختیاری معروف به تمپرینگ، سختی فلز را به درجات مختلف تنظیم می کند.

سختی یک فلز را می‌توان با آزمایش‌های مختلفی اندازه‌گیری کرد که رایج‌ترین آن‌ها آزمایش‌های Rockwell، Brinell، Vickers و Knoop است. هر نتیجه آزمایش به صورت یک عدد و به دنبال مخفف آزمون نمایش داده می‌شود، اگرچه برخی آزمایش‌ها اجزای دیگری مانند مقدار نیروی اعمال‌شده، نمایشی از نوع ماده و زمان سپری شده در طول آزمایش را به نتایج نهایی اضافه می‌کنند. برای هر آزمایش، یک عدد سختی کمتر نشان دهنده مواد نرم تر است، در حالی که اعداد بالاتر نشان دهنده مواد سخت تر است.

ماشین کاری

ماشینکاری بودن یک ویژگی فلزی نسبتاً ذهنی است که میزان برش آسان فلز را نشان می دهد. نمی توان آن را دقیقاً اندازه گیری کرد (برخلاف سختی) زیرا عوامل خارجی بر این ویژگی تأثیر می گذارد. این متغیرها شامل مواد برش فلز، دمای مواد و هوای اطراف، استفاده از مایعات برش، سرعت برش و غیره است.

اما AISI دید که نیاز به چارچوبی وجود دارد که به عنوان پایه ای برای تعیین قابلیت ماشینکاری عمل کند. این منجر به ایجاد شاخص ماشینکاری شد که از یک فرمول استاندارد برای ارزیابی ماشینکاری فلزات مختلف استفاده می کند.

رتبه بندی ماشینکاری

این فرآیند شامل مقایسه ماشین‌کاری هر فلز با فولاد سرد کشیده‌شده B1112 بود که رتبه ماشین‌کاری (MR) 1 را به خود اختصاص داد و به عنوان فلز استاندارد عمل کرد. AISI فلزات مختلف را در برابر سرعت برش B1112 با عمر ابزار خاص مورد بررسی قرار داد تا امتیازی ارائه کند.

MR حاصل برای هر فلز به صورت درصد بیان می شود که B1112 100% دریافت می کند. اگر یک فلز امتیاز کمتر از 100% بدست آورد، ماشین کاری آن سخت تر از B1112 است. اگر امتیاز بالای 100% داشته باشد ماشینکاری آسانتر است. به عنوان مثال، فولاد کربنی 1095 دارای MR حدود 45٪ به دلیل محتوای کربن آن است. از طرف دیگر، آلومینیوم 6061 دارای MR نزدیک به 270٪ است.

مقاومت در برابر خوردگی

خوردگیزمانی است که یک فلز از بین می‌رود و چگالی خود را از دست می‌دهد، زیرا نمی‌تواند در مقابل تعامل بین خود و محیط خارجی مقاومت کند.مقاومت در برابر خوردگیتوانایی فلز برای مقاومت در برابر آن فعل و انفعال است، معمولاً به دلیل ترکیب آلیاژی، پوشش محافظ یا هر دو.

اکسیژن، مایعات، دما، اتمسفر، مواد شیمیایی، جریان های الکتریکی، خاک و زباله متغیرهای خارجی رایجی هستند که بر خوردگی اثر می گذارند. هر یک از این مولفه ها این قابلیت را دارند که به عنوان کانالی برای سایر قسمت ها عمل کنند که ممکن است منجر به تعاملات بیشتر شود. محیط فلز نیز بر نحوه رفتار خوردگی تأثیر خواهد داشت. به عنوان مثال، فلزی که در آب دریا غوطه ور شده است، به اندازه فلزی که در بیرون رها شده یا در کارخانه مواد شیمیایی نگهداری می شود، در برابر خوردگی مقاوم نخواهد بود. از آنجایی که فلزات مختلف انواع مختلفی از حفاظت را ارائه می دهند، بسیار مهم است که بفهمیم یک فلز برای عملکرد موفقیت آمیز در کاربرد مورد نظر خود به چه نوع مقاومت در برابر خوردگی نیاز دارد.

چندین آلیاژ محبوب در هر دو محیط و محیط طبیعی مقاومت خوبی در برابر خوردگی نشان می دهند:

· فولاد ضد زنگ سری 300 به خودی خود در برابر خوردگی مقاوم نیستند. آنها برای نشان دادن مقاومت به پوشش، غیرفعال سازی یا آبکاری نیاز دارند. با این حال، 316 به دلیل مقاومت در برابر خوردگی در محیط های آب شور شناخته شده است. فولادهای ضد زنگ سری 400 مقاومت در برابر خوردگی خوبی در برابر عناصر طبیعی ملایم از خود نشان می دهند.

· فلزات دیگری که مقاومت خوبی در برابر خوردگی در برابر عناصر طبیعی دارند عبارتند از برنج 360 و 464 که در محیط های آب شور به خوبی عمل می کنند.

فرآیندهای تکمیل، آبکاری و پوشش هایی که مقاومت در برابر خوردگی ایجاد می کنند شامل بازدارنده های زنگ زدگی، آلیاژهای آلومینیوم آندایز کننده، اکسید سیاه، پوشش های تبدیل کرومات، آبکاری، فسفات روی یا منگنز، فسفات رنگی، آلومینیوم گرم غوطه ور، و آبکاری روی روی هستند. .