مواد الصفائح المعدنية: ما تحتاج إلى معرفته
كيف تتطور الصفائح المعدنية من مواد خام إلى مكونات معقدة في أجهزتنا اليومية؟ تتعمق هذه المقالة في عالم تصنيع الصفائح المعدنية الرائع، وتستكشف مواد مثل الصفائح المعدنية من نوع SPCC،...
لماذا تتحمل بعض المعادن البيئات القاسية بينما يفشل البعض الآخر؟ يعد فهم أداء المواد المعدنية أمرًا أساسيًا لاختيار المادة المناسبة للتطبيق الخاص بك. تستكشف هذه المقالة الخواص الفيزيائية والكيميائية والميكانيكية التي تحدد سلوك المعدن في ظل ظروف مختلفة. تعمّق للتعرف على عوامل مثل المرونة ومقاومة التآكل وقوة الشد، واكتشف كيف تؤثر هذه الخصائص على اختيار المواد في الهندسة والتصنيع.
يعتمد اختيار المواد في المقام الأول على أداء المواد المعدنية.
يمكن تصنيف خصائص المواد المعدنية إلى فئتين: أداء المعالجة وأداء الخدمة.
يشير أداء الخدمة إلى كيفية أداء الأجزاء المعدنية في ظروف الاستخدام الفعلي.
يحدد أداء المواد المعدنية نطاق تطبيقها.
يشمل هذا الأداء الخواص الفيزيائية والكيميائية والميكانيكية.
تتميز الخواص الفيزيائية للمعدن بسلوكه تحت التأثيرات الفيزيائية للقوة والحرارة والضوء والكهرباء.
انظر الجدول 1 للاطلاع على مؤشرات الأداء المادي الرئيسية.
الجدول 1 الخواص الفيزيائية للمعادن
| الاسم والرمز | الصيغة الحسابية أو طريقة التعبير | المعنى والوصف |
| معامل المرونة E (ميجا باسكال) |  أين:σ - الإجهاد، ميجا باسكال; ξ - سلالة، %; حمولة الشد F، نيوتن لو - الطول الأصلي للعينة، مم; S0 - مساحة المقطع العرضي الأصلي للعينة، مم²; Δ L - الاستطالة المطلقة، مم. | في نطاق التشوه المرن، يُطلق على نسبة الإجهاد إلى الإجهاد معامل المرونة، والذي يمثل قدرة المواد على مقاومة التشوه المرن. تعكس القيمة العددية صعوبة التشوه المرن للمادة وتعادل الإجهاد المطلوب لجعل المادة تنتج تشوهًا مرنًا للوحدة. بالنسبة للمكونات ذات التشوه المرن الصغير المطلوب في التطبيقات الهندسية، يجب اختيار المواد ذات معامل المرونة العالية. يمكن قياس معامل المرونة عن طريق اختبار الشد. |
| معامل القص G (MPA) |  أين: d。- قطر العينة، مم; L0 - طول مقياس العينة، مم; م-عزم الدوران، ن - مم; Φ- زاوية الالتواء، (°). | في نطاق التشوه المرن، تسمى نسبة إجهاد القص إلى إجهاد القص معامل القص. وهو ثابت مادي يمثل قدرة المادة على مقاومة إجهاد القص. وأحيانًا يُطلق عليه أيضًا معامل القص أو معامل الصلابة، وفي المواد متساوية الخواص تكون له العلاقة التالية مع معامل المرونة E ونسبة بواسون: g = e / [2 (1 + v). غالبًا ما يستخدم اختبار الالتواء في المختبر لتحديد معامل القص للمواد. |
| نسبة بواسون v |  أين: ξ1 - الإجهاد الطولي،%; ξ2 - الإجهاد المستعرض،%. | تحت تأثير إجهاد محوري موزع بشكل منتظم وضمن الحد التناسبي للتشوه المرن، تسمى القيمة المطلقة لنسبة الانفعال العرضي إلى الانفعال الطولي نسبة بواسون، وتُعرف أيضًا باسم معامل التشوه العرضي. بالنسبة للمواد متساوية الخواص تكون هذه القيمة ثابتة ضمن نطاق الحد النسبي للتشوه المرن. خارج هذا النطاق، تتغير هذه القيمة مع متوسط الإجهاد ونطاق الإجهاد المستخدم، ولا تسمى نسبة بواسون. بالنسبة للمواد متباينة الخواص يوجد العديد من نسب بواسون. تبلغ نسبة بواسون لمواد الصلب الكربوني الشائعة 0.24 إلى 0.28. نسبة بواسون لها العلاقة التالية مع معامل المرونة E ومعامل القص G:v=E/2G-1. |
| الكثافة ρ (ر/م)3) | Ρ=م/ف أين: م-كتلة الجسم، ر1; V - حجم الجسم، م3. | يمثل الكتلة لكل وحدة حجم من المعدن. تختلف كثافة المواد المعدنية المختلفة، وترتبط قيمة كثافة المادة ارتباطًا مباشرًا بوزن الأجزاء المصنوعة منها ومدى انضغاطها. |
| درجة الانصهار رR (℃) | – | تسمى درجة الحرارة التي تتعايش عندها الحالة البلورية والحالة السائلة لمادة ما في حالة اتزان درجة الانصهار. ترتبط درجة انصهار البلورة بالضغط. تحت ضغط معين، تكون درجة انصهار البلورة تحت ضغط معين هي نفس درجة التجمد. تعد نقطة الانصهار أحد الأسس المهمة لصياغة مواصفات عملية التشغيل الساخن للمواد. بالنسبة للمواد غير المتبلورة مثل الزجاج، لا توجد درجة انصهار، بل درجة حرارة التليين فقط. |
| الاسم والرمز | الصيغة الحسابية أو طريقة التعبير | المعنى والوصف |
| السعة الحرارية النوعية C [جول / (كجم - كلفن)] |  أين: dQ / dT - السعة الحرارية، J / K; م-كتلة، كجم | تصبح الحرارة التي يمتصها جسم ما لكل وحدة كتلة لكل 1 ℃ زيادة أو الحرارة المنطلقة لكل 1 ℃ نقصان السعة الحرارية النوعية للمادة. إنها معلمة عملية مهمة لصياغة مواصفات عملية المعالجة الساخنة للمواد. |
| الانتشار الحراري أ (م ²/ثانية) |  أين: λ - الموصلية الحرارية، w / (م - كلفن); Cp - السعة الحرارية المحددة بالضغط الثابت، J / (كجم - كلفن); ρ- الكثافة، كجم/م3. | وهي كمية فيزيائية تعكس سرعة تجانس درجة الحرارة في جسم غير متساوٍ في درجة الحرارة، وتمثل خصائص تباين السرعة في عملية التوصيل الحراري غير المستقر. |
| الموصلية الحرارية [واط/(م - كلفن)] |  أين: q - كثافة التدفق الحراري، ث/م2؛ dt / dn - تدرج درجة الحرارة في اتجاه الطور العمودي للواجهة، والإشارة الناقصة هي اتجاه انخفاض درجة الحرارة; λ - الموصلية الحرارية، W / (م - كلفن). | الكمية الفيزيائية التي تميز التوصيلية الحرارية لمادة معدنية. عندما يكون الفرق في درجة الحرارة على طول وحدة طول اتجاه التدفق الحراري 1 درجة مئوية لكل وحدة زمنية، فإن الحرارة المسموح بها لكل وحدة مساحة تسمى الموصلية الحرارية للمادة. تتمتع المواد ذات الموصلية الحرارية الكبيرة بموصلية حرارية جيدة; والعكس صحيح. وهو مؤشر أداء مهم لقياس التوصيل الحراري للمواد. |
| معامل التمدد الخطي أ (1 / ك أو 1 / ℃) |  أين:l2 - الطول بعد التسخين، مم; l1 الطول الأصلي، مم; t2-t1 - فرق درجة الحرارة، K أو ℃; Δل - الطول المتزايد، مم. | تصبح نسبة الطول الزائد إلى الطول الأصلي هي معامل التمدد الخطي عندما تزيد درجة حرارة المعدن بمقدار 1 ℃. يختلف معدل التمدد الخطي للمواد في مناطق درجات الحرارة المختلفة. وبوجه عام، تشير القيمة المعطاة إلى متوسط معامل التمدد الخطي لمنطقة درجة حرارة معينة. وهو مؤشر أداء لقياس التمدد الحراري للمواد. تتميز المادة ذات معامل التمدد الخطي العالي بخاصية تورم عالية بعد التسخين; والعكس صحيح. |
| المقاومة النوعية ρ ± （Q-م) |  أين: R - مقاومة الموصل، Q; ق - مساحة المقطع العرضي للموصل، م2; ل - طول الموصل، م. | الطول 1 متر ومساحة المقطع العرضي 1 متر مربع قيمة مقاومة الموصل هي المقاومة النوعية، وهي مؤشر على مقاومة المادة عندما يمر بها التيار. تتميز المادة ذات المقاومة العالية بمقاومة عالية وموصلية ضعيفة; على العكس، فإن الموصلية جيدة. |
| الموصلية y (ث / م) |  أين: 1 / R - التوصيلية، S; ق - مساحة المقطع العرضي للموصل، م ²؛ م²؛ م ل - طول الموصل، م. | عندما يحافظ الموصِّل على وحدة تدرج جهد (أي فرق الجهد)، فإن التيار المتدفق عبر وحدة المساحة يسمى التوصيلية. وهي كمية فيزيائية تعكس العلاقة بين المجال الكهربائي وكثافة التيار في الموصل. وهو مؤشر لقياس توصيلية الموصلية. وهو مقلوب للمقاومة النوعية. من بين المعادن، تتمتع الفضة بأفضل توصيلية، وموصلية الفضة محددة بـ 100%. النسبة المئوية التي تم الحصول عليها بمقارنة المواد المعدنية بالفضة هو توصيل المادة. |
| فاقد الحديد P (ث / كجم) | بشكل عام، يمكن معرفة فقدان الوحدة للقلب الحديدي في ظل تردد طاقة 50 هرتز للتيار المتردد مباشرةً من منحنى الفقد النوعي (أي فقدان وحدة الحديد) أو ورقة بيانات المادة. | تسمى الطاقة التي تستهلكها مادة القلب الحديدي للمحرك أو المحول لكل وحدة وزن تحت تأثير المجال المغناطيسي المتردد بفقدان القلب الحديدي، والذي يشار إليه بفقدان الحديد اختصارًا. ويشمل فقدان التباطؤ، وفقدان التيار الدوامي والخسارة المتبقية. يمكن أن يؤدي استخدام المواد ذات الفقد المنخفض للحديد إلى تقليل الفقد الكلي للمنتجات وتحسين كفاءة المنتجات. |
| النفاذية P (H / M) |  أين:ب - قوة الحث المغناطيسي، T; H - شدة المجال المغناطيسي، A/م. | تسمى نسبة شدة الحث المغناطيسي إلى شدة المجال المغناطيسي بالنفاذية، وهي مؤشر أداء لقياس صعوبة مغنطة المواد المغناطيسية. كلما زادت النفاذية زادت سهولة مغنطة المادة. بالنسبة للمواد المغناطيسية مثل الحديد والصلب، فإن النفاذية ليست قيمة ثابتة، ولكنها ترتبط بخصائص الحديد والصلب ودرجة التشبع المغناطيسي. ووفقًا للنفاذية، تنقسم المواد المغناطيسية عمومًا إلى فئتين: المواد المغناطيسية اللينة (بقيمة p تبلغ عشرات الآلاف أو حتى الملايين) والمواد المغناطيسية الصلبة (بقيمة 1 تقريبًا). |
| الاسم والرمز | الصيغة الحسابية أو طريقة التعبير | المعنى والوصف |
| شدة الحث المغناطيسي B（T） |  أين:واو - قوة المجال المغناطيسي، نيوتن I-شدة التيار، أ; ل - طول الموصل، م. | إن شدة الحث المغناطيسي عند نقطة معينة في المجال المغناطيسي تساوي نسبة قوة المجال المغناطيسي على السلك المكهرب الموضوع عند تلك النقطة العمودية على اتجاه المجال المغناطيسي إلى حاصل ضرب شدة التيار في السلك وطول السلك. وهي كمية فيزيائية تميز قوة المجال المغناطيسي وخصائص اتجاهه، وهي مؤشر أداء الوزن لقياس القوة المغناطيسية للمواد المغناطيسية. إن استخدام المواد ذات قوة الحث المغناطيسي العالية يمكن أن يقلل من حجم قلب الحديد، ويقلل من وزن المنتج، ويوفر الموصل، ويقلل من الفقد الناجم عن مقاومة الموصل. |
| القوة القسرية هو (أمبير/م) | – | القوة القسرية هي مؤشر أداء لقياس القدرة على إزالة المغناطيسية والاحتفاظ المغناطيسية للمواد المغناطيسية. بعد مغنطة المادة المغناطيسية مرة واحدة وإزالة قوة المجال المغناطيسي، لا تختفي قوة الحث المغناطيسي، وتبقى قوة حث مغناطيسي متبقية معينة، أي المغناطيسية المتبقية. وتسمى هذه الخاصية القوة القسرية. القيمة المطلقة لشدة المجال المغناطيسي العكسي المطبقة لإزالة شدة الحث المغناطيسي الحديدي هي القوة القسرية للمغناطيس الحديدي أو ببساطة القوة القسرية. بالنسبة للمواد المغناطيسية اللينة، كلما انخفضت الإكراهية، كان ذلك أفضل; بالنسبة للمواد المغناطيسية الصلبة، كلما زادت الإكراهية، كان ذلك أفضل. |
الخاصية الكيميائية لـ المواد المعدنية تُعرَّف بأنها مقاومة المواد المعدنية للهجوم الكيميائي من قبل المواد المختلفة المسببة للتآكل، سواء في درجة حرارة الغرفة أو في درجات الحرارة العالية.
السمة الأساسية للمواد المعدنية من حيث خواصها الكيميائية هي مقاومتها للتآكل.
تشير مقاومة التآكل إلى قدرة المواد المعدنية على تحمل التأثيرات الضارة للعناصر المسببة للتآكل في بيئتها.
يحدث التآكل الكيميائي عندما يكون هناك تفاعل كيميائي مباشر بين المعدن والبيئة المحيطة به.
ويشمل كلاً من التآكل الغازي والتآكل المعدني في الوسائط غير الإلكتروليتية.
يتميز هذا النوع من التآكل بعدم وجود تيار كهربائي أثناء عملية التآكل، وتكوين نواتج تآكل على سطح المعدن.
مثال على التآكل الكيميائي هو صدأ الحديد النقي الذي يحدث بسبب تفاعل البخار والغاز في الماء أو في درجات حرارة عالية.
التآكل الكهروكيميائي هو نوع من التآكل الذي يحدث عندما يتلامس المعدن مع محاليل الإلكتروليت، مثل الأحماض والقلويات والأملاح.
يتسم هذا النوع من التآكل بتوليد تيار كهربائي (يُعرف باسم "تأثير الخلية الدقيقة") أثناء عملية التآكل، وتكوين نواتج تآكل (صدأ) لا تترسب مباشرة على سطح المعدن، بل على مسافة من الأنود المعدني.
ويرتبط سبب التآكل الكهروكيميائي عادةً بإمكانية القطب الكهربائي للمعدن.
بالمقارنة مع التآكل الكيميائي، فإن عملية التآكل الكهروكيميائي أكثر تعقيدًا وعواقبه أكثر حدة.
ترجع غالبية أضرار التآكل التي تتعرض لها المواد المعدنية إلى هذا النوع من التآكل.
الجدول 2 أنواع التآكل المعدني الشائعة
| نوع التآكل | المعنى والخصائص |
| هجوم موحد [تآكل] | يشير التآكل المنتظم إلى ظاهرة حدوث تفاعلات كيميائية أو كهروكيميائية بشكل منتظم على كامل السطح المكشوف أو المساحة الكبيرة من المواد المعدنية، ويضعف المعدن بشكل مجهري. ويسمى أيضًا التآكل العام أو التآكل المستمر. يتوزع هذا التآكل بالتساوي على الأسطح الداخلية والخارجية للمعدن بالكامل، مما يقلل من السطح ويدمر الأجزاء المجهدة في النهاية. هذا هو أكثر أشكال التآكل شيوعًا في الفولاذ، وهو أقل ضررًا وأقل تأثيرًا على الخواص الميكانيكية للمعدن. |
| التآكل بين الخلايا الحبيبية | تسمى ظاهرة التآكل على طول حدود الحبيبات المعدنية بالتآكل بين الحبيبات. يحدث هذا النوع من التآكل في المعدن على طول حافة الحبيبات وهو أخطر أنواع التآكل في المواد المعدنية. بعد التآكل بين الحبيبات لا تتغير الأبعاد الكلية للمعدن تقريبًا، ومعظمها لا يزال بإمكانه الحفاظ على البريق المعدني. ومع ذلك، تنخفض قوة المعدن وليونة المعدن، وتظهر تشققات على السطح بعد الثني على البارد، ويفقد صوت المعدن في الحالات الخطيرة. أثناء الفحص المعدني للمقطع، يمكن أن يتبين أن التآكل الموضعي سيحدث عند حدود الحبيبات أو المنطقة المجاورة لها، حتى أن الحبيبات ستسقط، وينتشر التآكل على طول حدود الحبيبات التي تكون أكثر اتساقًا. |
| التآكل الانتقائي | تسمى ظاهرة تآكل عنصر أو بنية في سبيكة بشكل انتقائي أثناء عملية التآكل بالتآكل الانتقائي. قد تتعرض السبائك غير الحديدية والحديد الزهر والفولاذ المقاوم للصدأ للتآكل الانتقائي. |
| التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي | ظاهرة التشقق الهش للمعدن تحت تأثير إجهاد الشد الدائم (بما في ذلك الحمل الخارجي، والإجهاد الحراري, الإجهاد المتبقي بعد المعالجة الباردة والساخنة واللحام) ووسط التآكل المحدد يسمى التشقق الإجهادي التآكل الإجهادي. عند حدوث تآكل إجهادي في المعدن، يحدث تشقق إجهادي في المعدن، تحدث قاعدة التآكل إلى الكسر. غالبًا ما تكون نقطة بداية التصدع هي الثقب الصغير للتآكل النقطي وقاع حفرة التآكل. يشمل انتشار الشقوق ثلاثة أنواع: على طول حدود الحبيبات وعبر الحبيبات والنوع المختلط. عادةً ما تكون الشقوق الرئيسية عمودية على اتجاه الإجهاد، ومعظمها له فروع. تكون نهاية الكسر حادة، ودرجة التآكل في الجدار الداخلي للكسر والسطح الخارجي للمعدن عادة ما تكون طفيفة جدًا، وتكون سرعة تمدد نهاية الكسر سريعة جدًا. يتميز الكسر بخصائص الكسر الهش، وهو أمر ضار للغاية. |
| إجهاد التآكل | يُطلق على ظاهرة تلف المعدن الناجم عن العمل المشترك للوسط المتآكل والإجهاد المتناوب أو الإجهاد النابض اسم إجهاد التآكل، والذي يتميز بتوليد حفر تآكل وعدد كبير من الشقوق، بحيث لا يعود حد إجهاد المعدن موجودًا. عادةً ما يكون لإجهاد التآكل مصادر تصدع متعددة. معظم الشقوق عابرة للحبيبات وغير متفرعة بشكل عام. تكون نهايات الشقوق نقية نسبياً. معظم الكسور مغطاة بنواتج التآكل وجزء صغير هش. وتتمثل الوسيلة الرئيسية للقضاء على هذا التآكل في التخلص من إجهاد المعدن في الوقت المناسب. |
| تآكل التنقر | لا يتآكل معظم سطح المعدن أو يكون التآكل طفيفًا جدًا، ولكن توجد ثقوب تآكل موضعية، وتسمى ظاهرة التآكل التي تتطور في العمق بالتآكل النقطي. يتركز هذا النوع من التآكل في منطقة صغيرة على سطح المعدن، ويتطور بسرعة إلى العمق، ويخترق المعدن في النهاية. إنه نوع من الضرر المتآكل مع ضرر كبير. وغالباً ما يحدث في وسط ساكن وعادة ما يتطور على طول اتجاه الجاذبية. |
| تآكل التآكل | يعمل السائل المتآكل نسبيًا مع السطح المعدني، خاصةً عندما يحدث التيار الدوامي ويتغير اتجاه السائل بشكل حاد. لا يسبب السائل تآكلًا ميكانيكيًا وتدميرًا لنواتج التآكل المتولدة على سطح المعدن فحسب، بل يسبب أيضًا تفاعلًا كيميائيًا أو كهروكيميائيًا مع المعدن العاري لتسريع تآكل المعدن، وهو ما يسمى بالتآكل البالي. عندما يحدث تآكل التآكل، ينفصل المعدن عن السطح المعدني على شكل نواتج تآكل وليس على شكل مسحوق معدني صلب مثل التآكل الميكانيكي النقي، وغالبًا ما يظهر السطح المعدني بأخاديد اتجاهية وقنوات وتموجات وثقوب مستديرة وغيرها من أشكال التآكل. |
| تقصف الهيدروجين | التقصف الهيدروجيني هو فشل هش ناتج عن انخفاض قوة المواد المعدنية بسبب التفاعل بين الهيدروجين والمعدن أثناء التآكل. وهو نتيجة تفاعل الهيدروجين والإجهاد. عادةً ما يوجد الهيدروجين الناتج عن التآكل في الحالة الذرية، ويتركز في المعدن على طول حدود الحبيبات إلى أقصى منطقة تركيز إجهاد ثنائية الأبعاد. بمجرد وجود فرصة، قد تتشكل الجزيئات مرة واحدة، وقد تتشكل جزيئات ضخمة الإجهاد الداخلي في المعدن، مما يؤدي إلى فشل هش للمادة. قد يكون الكسر الناتج عن التقصف الهيدروجيني بين الحبيبات أو عبر الحبيبات. تكون ظاهرة التشعب لصدع التقصف الهيدروجيني أصغر بكثير من ظاهرة التآكل الإجهادي، و إزالة الكربنة مصحوبة بالصدع. |
يشير معدل التآكل إلى المعدل الذي تتعرض فيه المادة للتآكل المنتظم، كما هو محدد بقياس التغير في وزن العينة في وسط اختبار خلال فترة زمنية محددة.
ويمكن التعبير عنها بفقدان الكتلة لكل وحدة من الزمن ووحدة المساحة، ويمكن حسابها باستخدام المعادلة التالية:
أين:
يمكن أيضًا التعبير عن معدل التآكل بدلالة عمق التآكل السنوي (R). وتكون العلاقة بين R وK (ثابت) كما يلي:
أين:
الجدول 3 تصنيف ودرجة مقاومة المواد المعدنية للتآكل ودرجة مقاومتها للتآكل
| رقم الفئة | اسم التصنيف: | المستوى | عمق التآكل السنوي (مم / أ) |
| I | مقاومة قوية للغاية للتآكل | 1 | ≤0.001 |
| ثانياً | مقاومة قوية للتآكل | 23 | 0.001~0.0050.005~0.01 |
| ثالثاً | مقاومة قوية للتآكل | 45 | 0.01~0.050.05~0.10 |
| رابعاً | مقاومة قوية للتآكل | 67 | 0.10~0.500.50~1.0 |
| V | مقاومة ضعيفة للتآكل | 89 | 1.0~5.05.0~10.0 |
| سادساً | مقاومة ضعيفة للغاية للتآكل | 10 | >10 |
تشير الخواص الميكانيكية للمواد إلى خصائصها تحت أحمال خارجية مختلفة، مثل الشد والضغط والانحناء والالتواء والالتواء والصدم والإجهاد المتناوب، وفي بيئات مختلفة، مثل درجة الحرارة والوسط والرطوبة.
يمكن أن يختلف سلوك المعادن في ظل هذه الظروف اختلافًا كبيرًا، نظرًا للطرق المختلفة لتطبيق الأحمال والتغيرات المعقدة في البيئة والوسط، مما يؤدي إلى مجموعة واسعة من الأبحاث في الخواص الميكانيكية للمعادن المواد.
وقد تطور هذا المجال إلى مجال متعدد التخصصات بين علم المعادن وميكانيكا المواد.
عادةً ما تتميز المكونات المعدنية بمعايير ميكانيكية مختلفة، مثل الإجهاد والإجهاد وطاقة الصدمات، ويشار إلى القيم الحرجة أو المحددة لهذه المعايير بمؤشرات الأداء الميكانيكي للمواد المعدنية، بما في ذلك مؤشر القوة ومؤشر اللدونة ومؤشر الصلابة.
راجع الجدول 4 للاطلاع على الخواص الميكانيكية للمعادن.
الجدول 4 الخواص الميكانيكية للمعدن
| الاسم والرمز | المعنى والوصف |
| قوة الشد Rm (ميجا باسكال) | أقصى إجهاد يميز مقاومة المواد المعدنية لـ كسر الشد تسمى قوة الشد، والمعروفة أيضًا باسم حد القوة، والتي يمكن قياسها عن طريق اختبار الشد. بالنسبة للمواد البلاستيكية، تمثل مقاومة أقصى تشوه منتظم للمادة ولا تمثل مقاومة الكسر الحقيقية للمادة; بالنسبة للمواد الهشة ذات التشوه البلاستيكي الضئيل أو المعدوم، يمكن أن تنعكس مقاومة الكسر المباشر للمادة. |
| قوة الضغط σbc (ميجا باسكال) | يُطلق على أقصى إجهاد يميز مقاومة المواد المعدنية للحمل الانضغاطي دون حدوث عطل اسم قوة الانضغاط، وتُعرف أيضًا باسم قوة الانضغاط، والتي يمكن قياسها عن طريق اختبار الضغط. بالنسبة للمواد الهشة أو منخفضة اللدونة، يحدث الكسر تحت الضغط، وتكون قوة الانضغاط ذات قيمة محددة; بالنسبة للمواد البلاستيكية، لن يحدث الكسر الهش أثناء الانضغاط، ويمكن تحديد قوة الانضغاط في هذا الوقت بالإجهاد الانضغاطي المطلوب لإنتاج تشوه انضغاطي معين. |
| قوة الانحناء بالسنتيمتر σbbb (ميجا باسكال) | يُطلق على قدرة المواد المعدنية على مقاومة فشل سطح عمل عزم الانحناء قوة الانحناء، وتُعرف أيضًا باسم قوة الانحناء، والتي يمكن قياسها عن طريق اختبار الانحناء. بالنسبة للمواد الهشة، يمكن قياس قوة الانحناء إذا حدث الكسر أثناء الانحناء; بالنسبة للمواد البلاستيكية، لن تنكسر العينة عند الانحناء، لذلك يتم استخدام اختبار الانحناء فقط لمقارنة قدرة التشوه البلاستيكي للمواد المختلفة في ظل ظروف انحناء معينة أو لتحديد جودة سطح الأجزاء. |
| قوة الالتواء °ب (ميجا باسكال) | يُطلق على قدرة المواد المعدنية على مقاومة عزم الدوران دون تعطل اسم قوة الالتواء، وتُعرف أيضًا باسم قوة الالتواء، والتي يمكن قياسها عن طريق اختبار الالتواء. |
| قوة القص ζζ (ميجا باسكال) | قدرة مادة معدنية لمقاومة حمل القص دون فشل يسمى قوة القص. بالنسبة للمواد الهشة، يمكن قياسها مباشرةً عن طريق اختبار القص. بالنسبة للمواد البلاستيكية، نظرًا للتشوه البلاستيكي الكبير أثناء القص، يتم قياسه عن طريق اختبار الالتواء. |
| نقطة الخضوع Rp0.2مقاومة الخضوع الشرطيةRp0.2 （MPa） | وهو يمثل قدرة المواد المعدنية على مقاومة التشوه البلاستيكي. عندما تتعرض المواد المعدنية لحمل الشد، تسمى ظاهرة عدم زيادة الحمل ولكن يستمر التشوه في الزيادة بالخضوع. ويسمى الإجهاد عند حدوث الخضوع نقطة الخضوع. أقصى إجهاد قبل أول انخفاض في إجهاد الخضوع هو نقطة الخضوع العليا; عند عدم أخذ التأثير العابر الأولي في الاعتبار، يكون الحد الأدنى للإجهاد في مرحلة الخضوع هو نقطة عائد أقل. بالنسبة للمادة ذات نقطة الخضوع الواضحة، تكون قوة خضوعها مساوية للإجهاد المقابل لنقطة الخضوع; بالنسبة للمواد التي لا تحتوي على نقطة خضوع واضحة، يتم تحديد الإجهاد عندما يكون التشوه اللدن 0,2% كقوة الخضوع الشرطي. |
| سرعة الانزلاق ξk (% / ساعة) | تحت تأثير درجة حرارة وإجهاد معينين على المدى الطويل، تسمى ظاهرة التشوه البلاستيكي البطيء للمواد المعدنية مع امتداد الوقت بالزحف. يُطلق على مقدار التشوه الزاحف لكل وحدة زمنية، أي ميل منحنى الزحف، معدل الزحف أو سرعة الزحف. |
| حد الانزلاق (σV) （MPa) | قدرة المادة المعدنية على مقاومة التشوه، ويمكن تقسيمها إلى حد الزحف الفيزيائي وحد الزحف الشرطي. يشير حد الزحف الفيزيائي إلى قدرة المواد المعدنية على عدم التعرض للتشوه النهائي عند درجة حرارة معينة. من الواضح أن حد الزحف الفيزيائي يعتمد على قدرة الحد الأدنى للتشوه الذي يمكن العثور عليه بواسطة معدات اختبار التشوه. يشيع استخدام حد الإجهاد النهائي المشروط في الهندسة، وهو الإجهاد الذي يجعل المادة المعدنية تنتج سرعة الزحف المحددة عند درجة حرارة معينة أو التشوه اللدن الكلي المحدد خلال وقت محدد. |
| الاستطالة بعد الكسر (أ) （%) | يمكن تحديد المؤشر الذي يميز قدرة المواد المعدنية على التشوه البلاستيكي عن طريق اختبار الشد. تُسمى النسبة المئوية للاستطالة الفعلية لجزء مسافة القياس من العينة بعد الكسر ومسافة القياس الأصلية الاستطالة بعد الكسر، والتي يتم التعبير عنها بالرمز A. تُسجَّل الاستطالة بعد الكسر للعينة الدائرية التي يبلغ طول مقياسها 10 أضعاف القطر وعينة المقطع المستطيل التي يبلغ طولها 11.3 √ s (s هي مساحة المقطع العرضي للعينة) على أنها A11.3; بالنسبة للعينة الأسطوانية مع l = 5d0 والعينة المستطيلة المقطع المستطيل مع l = 5.65 √ s، يتم تسجيل الاستطالة بعد الكسر على أنها A.كلما زادت قيمة A، كانت مرونة المادة أفضل. |
| تصغير المساحة (Z) （%) | يمكن تحديد المؤشر الذي يميز قدرة المواد المعدنية على التشوه البلاستيكي عن طريق اختبار الشد. بعد سحب العينة، تُسمى النسبة المئوية لأقصى انخفاض في مساحة المقطع العرضي عند الانقباض ومساحة المقطع العرضي الأصلية بانخفاض المساحة، والتي يتم التعبير عنها ب Z. كلما زادت قيمة Z، كانت مرونة المادة أفضل. |
| الاسم والرمز | المعنى والوصف |
| اللدونة الدائمة σ （%） | وتتميز بالاستطالة A وانخفاض المساحة Z للعينة بعد الكسر الزاحف. يعكس الخواص البلاستيكية للمواد تحت تأثير إجهاد درجة الحرارة على المدى الطويل، وهو مؤشر مهم لقياس هشاشة المواد الزاحفة. |
| الصلابة | وهو مؤشر أداء شامل لقوة المواد المعدنية وليونتها لتوصيف قدرة المواد المعدنية على امتصاص الطاقة أثناء التشوه اللدن وانتشار الشقوق قبل الكسر. تشمل المعلمات الرئيسية التي تميز صلابة المواد طاقة امتصاص الصدمات، وصلابة الصدمات، ودرجة حرارة الانتقال الهش، ودرجة حرارة الانتقال غير اللدائني، وصلابة الكسر. |
| طاقة امتصاص الصدم KV، KU (J) | يتم استخدام عينة الشق على شكل حرف V أو على شكل حرف U بشكل وحجم محددين. تحت قوة اختبار الصدم، تكون الطاقة المطلوبة لتوليد سطحين حرين جديدين وجزء من تشوه حجم اللدونة أثناء الكسر الواحد هي طاقة امتصاص الصدم. كلما زادت القيمة، زادت صلابة المادة وزادت مقاومة التلف الناتج عن الصدمات. |
| صلابة الصدم Akv （J/سم2） | يميز قدرة المواد المعدنية على مقاومة التلف الناتج عن الصدمات. إن حاصل قسمة طاقة امتصاص الصدم التي تم الحصول عليها أثناء اختبار الصدم مقسومًا على مساحة المقطع العرضي في الجزء السفلي من الشق في العينة هو صلابة الصدم للمادة. وغالبًا ما يستخدم لإظهار حساسية العينة للشق وللتحقق من الهشاشة الباردة والهشاشة الساخنة والهشاشة المزاجية للمادة، ولكن تتأثر القيمة بسهولة بشكل وحجم الشق والتسارع ودرجة الحرارة وعوامل أخرى. لا يمكن مقارنة قيم صلابة الصدمات ذات الأشكال والأحجام المختلفة مع بعضها البعض بشكل مباشر. |
| درجة حرارة الانتقال الهش FTP (درجة حرارة انتقال الفشل البلاستيكي)FTE (درجة حرارة انتقال الفشل المرن)FAT (درجة حرارة انتقال التشكل الفموي الجديد)NDT (درجة حرارة الانتقال اللدائني)℃ | عندما تنخفض درجة الحرارة، يُطلق على نطاق درجة الحرارة الذي تتغير فيه المادة المعدنية من حالة الدكتايل إلى الحالة الهشة درجة حرارة الانتقال الهش أو درجة حرارة الانتقال الهش الدكتايل. فوق نطاق درجة الحرارة الانتقالية الهشّة، تكون المادة المعدنية في حالة الدكتايل، ويكون وضع الكسر هو الكسر الدكتايلي بشكل أساسي; تحت نطاق درجة الحرارة الانتقالية الهشّة، تكون المادة في حالة هشّة، ويكون شكل الكسر هشًا بشكل أساسي (مثل الكسر الانشقاقي). وتوجد درجة حرارة الانتقال الهش بشكل عام في المواد ذات البنية السداسية المتقاربة ذات البنية السداسية المتقاربة. بالنسبة للمواد المكعبة المتمركزة في الوجه، لا توجد درجة حرارة انتقال الهشاشة لأنها لا تزال قابلة للسحب عند درجة حرارة الأمونيا السائلة، وهناك طرق عديدة للتعبير عن درجة حرارة الانتقال الهش. بالإضافة إلى عوامل أخرى مثل حجم العينة ووضع التحميل وسرعة التحميل، يرتبط أيضًا بطريقة التعبير. لا يمكن مقارنة المواد المختلفة إلا في ظل نفس الظروف. في التطبيقات الهندسية، من أجل منع الكسر الهش للمكونات، يجب اختيار المواد ذات درجة حرارة الانتقال الهش أقل من درجة حرارة التشغيل الدنيا للمكونات. بالنسبة للمواد التي تحتوي على العديد من عناصر الشوائب مثل N وP وAs وBi وSb، قد يحدث تقصف وهشاشة في المزاج أثناء التشغيل طويل الأجل، وستزداد درجة حرارة انتقال الهشاشة مع تمديد وقت التشغيل. في السنوات الأخيرة، أصبحت درجة حرارة الانتقال الهش وزيادة درجة حرارة الانتقال الهش أحد مؤشرات تقييم خواص المواد من المكونات. |
| الصلابة | مؤشر خاصية ميكانيكية تمثل الصلابة والليونة النسبية للمادة المعدنية. تُستخدم ثلاث طرق شائعة الاستخدام للتحديد: طريقة الضغط والطريقة الديناميكية وطريقة الخدش. تمثل صلابة المسافة البادئة قدرة المواد المعدنية على مقاومة التشوه البلاستيكي; تمثل الصلابة الديناميكية عمل تشوه المادة; تمثل صلابة الخدش قدرة المادة على مقاومة الطحن. كلما زادت صلابة المواد المعدنية العامة، كلما زادت صلابة المواد المعدنية العامة، كلما زادت قوتها، وكلما زادت مقاومة التآكل، وكلما زادت اللدونة والمتانة. |
| صلابة برينل HBHBHBS (كرة فولاذية)HBW (كرة من سبيكة صلبة) | اقترحه السويدي ج. أ. برينل لأول مرة. تقاس صلابة برينل بطريقة الضغط، وتقاس صلابة كرة الفولاذ المقواة أو سبيكة صلبة يتم ضغط الكرة في السطح المعدني. حاصل القسمة الناتج عن قسمة مساحة المسافة البادئة على الحمل المطبق على الكرة الفولاذية هو قيمة صلادة برينل HB للمعدن. عندما تكون اللدّاخلة كرة فولاذية (تنطبق على HB < 450)، يتم تمثيل صلابة برينل بـ HBS؛ وعندما تكون اللدّاخلة كرة من سبيكة صلبة (تنطبق على hb650)، يتم تمثيلها بـ HBW. |
| صلابة روكويل HRHRA HRB HRC | طرح الأمريكي إس بي روكويل طريقة الضغط على الناس لقياس صلابة روكويل. باستخدام مخروط ماسي بزاوية مخروطية 120 أو كرة فولاذية بقطر 1.588 مم كمؤشر، اضغط أولاً على الحمل الأولي F0 في سطح قطعة الاختبار، ثم تطبيق الحمل الرئيسي F1، وإزالة الحمل الرئيسي بعد وقت معين، وقياس عمق المسافة البادئة المتبقية تحت الحمل الأولي، وحساب قيمة الصلابة وفقًا لعمق المسافة البادئة. ووفقًا للجمع بين أنواع مختلفة من المسافات البادئة والأحمال، يمكن أن تحصل Rockwell على مجموعة متنوعة من مقاييس الصلابة، بما في ذلك HRA وHRB وHRC. |
| صلابة فيكرز HV | تم قياس صلابة فيكرز التي اقترحها فيكرز بالمملكة المتحدة. خذ الهرم المربّع الماسي بزاوية نسبية 136 كمسافة بادئة واضغط عليه في سطح العينة تحت تأثير الحمل F، ثم احسب مساحة سطح المسافة البادئة وفقًا لمتوسط الطول القطري للمسافة البادئة. حاصل القسمة الناتج عن قسمة ناتج المسافة البادئة على الحمل هو قيمة صلابة فيكرز. |
| الاسم والرمز | المعنى والوصف |
| صلابة الشاطئ (HS) | اقترح شور الأمريكي A.F. شور أن تقاس صلابة الشاطئ بطريقة التحميل الديناميكي، ويجب وضع مسافة بادئة للماس أو الكرة الفولاذية ذات الوزن والشكل المحددين. بعد سقوطها من الارتفاع المحدد إلى سطح قطعة الاختبار، ترتد تحت طاقة التشوه المرنة للمعدن المختبر. قيمة الصلابة المحسوبة وفقًا لقيمة الارتداد H هي قيمة الصلابة الشاطئية HS. |
| صلابة برينل الديناميكية HB | يستخدم جهاز اختبار صلابة برينل بالمطرقة اليدوية بشكل شائع لقياس صلابة برينل بطريقة التحميل الديناميكي. ضع كرة فولاذية بقطر d بين قضيب الصلابة القياسي (قيمة الصلابة HB) والقطعة المختبرة، واضربها بمطرقة، وقم بقياس قطر المسافة البادئة للقضيب القياسي والقطعة المختبرة، واحسب قيمة صلابة برينل. |
| صلابة موس | اقترح الألماني ف. موس أنه يجب قياس الصلابة بطريقة الخدش، ويجب استخدام 10 مواد مرجعية ذات صلابة وليونة مختلفة للمقارنة مع المادة المختبرة لتحديد قيمة صلابة المادة. |
| صلابة الكسر بالإجهاد المستوي K I C(نيوتن/ملم3 / 2) | KI القيمة الحرجة لعامل شدة الإجهاد KI مقاسة وفقًا لطريقة الاختبار القياسية. يمثل قدرة المادة على مقاومة التشققات وهو مؤشر كمي لقياس صلابة المادة. يشير I إلى طرف صدع النمط I في حالة الإجهاد المستوي. |
| إزاحة فتحة الشق (COD) （مم) | وهو يشير إلى الإزاحة الافتتاحية لطرف الشق الأصلي عند تحميل المادة المرنة من النوع J (النوع المفتوح)، وهو مقياس غير مباشر لشدة مجال الإجهاد والانفعال عند طرف الشق في المادة المرنة اللدنة. عندما تصل إزاحة فتحة الشق σ إلى قيمة حرجة معينة، يبدأ الشق في التمدد. يمكن استخدام قيم COD لبدء التصدع أو عدم الاستقرار المقاسة في الاختبار لتقييم سلامة الهياكل الهندسية. في ظل نفس حجم العينة، يمكن استخدام قيمة COD المقاسة للتقييم النسبي لجودة المواد والمعالجة. |
| صلابة الانكسار الدكتايل Jآي سي (نيوتن/ملم) | إن تكامل J-integral هو تعبير رياضي عن التكامل الخطي من أحد سطحي الشق إلى السطح الآخر حول طرف الشق. يتم استخدامه لتوصيف قوة مجال الإجهاد والانفعال في منطقة مقدمة التصدع. يمكن استخدام بعض قيمه المميزة كمقياس لصلابة كسر المواد. صلابة الكسر الجوهرية Jآي سي قريبة من قيمة J عندما يبدأ الشق في التمدد، وهي تقدير هندسي لـ J عندما يبدأ الشق في التمدد بثبات. |
| معدل نمو التصدع الناتج عن التعب da/ dN (مم/دائرة) | إن ميكانيكا الكسر يُستخدم البارامتر لوصف المسافة التي ينتشر فيها صدع الإجهاد في الاتجاه العمودي على إجهاد الشد في كل دورة في مرحلة الانتشار الحرج للضغط. يتم التعبير عن معدل انتشار التصدع الناتج عن الإجهاد بوحدة دا/دي إن، ويعتمد بشكل أساسي على نطاق عامل شدة الإجهاد △ K. |
| معدل نمو التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي da / dt (مم/دورة) | تُستخدم معلمات ميكانيكا الكسر لوصف قانون انتشار الشقوق في العينة ذات الشقوق تحت التحميل الساكن في الوسط. |
| القيمة الحدية لنمو صدع التعب△Kال（ن/ملم3/2） | في اختبار الإجهاد، يكون نطاق عامل شدة الإجهاد المناظر لمعدل نمو صدع الإجهاد الذي يقترب من الصفر أو التوقف هو △ Kth. ينص المعيار على أنه عندما يكون da / dN = 107 مم/الأسبوع، فإن △ K المقابل هو △ ك. |
| قوة الاسترخاء (ميجا باسكال) | إذا تم الحفاظ على التشوه الكلي للعينة أو الجزء ثابتًا عند درجة حرارة معينة، فإن تغير مرونته سيتغير باستمرار إلى تشوه بلاستيكي مع امتداد الزمن، وتسمى عملية تقليل الإجهاد بالاسترخاء. منحنى تغير الإجهاد مع الزمن هو منحنى استرخاء الإجهاد. ينقسم المنحنى إلى مرحلتين. في المرحلة الأولى، ينخفض الضغط بشكل حاد مع مرور الوقت; في المرحلة الثانية، ينخفض الضغط ببطء ثم لا ينخفض في النهاية. ولذلك، تُعرَّف القيمة القصوى لانخفاض الإجهاد المتبقي في المرحلة الثانية بأنها حد الاسترخاء; في الهندسة، يُطلق على الإجهاد المتبقي الذي يصل إلى وقت معين من متطلبات التصميم قوة الاسترخاء. إنه أساس مهم لاختيار المواد للمكونات التي تعمل في ظروف مريحة. |
| حساسية الشق | سيؤدي الشق على العينة المعدنية أو المكوّن إلى حالة إجهاد الشد غير المتكافئ ثنائي الأبعاد وتوليد تركيز إجهاد، مما يؤدي إلى الكسر الهش. في ظل حالة الشق، تميل المادة إلى الكسر الهش المبكر، وهي حساسية الشق. حساسية الشق حديد الزهر الرمادي أقل من الفولاذ. تكون حساسية الشق في الفولاذ عالي الكربون أو الفولاذ متوسط الكربون تحت التسقية والتبريد بدرجة حرارة منخفضة أعلى من الفولاذ الملدن أو مروي ومخفف الفولاذ. |
| حساسية الشق qJ تحت الحمل الساكن | وهو مؤشر أداء لقياس ميل التقصف للمادة تحت الشد الساكن أو التحميل الساكن بالانحناء. يمكن أن يوفر هذا المؤشر أساسًا تقنيًا مهمًا لاختيار أجزاء البراغي وتحديد تقنية معالجتها على البارد والساخن |
| حساسية الشق التعب ف | وصف درجة قوة الإجهاد انخفاض بسبب وجود سطح الشق على سطح المادة. حديد زهر رمادي، q = 0، غير حساس للشق؛ فولاذ متوسط القوة، q = 0.4 ~ 0.5; فولاذ عالي القوة (σb = 1200 ~ 1400MPa)، q = 0.6 ~ 0.8. |
| الاسم والرمز | المعنى والوصف |
| معامل التخميد الاهتزاز σ | حتى إذا تم وضع جسم في حالة اهتزاز حر في الفراغ، فإن طاقته الاهتزازية ستتحول تدريجيًا إلى طاقة حرارية وسيتم استهلاكها. تسمى ظاهرة استهلاك الطاقة الاهتزازية الناتجة عن أسباب داخلية بالاحتكاك الداخلي. يُطلق على قدرة المواد المعدنية على امتصاص طاقة الاهتزاز من خلال الاحتكاك الداخلي وتحويلها إلى طاقة حرارية اسم التخميد الاهتزازي. يتم التعبير عن التخميد الاهتزازي بمعامل التخميد الاهتزازي σ. كلما كان σ أكبر، كان التخميد الاهتزازي أعلى. |
| الإرهاق | تحت التأثير طويل الأمد للإجهاد الدوري أو الإجهاد الدوري، تتشقق المواد أو الأجزاء أو الهياكل في بعض الأجزاء الضعيفة أو أجزاء تركيز الإجهاد حتى حدوث عطل أو كسر. |
| إجهاد الدورة العالية | فشل التعب والإجهاد مع إجهاد منخفض (أقل من قوة الخضوع أو حد المرونة للمادة) وعمر طويل (بشكل عام أكثر من 105 دورات). يتميز بعيوب الوبر المفاجئة والموضعية للغاية والحساسة للعيوب الوبرية وتركيز الإجهاد. |
| إجهاد الدورة المنخفضة | تحت تأثير الإجهاد الدوري (الإجهاد الذي يتجاوز قوة الخضوع للمادة)، وعادةً ما يكون إجهاد الدورة أقل من 105 يُطلق عليه أيضاً الكلال الإجهادي أو الكلال البلاستيكي. وعادةً ما يتم إجراء اختبار الإجهاد منخفض الدورة في حالة إجهاد ثابت خاضع للسيطرة، وتنتج حلقة تباطؤ الإجهاد والإجهاد للمادة بشكل أساسي عن طريق الإجهاد البلاستيكي. |
| الإرهاق الناتج عن ارتفاع درجة الحرارة | يُطلق على ظاهرة فشل المواد تحت درجة حرارة عالية وإجهاد دوري أو إجهاد دوري اسم إجهاد درجة الحرارة العالية. وتعني درجة الحرارة المرتفعة عموماً درجة حرارة أعلى من درجة حرارة الزحف للمادة (درجة حرارة الزحف حوالي 0.3Tm ~ 0.5Tm، Tm هي درجة حرارة نقطة الانصهار معبراً عنها بدرجة الحرارة المطلقة) أو أعلى من درجة حرارة إعادة التبلور |
| الإجهاد الحراري | فشل التعب والإجهاد الناجم عن الإجهاد الحراري أو دورة الإجهاد الحراري بسبب تغير درجة الحرارة يسمى التعب الحراري، وهو أيضًا نتيجة للتراكم التدريجي لتلف التشوه البلاستيكي ويمكن اعتباره إجهادًا منخفض الدورة في ظل تغير دورة الحرارة. |
| إجهاد التآكل | يُطلق على التعب الناجم عن التآكل وسط التآكل والإجهاد الدوري أو الإجهاد الدوري اسم إجهاد التآكل. لا يوجد مقطع أفقي على منحنى عمر الإجهاد، أي أنه لا يوجد حد إجهاد لعمر لا نهائي. |
| إجهاد التلامس | يُطلق على إجهاد الأجزاء تحت التأثير المتكرر لضغط التلامس العالي اسم إجهاد التلامس. بعد عدة دورات إجهاد، سوف تتقشر قطع صغيرة أو قطع صغيرة من المعدن في المنطقة الموضعية لسطح عمل الجزء، مما يشكل حفرًا أو حفرًا. |
| التآكل | تحدث سلسلة من التفاعلات الميكانيكية والفيزيائية والكيميائية على سطح الاحتكاك لجزء الماكينة بسبب الاحتكاك أثناء تشغيل جزء الماكينة، مما يؤدي إلى تغيرات في الأبعاد، وفقدان وحتى تدمير سطح جزء الماكينة، وهو ما يسمى بالتآكل. |
| تآكل الأكسدة | عندما يتحرك سطح الماكينة نسبيًا (سواء كان احتكاكًا متدحرجًا أو احتكاكًا منزلقًا). في نفس وقت التشوه البلاستيكي، لا ينفصل أي غشاء أكسيد جديد عن السطح المعدني بسبب التدمير المستمر لغشاء الأكسيد المتشكل عند نقطة تلامس الاحتكاك وتشكيل غشاء الأكسيد الجديد. العملية التي يتم من خلالها تآكل الأجزاء تدريجياً عن طريق الاحتكاك. يمكن أن يحدث التآكل التأكسدي عند ضغوط محددة مختلفة (الضغط لكل وحدة مساحة) وسرعات انزلاق. عندما تكون سرعة التآكل أقل من 0.10.5 ميكرومتر/ساعة، يكون السطح ساطعًا وتوجد خطوط طحن دقيقة للغاية موزعة بالتساوي. |
| لبس العضة | يشير التآكل الخلفي إلى تدمير طبقة الأكسيد عند بعض نقاط الاحتكاك على أسطح زوجين من أجزاء الطحن, تشكيل المعادن الترابط، وغالبًا ما تكون قوة نقاط الترابط هذه أعلى من قوة المعدن الأساسي. أثناء الحركة النسبية اللاحقة، يحدث الضرر في المنطقة ذات القوة الضعيفة. في هذا الوقت، تلتصق البُرادة المعدنية وتُسحب لأسفل، أو يتآكل سطح جزء الماكينة بواسطة نقطة الوصلة المقواة. يُطلق على هذا النوع من التآكل اسم تآكل العضة. يحدث هذا النوع من التآكل فقط في حالة الاحتكاك المنزلق. تحت الضغط المحدد الكبير وسرعة الانزلاق الصغيرة، توجد ندوب احتكاك خطيرة على سطح جزء الماكينة. |
| التآكل الحراري | ونظرًا للكمية الكبيرة من حرارة الاحتكاك المتولدة أثناء الاحتكاك، سوف يتدهور زيت التشحيم، ويتم تسخين المعدن السطحي إلى درجة حرارة التليين. سيحدث التصاق معدني موضعي عند نقطة التلامس، وستتمزق الجسيمات المعدنية الكبيرة أو حتى تذوب. عادةً ما يحدث التآكل الحراري أثناء الاحتكاك المنزلق، أو تحت ضغط محدد كبير وسرعة انزلاق كبيرة (على سبيل المثال، V > 3-4 م/ث)، يتم تغطية سطح جزء الماكينة بالتمزقات والخدوش. |
| التآكل الكاشطة | في ظل حالة الاحتكاك المنزلق، توجد جزيئات كاشطة صلبة (جزيئات كاشطة تدخل من الخارج أو حطام مقشر من السطح) في منطقة الاحتكاك لسطح جزء الماكينة، مما يتسبب في تشوه بلاستيكي موضعي لسطح الطحن، وتداخل الجزيئات الكاشطة والقطع بواسطة الجزيئات الكاشطة، بحيث يتم تآكل سطح الطحن تدريجيًا. يمكن أن يحدث التآكل الكاشطة عند ضغوط محددة مختلفة وسرعات انزلاق مختلفة. |
| الاسم والرمز | المعنى والوصف |
| مقدار التآكل (قيمة التآكل) | مقدار التآكل هو مؤشر لقياس مقاومة المواد المعدنية للتآكل. يتم قياسه عادةً على جهاز اختبار التآكل Amsler، ويتم قياسه بطريقة الوزن أو طريقة الأبعاد بعد فرك العينة لفترة أو مسافة معينة في ظل ظروف الاختبار المحددة. |
| معامل مقاومة التآكل النسبي (ز) | مؤشر يستخدم للإشارة نسبياً إلى مقاومة المواد المعدنية للتآكل. يتم قياسه على آلة اختبار محاكاة مقاومة التآكل. بشكل عام، يتم استخدام فولاذ 65Mn بصلابة HRC52 ~ 53 كعينة قياسية. وفي ظل نفس ظروف الاختبار، فإن نسبة قيمة التآكل المطلقة (تآكل الوزن أو التآكل الحجمي) للعينة القياسية إلى قيمة التآكل المطلقة للمادة المقاسة هي معامل مقاومة التآكل النسبي للمادة المختبرة. كلما كانت قيمة معامل مقاومة التآكل النسبي أكبر، كانت مقاومة التآكل لهذه المادة أفضل، والعكس صحيح. |
معدن قابلية اللحام يشير إلى ملاءمة المواد المعدنية لمعالجة اللحام. ويأخذ في الاعتبار بشكل أساسي سهولة تحقيق وصلات ملحومة عالية الجودة في ظل ظروف لحام محددة، مثل مواد اللحاموالأساليب ومعلمات العملية والأشكال الهيكلية.
ويشمل جانبين:
الأول هو جودة وصلة ملحومةوعلى وجه التحديد، القدرة على الحصول على وصلة عالية الجودة وخالية من العيوب في ظل ظروف لحام محددة.
والثاني هو أداء الخدمة، والذي يقيّم ما إذا كانت الوصلة الملحومة أو المكون بأكمله بعد اللحام يمكن أن يفي بالمتطلبات الفنية لظروف الخدمة المحددة.
هناك العديد من العوامل التي تؤثر على قابلية اللحام. وبالنسبة للمواد الفولاذية، تشمل هذه العوامل اختيار المواد، والهيكل وتصميم الوصلة، وطرق المعالجة والمواصفات، والظروف البيئية أثناء خدمة الوصلة.
تتكون الوصلات الملحومة عادةً من منطقة معدن اللحام وخط الانصهار والمنطقة المتأثرة بالحرارة.
تشير المنطقة المتأثرة بالحرارة إلى المنطقة التي تتغير فيها بنية وخصائص المعدن المجاور للحام بسبب الحرارة المتولدة أثناء اللحام.
لا يتأثر تعديل البنية المجهرية وخصائص المنطقة المتأثرة بالحرارة بالدورة الحرارية فحسب، بل يتأثر أيضًا بالتركيب والحالة الأولية للمعدن الأساسي، كما هو موضح في الشكل 2.
الشكل 2 خصائص توزيع حرارة اللحام المنطقة المتأثرة
يشير مصطلح "الفولاذ غير القابل للتبريد" إلى الفولاذ الذي لا يتشكل بسهولة إلى مارتينسيت أثناء التبريد الطبيعي بعد اللحام، مثل الفولاذ العادي منخفض الكربون.
كما هو مبين في الشكل 2، تتكون المنطقة المتأثرة بالحرارة في الفولاذ غير القابل للتبريد من أربعة أجزاء: منطقة الانصهار، ومنطقة السخونة الزائدة، ومنطقة التطبيع، ومنطقة إعادة التبلور غير المكتملة.
(1) منطقة الانصهار:
تتكون منطقة الانصهار من منطقة انصهار معدن الحشو ومنطقة شبه الانصهار (حيث تكون درجة الحرارة بين درجة حرارة السائل والصلب). تتميز منطقة شبه الانصهار بضعف القوة والصلابة بسبب عدم تجانسها في التركيب الكيميائي والخصائص الهيكلية، والتي يجب أخذها في الاعتبار.
(2) منطقة السخونة الزائدة:
تكون درجة الحرارة في هذه المنطقة عادةً حوالي 1100 درجة مئوية ويبدأ حجم الحبيبات في النمو بسرعة. بعد التبريد، سيتم الحصول على بنية خشنة شديدة السخونة، والمعروفة أيضًا باسم منطقة الحبيبات الخشنة. هذه المنطقة عرضة للتقصف والتشقق.
(3) منطقة التطبيع (منطقة إعادة التبلور المتغيرة الطور):
عندما تكون درجة الحرارة أعلى من AC3 وتبدأ الحبيبات في النمو بسرعة، لا تنمو الحبيبات في هذه المنطقة بشكل كبير. بعد التبريد، يتم الحصول على البرليت والفريت المنتظم والناعم، وهو ما يعادل المعالجة الحرارية الطبيعية بنية وخصائص عامة جيدة.
(4) منطقة إعادة التبلور غير المكتملة:
تتراوح درجة الحرارة في هذه المنطقة بين AC1 و AC3. البنية المجهرية في هذه المنطقة غير متساوية، مع اختلاف أحجام الحبيبات والخواص الميكانيكية.
هذه المناطق الأربع هي الخصائص الهيكلية الأساسية للمنطقة المتأثرة بالحرارة في الفولاذ منخفض الكربون ومنخفض السبائك. ومع ذلك، قد تخضع بعض المعادن الأساسية لإعادة التبلور في نطاق درجة حرارة قريبة من 500 درجة مئوية إلى AC1 بعد الدرفلة على البارد أو تشوه الشغل على البارد قبل اللحام، مما يؤدي إلى فقدان تصلب الشغل وزيادة اللدونة والصلابة.
بالنسبة للصلب ذو حساسية التقادم، إذا كان الوقت في نطاق درجة حرارة AC1-300°ج أطول قليلاً، فمن المحتمل أن يحدث تقادم إجهادي، مما يسبب التقصف في هذه المنطقة. تُعرف هذه المنطقة أيضًا باسم منطقة التقصف المتقادم.
على الرغم من أن هيكله المعدني لا يتغير بشكل كبير، إلا أنه يتميز بحساسية الشق الذي يجب أخذه في الاعتبار أثناء اللحام.
يشير "الفولاذ المروي السهل" إلى الفولاذ الذي يتم إخماده بسهولة ويشكل بنية صلبة، مثل المارتينسيت، من خلال التبريد بالهواء بعد اللحام. ويشمل ذلك الفولاذ المروي والمخفف والفولاذ الكربوني المتوسط
(1) منطقة مروية بالكامل:
تنخفض درجة حرارة التسخين بين خط التصلب و A، مما يؤدي إلى تكوين مارتينسيت خشن بسبب نمو الحبيبات. إذا اختلف معدَّل التبريد، فإن بنية المارتينسيت وقد يتكون أيضًا باينيت. ومع ذلك، يمكن أن يكون الهيكل المروي عرضة للتقصف والتشقق.
(2) منطقة إخماد غير مكتملة:
تقع درجة حرارة التسخين بين AC1 و AC3، والتي تتوافق مع منطقة إعادة التبلور غير المكتملة. قد ينتج عن اختلاف محتوى العناصر المختلفة في المعدن الأساسي أو معدل التبريد تراكيب مختلطة مثل الباينيت والسوربيت والبرلايت.
(3) منطقة التقسية:
إذا كان المعدن الأساسي من الفولاذ الذي خضع للتلطيف قبل اللحام، فستكون هناك منطقة تليين للتلطيف. إذا كانت درجة حرارة التقسية لمعدن القاعدة قبل اللحام هي t1، فإذا تجاوزت درجة حرارة التسخين t1 (ولكن أقل من AC1) أثناء عملية اللحامسيحدث تليين زائد عن الحد. إذا كانت درجة حرارة التسخين أقل من t1، سيظل هيكل الفولاذ وخصائصه دون تغيير.
شقوق اللحام يمكن اكتشافها من خلال الفحص البصري أو طرق الكشف عن العيوب.
تصنيف شقوق اللحام: هناك العديد من أنواع اللحام الشقوق، بما في ذلك شقوق اللحام، وشقوق منطقة الانصهار، وشقوق الجذور، وشقوق مقدمة اللحام، وشقوق فوهة القوس، والتي يمكن تصنيفها بناءً على موقع حدوثها.
بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا استخدام آلية توليد الشقوق لتصنيف شقوق اللحام إلى الشقوق الساخنةوشقوق إعادة التسخين والشقوق الباردة وشقوق التآكل الإجهادي وغيرها.
من المهم ملاحظة أن شقوق اللحام هي أخطر عيوب اللحام في وصلات اللحام وغير مسموح بها في الأجزاء الهيكلية أو المعدات.
الجدول 5 تصنيف شقوق اللحام المختلفة
| تصنيف الشقوق | الميزة الأساسية | نطاق درجة الحرارة الحساسة | المعدن الأساسي | المنصب | اتجاه التصدع | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| الكراك الساخن | تشقق المنتج النهائي | في مرحلة لاحقة من التبلور، تضعف الطبقة السائلة المتكونة من سهل الانصهار الاتصال بين الجسيمات والتشققات تحت إجهاد الشد | درجة حرارة أعلى قليلاً من درجة الحرارة الصلبة (الحالة الصلبة-السائلة) | فولاذ كربوني، منخفض ومتوسط سبائك الصلبوالصلب الأوستنيتي وسبائك النيكل الأساسية والألومنيوم مع المزيد من الشوائب | على اللحام، كمية صغيرة في المنطقة المتأثرة بالحرارة | على طول الأوستينيت حدود الحبوب |
| صدع متعدد الأضلاع | تحت تأثير ارتفاع درجة الحرارة والإجهاد المرتفع، تتحرك العيوب الشبكية في مقدمة المنتجات المتصلبة وتتجمع لتشكل حدودًا ثانوية. تكون في حالة بلاستيكية منخفضة عند درجة الحرارة المرتفعة، وتتولد الشقوق تحت تأثير الإجهاد | درجة حرارة إعادة التبلور تحت الصلابة | المعدن النقي والسبائك الأوستنيتي أحادية الطور | على اللحام، كمية صغيرة في المنطقة المتأثرة بالحرارة | على طول الأوستينيت الحدود |
| تصنيف الشقوق | الميزة الأساسية | نطاق درجة الحرارة الحساسة | المعدن الأساسي | المنصب | اتجاه التصدع | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| الكراك الساخن | صدع التسييل | تحت تأثير أعلى درجة حرارة لـ دورة اللحام الحرارية، يحدث إعادة الصهر بين المنطقة المتأثرة بالحرارة وطبقات اللحام متعدد الطبقات، وتتولد الشقوق تحت تأثير الإجهاد | درجة حرارة أقل قليلاً تحت الصلب | فولاذ النيكل والكروم عالي المتانة والصلب الأوستنيتي وسبائك النيكل الأساسية التي تحتوي على المزيد من الأس، والفوسفور والجيم | المنطقة المتأثرة بالحرارة والطبقة البينية للحام متعدد الطبقات | التشقق على طول حدود المنتج |
| إعادة تسخين الكراك | أثناء معالجة تخفيف الإجهاد للهيكل الملحوم باللوح السميك الملحوم، عندما تكون هناك مستويات مختلفة من تركيز الإجهاد في المنطقة الخشنة الحبيبات في المنطقة المتأثرة بالحرارة، يكون التشوه الإضافي الناتج عن استرخاء الإجهاد أكبر من اللدونة الزاحفة للجزء، ثم تحدث تشققات إعادة التسخين | معالجة التقسية عند درجة حرارة 600 ~ 700 درجة مئوية | الفولاذ عالي المتانة، والفولاذ البيرلايت، والفولاذ الأوستنيتي، وسبائك النيكل الأساسية التي تحتوي على عناصر تقوية الترسيب | منطقة الحبيبات الخشنة للمنطقة المتأثرة بالحرارة | التشقق على طول حدود المنتج | |
| صدع متأخر | ينتج التصدع بخصائص التأخير من خلال العمل المشترك للهيكل المتصلب والهيدروجين وإجهاد التقييد | أسفل النقطة م | متوسطة و فولاذ عالي الكربون، سبائك الصلب المنخفضة والمتوسطة وسبائك التيتانيوم، إلخ | المنطقة المتأثرة بالحرارة، كمية صغيرة في اللحام | بين الحبيبات أو عبر الحبيبات | |
| صدع التقصف المتصلب | وهو ناتج بشكل رئيسي عن الهيكل المتصلب والتشقق الناجم عن إجهاد اللحام | M. نقطة قريبة | فولاذ NiCrMo المحتوي على الكربون, الفولاذ المارتنسيتي المقاوم للصدأ وأدوات الصلب | المنطقة المتأثرة بالحرارة، كمية صغيرة في اللحام | السلع البينية أو القابلة للارتداء | |
| صدع بارد | صدع التقصف البلاستيكي المنخفض | عند درجة حرارة منخفضة، تتولد التشققات لأن إجهاد انكماش المعدن الأساسي يتجاوز الاحتياطي البلاستيكي للمادة نفسها | أقل من 400 ℃ | حديد مصبوب، كربيد صلب | المنطقة المتأثرة بالحرارة واللحام | السلع البينية أو القابلة للارتداء |
| التمزق الرقائقي | ويرجع ذلك أساسًا إلى وجود شوائب متعددة الطبقات (على طول اتجاه التدحرج) في صفيحة فولاذية، والإجهاد العمودي على اتجاه الدرفلة المتولد أثناء اللحام، مما يؤدي إلى تكسير "متدرج" الطبقات في المنطقة المتأثرة بالحرارة أو بعيدًا قليلاً | أقل من حوالي 400 ℃ | هيكل صفيحة سميكة من الفولاذ منخفض السبائك عالي القوة الذي يحتوي على شوائب | بالقرب من المنطقة المتأثرة بالحرارة | منتج عبر الحبيبات أو الحافة | |
| التشقق الناتج عن التآكل الإجهادي (SCC) | التشقق المتأخر في بعض الهياكل الملحومة (مثل الأوعية والأنابيب) تحت تأثير الوسط المتآكل والإجهاد معاً | أي درجة حرارة تشغيل | الفولاذ الكربوني، الفولاذ منخفض السبائك، الفولاذ المقاوم للصدأ، سبائك الألومنيوم، إلخ | اللحام والمنطقة المتأثرة بالحرارة | بين الحبيبات أو عبر الحبيبات |
بصفتي مؤسس شركة MachineMFG، فقد كرّستُ أكثر من عقد من حياتي المهنية في مجال تصنيع المعادن. وقد أتاحت لي خبرتي الواسعة أن أصبح خبيرًا في مجالات تصنيع الصفائح المعدنية، والتصنيع الآلي، والهندسة الميكانيكية، وأدوات الماكينات للمعادن. أفكر وأقرأ وأكتب باستمرار في هذه المواضيع، وأسعى باستمرار للبقاء في طليعة مجال عملي. فلتكن معرفتي وخبرتي مصدر قوة لعملك.
AR 
EN 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO