تغییر شکل وابسته به زمان در دماهای بالاتر از نصف نقطه ذوب مواد و در تنش های زیر حد الاستیک را خزش می گویند. طی این شرایط، مکانیزم های تغییر شکل مختلفی با سرعت کرنش کم، فعال می شوند. خزش، عامل شکست اغلب قطعات در دمای بالای کاری می باشد. پدیده خزش در دماهای بالا از اهمیت بیشتری برخوردار است و از نظر عملی، خواص خزشی ماده تعیین کننده مناسب بودن آن برای کاربرد در دمای بالا است. لذا در طراحی تجهیزاتی مانند موتورها و کوره ها که برای طولانی مدت در این دماها فعالیت دارند، خزش به عنوان یک پارامتر مهم در نظر گرفته می شود. معمولاً در دماهای پایین تر از نصف نقطه ذوب می توان خزش را نادیده گرفت.
همان طور که می دانید استحکام فلزات با افزایش دما کاهش می یابد. این کاهش استحکام به دلیل فعال شدن چند عامل یا مکانیزم تغییر شکل در دماهای بالا است که در دماهای پایین غیرفعال یا کم فعال می باشند. برخی از این عوامل که موجب کاهش استحکام در اثر افزایش دما می شوند، عبارتند از:
- نفوذ و حرکت سریع اتم ها در دمای بالا
- افزایش تعداد تعادلی جاهای خالی اتمی با افزایش دما
- حرکت سریع نابجایی ها در دماهای بالا با مکانیزم صعود
- افزایش تغییرشکل ماده در اثر فعال شدن مکانیزمه ای لغزش یا مهاجرت مرزدانه ها
- فعال شدن مکانیزم های برش ذرات رسوبی در دماهای بالا
- واکنش فلز با محیط در دمای بالا، اکسیداسیون و خوردگی داغ
مکانیزم های تغییر شکل
مکانیزم های تغییر شکل ناشی از خزش را می توان در موارد زیر خلاصه کرد:
- ۱- تغییرشکل در تنش برشی تئوری
- ۲- لغزش و دوقلویی شدن
- ۳- خزش ناشی از نفوذ
- ۴- لغزش مرزدانه ای
- ۵- مهاجرت مرزدانه
- ۶- خزش نابجایی
در ادامه به بیان شرح مختصری از برخی از این مکانیزم های تغییر شکل می پردازیم:
تغییر شکل در تنش برشی تئوری
تنش برشی تئوری تنشی است که می تواند یک صفحه کریستالوگرافی را روی یک صفحه موازی با آن لغزش داده و باعث تغییر شکل پلاستیک شود. مقدار این تنش در حدود G/20 است. مقدار این تنش با تغییر درجه حرارت چندان تغییر نمی کند. چنین تنشی فقط جایی که نابجایی وجود نداشته باشد معنی پیدا می کند. با وجود نابجایی، این تنش به شدت کاهش پیدا میکند.
لغزش و دوقلویی شدن
در دمای پایین نسبت به نقطه ذوب، تغییرشکل خزشی با مکانیزم های لغزش و دوقلویی شدن انجام می گیرد. با افزایش دما تنش برشی بحرانی برای لغزش کاهش می یابد.
لغزش در دماهای بالا روی صفحات لغزشی زیادی رخ می دهد، زیرا منابع نابجایی زیادی فعال می شوند. در دماهای بالا حلقه های نابجایی با صعود همدیگر را خنثی می کنند. بنابراین همواره نابجایی های جدیدی از منابع مختلف به وجود می آید. اما در دماهای پایین، هر حلقه باعث توقف دیگری می شود.
خزش ناشی از نفوذ
یک تنش خارجی می تواند حرکت و نفوذ جای خالی اتمی را از طریق شبکه کریستالی یا از طریق مرزدانه ها کنترل و باعث تغییرشکل پلاستیک شود. بنابراین دو نوع خزش نفوذی وجود دارد:
۱- خزش نفوذی از طریق دانه ها یا خزش هِرینگ-نابارو: هِرینگ و نابارو اولین افرادی بودند که رابطه ای برای خزش نفوذی از طریق شبکه کریستالی تنظیم کردند. بر اثر این نفوذ و جابه جا شدن، دانه ها در امتداد تنش به طولشان افزوده شده و برعکس در امتداد عمود بر تنش از طولشان کاسته می شود. در تنش های پایین و دماهای بالا، جایی که سرعت خزش با تنش اعمالی تغییر می کند، فرایند نفوذ اتفاق می افتد. این کار موجب افزایش طول و کشیدگی دانه ها و در نتیجه نمونه می شود.
۲- خزش نفوذی از طریق مرزدانه ها یا Coble: در این نوع خزش، جابه جایی و نفوذ اتمها از طریق مرزدانه انجام می گیرد.
این نوشته در حال تکمیل است …
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.