0
04136674922

مختصری درباره پدیده خزش در فلزات

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 …

ارسال دیدگاه