Bandora Hêmanên Aloykirinê li ser Taybetmendiyên Mekanîkî yên Metalan
Metalên saf kêm caran rasterast di sepanên endezyariyê de têne bikar anîn ku di şert û mercên dijwar de hêz, berxwedana li hember aşînê, an jî hişkbûnê hewce dikin. Mînakî, alumînyûma saf sivik û li hember korozyonê berxwedêr e, lê nisbeten nerm e. Hesinê saf nerm e, lê hêza wî bi sînor e. Ji ber vê yekê, pîşesazî hema hema her gav alloyên metal bikar tîne, ku ew metalên bingehîn in ku bi hêmanên din re di rêjeyên taybetî de têne tevlihev kirin da ku tevlîheviyek taybetmendiyên çêtir bi dest bixin. Van hêmanên zêdekirî wekî hêmanên alloykirinê têne binav kirin, û bandora wan li ser taybetmendiyên mekanîkî - wekî hêza kişandinê, hişkbûn, duktîlîtî, hişkbûn, berxwedana westandinê, û berxwedana li hember aşînê - girîng e.
Têgeha bingehîn: çima hêmanên alloykirinê taybetmendiyên mekanîkî diguherînin?
Taybetmendiyên mekanîkî yên metalan bi mîkroavakirina wan ve têne destnîşankirin: mezinahiya dendikan, celeb û hejmara qonaxan, belavbûna bermayiyan, û hebûna kêmasiyên krîstalê yên wekî dislokasyonan. Elementên alloykirinê bi çend mekanîzmayên sereke bandorê li van taybetmendiyan dikin:
1. Xurtkirina çareseriya hişk
Atomên hêmanên alloyker dikarin şûna atomên metalên bingehîn bigirin (guhertin) an jî valahiyan di navbera atoman de tijî bikin (navber). Cûdahiyên di mezinahiya atomî û girêdana kîmyewî de xirabûnên torê diafirînin ku tevgera dislokasyonê asteng dikin. Ev dibe sedema zêdebûna hêz û hişkbûnê, lê kêmbûna duktîlîteyê.
2. Hişkbûna bi barînê (hişkbûna bi temen)
Di hin alloyan de, dermankirina germî perçeyên bermayî yên hûr-dane çêdike (mînak, Al-Cu an Al-Mg-Si). Ev bermayî wekî "astengiyek" ji bo dislokasyonan tevdigerin, û bi awayekî berbiçav hêzê zêde dikin.
3. Xurtkirin bi rêya çêbûna qonaxên hişk (mînak karbîd, nîtrîd, întermetalîk)
Hêmanên wekî Cr, V, W, û Mo di pola de meyla çêkirina karbîdên hişk dikin. Ev qonaxên hişk hişkbûn û berxwedana lixwekirinê zêde dikin, lê heke zêde bin an jî bi awayekî nebaş belav bibin, dikarin hişkbûnê kêm bikin.
4. Paqijkirina genim
Hin hêman an pêvajoyên metalurjîk ên ku ji hêla hêmanên alloykirinê ve têne bandor kirin dikarin dendikên ziravtir çêbikin. Dendikên zirav bi gelemperî hêza berdestbûnê û hişkbûnê zêde dikin.
5. Guhertinên di nexşeya qonaxê û dermankirina germê de
Hêmanên alokirinê dikarin hin qonaxan sabît bikin, germahiya veguherînê biguherînin û hişkbûnê zêde bikin. Mînakî, di pola de, lêzêdekirina hin hêmanan dihêle ku martensît çêbibe her çend sarbûn pir zû nebe jî.
Bandora hêmanên alloykirinê li ser pola: mînakên herî berfireh
Pola sîstema alloykirinê ya herî gelemperî ye, bi giranî ji ber ku guhertinên piçûk di naveroka hêmanan de dikarin guherînên mezin di taybetmendiyên mekanîkî de çêbikin.
1. Karbon (C)
Karbon hêmana herî girîng a hevgirtinê di pola de ye. Ew bi rêya çêbûna sementît (Fe₃C) û şiyana çêbûna martensîtê piştî hişkbûnê, hêz û hişkbûnê zêde dike.
– Hêz û hişkbûn: bi zêdebûna naveroka C zêde dibe.
– Berxwedan û berxwedana domdar: dema ku C pir zêde be meyla wê heye kêm bibe.
- Berxwedana li hember aşînê: ji ber qonaxa hişktir zêde bûye.
Pola kêm-karbon nermtir û qayimkirinê hêsantir e, lê pola karbona bilind hişktir lê şikestîtir e.
2. Manganez (Mn)
Manganez bi rêya çareseriya hişk hêzê zêde dike û dibe alîkar ku sulfur bi rêya MnS çêbibe (kurtebûna germê kêm dike).
- Hêz û hişkbûn: zêde bûye.
- Berxwedan: di astên navîn de dikare zêde bibe, lê di astên bilind de kontrola mîkroavahîyê pêdivî ye.
3. Krom (Cr)
Krom di nav pola zengarnegir de herî zêde tê nasîn, lê ji bo hêz û berxwedana xwe ya lixwekirinê jî bi berfirehî tê bikar anîn.
- Berxwedana li hember aşînê û hişkbûn: bi rêya çêbûna karbîdên Cr yên hişk zêde dibe.
- Hişkbûn: zêde bûye, rê dide hişkbûna beşên xaçerê yên stûrtir.
– Berxwedana li hember korozyonê: dema ku têra xwe bilind be (bi gelemperî ≥ ~10,5% di pola zengarnegir de) ji ber çêbûna qatek pasîf a Cr₂O₃ zêde dibe.
- Rîsk: karbîdên zêde dikarin hişkbûnê kêm bikin.
4. Nîkel (Ni)
Nîkel, bi taybetî di germahiyên nizm de, zêdekerek pir baş a hişkbûnê ye.
- Berxwedanî û duktîlîtî: zêde bûye, dibe alîkar ku pêşî li şikestina şikestî bigire.
- Hêz: zêde dibe dema ku hişkbûna baş diparêze.
- Bikaranîn: Pola alloykirî ya Ni ji bo keştî, tankên krîyojenîk û pêkhateyên ku hewceyê hişkbûna bilind in.
5. Molîbdenum (Mo)
Molîbdenum bi berfirehî di sepanên germahiyên bilind û ji bo berxwedana li hember nermbûnê de tê bikar anîn.
- Hêz di germahiyên bilind de: zêde bûye (berxwedana li hember şemitînê çêtir e).
- Hişkbûn: zêde bûye.
- Berxwedana li hember şikestina di germahiyê de: Mo dikare bibe alîkar ku meyla şikestinê piştî germkirinê di rêjeyên germahiyên diyarkirî de kêm bibe.
6. Vanadyûm (V), Nîyobyûm (Nb), Tîtanyûm (Ti)
Ev hêmanên mîkro-aloyîngkirinê, tewra di rêjeyên kêm de jî bi bandor in. Ew karbîd/nîtrîdên nazik çêdikin û dendikê safî dikin.
- Hêza berhemê: bi saya bermayiyên nazik û rafinandina dexl bi girîngî zêde bûye.
- Berxwedan: eger kontrola pêvajoyê guncaw be dikare baş bimîne.
- Bikaranîn: Pola HSLA (Hêza Bilind a Alloykirina Kêm) ji bo avahiyan.
7. Silîkon (Si)
Silîkon deoksîdankerek giştî ye û her weha çareseriyên zexm jî xurt dike.
- Hêz: zêde bûye.
- Berxwedana li hember oksîdasyonê: di bin hin mercan de zêde dibe.
- Têbînî: rêjeya bilind a Si dikare bandorê li ser nermbûn û şiyana avakirinê bike.
Bandora hêmanên alloykirinê li ser alloyên aluminiumê
Aluminium pir hesas e li hember xurtbûna barînê. Ji ber vê yekê, hêmana sereke ya alloykirinê, Al, hatiye sêwirandin ku bi rêya dermankirina çareseriyê û pîrbûnê bermayiyên nazik çêbike.
– Sifir (Cu): bi rêya barînê berxwedana bilind (rêzeya 2xxx) zêde dike, lê berxwedana li hember korozyonê dibe ku kêm bibe.
– Magnezyûm (Mg): hêz û berxwedana li hember korozyonê zêde dike; bi Si re Mg₂Si (rêzeya 6xxx) çêdike ku hêz û şiyana pêvajoyê hevseng dike.
– Çînko (Zn) + Mg (û pir caran Cu): alavên pir bihêz çêdike (rêzeya 7xxx), di fezayê de populer e, lê hin pêkhate ji şikestina korozyona stresê (SCC) re hesas in û hewceyê kontrol û parastina germê ne.
- Silîkon (Si): dibe alîkar ji bo şiyana avêtinê û bi Mg re, piştgirîya barînê dike.
Di aluminumê de, zêdebûna hêzê pir caran bi kêmbûna duktîlîteyê, û her weha hesasiyeta li hember korozyonê di hin kombînasyonên hêmanan de "tê dayîn".
Bandora hêmanên alloykirinê li ser alloyên sifir û tîtanyûmê (bi kurtasî)
Di hevbendên sifir de, zêdekirina Zn (tûnc) hêz û şiyana pêvajoyê zêde dike, di heman demê de Sn (bronz) berxwedana li hember aşînê û hin berxwedana li hember korozyonê zêde dike. Lêbelê, hêmanên hevbendiyê yên bilindtir bi gelemperî guhêzbariya elektrîkî/germahî kêm dikin - ev tawîzek girîng e di pêkhateyên elektrîkî de.
Di hevbendên tîtanyûmê de, hêmanên wekî Al qonaxa alfa sabît dikin, di heman demê de V û Mo qonaxa beta sabît dikin. Hevbendên alfa-beta (mînak, Ti-6Al-4V) bi giraniya taybetî ya nizm re tevlîheviyek ji hêz, hişkbûn û berxwedana korozyonê ya bilind pêşkêş dikin. Taybetmendiyên mekanîkî yên tîtanyûmê bi giranî bi qonaxên çêbûyî û dermankirina germê ve girêdayî ne.
Têkiliya di navbera hêmanên alloykirinê û taybetmendiyên mekanîkî yên sereke de
Li vir kurteyek ji têkiliyên ku bi gelemperî têne dîtin e:
– Hêza kişandinê / hêza berketinê: bi gelemperî bi çareseriya hişk, barîn, dendikên hûr û qonaxên hişk zêde dibe.
– Hişkî: bi martensîtê (di pola de), bermayî û karbîd/nîtrîdan zêde dibe.
– Berxwedan: pir caran bi zêdebûna hêz/hişkbûnê kêm dibe, lê hêmanên wekî Ni dikarin berxwedanê biparêzin.
- Berxwedana li hember bandorê: ji hêla mezinahiya dendikan, belavbûna qonaxa hişk, û hebûna pêkhateyan ve tê bandorkirin; rafineriya Ni û dendikan bi gelemperî dibin alîkar.
- Berxwedana westandinê: bi mîkroavahîya homojen, pêvekên piçûk, û hêza zêde zêde dibe; lêbelê, bermayiyên qalind/mîkroşkestin dikarin xirabtir bibin.
- Berxwedana li hember aşînê: bi karbîdên hişk, martensît û hişkiya rûyê baş zêde dibe.
Penutup
Elementên aloyan di metalurjiyê de "amûrên endezyariyê" yên sereke ne ji bo dirûtina taybetmendiyên mekanîkî yên metalan li gorî hewcedariyên serîlêdanê. Bi hilbijartina celeb û giraniya elementan, û dûv re kontrolkirina pêvajoyên wekî dermankirina germê, sarkirin û kontrola mîkrostrukturê, endezyar dikarin materyalên ku sivik lê bihêz, hişk lê zexm, an jî li hember aşînê berxwedêr in hilberînin û di germahiyên bilind de performansê nîşan bidin. Lêbelê, her başbûnek di taybetmendiyan de bi gelemperî bi tawîzan re tê: zêdebûna hêzê dikare duktîlîteyê kêm bike, xurtkirina barînê dikare xetera hin korozyonê zêde bike, û qonaxên hişkbûnê dikarin hişkbûnê kêm bikin ger neyên kontrol kirin. Ji ber vê yekê, sêwirana aloyan her gav hevsengiyek di navbera pêkhate, pêvajo û daxwazên performansê de di zeviyê de ye.
