د فلزاتو په میخانیکي ملکیتونو باندې د الیاژ کولو عناصرو اغیز
خالص فلزات په ندرت سره په مستقیم ډول د انجینرۍ په هغو غوښتنلیکونو کې کارول کیږي چې د سختو شرایطو لاندې لوړ ځواک، د اغوستلو مقاومت، یا سختۍ ته اړتیا لري. د مثال په توګه، خالص المونیم سپک او د زنګ په وړاندې مقاومت لري، مګر نسبتا نرم دی. خالص اوسپنه نرمه ده، مګر د هغې ځواک محدود دی. له همدې امله، صنعت تقریبا تل د فلزي الیاژونو څخه کار اخلي، کوم چې د نورو عناصرو سره په ځانګړي تناسب کې مخلوط شوي اساس فلزات دي ترڅو د ملکیتونو غوره ترکیب ترلاسه کړي. دا اضافه شوي عناصر د الیاژ عناصر بلل کیږي، او د میخانیکي ملکیتونو باندې د دوی اغیزه - لکه د تناسلي ځواک، سختۍ، نرموالي، سختۍ، د ستړیا مقاومت، او د اغوستلو مقاومت - د پام وړ دی.
اساسي مفهوم: ولې د الیاژ عناصر میخانیکي ځانګړتیاوې بدلوي؟
د فلزاتو میخانیکي ځانګړتیاوې د دوی د مایکرو جوړښت له مخې ټاکل کیږي: د غلو اندازه، ډول او د مرحلو شمیر، د اورښتونو ویش، او د کرسټال نیمګړتیاو شتون لکه بې ځایه کیدل. د الیاژ عناصر د څو کلیدي میکانیزمونو له لارې دا ملکیتونه اغیزمنوي:
۱. د جامدو محلولونو پیاوړتیا
د الیاژ کولو عنصر اتومونه کولی شي د اساس فلز اتومونه (بدلون) ځای ونیسي یا د اتومونو ترمنځ تشې ډکې کړي (انټرسټیشیل). د اتومي اندازې او کیمیاوي اړیکو توپیرونه د جالیو تحریفونه رامینځته کوي چې د بې ځایه کیدو حرکت مخه نیسي. دا د ځواک او سختۍ زیاتوالي لامل کیږي، مګر د انعطاف وړتیا کموي.
۲. د باران سختېدل (د عمر سختېدل)
په ځینو الیاژونو کې، د تودوخې درملنه د ښه دانه لرونکي ریزیټ ذرات تولیدوي (د مثال په توګه، Al-Cu یا Al-Mg-Si). دا ریزیټونه د بې ځایه کیدو لپاره د "خنډ" په توګه عمل کوي، په ډراماتیک ډول ځواک زیاتوي.
۳. د سختو پړاوونو د جوړولو له لارې پیاوړتیا (د مثال په توګه کاربایډونه، نایټرایډونه، انټرمیټالیکونه)
عناصر لکه Cr، V، W، او Mo په فولادو کې سخت کاربایډونه جوړوي. دا سخت پړاوونه سختۍ او د اغوستلو مقاومت زیاتوي، مګر که چیرې ډیر یا په کمزوري ډول ویشل شوي وي نو سختۍ کمولی شي.
۴. د غلو تصفیه
ځینې عناصر یا فلزاتي پروسې چې د الیاژ عناصرو لخوا اغیزمن کیږي کولی شي ښه دانې تولید کړي. ښه دانې عموما د حاصلاتو ځواک او سختۍ زیاتوي.
۵. د مرحلې ډیاګرام او د تودوخې درملنې وړتیا کې بدلونونه
د الیاژ عناصر کولی شي ځینې مرحلې ثبات کړي، د بدلون تودوخه بدله کړي، او سختۍ زیاته کړي. په فولادو کې، د مثال په توګه، د ځینو عناصرو اضافه کول مارټینسایټ ته اجازه ورکوي چې جوړ شي حتی که یخ کول خورا ګړندي نه وي.
په فولادو باندې د الیاژ عناصرو اغیز: ترټولو پراخه مثالونه
فولاد د الیاژ تر ټولو عام سیسټم دی، په عمده توګه ځکه چې د عنصر په محتوا کې کوچني بدلونونه کولی شي په میخانیکي ملکیتونو کې لوی بدلونونه رامینځته کړي.
۱. کاربن (ج)
کاربن په فولادو کې تر ټولو مهم الیاژ عنصر دی. دا د سیمنټو (Fe₃C) د جوړولو او د سختیدو وروسته د مارټینسایټ د جوړولو وړتیا له لارې قوت او سختۍ زیاتوي.
- قوت او سختوالی: د C محتوا په زیاتیدو سره زیاتیږي.
- ټینګښت او سختي: کله چې C ډیر لوړ وي نو کمیږي.
- د اغوستلو مقاومت: د ډیر سخت پړاو له امله زیات شوی.
د ټیټ کاربن فولاد ډیر نرم او د ویلډ کولو لپاره اسانه دی، پداسې حال کې چې د لوړ کاربن فولاد سخت مګر ډیر ماتیدونکی دی.
۲. منګنیز (Mn)
منګنیز د جامد محلول له لارې قوت زیاتوي او د سلفر سره د MnS جوړولو لپاره مرسته کوي (د ګرمۍ لنډوالي کمول).
- ځواک او سختوالی: زیات شوی.
- سختي: په منځنۍ کچه کې زیاتوالی موندلی شي، مګر په لوړه کچه کې مایکروسټرکچرل کنټرول ته اړتیا ده.
۳. کرومیم (Cr)
کروم په سټینلیس سټیل کې خورا مشهور دی، مګر د هغې د ځواک او پوښاک مقاومت لپاره هم په پراخه کچه کارول کیږي.
- د اغوستلو مقاومت او سختۍ: د سخت Cr کاربایډونو د جوړولو له لارې زیاتوالی.
– سختوالی: زیات شوی، چې د غټو کراس برخو سختیدو ته اجازه ورکوي.
- د زنګ وهلو مقاومت: کله چې کافي لوړ وي (عموما ≥ ~10,5٪ په سټینلیس کې) د Cr₂O₃ د غیر فعال طبقې د جوړولو له امله زیاتیږي.
– خطر: ډیر کاربایډونه کولی شي سختۍ کم کړي.
۴. نکل (نی)
نکل یو غوره سختۍ زیاتونکی دی، په ځانګړې توګه په ټیټه تودوخه کې.
- سختي او انعطاف: زیات شوی، د ماتیدونکي ماتیدو مخنیوي کې مرسته کوي.
- ځواک: د ښه سختۍ ساتلو په وخت کې زیات شوی.
– کاریال: د کښتیو، کریوجینک ټانکونو او اجزاو لپاره چې لوړ سختۍ ته اړتیا لري د نی الیاژ فولاد.
۵. مولیبډینم (Mo)
مولیبډینم په پراخه کچه د لوړې تودوخې کارولو او د نرموالي په وړاندې مقاومت لپاره کارول کیږي.
- په لوړه تودوخه کې ځواک: زیات شوی (غوره د کریپ مقاومت).
– سختوالی: زیات شوی.
- د تودوخې د خرابوالي په وړاندې مقاومت: Mo کولی شي د تودوخې په ځینو ځانګړو حدودو کې د تودوخې وروسته د خرابوالي تمایل کمولو کې مرسته وکړي.
۶. وانډیم (V)، نیوبیم (Nb)، ټایټانیوم (Ti)
دا مایکرو الیاژ عناصر حتی په ټیټ غلظت کې هم اغیزمن دي. دوی ښه کاربایډونه / نایټرایډونه جوړوي او غله پاکوي.
- د حاصلاتو ځواک: د ښه اورښتونو او د غلو دانو د تصفیې له لارې د پام وړ زیاتوالی.
- انعطاف: که د پروسې کنټرول مناسب وي نو ښه پاتې کیدی شي.
- کاریال: د جوړښتونو لپاره د HSLA (لوړ ځواک ټیټ الیاژ) فولاد.
۷. سیلیکون (Si)
سیلیکون یو عمومي ډی اکسیډایزر دی او همدارنګه جامد محلولونه پیاوړي کوي.
- ځواک: زیات شوی.
- د اکسیډیشن په وړاندې مقاومت: د ځینو شرایطو لاندې زیات شوی.
– یادونه: د Si لوړه کچه کولی شي انعطاف او د جوړولو وړتیا اغیزمنه کړي.
د المونیم الیاژونو باندې د الیاژ عناصرو اغیز
المونیم د باران د پیاوړتیا لپاره خورا ځواب ویونکی دی. له همدې امله، د الیاژ اصلي عنصر، Al، د محلول درملنې او عمر له لارې د ښه اورښتونو د جوړولو لپاره ډیزاین شوی.
– مس (Cu): د باران له لارې لوړ ځواک (2xxx لړۍ) زیاتوي، مګر د زنګ وهلو مقاومت ممکن کم شي.
– مګنیزیم (Mg): قوت او د زنګ وهلو مقاومت زیاتوي؛ د Si سره یوځای Mg₂Si (6xxx لړۍ) جوړوي کوم چې قوت او پروسس وړتیا متوازن کوي.
– جست (Zn) + Mg (او ډیری وختونه Cu): ډیر قوي الیاژونه تولیدوي (7xxx لړۍ)، چې په فضا کې مشهور دي، مګر ځینې ترکیبونه د فشار زنګ وهلو درزونو (SCC) لپاره حساس دي او د تودوخې کنټرول او محافظت ته اړتیا لري.
– سیلیکون (Si): د اچولو وړتیا کې مرسته کوي او د Mg سره، د اورښت ملاتړ کوي.
په المونیم کې، زیات شوی ځواک اکثرا د کم شوي نرموالي، او همدارنګه د ځینو عناصرو په ترکیبونو کې د زنګ وهلو حساسیت له امله "تادیه کیږي".
د مسو او ټایټانیوم الیاژونو باندې د الیاژ کولو عناصرو اغیز (په یوه نظر کې)
د مسو په الیاژونو کې، د Zn (پیتل) اضافه کول ځواک او پروسس وړتیا زیاتوي، پداسې حال کې چې Sn (برونزو) د اغوستلو مقاومت او ځینې د زنګ وهلو مقاومت زیاتوي. په هرصورت، لوړ الیاژ لرونکي عناصر عموما بریښنایی / حرارتي چالکتیا کموي - په بریښنایی برخو کې د پام وړ جوړجاړی.
په ټایټانیوم الیاژونو کې، د Al په څیر عناصر د الفا مرحله ثبات کوي، پداسې حال کې چې V او Mo د بیټا مرحله ثبات کوي. د الفا-بیټا الیاژونه (د مثال په توګه، Ti-6Al-4V) د لوړ ځواک، سختۍ، او زنګ وهلو مقاومت ترکیب وړاندې کوي، د ټیټ ځانګړي جاذبې سره. د ټایټانیوم میخانیکي ملکیتونه په لویه کچه د جوړ شوي مرحلو او تودوخې درملنې پورې اړه لري.
د الیاژ عناصرو او اصلي میخانیکي ملکیتونو ترمنځ اړیکه
دلته د ډیری وختونو سره مخ شویو اړیکو لنډیز دی:
- د کشش ځواک / د حاصلاتو ځواک: عموما د جامد محلول، باران، ښه دانې، او سختو مرحلو سره زیاتیږي.
– سختوالی: د مارټینسایټ (په فولادو کې)، پریسیپیټیټس، او کاربایډونو/نایټرایډونو سره زیاتیږي.
- سختي: ډیری وختونه د قوت/سختۍ زیاتوالي سره کمیږي، مګر د Ni په څیر عناصر کولی شي سختي وساتي.
– د اغیز سختوالی: د غلې دانې د اندازې، د سختو مرحلو ویش، او د شمولیتونو شتون لخوا اغیزمن کیږي؛ Ni او د غلې دانې تصفیه کول مرسته کوي.
– د ستړیا مقاومت: د همجنس مایکرو جوړښت، کوچنیو شمولیتونو، او زیات شوي ځواک سره زیاتیږي؛ په هرصورت، غټې ټوټې/مایکرو درزونه کولی شي خراب شي.
- د اغوستلو مقاومت: د سخت کاربایډونو، مارټینسایټ او د سطحې ښه سختۍ سره زیات شوی.
تړل
د الیاژ عناصر په فلزاتو کې د فلزاتو میخانیکي ملکیتونو د تطبیق اړتیاو سره سم تنظیم کولو لپاره کلیدي "انجنیري وسیلې" دي. د عناصرو ډول او غلظت غوره کولو سره، او بیا د تودوخې درملنې، قوی کولو، او مایکروسټرکچرل کنټرول په څیر پروسو کنټرولولو سره، انجنیران کولی شي هغه مواد تولید کړي چې سپک مګر قوي، سخت مګر سخت، یا د اغوستلو مقاومت لرونکي وي او په لوړه تودوخه کې فعالیت کوي. په هرصورت، په ملکیتونو کې هر ډول پرمختګ معمولا د سوداګرۍ بندونو سره راځي: د ځواک زیاتوالی کولی شي نرمښت کم کړي، د باران پیاوړتیا کولی شي د ځینې زنګ وهلو خطر زیات کړي، او د سختیدو مرحلې کولی شي سختۍ کم کړي که کنټرول نه شي. له همدې امله، د الیاژ ډیزاین تل د جوړښت، پروسې، او د ساحې فعالیت غوښتنو ترمنځ توازن وي.
