உலோகங்களின் இயந்திரவியல் பண்புகளைப் பாதிக்கும் காரணிகள்

உலோகங்களின் இயந்திர பண்புகளை பாதிக்கும் காரணிகள்

உலோகங்களின் இயந்திரவியல் பண்புகள் என்பவை, அவற்றின் மீது செயல்படும் சுமைகள் அல்லது விசைகளுக்கு எதிர்வினையாற்றும் திறனாகும். இந்தப் பண்புகளில் இழுவிசை வலிமை, கடினத்தன்மை, நீளும் தன்மை, உறுதித்தன்மை, தேய்மான எதிர்ப்பு, சோர்வு எதிர்ப்பு மற்றும் நிரந்தர உருக்குலைவுக்கு எதிரான எதிர்ப்பு ஆகியவை அடங்கும். கட்டுமானம், உற்பத்தி, தானியங்கி அல்லது விண்வெளித் துறை போன்ற பொறியியல் நடைமுறைகளில், தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பொருட்கள் பாதுகாப்பானவை, திறமையானவை மற்றும் நீடித்தவை என்பதை உறுதிப்படுத்த, உலோகங்களின் இயந்திரவியல் பண்புகளைப் பாதிக்கும் காரணிகளைப் புரிந்துகொள்வது மிகவும் முக்கியமானது. மிகப்பெரிய தாக்கத்தை ஏற்படுத்தும் முக்கிய காரணிகள் பின்வருமாறு.

1. வேதியியல் கலவை மற்றும் கலப்புலோகக் கூறுகள்

ஒரு உலோகத்தின் இயந்திரவியல் பண்புகளைத் தீர்மானிப்பதில் வேதியியல் கலவை ஒரு அடிப்படைக் காரணியாகும். உதாரணமாக, எஃகில், கார்பனின் அளவு அதன் வலிமை மற்றும் கடினத்தன்மையில் குறிப்பிடத்தக்க தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகிறது. அதிக கார்பன் அளவுகள் பொதுவாக வலிமை மற்றும் கடினத்தன்மையை அதிகரிக்கின்றன, ஆனால் நீளும்தன்மை மற்றும் பற்றவைப்புத் திறனைக் குறைக்கின்றன. கலப்புலோகங்களில், குறிப்பிட்ட பண்புகளின் கலவைகளை அடைவதற்காக குரோமியம் (Cr), நிக்கல் (Ni), மாலிப்டினம் (Mo), வனேடியம் (V) மற்றும் மாங்கனீசு (Mn) போன்ற தனிமங்கள் சேர்க்கப்படுகின்றன.

கலப்புலோகக் கூறுகள், இடப்பெயர்ச்சி இயக்கத்தைத் தடுக்கும் திண்மக் கரைசல்கள், வீழ்படிவுகள் அல்லது கார்பைடுகளை உருவாக்க முடியும். உலோகங்களில் ஏற்படும் நெகிழ்வு உருமாற்றம் முதன்மையாக இடப்பெயர்ச்சி இயக்கத்தால் இயக்கப்படுவதால், இடப்பெயர்ச்சித் தடுப்பு அதிகமாக இருக்கும்போது, ​​வளைவு வலிமையும் கடினத்தன்மையும் அதிகமாக இருக்கும். இருப்பினும், அதிகரித்த வலிமையானது பெரும்பாலும் குறைந்த நீளும் தன்மையுடன் வருகிறது, எனவே வடிவமைப்பாளர்கள் பயன்பாட்டின் தேவைகளின் அடிப்படையில் இவ்விரண்டையும் சமநிலைப்படுத்த வேண்டும்.

2. நுண்ணமைப்பு (Microstructure)

நுண் கட்டமைப்பு என்பது ஒரு உலோகத்தினுள் உள்ள கட்டங்களின் கலவை, தானிய அளவு, தானிய வடிவம் மற்றும் கட்டப் பரவல் ஆகும். ஒரு உலோகம் எவ்வாறு உருமாறும் மற்றும் முறிவுறும் என்பதை நுண் கட்டமைப்பு பெருமளவில் தீர்மானிக்கிறது. நுண்ணிய தானிய அளவுகள் பொதுவாக தானிய எல்லைகளை வலுப்படுத்தும் வழிமுறைகள் மூலம் வலிமையையும் கடினத்தன்மையையும் அதிகரிக்கின்றன; இது பெரும்பாலும் ஹால்-பெட்ச் உறவால் விவரிக்கப்படுகிறது: தானிய அளவு எவ்வளவு சிறியதாக இருக்கிறதோ, அவ்வளவு கடினமாக இடப்பெயர்ச்சிகள் தானிய எல்லைகளைக் கடந்து நகரும்.

கட்டப் பரவலும் ஒரு முக்கியப் பங்கு வகிக்கிறது. உதாரணமாக, எஃகில், ஃபெரைட், பெர்லைட், பைனைட் மற்றும் மார்டன்சைட் ஆகியவற்றின் விகிதம் வெவ்வேறு பண்புகளை உருவாக்கும். மார்டன்சைட் மிகவும் கடினமாகவும் வலிமையாகவும் இருக்கும், ஆனால் பதப்படுத்தப்படாவிட்டால் அது எளிதில் உடையக்கூடியதாக இருக்கும். பெர்லைட், வலிமை மற்றும் நெகிழ்வுத்தன்மையின் மிகவும் சமச்சீரான கலவையை வழங்குகிறது. எனவே, வெப்ப மற்றும் இயந்திர செயல்முறைகள் மூலம் நுண் அமைப்பைக் கட்டுப்படுத்துவது, இயந்திரப் பண்புகளை நுட்பமாகச் சரிசெய்வதற்கு முக்கியமாகும்.

3. உற்பத்தி செயல்முறை மற்றும் உருமாற்ற வரலாறு

வார்ப்பு, அடித்து வடித்தல், உருட்டுதல், பிதுக்குதல் அல்லது கம்பி இழுத்தல் போன்ற முறைகளில் உலோகம் உருவாக்கப்படும் விதம், அதன் இயந்திரவியல் பண்புகளைப் பாதிக்கும் ஒரு உருமாற்ற வரலாற்றை உருவாக்குகிறது. குறிப்பிட்ட வெப்பநிலைகளில் ஏற்படும் நெகிழ்வு உருமாற்றமானது, திரிபு கடினப்படுத்துதல் மூலம் வலிமையை அதிகரிக்கக்கூடும். உலோகம் உருமாற்றம் அடையும்போது, ​​இடப்பெயர்ச்சிகளின் அடர்த்தி அதிகரித்து, அவை ஒன்றுடன் ஒன்று மோதுகின்றன. இதனால் அவற்றின் இயக்கம் தடுக்கப்பட்டு, அந்தப் பொருள் மேலும் வலிமையாகவும் கடினமாகவும் மாறுகிறது.

இருப்பினும், திரிபு கடினமாதல் நெகிழ்வுத்தன்மையையும் குறைக்கக்கூடும். மேம்பட்ட வார்ப்புச் செயல்பாடுகளில், திரிபு கடினமாதல் காரணமாக மிகவும் "கடினமாக" இருக்கும் உலோகத்தில் விரிசல் ஏற்படலாம். எனவே, மறுபடிகமாக்கல் மற்றும் தானிய வளர்ச்சி மூலம் நெகிழ்வுத்தன்மையை மீட்டெடுப்பதற்காக, வார்ப்பு நிலைகளுக்கு இடையில் தொழில்துறையில் பதப்படுத்துதல் பெரும்பாலும் செய்யப்படுகிறது.

4. வெப்ப சிகிச்சை

உலோகங்களின் வடிவத்தை மாற்றாமல் அவற்றின் இயந்திரவியல் பண்புகளை மாற்றுவதற்கான மிகவும் பயனுள்ள வழிகளில் ஒன்று வெப்பச் சிகிச்சை ஆகும். எஃகில், தணித்தல் மற்றும் பதப்படுத்துதல் போன்ற வெப்பச் சிகிச்சைகள் வலிமையான மார்டன்சைட்டை உருவாக்கி, பின்னர் பதப்படுத்துதல் மூலம் அதன் கடினத்தன்மையை அதிகரிக்கின்றன. இயல்பாக்குதல் நுண் கட்டமைப்பைச் செம்மைப்படுத்தி, பண்புகளின் சீரான தன்மையை மேம்படுத்துகிறது. சில அலுமினியக் கலப்புலோகங்களில், கரைசல் சிகிச்சை மற்றும் முதிர்ச்சியடைதல் ஆகியவை வீழ்படிவு கடினப்படுத்துதலை உருவாக்குகின்றன, இது குறைந்த எடையைப் பராமரிக்கும் அதே வேளையில் வலிமையை அதிகரிக்கிறது.

ஒவ்வொரு வெப்பச் செயலாக்கமும் கட்டங்களையும் அவற்றின் பரவலையும் மாற்றுகிறது, வீழ்படிவுகளை ஒழுங்குபடுத்துகிறது, மற்றும் துகள் அளவைப் பாதிக்கிறது. இறுதி விளைவானது வெப்பநிலை, தக்கவைக்கும் நேரம் மற்றும் குளிர்விக்கும் வீதம் ஆகியவற்றைப் பொறுத்தது. இந்த அளவுருக்களில் ஏற்படும் சிறிய பிழைகள், இயக்க வெப்பநிலைகளில் மிகவும் உடையக்கூடியதாக, மிகவும் மென்மையாக அல்லது நிலையற்றதாக இருப்பது போன்ற, இலக்கிலிருந்து வெகு தொலைவில் உள்ள பண்புகளுக்கு வழிவகுக்கும்.

5. பொருள் குறைபாடுகள் மற்றும் உள் தரம்

எந்தப் பொருளும் முற்றிலும் குறைபாடற்றது அல்ல. வார்ப்புகளில் உள்ள நுண்துளைகள், உலோகமல்லாத உட்பொருட்கள், இரசாயனப் பிரிதல், நுண் விரிசல்கள் அல்லது சுருக்க வெற்றிடங்கள் போன்ற குறைபாடுகள், பழுதடைவதற்கான ஆரம்பப் புள்ளியாக அமையலாம். இந்தக் குறைபாடுகள், பயனுள்ள குறுக்குவெட்டுப் பரப்பைக் குறைத்து, அழுத்தச் செறிவுகளை அதிகரித்து, சோர்வு விரிசலைத் துரிதப்படுத்துகின்றன. உதாரணமாக, ஒரு பொருள் சுழற்சிமுறைச் சுமைக்கு உட்படுத்தப்படும்போது, ​​உட்பொருட்கள் விரிசல் தொடங்கும் இடமாக அமையலாம்.

உலோகவியல் தரம், உற்பத்தி செயல்முறையால் பெரிதும் பாதிக்கப்படுகிறது: உருகிய உலோகத்தின் தூய்மைக் கட்டுப்பாடு, வாயு நீக்கும் நுட்பங்கள், வடிகட்டுதல், குளிர்விக்கும் வேகக் கட்டுப்பாடு மற்றும் சேதப்படுத்தாத ஆய்வு ஆகியவை இதில் அடங்கும். விமானக் கூறுகள் அல்லது அழுத்தக் கலன்கள் போன்ற முக்கியமான பயன்பாடுகளில், மிகச் சிறிய குறைபாடுகள் கூட ஆபத்தானவையாக இருக்கலாம்; அவை அந்தப் பாகத்தின் ஆயுட்காலம் முழுவதும் பெரிய விரிசல்களாக உருவாகக்கூடும்.

6. மேற்பரப்பு நிலை மற்றும் மேற்பரப்பு சிகிச்சை

இயந்திரவியல் பண்புகள் ஒரு பொருளின் 'உட்புறத்தால்' மட்டுமல்ல, அதன் மேற்பரப்பு நிலையாலும் தீர்மானிக்கப்படுகின்றன. மேற்பரப்பின் சொரசொரப்பு, கீறல்கள் மற்றும் பள்ளங்கள் ஆகியவை அழுத்தக் குவிப்பான்களாகச் செயல்பட்டு, சோர்வு எதிர்ப்பைக் குறைத்து, நொறுங்கு முறிவு ஏற்படும் அபாயத்தை அதிகரிக்கின்றன. பல சோர்வு முறிவுகள் மேற்பரப்பிலேயே தொடங்குகின்றன; குறிப்பாக, சுழலும் தண்டுகள், சுருள்வில்கள் மற்றும் சுழற்சிமுறைச் சுமைக்கு உட்பட்ட பாகங்களில் இது நிகழ்கிறது.

எனவே, மேற்பரப்பின் கடினத்தன்மை, தேய்மான எதிர்ப்பு மற்றும் சோர்வு எதிர்ப்பு ஆகியவற்றை மேம்படுத்துவதற்காக, ஷாட் பீனிங் (எஞ்சிய அமுக்க அழுத்தங்களை உருவாக்குதல்), கார்பரைசிங், நைட்ரைடிங், பூச்சு அல்லது கடினப்படுத்துதல் போன்ற மேற்பரப்புச் சிகிச்சைகள் அடிக்கடி பயன்படுத்தப்படுகின்றன. உராய்வு மற்றும் தொடர்ச்சியான தொடர்புக்கு உட்படும் பாகங்களுக்கு இந்த மேம்பாடுகள் குறிப்பாக முக்கியமானவை.

7. இயக்க வெப்பநிலை மற்றும் சூழல்

உலோகங்களின் இயந்திரவியல் பண்புகள் வெப்பநிலையுடன் மாறுகின்றன. பொதுவாக, வெப்பநிலை அதிகரிப்பது வலிமையையும் கடினத்தன்மையையும் குறைக்கிறது, ஆனால் நீளும் தன்மையை அதிகரிக்கிறது. உயர் வெப்பநிலைகளில், ஊர்ந்துசெல்லல் (creep) முக்கியமானதாகிறது: ஒப்பீட்டளவில் சிறிய நிலையான சுமைகளின் கீழும் கூட, உலோகம் படிப்படியான, நிரந்தரமான உருக்குலைவுக்கு உள்ளாகிறது. இது விசையாழிகள், கொதிகலன்கள் மற்றும் வெப்பம் அகற்றும் அமைப்புகளில் முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது.

இதற்கு நேர்மாறாக, குறைந்த வெப்பநிலையில், சில உலோகங்கள் (குறிப்பாக சில வகை எஃகுகள்) நீளும்-உடையும் நிலை மாற்றத்திற்கு உள்ளாகலாம், இதனால் அவை எளிதில் உடையக்கூடிய முறிவுக்கு ஆளாகின்றன. அரிப்பு, ஆக்சிஜனேற்றம் அல்லது உடையக்கூடிய தன்மை ஆகியவற்றின் மூலம் சுற்றுச்சூழலும் பண்புகளைப் பாதிக்கிறது. உதாரணமாக, ஹைட்ரஜன் அதிக வலிமை கொண்ட எஃகில் ஹைட்ரஜன் உடையக்கூடிய தன்மையை ஏற்படுத்தி, மிதமான சுமைகளின் கீழ்கூட அது விரிசல் அடையக் காரணமாகிறது. இழுவிசை அழுத்தமும் அரிக்கும் சூழலும் இணைந்து செயல்படும்போது அழுத்த அரிப்பு விரிசல் ஏற்படலாம்.

8. சுமை ஏற்றும் விகிதம் மற்றும் சுமையின் வகை

உலோகங்கள் நிலையான, இயக்க அல்லது சுழற்சிமுறை சுமைகளுக்கு வெவ்வேறு விதமாகப் பதிலளிக்கின்றன. அதிக தாக்கச் சுமை விகிதங்களில், சில பொருட்கள் அதிகரித்த தோற்ற வலிமையைக் காட்டுகின்றன, ஆனால் அவற்றின் நுண்ணமைப்பு மற்றும் வெப்பநிலையைப் பொறுத்து அவை எளிதில் உடையக்கூடியவையாக மாறக்கூடும். தாக்கக் கடினத்தன்மை என்பது, ஒரு பொருள் முறிவு ஏற்படுவதற்கு முன்பு ஆற்றலை உள்வாங்கிக்கொள்ளும் திறனை அளவிடுகிறது, மேலும் இது திரிபு விகிதத்தால் பெரிதும் பாதிக்கப்படுகிறது.

சுழற்சிமுறை சுமையேற்றத்திற்கு, சோர்வுத் தடுப்பாற்றலே முதன்மையான காரணியாகும். வளைவு வலிமையை விடக் குறைவான அழுத்தங்கள் கூட மில்லியன் கணக்கான சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு முறிவுக்கு வழிவகுக்கும். எனவே, சோர்வு வடிவமைப்பானது அழுத்தக் குவிப்புகள், மேற்பரப்புத் தரம், எஞ்சிய அழுத்தங்கள் மற்றும் நுண் கட்டமைப்பு ஆகியவற்றைக் கருத்தில் கொள்கிறது.

முடிவுரை

உலோகங்களின் இயந்திரவியல் பண்புகள், அவற்றின் வேதியியல் கலவை, நுண் கட்டமைப்பு, உற்பத்தி செயல்முறை, வெப்பச் செயலாக்கம், உள்ளகக் குறைபாடுகள், மேற்பரப்பு நிலைகள், இயக்க வெப்பநிலை மற்றும் சூழல், மற்றும் சுமைப் பண்புகள் ஆகியவற்றின் சிக்கலான கலவையால் பாதிக்கப்படுகின்றன. எந்தவொரு காரணியும் தனித்து இயங்குவதில்லை—ஒன்றில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் பெரும்பாலும் மற்றவற்றையும் பாதிக்கின்றன. மூலப்பொருள் பொறியியலில், ஒரு பணிக்குத் தேவையான வலிமை, நீளும் தன்மை, கடினத்தன்மை மற்றும் நீடித்துழைக்கும் தன்மை ஆகியவற்றை உலோகம் கொண்டிருப்பதை உறுதிசெய்ய, இந்தக் காரணிகளை ஒருங்கிணைந்த முறையில் கட்டுப்படுத்துவதில்தான் வெற்றிக்கான திறவுகோல் அடங்கியுள்ளது. சரியான புரிதலுடன், மூலப்பொருள் மற்றும் செயல்முறைத் தேர்வை உகந்ததாக்கலாம், தோல்வி அபாயங்களைக் குறைக்கலாம், மற்றும் கூறுகளின் சேவை ஆயுளைக் கணிசமாக அதிகரிக்கலாம்.