خزش

مفهوم خزش

نمودارهای شکل زیر، اثر تنش اعمالی و دما را بر منحنی خزش نشان می دهد. مشخص است که منحنی خزش با سه مرحله کاملاً متمایز فقط برای ترکیبات ویژه ای از تنش و دما به دست می آید. برای خزش در تش ثابت و دماهای مختلف، مشاهده می شود که هر چه دما بیشتر شود، آهنگ خزش بیشتر می گردد.

مکانیزم های خزش

تغییر شکل ایجاد شده در خزش به چند مکانیزم بستگی دارد. این مکانیزم ها به مقدار تنش، درجه حرارت، ساختارهای متالورژیکی و غیره وابسته است. به طور کلی می توان این مکانیزم ها را به دو دسته تقسیم کرد:

1- مکانیزم های نفوذی شامل نفوذ از داخل دانه (مکانیزم نابارو) و نفوذ از مرزدانه (مکانیزم کبل)

2- مکانیزم های بازیابی

مکانیزم کنترل کننده خزش در درجه حرارت بالا و تنش کم، اغلب نفوذ است. به طور کلی می توان گفت که در خزش نفوذی، نفوذ جاهای خالی اتمی بدین گونه اتفاق می افتد که تنش موجود در قطعه باعث تغییر پتانسیل شیمیایی اتم ها در سطوح دامنه ها می شود. این عمل منجر به افزایش تعداد جاهای خالی اتمی در مرزدانه های کششی و کاهش تعداد جاهای خالی اتمی در مرزدانه های فشاری می گردد. نهایتاً با ایجاد یک شیب از جاهای خالی اتمی یا از طریق دانه ها، جاهای خالی اتمی شروع به حرکت می کنند و یا از طریق مرزدانه ها با حرکت جاهای خالی، حرکت اتم ها در جهت عکس حرکت جاهای خالی اتفاق می افتد که منجر به کشیدگی دانه در جهت حرکت اتم ها می گردد.

اثر دما در خزش

از آنجا که خزش به فرآیندهایی که با گرما فعال می شوند بستگی دارد، بررسی تأثیر دما بر مکانیزم های خزش بسیار مهم است. ساده ترین فرض این است که خزش یک فرآیند منحصراً فعال شده گرمایی است و می توان آن را توسط معادله آرنیوس تشریح کرد:

با استفاده از تغییر دما حین آزمایش، می توان به فرمول جدیدی رسید:

که برای هر دو حالت تنش ثابت است.

پیش بینی خواص طولانی مدت مواد

پیش بینی رفتار خزشی و یا در واقع استحکام مواد در دمای بالا از جمله مواردیست که استفاده وسیعی در طراحی بسیاری از سازه های مورد کاربرد در دمای بالا دارد. به عنوان مثال مخازن نفتی موجود در پالایشگاه بایستی به گونه ای طراحی شد که استحکام مناسب را در برابر تنش اعمالی از طرف سیال در دمای بالا و در مدت طولانی داشته باشد. یک روش مناسب برای این پیش بینی، برون یابی داده های گسیختگی ناشی از تنش و خزش است. بدین منظور پارامترهایی در طراحی مواد در دمای بالا استفاده می  شود که مهمترین آن ها عبارتند از:

1- پارامتر لارسون- میلر: پارامتر لارسون میلر به صورت زیر فرموله شده است:

که در این رابطه T دمای آزمایش بر حسب درجه کلوین، t زمان گسیختگی بر حسب ساعت و C₁ ثابت لارسون – میلر است که عموماً برابر 20 فرض می شود.

2- پارامتر دورن: پارامتر دورن به صورت زیر تعریف می شود:

3- پارامتر مانسون – هافرد: این پارامتر در برون یابی داده های گسیختگی ناشی از تنش، بهترین تطابق را نشان می دهد و رابطه آن به صورت زیر است:

T_a و t_a  اعداد ثابت به دست آمده از داده های آزمایش هستند. 

منابع و پیوندها

گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن

جورج ای. دیتر ، مترجم : شهره شهیدی ، متالورژی مکانیکی ، مرکز نشر دانشگاهی ، 1382

محمد باقر لیمیویی ، خواص مکانیکی مواد ، موسسه انتشاراتی دانش پژوهان فردای روشن ، 1385

برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است