سختی در دمای بالا
|
توجه به اندازه‌گیری سختی فلزات در دمای بالا (Hardness at elevated temprature) با کوشش زیادی که برای به‌دست آوردن آلیاژ های با استحکام بالا در دمای زیاد انجام شده، تسریع شده است. سختی در دمای بالا، نمودار خوبی از مناسب بودن توان یک آلیاژ برای کاربردهایی است که نیاز به استحکام در دمای بالا دارند. ارتباط میان سختی در دمای بالا و خواص استحکامی در دمای بالا مورد بررسی قرار گرفته است. دستگاه های آزمایش سختی در دمای بالا با استفاده از یک سنبه ویکرز ساخته شده از یاقوت کبود و با مقرراتی برای آزمایش در خلأ یا جو خنثی، ساخته شده، و یک نوع آزمایش ریزسختی در دمای بالا شرح داده شده است. وست بروک طی بررسی مشروحی روی داده‌های سختی در دماهای مختلف، نشان داد که رابطه سختی با دما به شرح زیر است:
H = A e-BT که در رابطه فوق: H= سختی، kg/mm2 T= دمای آزمایش، Kº A، B= اعداد ثابت
|
|
منحنی های logH برحسب دما برای فلزات خالص به طور کلی از دو خط راست با شیب های مختلف به‌دست می آید. تغییر شیب در دمایی به وجود می آید که در حدود نصف نقطه ذوب فلز مورد آزمایش است. رفتار مشابهی در منحنی های لگاریتم استحکام کششی برحسب دما به دست آمده است. شکل زیر این رفتار را در مس نشان می دهد. احتمال دارد که تغییر شیب به دلیل تغییر مکانیزم تغییر شکل در دمای زیاد باشد. ثابت A که از شاخه دمای کم منحنی به دست آمده، به‌عنوان سختی ذاتی فلز در نظر گرفته می‌شود. یعنی H در صفر درجه کلوین به‌دست می‌آید. انتظار می رود که این مقدار مقیاسی از استحکام ذاتی نیرو های پیوند شبکه باشد. وست بروک، رابطه مقادیر A را در فلزات مختلف با انتالپی یک فلز مایع در دمای ذوب و با نقطه ذوب نشان داد. این رابطه به ساختار بلور حساس است. ثابت B که از شیب منحنی به‌دست می‌آید، ضریب دمایی سختی است. این عدد ثابت، به نحو نسبتا پیچیده‌ای با آهنگ تغییر انتالپی در اثر زیاد شدن دما ارتباط دارد. به کمک این روابط، محاسبه سختی یک فلز خالص به‌صورت تابعی از دمایی حدود نصف نقطه ذوب آن به‌خوبی امکان‌پذیر است.
مقادیر سختی به صورت تابعی از دما، یک تغییر ناگهانی را در دمایی که در آن استحاله آلوتروپی رخ می‌دهد، نشان می‌دهند. آزمایش های سختی در دمای بالا روی کبالت، آهن، تیتانیم، اورانیم و زرکونیم نشان داده‌اند که شبکه مکعبی مرکز پر هنگامی که در یک استحاله آلوتروپی شرکت می‌کند، دارای ساختار نرم‌تری است. شبکه‌های مکعبی با وجوه مرکز پر (FCC) و منشور شش گوشه فشرده (hcp) تقریبا استحکام برابری دارند، در صورتی که ساختارهای بلوری با پیچیدگی زیاد سختی بیشتری نشان می‌دهند. نتایج با این واقعیت که استحکام آلیاژ های با مبنای آهن آستنیتی در دمای زیاد بهتر از استحکام آلیاژهای فریتی است، مطابقت دارد.
منابع و پیوندها
گردآوری شده توسط دپارتمان پژوهشی شرکت پاکمن
جورج دیتر ، ترجمه ی شهره شهیدی، متالورژی مکانیکی ، مرکز نشر دانشگاهی.
برداشت از مطالب سایت با ذکر منبع بلامانع است
