9 الخواص الميكانيكية للمعادن
تشمل الخواص الميكانيكية للمعادن اللدونة والهشاشة والقدرة على التحمل والصلابة والليونة والمرونة والمثابرة والصلابة.
يمكن أن تختلف كل هذه الخصائص من معدن إلى آخر ، مما يسمح بتمييزها وتصنيفها من منظور السلوك الميكانيكي.
يتم قياس هذه الخصائص عندما يتعرض المعدن لقوة أو حمل. يحسب المهندسون الميكانيكيون كل واحدة من قيم الخواص الميكانيكية للمعادن اعتمادًا على القوى المطبقة عليها.
بنفس الطريقة ، يجرب علماء المواد باستمرار معادن مختلفة في ظل ظروف متعددة ، من أجل تحديد خواصهم الميكانيكية.
بفضل التجربة مع المعادن ، كان من الممكن تحديد خواصها الميكانيكية. من المهم تسليط الضوء على أنه بناءً على النوع والحجم والقوة المطبقة على المعدن ، فإن النتائج التي يتم طرحها بها ستختلف.
لهذا السبب ، أراد العلماء توحيد معايير الإجراءات التجريبية ، بهدف التمكن من مقارنة النتائج التي تطرحها المعادن المختلفة عند تطبيق نفس القوى (Team، 2014).
9 الخواص الميكانيكية الرئيسية للمعادن
1- اللدونة
إنها الخاصية الميكانيكية للمعادن المقابلة تمامًا للمرونة. يتم تعريف اللدونة على أنها قدرة المعادن على الاحتفاظ بالشكل الذي أعطيت لها بعد تعرضها لجهد.
عادة ما تكون المعادن عالية من البلاستيك ، ولهذا السبب ، بمجرد تشويهها ، فإنها ستحتفظ بسهولة بشكلها الجديد.
2 - الهشاشة
الهشاشة هي خاصية معاكسة تمامًا للمثابرة ، لأنها تشير إلى السهولة التي يمكن بها كسر المعدن بمجرد تعرضه لجهد.
في العديد من الحالات ، يتم خلط المعادن مع بعضها البعض لتقليل معاملتها للهشاشة وتكون قادرة على تحمل الأحمال أكثر.
يتم تعريف الهشاشة أيضًا على أنها التعب أثناء اختبارات المقاومة الميكانيكية للمعادن.
وبهذه الطريقة ، يمكن إخضاع المعدن لعدة مرات لنفس الجهد قبل كسر وإلقاء نتيجة قاطعة على هشاشته (Materia ، 2002).
3 - قابلية
تشير قابلية الدوران إلى سهولة تعدين المعدن دون أن يمثل ذلك كسرًا في هيكله.
تتمتع العديد من المعادن أو السبائك المعدنية بمعامل عالي من المرونة ، وهذا هو الحال بالنسبة للألمنيوم الذي يتميز بدرجة عالية من المرونة أو الفولاذ المقاوم للصدأ.
4- صلابة
تعرف الصلابة بأنها المقاومة التي يعارضها المعدن للعوامل الكاشطة. إنها المقاومة التي لديها أي معدن يتم خدشه أو اختراقه بواسطة الجسم.
معظم المعادن تتطلب أن تكون مخلوطة في بعض النسبة المئوية لزيادة صلابة. هذا هو حال الذهب ، الذي لن يكون بحد ذاته صعبًا عند مزجه بالبرونز.
تاريخيا ، تم قياس الصلابة على نطاق تجريبي ، تحددها قدرة المعدن على خدش آخر أو مقاومة تأثير الماس.
في أيامنا هذه ، يتم قياس صلابة المعادن بإجراءات موحدة مثل اختبار روكويل أو فيكرز أو برينيل.
تسعى كل هذه الاختبارات إلى تحقيق نتائج قاطعة دون إتلاف المعدن الذي تتم دراسته (Kailas، nd).
5 - ليونة
ليونة هي قدرة المعدن على التشوه قبل الانهيار. في هذا المعنى ، إنها خاصية ميكانيكية معاكسة تمامًا للهشاشة.
يمكن إعطاء ليونة كنسبة مئوية من أقصى استطالة أو كحد أقصى لتقليل المساحة.
يمكن أن تكون الطريقة الأولية لشرح مدى قابلية الدكتايل للمادة ، من خلال قدرتها على التحول إلى سلك أو سلك. والنحاس عالي الدكتايل هو النحاس (جورو ، 2017).
6- مرونة
المرونة التي تعرف بأنها قدرة المعدن على استعادة شكله بعد تعرضه لقوة خارجية.
بشكل عام ، ليست المعادن مرنة للغاية ، ولهذا السبب من الشائع أن تقدم خدوشًا أو آثار ضربات لن تتعافى أبدًا.
عندما يكون المعدن مرنًا ، يمكن القول أيضًا أنه مرن ، لأنه قادر على امتصاص الطاقة المرنة التي تسبب تشوهًا.
7 - مثابرة
المثابرة هي المفهوم الموازي المناهض للهشاشة ، لأنها تشير إلى قدرة المادة على مقاومة تطبيق قوة خارجية دون كسر.
المعادن وسبائكها ، بشكل عام ، عنيد. هذه هي حالة الفولاذ ، التي تسمح لها مثابرة أن تكون مناسبة لتطبيقات البناء التي تتطلب أحمال عالية دون كسر.
يمكن قياس ثبات المعادن على مستويات مختلفة. في بعض الاختبارات ، يتم تطبيق كميات صغيرة نسبيًا من القوة على المعدن ، مثل تأثيرات الضوء أو الصدمات. في أوقات أخرى ، من الشائع تطبيق قوى أكبر.
في أي حال ، سيتم إعطاء معامل ثبات المعدن بقدر ما لا يقدم أي نوع من التمزق بعد تعرضه لجهد.
8- الصلابة
الصلابة هي خاصية ميكانيكية للمعادن. يحدث هذا عندما يتم تطبيق قوة خارجية على المعدن ويجب تطوير قوة داخلية لدعمه. وتسمى هذه القوة الداخلية "الإجهاد".
وبهذه الطريقة ، تتمثل الصلابة في قدرة المعدن على مقاومة التشوه أثناء وجود الإجهاد (الفصل 6. الخواص الميكانيكية للمعادن ، 2004).
9- تقلب الممتلكات
لا تؤدي اختبارات الخواص الميكانيكية للمعادن دائمًا إلى نفس النتائج ، ويرجع ذلك إلى التغييرات المحتملة في نوع الجهاز أو الإجراء أو المشغل المستخدم أثناء الاختبار.
ومع ذلك ، حتى عندما يتم التحكم في كل هذه المعلمات ، هناك هامش صغير في تباين نتائج الخواص الميكانيكية للمعادن.
هذا لأنه في كثير من الأحيان تكون عملية التصنيع أو استخراج المعادن غير متجانسة دائمًا.
لذلك ، يمكن تغيير النتائج عند قياس خصائص المعادن.
من أجل تخفيف هذه الاختلافات ، يوصى بإجراء نفس اختبار القوة الميكانيكية عدة مرات على نفس المادة ، ولكن على عينات مختلفة تم اختيارها عشوائياً.
