مهندسی و علم مواد( Material Science & Engineering)

[boomba]

دوستان عزيز اين تاپيک رو باز کردم تا مهندسين، دانشجويان و همه کسانی که ميخوان از اين رشته اطلاع بيشتری داشته باشن، مطالب مورد نيازشون رو اين جا پيدا کنند. رشته مهندسی متالورژی شايد کمتر در ايران جا افتاده ولی کم کم داره جای خودش رو در صنعت باز ميکنه. اينجا ميتونيد در مورد اين رشته و کاربردهای اون، معرفی کتاب و سايت های مرتبط وساير موارد مربوط به اين رشته آشنا بشيد. از همه دوستان هم ميخوام که با هم تاپيک رو پيش ببريم. متشکرم

[boomba]

رشته مهندسی مواد دارای سه گرايش بوده که اختلافهای اساسی با هم دارن:
1- مهندسی مواد و متالورژی صنعتی
2- مهندسی مواد و متالورژی استخراجی
3- مهندسی مواد و سراميک
تقريباً هر سه گرايش از علوم نو و جديد دنيا هستن که هنوز خيلی جا برای فعاليت و پيشرفت داره. مواردی مانند نانو تکنولوژی، فرو آلياژ ها، ميکرو آلياژها، ******** آلياژها و مواد بسيار استراتژيک کامپوزيت ها و سراميک ها همه از تخصص های اين رشته می باشد

[boomba]

از زمانی که انسان فلز را شناخت، متالورژی را به عنوان یک هنر فرا گرفت. صنعت متالورژی از دیر باز در جهان به عنوان یک صنعت مادر شناخته شده و با پیشرفتهای روز افزون تکنولوژی نقش آن اشکار می‌گردد. تحقیقات باستان‌شناسی نشان می‌دهند که اولین اقوامی که موفق به کشف و استفاده از آن شدند، ساکنان فلات ایران بودند.
تاریخچه

دوره فلزات بعد از عصر حجر و از حدود ۶ تا ۷ هزار سال قبل از هجرت آغاز شده‌است. شاید مس اولین فلزی است که بطور خالص و طبیعی و جدا از مواد معدنی مورد استفاده بشر قرار گرفته‌است. انواع سنگهای مس از ظاهری فلزی با رنگهای مختلف مانند نیلی، لاجوردی، سبز، طلایی و سرخ برخوردار هستند. این امر می‌تواند یکی از عوامل توجه بشر اولیه به ترکیبات حاوی مس باشد.
برخی معتقدند که گویا اولین بار ذرات طلا که در کنار ماسه‌های کنار رودخانه‌ها پراکنده بودند، توسط بشر شناسایی شدند. مصریان و شاید هندیان بیشتر از سایر ملل در استخراج طلا از سنگهای آن توفیق داشتند، اما در ایران از دوره هخامنشی، آثار متعددی از طلا و نقره خصوصا در کنار رود جیحون و در شهر همدان کشف شده‌است. با گذشت زمان فلزات دیگری مانند نقره، سرب، آنتیموان و قلع نیز کشف شدند و بشر توانست با استفاده از آتش، ذوب فلزات را تجربه نموده و آلیاژهای مختلف را بدست آورد. به عنوان مثال، از مخلوط کردن قلع و مس، مفرغ بدست آمد و به این ترتیب عصر مفرغ شروع شد.
در عصر حاضر می‌توان متالورژی را مادر صنعت دانست. در دنیایی صنعتی امروز بی شک اگر آلیاژهای خاص و کاربر با کمک علم متالورژی به وجود نمی‌آمد هم اکنون ما شاهد خیلی از پیشرفت‌های بشر نبودیم!
گرایش‌ها

متالورژی صنعتی (متالورژی فیزیکی)
متالورژی استخراجی
روشهای تولید مصنوعات فلزی

ریخته‌گری
متالورژی پودر
شکل‌دهی فلزات
جوشکاری
ماشین‌کاری
جستارهای وابسته

متالورژی فیزیکی
آلیاژ
آهنگری
اکستروژن
جوشکاری ذوبی
جوشکاری زرد
جوشکاری فشاری
ذوب
شکل‌دهی الکترومغناطیسی
شکل‌دهی الکتروهیدرولیکی
لحیم کاری
مواد معدنی
نوردکاری

[boomba]

علم و مهندسی مواد به بررسی انواع ماده ها، ساختار آنها، خواص و کابردشان می پردازد. در علم مواد، ماده ها به طور جامع به سه بخش اصلی تقسیم بندی می شوند که عبارت اند از: فلزات، سرامیک ها و پلیمر ها.
این دانش کمابیش در تمامی علوم مهندسی کاربرد دارد.

گرایش‌های اصلی

سرامیک
شکل‌دهی فلزات
ریخته‌گری
جوشکاری
استخراج فلزات
نانو مواد
بیو متریال
حفاظت و خوردگی
مهندسی سطح
شناسایی و انتخاب مواد
جستارهای وابسته

نانوتکنولوژی
خواص مواد
ساختار مواد
عملیات حرارتی
متالورژی پودر

[boomba]

اصول کار کوره (متالورژی استخراجی):
در فرايند استخراج , تصفيه و ذوب مجدد , معمولاً راههائي وجود دارد كه بسته به نوع كار طراحي مي شوند و در اين كوره ها عمل ذوب انجام مي شود . در اين جهت مي توان از كوره بلند (كوره اي كه در آن اكسيد آهن تبديل به چدن مي شود) , كنورتور كه در آن چدن با دمش اكسيژن خالص به فولاد تبديل مي شود . و كوره هاي ديگر بعنوان كوره هاي ذوب Melting ناميده مي شود , در اين درس بحث ما در روي كوره هائي كه براي استخراج فلزات استفاده مي شود دور نمي زند مثل كوره هاي استخراج آهن در اصفهان , استخراج مس در سرچشمه كرمان , استخراج سرب و روي در زنجان .
در اين درس كوره هائي كه مورد بررسي قرار مي گيرند بيشتر كوره هاي مربوط به صنعت ريخته گري هستند . يعني كوره هائي كه شوشه ها Pigs در آنها ذوب مي شود و با تنظيم آناليز آنها مذاب براي ريخته گري قطعات آماده مي شود .
اصطلاحاً به اين كوره ها , كوره هاي دوباره ذوب (Re-Melting Furnaces) مي گويند , كوره هائي كه در ريخته گري براي ذوب مجدد فلزات و آلياژها استفاده مي شوند به ترتيب مي توانيم به شرح زير نام ببريم :
1) كوره هاي بوته اي Crucible Furnaces
2) كوره هاي تشعشعي Radiation or Reverberatory Furnaces
3) كوره هاي ايستاده (كوپل) Vatical Shaft (Cuple) Furnaces
4) كوره هاي برقي Electric Furnaces
5) كوره هاي با شعاع الكتروني Electron Furnaces
6) كوره هاي ديگر (استفاده از انرژيهاي ديگر)
1)كوره هاي بوته اي :
همانطو كه از نام آنها پيداست براي عمل ذوب از بوته استفاده مي شود . انتقال حرارت در اين كوره ها بيشتر از طريق هدايت به مواد موجود در داخل بوته مي رود .
حرارت به سه طريق منتقل مي شود : 1- هدايت. 2- جابجائي. 3- تشعشعي
جنس بوته ها :
جنس بوته ها كه استفاده مي كنند به شرح زير است . بوته هاي آهن خالص- بوته هاي فولادي- بوته هاي چدني- بو ته هاي شاموتي- بوته هاي گرافيتي- بوته هاي سيليكون كاربايدي- بوته هاي ديگر
آهن خالص براي فلزاتي كه نقطه ذوب كمتري نسبت به آهن دارند و خوردگي كمتري دارند- از بوته هاي آهني براي ذوب موادي كه نقطه ذوب آنها پائين تر از نقطه ذوب آهن خالص است (1539-1536درجه سانتيگراد) است . منيزيم را مجبوريم در داخل اين بوته ذوب كنيم چون با بهترين آجر نسوز نمي توان منيزيم را ذوب كرد و دليلش ميل تركيبي منيزيم با اكسيژن است كه اكسيژن نسوز را مي كشد و نسوز متخلخل مي شود-
آهن خالص تجاري:
چون آهن بصورت خيلي خالص بندرت يافت مي شود , بيشتر از اين آهن استفاده مي شود و خلوصش 8/99% است و ناخالصي اش 2/0-1/0% مي باشد. آهن خالص تجاري را در دنيا برخي از شركتها توليد مي كنند . از جمله شركت آرمكو و وستينگ هاوس در آمريكا توليد مي كنند كه براي ذوب آلياژهاي با نقطه ذوب كم مثل روي , منيزيم , سرب و ... از اين ورقها بوته درست كرده (بوته يكپارچه) استفاده مي كنند (بوته را جوش نمي زنند بلكه با آهنگري درست مي كنند بلكه پرس و گرم كاري)- از بوته هاي چدني براي ذوب آلياژهاي روي , آلومينيوم و ساير آلياژها با نقطه ذوب پائين استفاده مي كنند بشرطيكه مشكل آهن در آن آلياژها وجود نداشته باشد . تجربه نشان مي دهد مذاب Al و Zn , آهن را در خود حل مي كند چون چدن داراي انتقال حرارت خوب است (بدليل گرافيتهاي لايه اي) و ارزان ريخته گري مي شود . در ايران بيشتر از بوته هاي چدني استفاده مي شود .
بوته هاي فولادي :
از بوته هاي فولادي براي ذوب آلياژها با نقطه ذوب كم و آلياژهائي كه ميل تركيبي زيادي نسبت به اكسيژن دارد مثل آلياژهاي منيزيم كه علاقه دارند اكسيژن مواد نسوز را بگيرند , استفاده مي كنند . فولادهاي معمولي خوردگي بيشتري دارند و مذاب آلياژهاي مختلف در آن تدريجاً آن را مي خورند (يعني بدنه را در خود حل مي كنند).
بوته از جنس مواد نسوز دوام بيشتري در برابر پوسته پوسته شدن يعني اكسيد شدن دارد . آناليز يك نوع فولاد نسوز عبارتست از 25% كرم و 20% نيكل و بقيه عناصر جزئي ديگر , از آلياژهاي ديگر نيز كه قيمت آنها گران است بعنوان بوته مي توان استفاده كرد , از جمله آلياژ 50% كرم و 50% نيكل يا آلياژ 50% كرم و 50% نيكل و كمي نيوبيوم Nb (كه دوام و مقاومت خوبي دارد) .
بوته هاي گرافيتي :
همانطور كه از نام اين بوته ها پيداست , جنس اين بوته ها از گرافيت مي باشد . (مي دانيم كه كربن در طبيعت به سه صورت ديده مي شود : 1) كربن بي شكل : اين كربن شكل بلوري ندارد و به آن كربن آمولف نيز مي گويند . اين كربن در اثر حرارت در مجاورت اكسيژن , مي سوزد و خاكستر از آن باقي مي ماند. 2) كربن بصورت گرافيت : اين نوع كربن بصورت بلوري (كريستالي) مي باشد و بلوري آن طوري است كه داراي صفحات لغزش است و اين صفحات مي توانند روي هم براحتي بلغزند . بهترين آنها گرافيت چرب نقره اي است . اين گرافيت ماده نسوز است و نقطه ذوبي در حدود بيش از 3000 درجه سانتيگراد دارد گرافيت راسب (رسوب يافته) شده در حين انجماد در چدنهاي خاكستري از اين نوع است كه از مذاب جدا شده . 3) كربن بصورت الماس : بلور اين نوع كربن بصورت يك هشت وجهي است ولي رنگي و شفاف است و با سختي 10 موهس سخت ترين ماده در طبيعت مي باشد .
بوته هاي گرافيتي بدليل اينكه نقطه ذوب بالا داشته و گرافيت نيز علاوه بر نسوز بودن از انتقال حرارت زيادي نيز برخوردار است هدايت خوبي داشته و حرارت را از جداره خود به داخل بوته هدايت مي كند .
طرز ساخت بوته هاي گرافيتي :
به اين شكل است كه گرافيت را همراه با كمي قير و مواد چسبي آغشته كرده و با فشار زياد پرس مي كنند سپس آن را در مدت زمان طولاني در محيط بسته اي دور از هوا مي پزند (دما در حدود 1600 درجه سانتيگراد) تا عمل تف جوشي (زينتر) روي آن انجام شود و به آرامي در كوره سرد مي شود .
بوته هاي سيليكون كاربايد :
اين نوع بوته ها از استحكام بيشتري برخوردارند و خود ماده سيليكون كاربايد در اثر حرارت , كمي منقبض و منبسط مي شود . يكي از بهترين موادي است كه به شك حرارتي مقاوم است . براي ذوب چدن بيشتر از بوته هاي سيليكون كاربايدي استفاده مي شود چون چدن آلياژيست از آهن- كربن- سيلسيم , پس كمتر علاقه دارد جداره را بخورد .
بوته هاي شاموتي :
اين بوته ها از خاك رس نسوز ساخته مي شود . از ريختن رس نسوز در اثر حرارت اصطلاحاً شاموت به دست مي آيد . البته درجه نسوز بوته هاي شاموتي بستگي به درجه خلوص شاموت دارد . بهترين ماده شاموت آن است كه پس از پخت , مقدار فازهاي موليت در حداكثر خود قرار گيرد (1800 0C . 3Al2O3 . 2SiO2).
موليت نسوزي است كه تا دماي 1800 0C مي تواند دوام بياورد , در ضمن از نظر مقاومت مكانيكي در دماي بالا نيز خوب است . در بوته هاي شاموتي آلياژهاي غير آهني و بندرت چدن ذوب مي شود . معمولاً دوام بوته هاي شاموتي تا دماي 1650 0C است .
انواع كوره هاي بوته اي : Crucible Furnaces
الف) كوره بوته اي چرخان) 1- چرخان حول تقريباً كمي بالاتر از مركز ثقل – 2- چرخان حول محور ناوداني كوره ب) كوره بوتهاي ثابت (زميني) ) 1- با سوخت جامد - اين نوع كوره ها دو نوعند,يكي كوره سنتي است كه از سوخت جامد زغال سنگ يا كك براي عمل ذوب استفاده مي كردند.اين نوع كوره نياز به برق نداشت و با هواي طبيعي كه از زير كوره از لابه لاي ميله هاي كف به داخل كشيده مي شد زغال سنگ يا ككها را مشتعل مي ساخت . براي ذوب فلزات مخصوصاً چدن بوته را در داخل ككها دفن مي كردند تا هم از بالا و هم از بغل ها و هم از زير حرارت به فلز برسد و ذوب خوب و كامل انجام شود. (براي ذوب چدن در اين كوره ها اول بايد ككها را الك كرد يعني ككها را دسته بندي كرد از درشت به ريز و پودر,كك درشت در زير و بعد بوته و بعد شارژ و چند كك گنده در داخل بوته و كك متوسط در اطراف و ريزها را در اطراف مي ريزيم و بقيه را در بالا مي گذاريم.
2- با سوخت مايع – نقشه اين كوره در شكل آمده است كه براي ذوب 100-150 كيلوگرم چدن مي باشد, سوخت اين كوره ها از گازوئيل با ارزش حرارتي 9300 كيلو كالري بر ليتر درجه سانتيگراد يا مازوت با ارزش حرارتي 1100 كيلو كالري بر ليتر درجه سانتيگراد است و مي توان با استفاده از بوته هاي گرافيتي در آن چدن ذوب كرد. مشعل آن از نوع فارسونگاهي(يك نوع مشعل ساده صنعتي كه از طريق يك لوله رابط به يك ونتيلاتور(دمنده هوا) وصل شده است).نوع ونتيلاتور يا دمنده هوا بستگي به ظرفيت كوره انتخاب مي شود , معمولاً دمنده هائي كه پس از ساخت بالانس شده اند را در اين كوره ها قرار مي دهند (در تهران ,مظفريان و در تبريز,كارخانه متحد) بدنه كوره از اسكلت فلزي است , از تكه لوله هاي 40 اينچي يا بالاتر از آن به ارتفاع 130 سانتيمتر و اگر نبود از ورق 6 mm به بالا رول كرده و به هم جوش مي زنيم .قطر داخلي 100 و ارتفاع 130- 110 cm پس 100*14/3=314 cm قطر داخلي بدنه مي باشد كه از جوش زدن ورق گسترده بدست مي آيد. و در كف بدنه رول شده رينگ مي زنيم و ميله هاي در جاي خالي رينگ جوش مي دهيم رويش آجر نسوز با كمي شيب قرار مي دهيم تا سرباره ها بيرون رود , بعد كف بوته قرار داده مي زنيم كه كف بوته مي تواند بوته شكسته باشد و سپس از پائين به بالا نسوز كاري مي كنيم كه نسوز جداره 20- 15 cm است. فارسونگاه را طوري مي گذاريم كه بصورت مماس به كف بوته بخورد تا شعله دور بزند.


از كوره هاي تشعشعي ثابت براي ذوب آلياژهاي غير آهني مخصوصاً آلومينيوم استفاده مي كنند , در اين كوره ها شعله مستقيماً به مذاب نمي خورد , زيرا اگر مستقيماً به مذاب بخورد موجب اكسيده كردن آن مي شود.
كوره هاي تشعشعي نيمه چرخان :
از اين كوره ها نيز براي ذوب آلياژهاي غير آهني استفاده مي كنند و موقع تخليه مذاب , كوره چرخانده مي شود يا در هنگام شارژ كوره چرخانده شده و شارژ را تحويل مي گيرد.
در اين كوره ها نيز سعي مي شود شعله به ديواره ها برخورد كرده و برخورد مستقيم با مذاب نداشته باشد.
كوره هاي دوار :
كوره هاي دوار كه براي ذوب چدن در سال 1930 در آلمان ساخته شد ولي در حال حاضر در دنيا بيشتر انگليسي ها از آن استفاده مي كنند . يك شركت در انگلستان به نام Manometer سازنده اين نوع كوره ها است.
Rotary Furnace كه با ظرفيت هاي 250Kg تا 70 تن مذاب چدن و تا 12 تن مذاب آلومينيوم مي سازد . سوخت اين نوع كوره ها گاز , گازوئيل و مازوت است . كوره هائي با ظرفيت كمتر با دست و كوره هاي با ظرفيت بيشتر به كمك جراثقيل شارژ مي شوند. كوره روي جكهاي مربوطه به اندازه 45 درجه بلند مي شود و بعد از شارژ دوباره به جاي خودش بر مي گردد.
جداره نسوز اين كوره ها براي ذوب چدن , خاك نسوز سيليسي و براي ذوب آلياژهاي آلومينيوم خاك نسوز آلومينائي است .
ساختمان اين كوره ها : اين كوره ها شامل يك اسكلت فلزي كه به شكل يك استوانه متصل به دو مخروط ناقص است و توسط فلنچ روي استوانه و مخروط ها به يكديگر متصل مي شود .
به طرف دهانه بزرگ مخروط ها و هر دو طرف استوانه فلنچ نصب شده و روي استوانه دو غلطك وصل مي شود. غلطكهاي محرك , كوره را با سرعت يك دور در دقيقه مي چرخانند 1 r.p.m و در ايران با سرعت تقريباً 2 r.p.m درست مي شود .
در كشور كوره هاي دوار توسط بعضي از افراد ساخته مي شود , يكي از سازندگان خوب اين كوره ها حاج صادق مهامي در تهران (ايران ذوب) كه كوره هائي با ظرفيت 250- 350- 500 Kg و 1 تن را مي سازد .
اولين كوره كه در ايران در تسليهات ارتش تهران توسط مهندس پسيان و مهندس گرنسر آلماني ساخته شد و شروع به ذوب چدن نمود . در ايران ظرفيت 500 Kg در ريخته گريهاي چدن زياد استفاده مي شود , زيرا خاك نسوز داخل آن خاك سيليسي بودهو قابل تهيه در داخل كشور است . چون بوته هاي گرافيتي گران است , بيشتر از اين كوره ها در ايران استفاده مي شود. در يك طرف مخروط ناقص مشعل و در طرف ديگر دودكش است , در بعضي از طرح كوره ها دود از سقف كارگاه با كانالي خارج مي شود و در تعدادي از آنها نيز دود توسط كانالهائي به زيرزمين كارگاه كشيده شده و از گرماي آن براي پيش گرم كردن هواي ورودي استفاده مي كنند .
تجربه نشان مي دهد كه به راحتي مي توان با استفاده از گرماي دود , هواي ورودي را حدود 250- 350 درجه سانتيگراد گرم كرد. اين عمل باعث مي شود راندمان حرارتي كوره بالا رفته و حدود 50 درجه سانتيگراد مذاب داغتر بيرون بيايد. (مي توانيم ونتيلاتور را از دودكش كوره به طرف دهانه منتقل داد.)
طرز بهره برداري از كوره : ابتدا كوره را روشن مي كنند و كوره را به دوران در مي آورند تا كاملاً بطور يكنواخت مواد نسوز داخل كوره حرارت ديده و گرم شود و تا آن مدتي روشن مي كنيم كه نسوزهاي داخل كوره از حرارت اشباع شود.

[boomba]

سرامیک



رس قرمز پخت شده



به مواد (معمولاً جامد)ی که بخش عمدهٔ تشکیل دهندهٔ آنها غیرفلزی و غیرآلی باشد، سرامیک گفته می‌شود.
این تعریف نه‌تنها سفالینه‌ها، پرسلان(چینی)، دیرگدازها،محصولات رسی سازه‌ای، ساینده‌ها، سیمان و شیشه را در بر می‌گیرد، بلکه شامل آهنرباهای سرامیکی، لعاب‌ها، فروالکتریک‌ها، شیشه-سرامیک‌ها، سوخت‌های هسته‌ای و ... نیز می‌شود.

//
تاریخچه

برخی‌ها آغاز استفاده و ساخت سرامیک‌ها را در حدود ۷۰۰۰ سال ق.م. می‌دانند در حالی که برخی دیگر قدمت آن را تا ۱۵۰۰۰ سال ق.م نیز دانسته‌اند. ولی در کل اکثریت تاریخنگاران بر ۱۰۰۰۰ سال ق.م اتفاق نظر دارند. (بدیهی است که این تاریخ مربوط به سرامیک‌های سنتی است.)
واژهٔ سرامیک از واژهٔ یونانی کراموس گرفته شده‌است که به معنی سفال یا شیء پخته‌شده‌است.

طبقه‌بندی سرامیک‌ها

سرامیک‌ها از لحاظ ساختار شیمیایی به شکل زیر طبقه‌بندی می‌شوند:
سرامیک‌های سنتی(سیلیکاتی)
سرامیک‌های مدرن(مهندسی)
اکسیدی
غیر اکسیدی
سرامیک‌های اکسیدی را از لحاظ ساختار فیزیکی می‌توان به شکل زیر طبقه‌بندی کرد:
سرامیک‌های مدرن مونولیتیک (یکپارچه)
سرامیک‌های مدرن کامپوزیتی


انواع سرامیک‌ها


سرامیک‌های سنتی

این سرامیک‌ها همان سرامیک‌های سیلیکاتی هستند. مثل کاشی، سفال، چینی، شیشه، گچ، سیمان و ...

سرامیک‌های مدرن

این فرآورده‌ها عمدتاً از مواد اولیهٔ خالص و سنتزی ساخته می‌شوند. این نوع سرامیک‌ها اکثراً در ارتباط با صنایع دیگر مطرح شده‌اند.

سرامیک‌های اکسیدی

برخی از پرکاربردترین این نوع سرامیک‌ها عبارت‌اند از:
برلیا (BeO)
تیتانیا (TiO2)
آلومینا (Al2O3)
زیرکونیا (ZrO2)
منیزیا (MgO)
سرامیک‌های غیراکسیدی

این نوع سرامیک‌ها با توجه به ترکیبشان طبقه‌بندی می‌شوند که برخی از پرکاربردترین آنها در زیر آمده‌اند:
نیتریدها
BN
TiN
Si3N4
GaN
کاربیدها
SiC
TiC
WC
و....

صنعت سرامیک

بازار سرامیک‌های پیشرفته در ایالات متحده امریکا در سال ۱۹۹۸ نزدیک به ۷۰۵ میلیون دلار بود که در سال ۲۰۰۳ به ۱۱ بیلیون دلار رسید.



خواص برتر سرامیک‌ها نسبت به مواد دیگر

دیرگدازی بالا
سختی زیاد
مقاومت به خوردگی بالا
استحکام فشاری بالا
کاربردهای مختلف مواد سرامیکی

در زیر کاربردهای رایج مواد سرامیکی به همراه چندنمونه از مواد رایج در هر کاربرد آورده شده‌است:
الکتریکی و مغناطیسی
عایق‌های ولتاژ بالا (AlN- Al2O3)
دی الکتریک (BaTiO3)
پیزوالکتریک (ZnO- SiO2)
پیروالکتریک (Pb(ZrxTi1-x)O3))
مغناطیس نرم (Zn1-xMnxFe2O4)
مغناطیس سخت (SrO.6Fe2O3)
نیمه‌رسانا (ZnO- GaN-SnO2)
رسانای یونی (β-Al2O3)
تابانندهٔ الکترون (LaB6)
ابررسانا (Ba2LaCu3O7-δ)
سختی بالا
ابزار ساینده، ابزار برشی و ابزار سنگ‌زنی (2O3TiN-Al)
مقاومت مکانیکی (SiC- Si3N4)
نوری
فلورسانس (Y2O3)
ترانسلوسانس(نیمه‌شفاف) (SnO2)
منحرف کنندهٔ نوری (PLZT)
بازتاب نوری (TiN)
بازتاب مادون قرمز (SnO2)
انتقال دهندهٔ نور (SiO2)
حرارتی
پایداری حرارتی (ThO2)
عایق حرارتی (CaO.nSiO2)
رسانای حرارتی (AlN - C)
شیمیایی و بیوشیمیایی
پروتزهای استخوانی P3O12(Al2O3.Ca5(F,Cl))
سابستریت (TiO2- SiO2)
کاتالیزور (KO2.mnAl2O3)
فناوری هسته‌ای
سوخت‌های هسته‌ای سرامیکی
مواد کاهش‌دهنده‌ی انرژی نوترون
مواد کنترل کننده‌ی فعالیت راکتور
مواد محافظت کننده از راکتور


Chiang, Y., Brinie, D.P., Kingery, W.D., Physical Ceramics, John wiley and sons, 1997.
Kingery W.D., Bowen, H.K., Uhlmann, D.R., Introduction to ceramics, John wiley and sons, 1976.
Yanagida, H., Koumoto, K., Miyayama, M., Yamada, H., The chemistry of ceramics, John Wiley and sons, 1996

[boomba]

نانو لوله های کربنی

نانولوله‌هاي كربني اولين نسل محصولات نانو هستند كه در سال 1991 كشف و به جهان عرضه شدند. نانولوله‌ها از پيچيده‌شدن ورقه‌هاي گرانيت با ساختاري شبيه شانه عسل بدست مي‌آيند. اين لوله‌ها بسيار بلند و نازك هستند و ساختارهايي پايدار، مقاوم و انعطاف‌پذير دارند.
نانولوله‌ها قوي‌ترين فيبرهاي شناخته‌شده‌اند، 100-1 برابر قوي‌تر از واحد وزني استيل هستند و مي‌توانند جايگزين سراميك‌هاي معمولي، آلومينوم و حتي فلزات در ساخت هواپيما، چرخ‌دنده‌ها،‌ ياتاقان‌ها، اجزاء ماشين، دستگاه‌هاي پزشكي، وسايل ورزشي و دستگاه‌هاي صنعتي توليد غذا شوند.
مطالعات اخير پيشنهاد مي‌كند كه از نانولوله‌هاي كربني براي اهداف بيولوژيكي مثل كريستاليزاسيون پروتئين‌ها و ساخت بيوراكتورها و بيوسنسورها استفاده شود . نانولوله‌هاي كربني در محيط‌هاي آبي نامحلول‌اند. بنابراين براي كاربردهيا بيولوژيكي بايد بر اين مسأله غلبه كرد.
پيوند گروه‌هاي Functionalبه نانولوله‌هاي كربني براي كاربردهاي پزشكي بسيار مفيدند به عنوان مثال اتصال نانولوله‌ها به يك توالي خاص DNAمي‌تواند باعث اتصال به يك پروتئين در سلول سرطاني شود و اتصال هم‌سلولي به يك بخش ديگر از همان نانولوله‌ مي‌تواند يك «پيكان راهنما» براي حمله به سلول سرطاني و نابودكردن آن باشد. نانولوله‌هاي كربني به خصوص نانولوله‌هاي چندلايه با ساختار كاملاً تعريف‌شده نانويي، مي‌توانند براي ساختن بيوسنسورها استفاده شوند

[boomba]

آزمونهای غير مخرب

بازرسی فنی از لحاظ زمانی به چهار دسته تقسیم میشود:
الف-بازرسی قبل از ساخت

ب- بازرسی حین ساخت
پ-بازرسی بعد از ساخت
ت-بازرسی دوره ای (نگهداری)
قبل از ساخت بازرس فنی موظف است که طراحی ها و نقشه ها را چک کند و مقادیر کمی و کیفی ساخت را محاسبه نماید.اینکار از طریق استانداردهای معرفی شده در ذیل انجام میگردد.مثلا بررسی فرمهای wps و pqr ارائه شده توسط شرکت سازنده.
حین ساخت باید به نحوه ساخت دقت نماید و آنها را با استاندارد مطابقت دهد.بخصوص بازرسی چشمی (VT) در این قسمت بسیار موثر میباشد مثلا در جوشکاری لوله ها و یا مخازن به انتخاب نوع جوشکاری و همچنین استفاده از الکترودهای مناسب دقت کند.
بعد از ساخت باید از طریق تستهای غیر مخرب و یا هیدروتست از عدم وجود عیوب مطمئن گردد.
قسمت آخر نگهداری (maintenance) میباشد که با بازرسی های دوره ای و تستهای غیر مخرب بخصوص ضخامت سنجی از دستگاه حفاظت نماید.

برای بازرسی لوله ها از استاندارد زیر که بسیار متداول است استفاده میگردد:
Process Piping :ASME CODE FOR PRESSURE PIPING, B31.3
Power Piping: ASME CODE FOR PRESSURE PIPING, B31.1
Specification for Line Pipe:API 5L
API 1104: Welding of Pipelines and Related Facilities


برای بازرسی مخازن ذخیره نفت از استاندارد زیر استفاده میشود:


API 620: Design and Construction of Large, Welded, Low-Pressure Storage Tanks
API 650: Welded Steel Tanks for Oil Storage

برای بازرسی ظروف تحت فشار:

ASME VIII:Rules for construction of pressure vessels


آزمونهاي غير مخرب ( Non Destvuctive Testing)

<DIV style="DIRECTION: rtl"><DIV class=posts>

مهندسين معمولاً عادت دارند خواص يك ماده را روي نمونه‌هاي مخصوصي كه از همين ماده تهيه شده‌اند با آزمونهاي استاندارد ارزيابي كنند. اطلاعات بسيار ارزشمندي از اين آزمونهاي به دست مي‌آيد كه شامل خواص كششي، فشاري، برشي و ضربه‌اي ماده مورد نظر است. اما اين آزمونها ماهيت تخريبي دارند. بعلاوه خواص ماده به گونه‌اي كه با آزمونهاي استاندارد تا حد تخريب تعيين مي‌شود، به يقين راهنماي روشني در مورد مشخصات كارايي قطعه‌اي نيست كه بخش پيچيده‌اي از يك مجموعه مهندسي را تشكيل مي‌دهد.
در طي توليد و حمل و نقل امكان دارد كه انواع عيوب با اندازه‌هاي مختلف در ماده يا قطعه به وجود آيند. ماهيت و اندازه دقيق هر عيب روي عمليات بعدي آن قطعه تاثير خواهد داشت. عيوب ديگري نيز مانند تركهاي حاصل از خستگي يا خوردگي ممكن است در طي كار قطعه ايجاد شوند. بنابراين براي آشكار سازي وجود عيبها در مرحله توليد و نيز جهت تشخيص و تعيين سرعت رشد اين نقصها در طول عمر قطعه يا دستگاه ، داشتن وسائل مطمئن ضروري است.
منشا بعضي عيوب كه در مواد و قطعات يافت مي‌شوند، عبارتند از :
- عيوبي كه ممكن است طي ساخت مواد خام يا توليد قطعات ريختگي به وجود آيند (ناخالصيهاي سرباره، حفره‌هاي گازي، حفره‌هاي انقباضي، تركهاي تنشي و ... )
- عيوبي كه ممكن است طي توليد قطعات به وجود آيند (عيوب ماشينكاري، عيوب عمليات حرارتي، عيوب جوشكاري، تركهاي ناشي از تنشهاي پسماند و ...)
- عيوبي كه ممكن است طي مونتاژ قطعات به وجود آيند (كم شدن قطعات، مونتاژ نادرست، تركهاي ناشي از تنش اضافي و ...)
- عيوبي كه در مدت كاربري و حمل و نقل به وجود مي‌آيند (خستگي، خوردگي، سايش، خزش، ناپايداري حرارتي و ...)
روشهاي مختلف آزمونهاي غيرمخرب در عمل مي‌توانند به راههاي بسيار متفاوتي در عيب يابي به كار روند. اعتبار هر روش آزمون غيرمخرب سنجشي از كارايي آن روش در رابطه با آشكارسازي نوع و شكل و اندازه بخصوص عيبها است. بعد از آن كه بازرسي تكميل شد، احتمال معيني وجود دارد كه يك قطعه عاري از يك نوع عيب با شكل و اندازه بخصوص باشد. هر قدر اين احتمال بالاتر باشد اعتبار روش به كار رفته بيشتر خواهد بود. اما بايد اين واقعيت را به خاطر داشت كه بازرسيهاي غيرمخرب براي اغلب قطعات به وسيله انسان انجام مي‌گيرد و در اصل دو نفر هميشه نمي‌توانند يك كار تكراري مشابه را بطور دقيق همانند يكديگر انجام دهند. از اين رو بايد يك ضريب عدم يقين در برآورد اعتبار بازرسي به حساب آورده شود و ارزش تصميماتي رد و يا قبول قطعه بايد از رويدادهاي آماري تخمين زده شود.
نقش بازرسي غيرمخرب اين است كه با ميزان اطمينان معيني ضمانت نمايد كه در زمان بكارگيري قطعه براي بار طراحي، تركهايي به اندازه بحراني شكست در قطعه وجود ندارند. همچنين ممكن است لازم باشد كه با اطمينان، عدم وجود تركهاي كوچكتر از حد بحراني را نيز ضمانت كند. اما رشد تركهاي كوچكتر از حد بحراني. بويژه در مورد قطعاتي كه در معرض بارهاي خستگي قرار دارند و يا در محيطهاي خورنده كار مي‌كنند، اهميت دارد، بطوريكه اين گونه قطعات، قبل از اين كه شكست ناگهاني در آنها اتفاق بيفتد، به يك حداقل عمر كار مفيد برسند. در برخي حالتها، بازرسيهاي مرتب و متناوب جهت اطمينان از نرسيدن تركها به اندازه بحراني ممكن است ضروري باشد.
بكارگيري ايده‌هاي مكانيك شكست در طراحي، براي توانايي روشهاي مختلف آزمونهاي غيرمخرب در آشكارسازي تركهاي كوچك، حد و مرز تعيين مي‌كند. اختلاف بين كوچكترين ترك قابل آشكارسازي و اندازه بحراني آن، ميزان ايمني يك قطعه است.
در هر برنامه خاص بازرسي، تعداد عيوب شناسايي شده (هر چند زياد)، با تعداد واقعي آنها مطابقت پيدا نمي‌كند، بنابراين احتمال شناسايي يك قطعه سالم و بدون عيبهاي با اندازه‌هاي گوناگون كاهش مي‌يابد. اما هنگامي كه قطعات بسيار مهم مورد نظر هستند، سعي بر اين است تا حد امكان عيبهاي بيشتري شناسايي شوند و تمايل به قبول تمام نشانه‌هاي وجود عيبها زياد است. زيرا اگر قطعه‌اي در طي بازرسي مردود و غيرقابل مصرف معرفي شود، بهتر از آن است كه هنگام استفاده منجر به شكست فاجعه آميز شود. مسلم است مهندسي كه ايده‌هاي مكانيك شكست را مورد استفاده قرار مي‌دهد، علاقه‌مند است كه بداند به چه اندازه عيبها را در هنگام بازرسي مورد نظر داشته باشد. انتخاب روش با اين بررسي اوليه تعيين مي‌شود و تمام پارامترهاي ديگر در درجه دوم اهميت قرار مي‌گيرند. براي مثال بازرسي تركهاي مربوط به خستگي قطعات فولادي به روش فراصوتي كه نسبتاً
براحتي قابل اجرا است، در مقابل تجزيه و تحليل به روش جريان گردابي براي آشكارسازي تركهايي به طول 5/1 ميليمتر، كنار گذاشته مي‌شود زيرا احتمال آشكارسازي اين تركها با فراصوتي 50 درصد و با جريان گردابي 80 درصد است.
يكي از فايده‌هاي بديهي و روشن به كار بردن صحيح آزمونهاي غيرمخرب، شناسايي عيوبي است كه اگر بدون تشخيص در قطعه باقي بمانند، موجب شكست فاجعه آميز قطعه و در نتيجه بروز خسارتهاي مالي و جاني فراوان خواهند شد. استفاده از اين روشهاي آزمون مي‌تواند فوايد زيادي از اين بابت ، در بر داشته باشد.
بكارگيري هر يك از سيستمهاي بازرسي متحمل هزينه است، اما اغلب استفاده موثر از روشهاي بازرسي مناسب موجب صرفه‌جويي‌هاي مالي قابل ملاحظه‌اي خواهد شد. نه فقط نوع بازرسي، بلكه مراحل بكارگيري آن نيز مهم است. بكارگيري روشهاي آزمون غيرمخرب روي قطعات ريختگي و آهنگري كوچك بعد از آنكه كليه عمليات ماشينكاري روي آنها انجام گرفت، معمولا بيهوده خواهد بود. در اينگونه موارد بايد قبل از انجام عمليات ماشينكاري پرهزينه قطعات بدقت بازرسي شوند و قطعاتي كه داراي عيوب غيرقابل قبول هستند، كنار گذاشته شوند. بايد توجه داشت كليه معايبي كه در اين مرحله تشخيص داده مي‌شوند، نمي‌توانند موجب مردود شدن قطعه از نظر بازرسي باشند. ممكن است قطعه‌اي داراي ناپيوستگيها و تركهاي سطحي بسيار ريز باشد كه در مراحل ماشينكاري از بين بروند.



آزمايش پرتو نگاري و تفسير فيلم Radiographic Testing and Film Interpretation




تابش الكترومغناطيسي با طول موجهاي بسيار كوتاه، يعني پرتو ايكس يا پرتو گاما از درون مواد جامد عبور مي‌كند اما بخشي از آن، توسط محيط جذب مي‌شود. مقدار جذب پرتو در هنگام عبور از ماده به چگالي و ضخامت ماده و همچنين ويژگيهاي تابش بستگي دارد. تابش عبوري از درون ماده مي‌تواند به وسيله يك فيلم يا كاغذ حساس آشكار شده و روي صفحه فلورسنت مشاهده شود، يا اين كه توسط دستگاههاي حساس الكترونيكي نشان داده شود. اگر بخواهيم دقيقتر بگوييم، عبارت پرتو نگاري به معني فرايندي است كه در نتيجه آن ، تصويري روي فيلم ايجاد شود، بررسي اين فيلم را تفسير مي‌گوييم.
بعد از اين كه فيلم عكس گرفته شده پرتو نگاري ظاهر شد، تصويري سايه روشن با چگالي متفاوت مشاهده مي‌شود. قسمتهايي از فيلم كه بيشترين مقدار تابش را دريافت كرده‌اند، سياهتر ديده مي‌شوند. همچنانكه پيشتر گفته شد، مقدار تابش جذب شده توسط ماده، تابعي از چگالي و ضخامت آن خواهد بود. همچنين وجود عيوب خاص، مانند حفره‌ها و تخلخل درون ماده، بر مقدار تابش جذب شده تاثير خواهد گذاشت. بنابراين پرتو نگاري مي‌تواند براي آشكار سازي انواع خاصي از عيوب در بازرسي مواد و قطعات به كار رود.
استفاده از پرتو نگاري و فرآينده‌هاي مربوط به آن بايد به شدت كنترل شود، زيرا قرار گرفتن انسان در معرض پرتو مي‌تواند منجر به آسيب بافت بدن شود.



آزمايش فراصوتي (Ultrasonic Testing)

در اين روش، امواج صوتي با بسامد 5/0 تا 20 مگاهرتز به درون قطعه فرستاده مي‌شود. اين موج پس از برخورد به سطح مقابل قطعه باز تابيده مي‌شود. با توجه به زمان رفت و برگشت اين موج، مي‌توان ضخامت قطعه را تعيين كرد. حال اگر يك عيب در مسير رفت و برگشت موج باشد، از اين محل هم موجي بازتابيده خواهد شد كه اختلاف زماني نسبت به مرحله اول، محل عيب را مشخص مي‌كند.
روشهاي فراصوتي به طور گسترده‌اي براي آشكارسازي عيوب داخلي مواد به كار مي‌روند ولي مي‌توان از آنها براي آشكارسازي تركهاي كوچك سطحي نيز استفاده كرد.



بازرسي با ذرات مغناطيسي (Magnetic Particle Testing)

بازرسي با ذرات مغناطيسي، روش حساسي براي رديابي عيوب سطحي و برخي نقصهاي زير سطحي قطعات فرو مغناطيسي است. پارامترهاي اساسي فرآيند به مفاهيم نسبتاً ساده‌اي بستگي دارد. هنگامي كه يك قطعه فرومغناطيسي، مغناطيس مي‌شود، ناپيوستگي مغناطيسي كه تقريباً در راستاي عمود بر جهت ميدان مغناطيسي واقع است، موجب ايجاد يك ميدان نشتي قوي مي‌شود. اين ميدان نشتي در رو و بالاي سطح قطعه مغناطيس شده حضور داشته و مي‌تواند آشكارا توسط ذرات ريز مغناطيسي ديدپذير شود. پاشيدن ذرات خشك يا ذرات مرطوب با يك مايع محلول بر روي سطح قطعه، موجب تجمع ذرات مغناطيسي روي خط گسل خواهد شد. بنابراين پل مغناطيسي تشكيل شده، موقعيت، اندازه و شكل ناپيوستگي را نشان مي‌دهد.
يك قطعه را مي‌توان با به كاربردن آهنرباهاي دائم، آهنرباهاي الكتريكي و يا عبور يك جريان قوي از درون يا برون قطعه، مغناطيس كرد. با توجه به اين كه با روش آخر مي‌توان ميدانهاي مغناطيسي با شدت زياد در داخل قطعه ايجاد كرد، اين روش به صورت گسترده‌اي در كنترل كيفي محصول به كار مي‌رود زيرا اين روش حساسيت خوبي براي شناسايي عيوب قطعات و آشكارسازي آنها عرضه مي‌دارد


بازرسي با مايعات نافذ ( Liquid Penetrant Testing)بازرسي با مايعات نافذ يكي از روشهايي است كه مي‌تواند براي عيب يابي تعداد وسيعي از قطعات مورد استفاده قرار گيرد، به شرطي كه عيبها به صورت ترك در سطح قطعه ظاهر شوند. اساس روش بر اين است كه مايع نافذ بر اثر جاذبه مويينگي به درون تركهاي سطحي نفوذ كرده و پس از يك مرحله ظهور، هر عيبي كه به شكل ترك يا شكستگي در سطح قطعه وجود دارد، با چشم رويت مي‌شود. براي بهتر ديده شدن اين تركها، مايع نافذ معمولاً به رنگهاي روشن و قابل ديد بوده و يا به ماده فلورسنت آغشته مي‌شود. در حالت اول معمولاً براي رنگين نمودن مايع از رنگ قرمز استفاده مي‌شود كه با نور روز يا نور مصنوعي قابل ديد باشد، ولي در حالت دوم براي ديدن تركها و درزها بايد از نور فرابنفش استفاده شود.
امروزه، بازرسي با مايع نافذ، يكي از مهمترين روشهاي صنعتي است كه براي مشخص نمودن انواع مختلف عيبهاي سطحي مواد و قطعات، مانند تركها، بريدگي‌ها و نواحي مك‌هاي سطحي، مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اين روش تقريباً براي هر نوع ماده و در هر اندازه‌اي، چه بزرگ با شكل پيچيده و چه ساده، قابل استفاده است و معمولاً براي بازرسي توليدات ريختگي و كار شده فلزات آهني و غيرآهني، آلياژها، سراميك‌ها، ظروف شيشه‌اي و مواد پليمر به كار مي‌رود.

[boomba]

آزمونهای غير مخرب 2

بازرسي فني (Industrial Inspection )

بازرسين فني معمولاً مسئوليت بازرسي تجهيزات مكانيكي، الكتريكي و ... را با انجام مراحل مختلف بعهده مي‌گيرند. بعضي از اين مراحل عبارتند از:
بازرسي و كنترل براساس نقشه‌هاي ساخت، بررسي و تنظيم برنامه‌هاي نظارت بر ساخت و توليد محصول، پيگيري انجام تعهدات توليدكننده، كنترل مقادير در كيفيت مصالح و تجهيزات بكار رفته و پيشرفت كار، كنترل جوشكاري، كنترل رنگ آميزي، كنترل حفاظت كاتديك، مطابقت نقشه‌هاي ساخت و مونتاژ با استانداردهاي مورد نظر، بازرسي از مراحل بسته‌بندي جهت اطمينان از استحكام لازم و در نهايت ارسال تائيديه بازرسي كالا براي كارفرما.



آزمايش جريان گردابي (Eddy Current Testing)

اساس روشهاي آزمون الكترومغناطيسي بر اين است كه وقتي يك سيم پيچ حامل جريان متناوب، نزديك ماده‌اي تقريباً رسانا قرار داده شود، جريانهاي گردابي يا ثانويه در آن ماده القا خواهد شد. جريانهاي القايي، ميداني مغناطيسي ايجاد خواهند كرد كه در جهت مخالف ميدان مغناطيسي اوليه اطراف سيم پيچ است. تاثير متقابل بين ميدانها موجب ايجاد يك نيروي ضد محركه الكتريكي در سيم پيچ شده و در نتيجه سبب تغيير مقدار مقاومت ظاهري سيم پيچ خواهد شد. اگر ماده از نظر ابعاد و تركيب شيميايي يكنواخت باشد. مقدار مقاومت ظاهري سيم پيچ كاوشگر نزديك سطح قطعه در كليه نقاط سطح قطعه يكسان خواهد بود، به غير از تغيير اندكي كه نزديك لبه‌هاي نمونه مشاهده مي‌شود. اگر ماده ناپيوستگي داشته باشد، توزيع و مقدار جريانهاي گردابي مجاور آن تغيير مي‌كند و در نتيجه كاهشي در ميدان مغناطيسي در رابطه با جريانهاي گردابي به وجود مي‌آيد، بنابراين مقدار مقاومت ظاهري سيم پيچ كاوشگر تغيير خواهد كرد.
از روي تحليل اين آثار مي‌توان در مورد كيفيت و شرايط قطعه كار نتيجه‌گيري كرد. اين روشها بسيار متنوع هستند و با وسيله و روش آزمون مناسب، مي‌‌توان آنها را براي آشكارسازي عيوب سطحي و زير سطحي قطعات و تعيين ضخامت پوشش فلزات به كار برد و اطلاعاتي در زمينه مشخصات ساختاري مانند اندازه دانه بندي و شرايط عمليات حرارتي به دست آورد.همچنين مي‌توان خواص فيزيكي مانند رسانايي الكتريكي تراوايی مغناطيسي و سختي فيزيكي را تعيين كرد.


بازرسی به روش چشمي (Visual Testing)

بازرسي چشمي: در بيشتر اوقات، اولين مرحله در آزمون يك سازه، بازرسي چشمي است. بازرسي با چشم غير مسلح فقط عيبهاي نسبتاً بزرگي را كه به سطح قطعه راه دارند، نمايان خواهد كرد. با به كار بردن يك ميكروسكوپ مي‌توان كارايي بازرسي چشمي را افزايش داد. مناسبترين نوع ميكروسكوپ براي بازرسيهاي سطح قطعه، ميكروسكوپ استريو است. در اين نوع بازرسيها، بزرگنمايي بسيار زياد ضرورتي ندارد و بيشتر ميكروسكوپهاي كه بدين منظور در دسترس هستند، بزرگنمايي در حدود 5 تا 75 برابر دارند. بازرسي چشمي منحصر به سطح خارجي نمي‌شود. حساسه‌هاي بازرسي نوري، از هر نوع صلب و انعطاف پذير، جهت بازرسي سطوح داخلي ساخته شده‌اند. حتي اين حساسه‌ها را مي‌توان در داخل حفره‌ها، لوله‌ها و كانالها قرار داد



بازرسي جوشي (Welding Inspection )

كنترل كيفيت عمليات جوشكاري از زمان تنظيم دستورالعمل تا انتهاي كار (شامل مواردي نظير تجهيزات، الكترود، پرسنل جوشكار و ... ) بعهده بازرسي جوش مي‌باشد كه در صورت مشاهده ايراد در هر مرحله از كار، با جلوگيري از روند ايجاد كار معيوب، راهكارهاي بهبود كيفيت را ارائه مي‌كند و تا نتيجه كار، مطلوب و طبق استاندارد درخواستي كارفرما، ايجاد گردد. انواع ترك از عيوبي هستند كه در صورت مشاهده بايد كاملاً از سطح كار حذف شوند.



با تشکر از وبلاگ مواد و متالورژی

[boomba]

اثر فسفر در فولادها و چدنها
فسفر عنصر ناخواسته اي است كه در تركيب هر عنصري وجود دارد.ساختمان مكعبي شكل و نقطه ذوب 45 C دارد. وزن اتمي آن 31 است. فسفر تمايل قوي به تركيب با اكسيژن داشته و بايد از رطوبت و اكسيژن محافظت شود. براي افزودن به مذاب آهن ،از فروفسفاتهاي با 20% فسفر استفاده مي شود.

در حالت جامد ،آهن و فسفر تشكيل Fe3P مي دهند. فسفر در دماي اتاق در حدود 0.1% حل مي شود و فسفر اضافي در زمينه باقي مي ماند. در كل فسفر فريت زاي ضعيفي است . لذا با توجه به دصد كم فسفر در فولاد ،تاثير اين عنصر بسيار ناچيز است.

در فولادسازي با روش شمش ريزي ، فسفر عنصر ناخواسته اي است.فسفر جدايش در ريزساختار را تشديد مي دهد. مناطق حاوي فسفر مناطقي هستند كه در آخرين مرحله انجماد ، منجمد مي شود و باعث مي شودكه كربن از اين مناطق پس زده شود.در نتيجه بعد از انجماد،اين مناطق سمنتيت كمتري داشته و در عوض فريت بيشتري خواهد داشت.به اين پديده Ghost bond اطلاق مي شود.هم چنين به خاطر ضريب ديفوزيون پايين اين عنصر،امكان يكنواخت كردن ريزساختار بسيار مشكل است.

در عمليات حرارتي فولادها ،فسفر چقرمگي را مي كاهد.بهمين خاطر درصد فسفر بايد از 0.04% فراتر نرود.فسفر سختي پذيري را مي افزايد فلذا كاهش چقرمگي و افزايش تردي را در پي خواهد داشت.فسفر با تشكيل محلول جامد جانشيني، تمايل بالقوه اي در افزايش استحكام فريت دارد.

اثر ترد كنندگي به ميزان كربن فولاد بستگي دارد. در گريدهاي پر كربن ،تاثير فسفر معكوس مي شود.در بسياري از فولادهاي كم كربن درصد فسفر مي تواند در محدوده 0.04-0.15 % باشد. در فولادهاي HSLA كه كربن كمتري دارند، جهت افزايش استحكام و مقاومت خوردگي از فسفربا درصد بالا استفاده مي كنند.فولادهاي بسمر به خاطر ماهيت توليد داراي فسفر زيادي هستند. تردي حاصل از فسفر با افزايش كربن ،دماي آبكاري ،اندازه دانه و كاهش درصد تغيير شكل در فورج افزايش مي يابد.اين تردي بصورت سردشكنندگي و حساس شدن در تنش هاي ضربه اي ظاهر مي شود.

فسفر اندازه دانه های آهن را افزایش داده و لذا باعث تشکیل ترکیبات حجیم و نامطلوب می شود. افزودن فسفر به فولادهای کم کربن ،ازدیاد استحکام و مقاومت خوردگی را در پی دارد. هم چنین قابلیت ماشینکاری فولادهای خوش تراش را بهبود می بخشد.تا 0.07 % به فولادهای کم کربن خاص با 0.3 % مس افزوده شده تا مقاومت اتمسفری آنها بسیار خوب شود. در چدن ، نقطه انجماد اولیه چدن را کاهش داده فلذا سیالیت و قابلیت ریخته گری آن را می افزاید