ما هي السلالة المعدنية والتعب المعدنية؟

المعادن المختلفة تستجيب للتوتر بطرق مختلفة

جميع المعادن تشوه (تمدد أو ضغط) عندما يتم التأكيد عليها ، بدرجة أكبر أو أقل. هذا التشوه هو علامة مرئية من سلالة معدنية.

في علم المعادن ، يمكن تعريف السلالة بأنها تشوه لأحد المعادن بسبب الإجهاد. بمعنى آخر ، إنه مقياس لمقدار تمدد أو ضغط المعدن عند مقارنته بطوله الأصلي. إذا كان هناك زيادة في طول قطعة من المعدن بسبب الإجهاد ، ويشار إلى ذلك باسم سلالة الشد.

ولكن إذا كان هناك انخفاض في الطول ، فهذا هو الضغط الانضغاطي.

سلالة معدنية في المواد القابلة للانحناء (الانحناء)

بعض المعادن (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والعديد من السبائك الأخرى) تنتج تحت الضغط . هذا يسمح لهم بالانحناء ، أو التشوه ، دون كسر. المعادن الأخرى ، مثل الحديد الزهر ، والكسر ، وكسر بسرعة تحت الضغط. حتى الفولاذ المقاوم للصدأ ، ومع ذلك ، في النهاية يضعف وينهار تحت ضغط كاف.

المعادن مثل الانحناء الصلب منخفض الكربون بدلا من كسر تحت الضغط. لكن عند مستوى معين من التوتر ، يصلون إلى "نقطة العائد" المفهومة جيداً. واحد يصل إلى نقطة العائد ، يصبح المعدن "توتر تصلب". وهذا يعني أن هناك حاجة إلى مزيد من الضغط لتشوه المعدن أكثر من ذلك. يصبح المعدن أقل مرونة أو انحناء. بمعنى واحد ، هذا يجعل المعدن أكثر صعوبة. ولكن في حين أن تصلب السلالة يجعل من الصعب تشويه المعدن ، فإنه يجعل المعدن أكثر هشاشة. يمكن أن ينكسر المعدن الهش ، أو يفشل ، بسهولة تامة.

سلالة معدنية في المواد الهشة

بعض المعادن هشة للغاية ، مما يعني أنها عرضة للكسر بشكل خاص. وتشمل المعادن الهشة الصلب الكربوني متوسط ​​وعالي. على عكس المواد القابلة للامتداد ، لا تحتوي هذه المعادن على نقطة عائد محددة بشكل جيد. بدلاً من ذلك ، عندما يصلون إلى مستوى ضغط معين ، ينكسرون.

تتصرف المعادن الهشة إلى حد كبير مثل غيرها من المواد الهشة مثل الزجاج والحجر والخرسانة. مثل هذه المواد ، فهي قوية بطرق معينة - ولكن لأنها لا يمكن أن تنحني أو تمتد ، فهي غير مناسبة لاستخدامات معينة.

قياس السلالة المعدنية

تدعى أكثر المقاييس شيوعًا للتوتر في المعادن السلالة الهندسية. يمكن حساب السلالة الهندسية كتغير في الطول مقسومًا على الطول الأصلي. على سبيل المثال ، يقال إن قضيب تيتانيوم يبلغ 2.0 "تمدد إلى 2.2" قد تعرض لسلالة شد من 0.1 أو 10٪.

التعب المعدني الناتج عن السلالة المعدنية

عندما يتم التأكيد على المعادن القابلة للامتصاص ، فإنها تتشوه. إذا تم إزالة الضغط قبل وصول المعدن إلى نقطة الغلة ، يعود المعدن إلى شكله السابق. في حين يبدو أن المعدن قد عاد إلى حالته الأصلية ، إلا أن أخطاء صغيرة ظهرت بالفعل على المستوى الجزيئي.

في كل مرة يتشوه المعدن ثم يعود إلى شكله الأصلي ، تحدث أخطاء جزيئية أكثر. بعد العديد من التشوهات ، هناك العديد من الأعطال الجزيئية التي يتشقق فيها المعدن. عندما يحدث هذا ، يتم وصفها بأنها "التعب المعدني". التعب المعدني لا رجعة فيه.

يعتبر التعب المعدني مشكلةً خاصةً في الحالات التي يتم فيها الضغط على المعادن مرارًا وتكرارًا.

على سبيل المثال ، كان سببًا رئيسيًا لفشل الطائرة قبل فهمها بشكل كامل. لتجنب إجهاد المعادن ، من المهم فحص عينات من المعادن تحت الضغط باستخدام المجهر.