بررسی آزمون خزش فرو رونده و خستگی

موضوع
بررسی آزمون خزش فرو رونده و خستگی

نام استاد :

نام محقق :

مقدمه :
آزمون خزش تغییر شکل مداوم در دماهای بالا را وقتی تنش کمتر از حد تسلیم است تعیین می کند .نتایج این آزمون در طراحی اجزای ماشینی که در دمای بالا قرار دارند اهمیت دارد.خزش خاصیت بسیار مهم مواد در کاربرد های دمای بالا است و می توان آن را به صورت ((جریان مداوم و آهسته ی مومسان تحت بار یا تنش ثابت ))تعریف کرد. به طور کلی خزش به آهنگ تغییر شکلی وابسته است که در دمای کارکرد فلز و تحت تنشهای پایینتراز تنش فلز ادامه یابد .خزش در هر دمایی رخ می دهد ولی اهمیت خزش به ماهیت ماده و مقدارتغییر شکل مجاز قطعه بستگی دارد .
آزمون خزش همان آزمون کششی است که در تنش و دمای ثابت انجام می شود . در این آزمون از یک وسیله بسیاردقیق اندازه گیری طول ویک وسیله گرم کردن نمونه در شرایط کاملا کنترل شده استفاده می شود . منحنی خزش کل یادرصد ازدیاد طول بر حسب زمان رسم می شود.
منحنی( الف) مرحله های مختلف خزش را نشان می دهد . در آغاز بار گذاری ازدیاد طول آنی کشسانی پدید می آید. سپس یک مرحله مقدماتی گذرا به وجود می آید که طی آن لغزش و کار سختی در اغلب دانه های دارای جهت مطلوب روی می دهد. آهنگ خزش(مماس بر منحنی)ابتدا بالاست و به تدریج تا حداقلی کاهش می یابد .پس از این به مرحله دوم یا خزش حالت پایا می رسیم که طی آن تغییر شکل با آهنگ تقریبا ثابت ادامه می یابد.در طی مرحله بین آهنگ کار سختی و آهنگ نرم شدن ناشی از باز یابی یا تجدید تبلور تعادل به وجود دارد. در بعضی موارد تحت تنشهای متوسط ممکن است آهنگ خزش بسیار آهسته کاهش یابد و مرحله ثانویه تا مدتی دراز ادامه پیدا کند(منحنی ب) ولی اگر تنش به مقدار کافی بالا باشد مرحله سومی نیز وجود دارد که در آن آهنگ خزش شتاب یابدتا شکست رخ دهد.
بین خواص مکانیکی ماده در دمای معمولی و خواص خزشی آن یا ارتباط اندک وجود دارد و یا هیچ ارتباطی وجود ندارد. به نظر می رسد که اندکی تغییر در ریز ساختار و مراحل ساخت بر خزش اثر شدید دارد. اندازه دانه ی فلز عامل مهمی در تعیین مشخصه های خزشی آن است در حالی که در دمای محیط استحکام تسلیم و استحکام نهایی مواد دانه ریز از مواد دانه درشت بیشتر است در دماهای بسیار بالا عکس مطلب فوق صادق است.این موضوع پذیرفته شده است که در دماهای بالا ممکن است مرز دانه ها به صورت مرکزهایی برای تولید نابجاییهایی که مایه ی خزش می شوند عمل کنند . حضور اتمهای ماده ی حل شده حتی به مقدار جزیی از طریق تداخل با حرکت نابجاییها در میان بلور سبب کندی خزش می شود . عامل موثرتر در کندی خزش وجود فاز دوم قوی و پایداری با پراکندگی خوب است.

برخی از خواص خزشی آلیاژهای گوناگون
فولادهای ساده کربنی و فولادهای کم آلیاژ به طور گستر ده ای در محیطهای با دمای متوسط به ویژه دماهای پایینتر از 480درجه سانتی گراد به کار می روند. در دماهای پایین به سبب لایه ای بودن کاربیدها افزایش مقدار کربناستحکام خزشی را بهبود می بخشد. در دماهای بالا به سبب کروی شدن کاربیدها عکس این مطلب صادق است و افزایش مقدار کربن موجب کاهش استحکام خزشی می شود.
ساختار مناسب فولادهای ساده کربنی برای کار در دمای بالا ساختار یکنواخت شده است . ساختار تابکاری شده پایداری کمتری دارد و مایل است به سرعت کروی در آید و در نتیجه استحکام خزشی را کاهش می دهد. استفاده از آلومینیوم به عنوان عامل اکسیژن زدا در فولاد سازی سبب دانه ریزی فولاد و کاهش استحکام خزشی می شود
در فولادهای کم آلیاژ که کمتر از 10درصد عنصر آلیاژی دارند. مولبیدن و وانادیم موثرترین عناصر در افزایش مقاومت خزشی اند مقدار کربن معمولا کمتر از15ر0 درصد نگه داشته می شود.فولاد با 5ر0 درصد مولبیدن برای لوله های حمل مواد نفتی و لوله های گرمکن تا 455درجه سانتی گراد به کار برده می شود بالاتر از این دما روند کروی و گرافیتی شدن قوت می گیرد که با کاهش در استحکام خزشی توام است.افزودن یک درصد کروم به این مقاومت در برابر گرافیتی شدن را افزایش می دهد و این فولاد برای لوله های حمل مواد نفتی و لوله های دیگ بخار تا دمای 540درجه به کار برده می شود
خزش عبارتست از تغییر شکل آهسته و پیوسته جامد با زمان که تنها در دماهای بالا رخ می دهد، یعنی T>۰٫۵Tm ، که Tm نقطه ذوب به کلوین می باشد. بطور کلی خزش تابعی پیچیده از تنش، زمان، دما، اندازه و شکل دانه، ریزساختار، کسر حجمی و ویسکوزیته فاز شیشه ای در مرز دانه ها، تحرک نابجایی ها و … می باشد.
پدیده خزش در سرامیک ها بسیار مهم تر از فلزات است، چرا که کاربردهای دما بالا در سرامیک ها از اهمیت بالایی برخوردار است. نقش مکانیزم های نفوذی خزش در سرامیک ها بسیار پیچیده تر از فلزات می باشد، چون عمدتاً پدیدهٔ نفوذ در سرامیک ها پیچیده تر است. نیاز به خنثی بودن بار نفوذی مختلف برای کاتیون ها و آنیون ها در این پیچیدگی سهیم اند.
خارج شدن اتم ها از مناطقی که تحت فشار هستند و قرارگیری آن ها در مناطقی که تحت کشش می باشند، انرژی آزاد اتم ها را تقریباً به مقدار ۲Ωσ می کاهد بطوریکه در آن σ تنش اعمالی و Ω حجم اتمی می باشد. این کاهش انرژی نیروی محرکه خزش در ماده می باشد.

آزمون های خزش
رویه آزمون های استاندارد خزش در استاندارد انجمن امریکایی آزمون و مواد ASTM E139 آورده شده است.

هدف :
هدف آزمایشگاه خواص مکانیکی آشنائی دانشجویان با انواع مهم و پرکاربرد تستهای مکانیکی مورد استفاده در صنعت و کارهای پژوهشی می باشد. شاید مهمترین آزمایش در این میان برای دانشجویان گروه مهندسی مواد, آزمایش کشش ساده باشد که تغییر شکل الاستیک و پلاستیک را در شرایط ساده تک محوری بررسی می نماید و اطلاعات بسیار مهمی را در اختیار پژوهشگر قرار می دهد. به کمک آزمایش ساده کشش علاوه بر به دست آوردن مشخصات الاستیک و پلاستیک ماده همچون تنش تسلیم, استحکام کششی, ازدیاد طول و … , پدیده نقطه تسلیم, کارسختی, پدیده گلوئی شدن, پیرسختی, نحوه شکست و اثر ترخ کرنش بر خواص کششی فولادها مورد بررسی قرار می گیرد.
آزمایش مهم دیگر که از نظر کاربرد در صنعت شاید رتبه اول را دارا باشد سختی سنجی است که ساده ترین و سریعترین تست جهت رسیدن به اطلاعات اولیه در خصوص خواص مکانیگی یک ماده است. آزمایش ضربه مقاومت ماده در مقابل تغییر شکل با سرعت کرنش بالا را بررسی می کند و به عبارتی مقاومت به ضربه که معیاری مقایسه ای برای چقرمگی شکست ماده می باشد را اندازه گیری می نماید. در آزمایش خستگی با یکی از روشهای ساده تست خستگی آشنا شده و منحنی S-N برای یک نمونه فولادی به روش تست دورانی خمشی به دست می آید. آزمایش خزش تغییر شکل در اثر گذشت زمان را بررسی کرده و منحنی -t با توجه به دمای نسبتاً پایین فعال شدن مکانیزمهای خزش برای سرب رسم می شود. 1

گزارش تمام آزمایشات باید شامل موارد زیر بوده و حد اکثر دو هفته بعد از آزمایش تحویل گردد.
1- تئوری آزمایش به صورت مختصر شامل نکات مهم
2- شرح وسائل و تجهیزات مورد استفاده در آزمایش
3- شرح روش انجام آزمایش
4- اطلاعات و نتایج به دست آمده از هر آزمایش مطابق خواسته های آن آزمایش
5- خطاهای آزمایش
آزمایش اول – کشش ساده (جلسات اول و دوم)
هدف: بررسی خواص کششی فلزات و آلیاژهای مختلف در آزمایش کشش ساده تک محوری و به دست آوردن منحنی تنش-کرنش.
وسایل کار : دستگاه کشش یونیورسال ، نمونه های استاندارد آزمایش کشش ( مطابق استانداردASTM-E8M از جنس فولاد ساختمانی37 ST، مس ،آلومینیم, برنج زرد، کولیس و فیکسچرچوبی. 2

روش کار :
1. در بخش کاهش سطح مقطع یافته نمونه های آزمایش ، دو اثر به فاصله مشخص به عنوان طول سنج (gage length) علامت بزنید. قطر میانگین این بخش از نمونه ها را با کولیس به دقت اندازه گیری کنید.
2. به کمک مسئول دستگاه، نمونه آزمایش را در فکها قرار داده و آن را محکم کنید.
3. آزمایش کشش را شروع کنید.
4. آزمایش را تا شکست نهایی ادامه داده و منحنی نیرو ـ ازدیاد طول را به طور کامل به دست آورید.
5. پس از شکست نمونه، دو قسمت شکسته شده را درون فیکسچر چوبی قرار داده و آنها را به یکدیگر بچسانید.
6. طول نهایی سنجه، قطر میانگین بخش تغییر شکل یافته و قطر دهانه گلویی را به دقت اندازه گیری کنید.

خواسته های آزمایش کشش
1. ابعاد اولیه نمونه ها را در جدولی قرار دهید.
2. منحنی تنش کرنش مهندسی را برای نمونه های آزمایش شده رسم نمایید.
3. منحنی تنش کرنش حقیقی را برای دو نمونه (یک نمونه فولادی و یک نمونه انتخابی دیگر) محاسبه و رسم نمایید.
4. برای تمام نمونه ها تنش تسلیم، استحکام کششی، استحکام شکست (مهندسی و حقیقی) را به دست آورید.
5. برای تمام نمونه ها درصد ازدیاد طول، کرنش حقیقی کل، درصد کاهش سطح مقطع را به دست آورید.
6. با فرض kn و با استفاده از اطلاعات آزمایش، ضرائب k و n را برای دو نمونه (نمونه های استفاده شده در مورد 3) به دست آورید.
7. چقرمگی نمونه ها (مقدار کار انجام شده تا شکست) را محاسبه کرده با یکدیگر مقایسه کنید.
8. مدول الاستیسیته و برجهندگی نمونه ها را به دست آورده با یکدیگر مقایسه کنید.
9. موارد 4، 5، 6، 7 و 8 را در یک جدول گزارش نمایید.
10. به طور کلی در خصوص اختلاف خواص کششی فلزات آزمایشات شده و احیاناً اختلاف منحنی های به دست آمده با منحنی های گزارش شده در منابع اظهار نظر کنید. 3

آزمایش دوم – پدیده پیرکرنش (Strain Aging) (جلسه چهارم)
هدف: بررسی پدیده نقطه تسلیم در فولاد ساختمانی کم کربن، حذف آن با انجام تغییر شکل مومسان و پدید آمدن دوباره آن پس از تابکاری و افزایش استحکام مربوطه.
وسایل کار: دستگاه کشش یونیورسال، نمونه های استاندارد کششی ( مطابق استانداردASTM E-8M ) از جنس فولاد ساختمانی کم کربن ST37، کولیس و کوره تابکاری. 4

روش کار:
1. یک نمونه فولادی را مشابه آنچه در آزمایش کشش ذکر شد، تا شکست نهائی مورد آزمایش قرار دهید. منحنی کامل نیرو ـ ازدیاد طول این نمونه را به عنوان شاهد حفظ کنید. (در آزمایش جلسه اول انجام شده است.)
2. یک نمونه فولادی را در میان فکهای دستگاه قرارداده و آزمایش کشش را شروع کنید. پس از پدیدار شدن پدیده نقطه تسلیم و تغییر شکل موسان کوچک، در نقطه تغییر شکل مومسان نیرو را حذف کنید. بلافاصله پس از حذف نیرو، دوباره نیروی کششی را اعمال کنید. به گونه ای که منحنی نیروـ ازدیاد طول بقیه مسیر خود را طی کند. پس از بارگذاری دوباره و ایجاد تغییر شکل مختصر، بار دیگر نیرو را حذف کنید. با انتخاب دما و زمان تابکاری مناسب، نمونه فولادی مورد آزمایش را در کوره تابکاری کنید. دما و زمان تابکاری را به گونه ای انتخاب کنید که افزایش استحکام تسلیم لحظه ای در منحنی پس از بارگذاری دوباره قابل مشاهده باشد. نمونه تابکاری شده را دوباره تحت کشش قرار دهید به طوری که منحنی نیروـ ازدیاد طول آن در ادامه منحنی ناقص قبل از تابکاری قرار بگیرد. آزمایش را تا شکست نهایی ادامه دهید.
3. یک نمونه فولادی دیگر را به روش مشابه ( بند 2 ) مورد آزمایش قراردهید، با این تفاوت که دمای تا بکاری بیشتر یا کمتر از دمای تابکاری مناسب انتخاب شده باشد. آزمایش را تا شکست نهایی ادامه دهید. 5

خواسته های آزمایش پیرکرنشی
1. منحنی تنش- کرنش مهندسی را برای نمونه های آزمایش شده رسم کنید.
2. مشخصات به دست آمده در آزمایشها را با هم مقایسه کنید. (تنش تسلیم بالائی و پائینی، کرنش منطقه تسلیم، مدول الاستیسیته، استحکام نهائی و …)
3. در خصوص مشاهدات خود و نتایج آزمایش بحث کنید.

آزمایش سوم – فشار ساده (جلسه سوم)
هدف : بررسی خواص فلزات و آلیاژ های مختلف در فشار ساده تک محوری و به دست آوردن منحنی تنش- کرنش آنها.
وسایل کار: دستگاه آزمایش کشش یونیورسال، کولیس، نمونه های استوانه ای آزمایش فشار از جنس فولاد ساختمانی ST37، مس آلومینیم، برنج زرد و چدن خاکستری و گریس. 6

روش کار:
1. قطر و ارتفاع میانگین نمونه ها را با کولیس به دقت اندازه گیری کنید.
2. سطوح نمونه آزمایش ( در تماس با سطوح صفحات فک دستگاه ) را با گریس آغشته کنید.
3. نمونه آزمایش را در بین فکهای دستگاه و در مرکز آن قرار داده و آزمایش فشار را شروع کنید.
4. آزمایش را تا پیدایش قابل وضوع بشکه ای شدن نمونه ادامه داد و منحنی نیروکاهش ارتفاع را برای آن کامل کنید.
5. ارتفاع نهائی، بیشترین قطر در محل بشکه ای شدن و قطر در محل سطوح بالایی و پائینی نمونه را به دقت اندازه گیری کنید.
6. سایر نمونه های آزمایش را به روش مشابه مورد آزمایش قرار دهید.
7. یکی از نمونه های نرم را با احتیاط بسیار زیاد به کمک مسئول دستگاه تنها تا هنگام ایجاد ترکهای قابل مشاهده در محل بشکه ای شدن آن، تحت فشار قرار دهید. 7

خواسته های آزمایش فشار ساده
1. ابعاد اولیه و نهائی نمونه ها را در جدولی قرار دهید.
2. با استفاده از منحنی های نیرو – کاهش ارتفاع، منحنی های تنش – کرنش را برای همه نمونه ها رسم کنید.
3. استحکام فشاری، تنش تسلیم (2/0 % )، کرنش مهندسی و حقیقی کل و درصد بشکه ای شدن را برای همه نمونه ها به دست آورده و با هم مقایسه کنید.
4. خواص فشاری نمونه های مختلف را با هم و با توجه به خواص کششی آنها مقایسه کنید.
5. با توجه به خواص کششی مواد مشابه تست شده در جلسات قبل خواص کششی و فشاری فلزات را با یکدیگر مقایسه کنید.

آزمایش چهارم – خمش (جلسه سوم)
هدف : بررسی مقاومت فولاد در برابر اعمال بار خمشی.
خواسته های آزمایش خمش
1. رسم نمودار تنش – کرنش مهندسی برای دو نمونه آزمایش شده.
2. بررسی رفتار خمشی فولادهاء مقایسه فولاد ساختمانی St14 (فولاد آزمایش شده در آزمایشگاه) با فولاد زنگ نزن 316L منحنی دوم ارائه شده در برگه.

آزمایش پنجم – ضربه (جلسه پنجم)
هدف : بررسی مقاومت فولاد در برابر ضربه ، تاثیر دما بر استحکام ضربه و تعیین دمای انتقال شکست نرمی به تردی.
وسایل کار : دستگاه آزمایش ضربه ، نمونه های استاندارد آزمایش ضربه شارپی ( با مقطع 10*10 میلیمتر و طول 55 میلیمتر با شیار V شکل 45 درجه تا عمق 2 میلیمتری مقطع ) ، کپسول محتوی گاز CO2 ، اجاق گاز ، دما سنج ، انبر نمونه گیر ، ظروف و وسایل مورد نیاز ، الکل صنعتی ( یا استون )
روش کار :
1. برای این آزمایش چهار دمای متفاوت ( 0°C , -70°C , 100°C و دمای محیط ) در نظر گرفته شده است.
2. دو نمونه اول را در دمای محیط ( 25°C ~ ) مورد آزمایش قرار دهید. قبل از انجام آزمایش با دماسنج دمای محیط را اندازه گیری و ثبت کنید. نمونه آزمایش را به دقت در محل خود در دستگاه قرارداده و عقربه دستگاه را روی صفر تنظیم کنید. با رعایت تمام مسایل ایمنی، قفل پاندول دستگاه را آزاد کرده و آزمایش را انجام دهید. دقت در انجام این آزمایش ضروری است . بهتر است قرارگرفتن نمونه در محل مخصوص خود و رها سازی پاندول توسط تکنسین آزمایشگاه انجام گیرد. در هر بار انجام آزمایش از روی صفحه مندرج دستگاه ( درجه بندی مربوط به آزمایش ضربه شارپی 9، انرژی جذب شده توسط نمونه حین اعمال ضربه به آن را برجسب ژول خوانده و ثبت کنید
3. دو نمونه را درون ظرف محتوی آب جوش در دمای حدود 100°C قرار داده و چند دقیقه صبر کنید تا به دمای آب جوش برسد. با دماسنج دما را کنترل کنید. پس از اطمینان از رسیدن نمونه ها به دمای مورد نظر، هر دو این نمونه ها را مشابه قبل مورد ازمایش قرارداده و نتایج را ثبت کنید.
4. به کمک تکنسین آزمایشگاه با استفاده از کپسول گاز CO2 مقدار کافی یخ خشک تهیه کنید. با ریختن مقداری از آن درون ظزفی محتوی الکل صنعتی ( یا استون )، دما را پائین آورید. دما را در حدود 0°C حفظ کرده و آن را با دما سنج کنترل کنید. دو نمونه را در آن قرارداده و چند دقیقه صبر کنید. پس از اطمینان از رسیدن نمونه ها به دمای 0°C ، آنها را مشابه قبل مورد آزمایش قرارداده و نتایج را ثبت کنید.
5. با اضافه کردن مقدار بیشتری یخ خشک، دما را به زیر صفر ببرید. آنقدر یخ خشک اضافه کنید که محلول درون ظرف به دما تقریبی -70°C برسد . دو نمونه دیگر را درون ظرف قرار داده و نتایج را یاداشت کنید. 8

خواسته های آزمایش ضربه
1. ثبت نتایج آزمایش در جدول (نتایج آزمایشهای گروه دیگر را برای افزایش تعداد نقاط آزمایش استفاده کنید.)
2. بحث در خصوص سطوح شکست نمونه های مختلف
3. رسم نمودار انرژی شکست بر حسب دما
4. رسم نمودار درصد شکست ترد بر حسب دما
5. رسم نمودار درصد انقباض (تغییر فرم پلاستیک) بر حسب دما
6. تعیین درجه حرارت تبدیل نرمی به تردی DBTT، شروع تردی(انتقال از شکست نرم) FTP، نرمی صفر NDT و انتقال شکل ظاهری سطح شکست FATT

آزمایش ششم – خستگی فلزات (جلسه ششم)
هدف : بررسی خستگی فولاد ساختمانی کم کربن تحت تنش متناوب در آزمایش خستگی خمش دورانی (Rotating Bending) و رسم منحنی S -N آن .
وسایل کار : دستگاه خستگی خمش دورانی، نمونه های استاندارد دستگاه از جنس فولاد ساختمانی ST37، کولیس.

روش کار :
1. با استفاده از استحکام کششی فولاد ساختمانی ST37، اولین تنش متناوب اعمالی را 0.9 TS در نظر بگیرید.
2. قطر میانگین نمونه ها در محل مورد نظر را با کولیس به دقت اندازه بگیرید.
3. پس از قراردادن قسمت مخروطی نمونه در فک دستگاه، با کولیس فاصله دقیق محل تکیه گاه تا محل اعمال نیرو را اندازه گیری کنید. ( این نیرو ایجاد گشتاور خمشی در نقطه خاصی از نمونه آزمایش می کند که به کمک روابط موجود تنش در مقطع فوق قابل محاسبه است ) به قسمت آزاد نمونه این نیرو را اعمال کنید.
4. پس از صفر کردن کنتور شماره اندازه دستگاه را روشن کنید. برای چک کردن کنتور زمان شروع آزمایش را ثبت نمایید ( تعداد دور دستگاه و دور دقیقه تقریباً 2800 است )
5. پس از شکست نمونه زمان را ثبت کرده و عدد مندرج در صفحه کنتور را یاداشت کنید. برای این نمونه یک تنش متناوب S اعمالی به همراه تعداد دورها تا شکست نهائی( Nf )گزارش کنید.
6. نمونه های بعدی را به ترتیب در تنشهای 7/0 ، 6/0 و 50/0 برابر استحکام کششی مورد آزمایش قرار دهید.
7. در صورتی که نمونه ای تحت تنش اعمالی پس از حدود 610*2 دور شکسته نشده دستگاه را خاموش کرده و نمونه را خارج کنید. برای این نمونه یک تنش اعمالی به همراه تعدادی دورهای 610 *2 > گزارش کنید. در این صورت تنش اعمالی فوق یا دقیقاً حد خستگی است و یا کمتر از آن است. برای نمونه بعدی، تنش را قدری بیشتر از این نمونه در نظر بگیرید.
8. آزمایش را برای تمامی نمونه ها ی آزمایش در نظر گرفته شده انجام دهید تا به این ترتیب تعداد نقاط کافی برای منحنی S- N به دست آید. 9
خواسته های آزمایش خستگی
1. تنش را برای تمام آزمایشها محاسبه کرده و نتایج به دست آمده را در جدولی قرار دهید. (نتایج آزمایشهای گروه دیگر را برای افزایش تعداد نقاط آزمایش استفاده کنید.)
2. منحنی S-N را برای فولاد ساختمانی St37 مورد آزمایش رسم نمایید.
3. منحنی مشابه برای فولاد مزبور از کتب و مراجع مربوطه بیابید و با منحنی به دست آمده مقایسه کنید.
4. حد خستگی فولاد مزبور را در حدود 106  2 دور به دست آورید.
5. حد خستگی فولاد مزبور را از کتب و مراجع مربوطه بیابید و با مقدار به دست آمده مقایسه کنید.
6. سطح مقطع شکست خستگی نمونه ها در دامنه تنش کم و زیاد را بررسی و با هم مقایسه کنید.

آزمایش هفتم – سختی سنجی (جلسه هفتم)
هدف : بررسی روشهای مختلف سختی سنجی فلزات و انتخاب روش مناسب تعیین سختی برای فلزات و آلیاژ های مختلف آزمایش
وسایل کار : دستگاه سختی سنجی و یکروز و راکول، نمونه های آزمایش سختی سنجی و یکروز از جنس فولاد ساختمانی، مس، آلومینیم و برنج زرد به شکل تسمه های بریده شده.
روش کار :
1. ابتدا با سنباده سطح قطعات آزمایش را صاف کنید.
2. سختی نمونه های مختلف را به روش ویکروز با انتخاب نیروی مناسب اندازه گیری کنید. برای این کار از جدول مربوط به دستگاه یا معادله مربوط به روش سختی سنجی ویکروز استفاده کنید. هر عدد سختی که گزارش می کنید میانگین 3 تا 4 عدد سختی باشد.
3. با انتخاب فرو رونده و نیروی مورد نیاز برای روش سختی سنجی راکول B، سختی نمونه ها را اندازه گیری کنید.

خواسته های آزمایش سختی سنجی
1. اعداد سختی را برای تمام نمونه های آزمایش شده در جدولی قرار دهید.

2. با استفاده از جداول و یا روابط تجربی موجود، اعداد سختی ویکرز را به برینل تبدیل نمایید. سپس اعداد سختی برینل را به سختی راکولB تبدیل و نتیجه را با نتایج به دست آمده از سختی سنجی با روش راکولB مقایسه کنید.

3. اعداد سختی سنجی راکولC را به ویکرز تبدیل نموده با نتایج به دست آمده در آزمایشگاه مقایسه کنید.
4. با استفاده از جداول و روابط مناسب، استحکام کششی نمونه ها را حدس بزنید.

5. نتایج سختی سنجی روی یک سطح مدور را طبق روابط موجود به سختی معادل برای سطح تخت تبدیل نموده با اعداد به دست آمده در آزمایشگاه مقایسه نمایید.

آزمایش هشتم – خزش (جلسه هشتم)
هدف : بررسی پدیده خزش در فلز سرب در دمای محیط تحت نیروی ثابت
وسایل کار : دستگاه خزش در دمای محیط ، کولیس ، نمونه های استاندارد دستگاه خزش از جنس سرب ، تعدادی وزنه ، کرونومتر، دماسنج

روش کار :
1. ابعاد نمونه آزمایش را به دقت با کولیس اندازه گیری کنید.
2. نمونه را در فکهای دستگاه قرار داده و آن را محکم کنید.
3. با در نظر گرفتن تنش تسلیم تقریبی فلز سرب در دمای محیط ، نیروی ثابت مورد نیاز را انتخاب کنید. عقربه دستگاه را بر روی صفر تنظیم کنید. نیرو را اعمال کرده و همزمان با آن زمان کرونومتر را در عدد صفر تنظیم کنید.
4. در فواصل زمانی کوتاه ، عدد مربوط با ازدیاد طول نمونه را از سوی صفحه مدرج نشاندهنده بخوانید. این عدد را به همراه زمان مربوط ثبت کنید.
5. آزمایش را تا شکست نهائی ادامه دهید .

خواسته های آزمایش خزش
1. نتایج آزمایش را در جدول قرار دهید.
2. منحنی تغییرات کرنش مهندسی را بر حسب زمان رسم کنید.
3. بخشهای مختلف این منحنی را مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار دهید.
4. منحنی به دست آمده از آزمایش را با منحنی استاندارد خزش در دما و تنش ثابت مقایسه کنید.

آزمایش خزش
یکی دیگراز آزمایشهای مهم آزمایش خزش و نمودار سه مرحله ایی آن است
آزمون خزش تغییر شکل مداوم در دماهای بالا را وقتی تنش کمتر از حد تسلیم است تعیین می کند .نتایج این آزمون در طراحی اجزای ماشینی که در دمای بالا قرار دارند اهمیت دارد.خزش خاصیت بسیار مهم مواد در کاربرد های دمای بالا است و می توان آن را به صورت ((جریان مداوم و آهسته ی مومسان تحت بار یا تنش ثابت ))تعریف کرد. به طور کلی خزش به آهنگ تغییر شکلی وابسته است که در دمای کارکرد فلز و تحت تنشهای پایینتراز تنش فلز ادامه یابد .خزش در هر دمایی رخ می دهد ولی اهمیت خزش به ماهیت ماده و مقدارتغییر شکل مجاز قطعه بستگی دارد .
آزمون خزش همان آزمون کششی است که در تنش و دمای ثابت انجام می شود . در این آزمون از یک وسیله
بسیاردقیق اندازه گیری طول ویک وسیله گرم کردن نمونه در شرایط کاملا کنترل شده استفاده می شود . منحنی خزش کل یادرصد ازدیاد طول بر حسب زمان رسم می شود.
منحنی( الف) مرحله های مختلف خزش را نشان می دهد . در آغاز بار گذاری ازدیاد طول آنی کشسانی پدید می آید. سپس یک مرحله مقدماتی گذرا به وجود می آید که طی آن لغزش و کار سختی در اغلب دانه های دارای جهت مطلوب روی می دهد. آهنگ خزش(مماس بر منحنی)ابتدا بالاست و به تدریج تا حداقلی کاهش می یابد .پس از این به مرحله دوم یا خزش حالت پایا می رسیم که طی آن تغییر شکل با آهنگ تقریبا ثابت ادامه می یابد.در طی مرحله بین آهنگ کار سختی و آهنگ نرم شدن ناشی از باز یابی یا تجدید تبلور تعادل به وجود دارد. در بعضی موارد تحت تنشهای متوسط ممکن است آهنگ خزش بسیار آهسته کاهش یابد و مرحله ثانویه تا مدتی دراز ادامه پیدا کند(منحنی ب) ولی اگر تنش به مقدار کافی بالا باشد مرحله سومی نیز وجود دارد که در آن آهنگ خزش شتاب یابدتا شکست رخ دهد.
بین خواص مکانیکی ماده در دمای معمولی و خواص خزشی آن یا ارتباط اندک وجود دارد و یا هیچ ارتباطی وجود ندارد. به نظر می رسد که اندکی تغییر در ریز ساختار و مراحل ساخت بر خزش اثر شدید دارد. اندازه دانه ی فلز عامل مهمی در تعیین مشخصه های خزشی آن است در حالی که در دمای محیط استحکام تسلیم و استحکام نهایی مواد دانه ریز از مواد دانه درشت بیشتر است در دماهای بسیار بالا عکس مطلب فوق صادق است.این موضوع پذیرفته شده است که در دماهای بالا ممکن است مرز دانه ها به صورت مرکزهایی برای تولید نابجاییهایی که مایه ی خزش می شوند عمل کنند . حضور اتمهای ماده ی حل شده حتی به مقدار جزیی از طریق تداخل با حرکت نابجاییها در میان بلور سبب کندی خزش می شود . عامل موثرتر در کندی خزش وجود فاز دوم قوی و پایداری با پراکندگی خوب است. 10

عملیات حرارتی پسگرمی :
پسگرمی کل جوش و یا فقط یک قسمت از آن برای بدست آوردن یک یا تمامی اهداف زیر انجام می شود:
1 – تنش زدایی
2 – افزایش چقرمگی
3 – افزایش استحکام
4 – افزایش مقاومت خوردگی
5 – زدودن کار سرد

عملیات حرارتی گوناگونی وجود دارند که با تغییرات فوق مرتبط بوده و به نامهای :
الف – عملیات حرارتی تنش زدایی
ب – آنیله کردن یا تابانیدن
ج – نرمالیزه کردن
د – سخت کردن
ﻫ – آب دادن یا تمپره کردن
و – آستمپره کردن
ز – مارتمپره کردن خوانده می شوند .
اختلاف بین این عملیات حرارتی عموما به دمای بکار گرفته شده و یا روش سرد کردن مربوط می گردد. دماهای عملیات حرارتی تنش زدایی زیر حد بحرانی فولاد است در حالیکه دماهای لازم برای آنیله کردن ، نرمالیزه کردن و سخت کردن همیشه بالای حد بحرانی می باشند . شاید یک مورد استثناء برای این وجود داشته باشد . عمل نرم کردن گاهی در دمای درست زیر حد بحرانی انجام می شود که به آن ((آنیله زیر بحرانی )) یا آنیله تمپره ای می گویند . گاهی دو عمل حرارتی برای یک منظور خاص بکار گرفته می شود. انتخاب صحیح روش عملیات حرارتی نیازمند بررسی عوامل متعددی نظیر نوع فولاد ، شرایط ایجاد تنش در جوش و ساختار ناحیه گرما دیده می باشد .

1 – 3 ) عملیات حرارتی تنش زدایی
عملیات حرارتی تنش زدایی عبارت است از گرم کردن یکنواخت یک سازه تا دمای مناسب زیر حد بحرانی و سپس سرد کردن یکنواخت آن است . معمولا عملیات حرارتی در محدوده دمای بحرانی ناگوار هستند و به همین علت تنش زدایی در بیشتر موارد زیر حد بحرانی انجام می گیرد.
تصمیم تنش زدایی یک جوش بر اساس مقررات استاندارد (( دیگهای بخار و ظروف تحت فشار )) که توسط انجمن مهندسان آمریکا تنظیم می شود اخذ می گردد . مقررات این استاندارد شرایط مواد ، ترکیب شیمیایی ، ضخامت و موارد لزوم تنش زدایی بعد از جوشکاری را تعریف می کند.
دمای تنش زدایی برای فولادهای معمولی و کم آلیاژ که جوشکاری می شوند در محدوده 900 – 1250 f می باشد که پایین تر از حد بحرانی است.
مدت دمای تنش زدایی فولاد معمولا برای هر اینچ ضخامت یک ساعت است ، اگر چه مدت لازم برای 1000f طولانی تر از زمان مورد نیاز برای 1100f است . برای قطعات پیشگرم شده اغلب تنش زدایی لازم می شود . قطعات پیچیده یا فولادهایی که میل زیادی به ترک خوردن دارند باید بلافاصله پس از جوشکاری و قبل از سرد شدن تا دمای پیشگرمی ، در کوره های تنش زدایی قرار بگیرند . اگر چه عملیات تنش زدایی فقط بخاطر از بین بردن تنش ها بکار می روند و تغییرات ساختاری فولاد از آن انتظار نمی رود ولی با این حال تاثیرات عمومی عملیات حرارتی تنش زدایی بصورت های زیر می باشند :
1 – بازیابی Recovery
2 – توقف Relaxation
3 – تمپره کردن ( از بین بردن نواحی سخت Tempering
4 – تبلور مجدد Recrystallization
5 – کروی کردن Spheroidizing
اثر اول عمومی است ؛ اثر دوم هنگامی ایجاد می شود که تنش زدایی در دمای بالا و بمدت کافی انجام بگیرد ؛ اثر سوم فقط موقعی بدست می آید که در اثر جوشکاری نواحی سخت بوجود آمده باشند و دو اثر آخر در جوشکاری کم اهمیت هستند.
سازه های جوش شده چه هنگام جوشکاری مهار شده و چه آزاد بوده باشند در آستانه تنش تسلیم دارای تنشهای باقیمانده هستند ، این تنشها قادر می باشند اشکالاتی در جوش بوجود بیاورند . البته احتمال پدید آمدن این اشکالات به ترکیب شیمیایی فولاد ، روش جوشکاری ، طرح جوش و شرایط بهره برداری و غیره بستگی دارد . با این وصف از بین بردن این تنشها فواید زیر را در پی خواهد داشت.
– به حداقل رسانیدن احتمال گسترش خرابی ، مخصوصا در مواردی که چقرمگی بالایی مورد نیاز باشد.
– پایداری بیشتر ابعاد
– مقاومت فراوان در مقابل خوردگی ، مخصوصا ترک خوردگی تنشی( SCC )
از بین بردن این تنشهای باقیمانده و تنشهای واکنش در جوش چقدر اهمیت دارد ؟ لازم است این تنشها به صفر برسند، و آیاممکن است که یک جوش کاملا از تنش آزاد شود ؟
جوشها در اثر انقباض ناشی از جوشکاری دارای تنش های چند محوره می باشند ، در بررسی و تحلیل احتمال شکست ترد این تنشها اهمیت زیادی دارند . عوامل دیگری نظیر چقرمگی فولاد ، احتمال ایجاد شیار در طراحی جوش ، ماهیت تنشهایی که در اثر بارهای مختلف در حین بهره برداری ایجاد می شوند ، و دماهایی که این بارها در آن وارد می آیند در این بررسی نقش دارند . لازم است یک فرمول عملی و تجربی برای محاسبه و برآورد میزان اهمیت این عوامل در پدیده شکست ترد بدست آید.
تصمیم آزاد سازی تنشها در جوش عموما بر اساس تجربه بوده و از اطلاعات بدست آمده از آزمایشات چقرمگی ، تیزی و مقدار شیار و میزان تنشهای باقیمانده حاصل می گردد.
پایداری بعدی در یک جوش مستقیما از تنشهایی که در قطعه محبوس مانده باشد متاثر می شود. هنگامی که یک جوش در عین حال که در زیر تنشهای باقیمانده قرار دارد تراشیده شود پخش مجدد تنشها و انقباض جوش رخ می دهد . تراشکار نمی تواند مطمئن باشد که در جهت درستی تراشکاری می کند یا نه ، چون جوش همزمان با تراش قطعه به انقباض خود ادامه می دهد . تنش زدایی جوش قبل از ماشینکاری باعث می شود که قطعه از نظر شکل پایدار بماند و ابعاد آن هنگام ماشینکاری تغییر نکند.
تنشها باید تا چه حد پایینی آزاد شوند تا پایداری اندازه ها تامین شود ؟ میزان مجاز تنش باقیمانده در مرحله اول به مقدار فلزی که باید تراشیده شود ، محل آن نسبت به ناحیه تنش دار و اختلاف مجاز در اندازه های نهایی بستگی دارد.
بسیاری از فلزات و آلیاژها در معرض ترک خوردگی تنشی قرار دارند . فولاد از این امر مستثنی نمی باشد . این نوع خرابی خوردگی در فولاد را شکنندگی سوز آور می نامند . تغییر ماهیت محیط خورنده یا کاهش تنش می تواند احتمال ترک خوردگی تنشی را از بین ببرد .
اغلب تنش باقیمانده خیلی زیاد در نزدیکی جوش باعث افزایش حد شرایط ایجاد ترک می گردد و کاهش این تنش ها بوسیله عملیات حرارتی تنش زدایی برای از بین بردن احتمال ایجاد ترک کافی می باشد.
در روی جوشها اکثرا کار سرد انجام می شود و مهندس جوش یا ناظر از آن بی اطلاع می ماند . این نوع کار سرد معمولا در اثر خمش سرد یا چکش کاری اتصال در هنگام جفت کردن و ترتز بوجود می آید.

منابع فارسی :
1 – ماهنامه تدبیر – علم مواد شماره 14 ، ص36 گردآورنده : دکتر سید محمد علی مومنی – محقق و استاد دانشگاه تهران 1385
2 – ماهنامه متالوژی ایران شماره 24 ، ص91 گردآورنده : همایون رستمی و هلی مظفری – دانشگاه صنعتی امیر کبیر 1386
مرکز اسناد و مدارک و اطلاعات علمی ایران
Www.Irandoc.ac.ir/persian/article

منابع لاتین :
1. ^ "History of Gold". Gold Digest. http://www.gold-eagle.com/gold_digest/history_gold.html. Retrieved on 2007-02-04.
2. ^ W. Keller (1963) The Bible as History page 156 ISBN 0 340 00312 X
3. ^ W. Keller (1963) The Bible as History page 177 ISBN 0 340 00312 X
4. ^ B. W. Anderson (1975) The Living World of the Old Testament page 154 ISBN 0-582-48598-3
5. ^ R. F. Tylecote (1992) A History of Metallurgy ISBN 0-901462-88-8
6. ^ Karl Alfred von Zittel (1901) History of Geology and Palaeontology page 15
7. ^ AWS Welding Handbook, Volume 2: Joining Processes
8. ^ http://www.scouting.org/Media/FactSheets/02-500.aspx

2 – 3 ) بازیافت
اولین تاثیری که باید هنگام افزایش دما در عملیات حرارتی تنش زدایی حاصل شود بازیافت است . دما بطور یکنواخت افزایش داده می شود تا کلیه قسمتهای سازه در تمام مدت تا حد امکان هم دما باشند تا از ایجاد تنشهای حرارتی جلوگیری گردد .هر چه دما از اولین 400Fمی گذرد تغییر قابل ملاحظه ای در ساختار دانه بندی رخ نمی دهد و لذا تنشهای انقباضی کمی کاهش می یابند . این کاهش به علت پدیده ای بنام (( بازیافت )) اتفاق می افتد . این یک قانون کلی است که هنگام افزایش دمای یک ماده ، تنشهای داخلی آن کاهش پیدا می کند.
چون مقاومت تسلیم فولاد در 400F از مقدار آن در دمای محیط بیشتر می باشد لذا علت کاهش تنشهای داخلی بخاطر کاهش مقاومت تسلیم فولاد نیست . بازیافت همچنین باعث تغییراتی در خواص مغناطیسی و الکتریکی می شود و به نظر می رسد با افزایش دمای فولاد ، حرکات ویژه ای بین اتمها و الکترونهای آن ایجاد می شود که باعث کم شدن تنشهای داخلی می گردد.

3 – 3 ) توقف
با افزایش دمای جوش تا 1200F یا بالاتر توقف اتفاق می افتد و در آن تنشها به آرامی و به طور کامل آزاد می شوند . یک میله فولادی درز هنگام جوشکاری در داخل یک چهار چوب در دمای محیط تا تنش تسلیم کشیده می شود. اتم ها به موازات بار و عمود بر جهت تنش به همدیگر نزدیک می گردند . مقاومت تسلیم فولاد در دمای 1200F نسبت به مقدار آن در دمای محیط خیلی کم است و این به آن معنی است که اتمها دیگر قادر به تحمل تنش نبوده و اجبارا به همدیگر نزدیک می شوند و با فاصله های مساوی همانند کریستالی که از تنش آزاد باشد آرایش می گیرند . در این حالت مقاومت تسلیم فولاد از تنشی که به آن وارد می گردد کمتر است و تا زمانیکه مقدار تنش فشاری یا کششی ) با مقاومت تسلیم فلز در دمای 1200F برابر نشده باشد بطور پلاستیک کرنش خواهد کرد.
عملیات حرارتی تنش زدایی اتمها را قادر می سازد تا به حالت با فاصله های مساوی برگشته و تنشها را آزاد کند.
تنش تا زمانیکه اتم ها دیگر کرنش نکنند کاهش می یابد . اتم های فولاد در دمای محیط تنش هایی به بزرگی تنش تسلیم را می توانند تحمل کنند . در دمای 1200F اتمها فقط در صورتی قادر خواهند بود که مقدار تنش قابل توجهی را بدون کرنش تحمل نمایند که مدت اعمال تنش کوتاه باشد . به عبارت روشن تر ، اتم ها بطور مداوم و تحت هر تنشی جابجا می شوند . حرکت در دمای محیط بقدری کند است که با گذشت صدها سال نیز قابل تشخیص نیست ، ولی در دمای 1200F حرکت اتم ها ضرورتا از آن نوعی نیست که بررسی کرده ایم ولی ممکن است بصورت حرکت در مرز دانه بندی ها باشد . هر دو نوع حرکت به پدیده خزش یا کرنش منتهی می شوند . بنابراین توقف یک شکلی از خزش است.
محاسبه انقباض ناشی از توقف یا تنش زدایی یک جوش دشوار است ولی عموما مقدار آن از انقباض حاصل از ماشینکاری قطعاتی که تنش زدایی نشده اند خیلی کمتر است چون در ماشینکاری ، معمولا قسمتی از قطعه را که تنش زیادتری دارد از آن جدا می کنیم ( می تراشیم).
افزایش زمان یا مدت نیز، فرآیند تنش زدایی را بهبود می بخشد . قاعده کلی آن است که اندازه درشتی دانه بندی در دمای بالاتر از 800F مقاومت در برابر خزش را زیاد می کند ولی این افزایش تاثیر قابل ملاحظه ای بر روی تنش زدایی در 1100 – 1200F ندارد . هر چه تنش باقیمانده اولیه بیشتر باشد تنش بعد از تنش گیری با مدت معینی به همان اندازه زیادتر خواهد شد ( به علت آزاد ساختن زیاد تنش بوسیله کرنش ). این کرنش همانند کار سرد ضمن تنش زدایی که معمولا کریستالها را تقویت می کند ، می باشد. چون تنشهای باقیمانده تمام انواع جوش در یک فولاد معین ، تقریبا با مقاومت تسلیم آن برابر است ، لذا نمی توان مدت تنش زدایی را فقط به علت غیبت ظاهری مهار در حین جوشکاری کاهش داد.
سازه های فولادی ویژه ای که در دماهای زیاد ، مقاومت فوق العاده ای در برابر خزش دارند ، کندتر از فولاد معمولی به نقطه توقف می رسند. فولادهای مقاوم در برابر خزش ، مثلا فولاد با ترکیب 2% کربن ، 5% مولیبدن ، برای یک تنش زدایی یا درجه خاص ، نسبت به فولادهای غیر آلیاژی به دمای بیشتر و زمان طولانی احتیاج دارد.
ملاحظه خواهد شد که فولادهای با آلیاژ بیشتر با افزایش دما استحکام بالایی دارند . فولاد ضد زنگ آستنیتی 316 حتی در دمای بالای 1200F مقاومت تسلیم خوبی دارد.
لایه دوم جوش تنش های باقیمانده لایه اول را آزاد می کند ولی تنش های جدیدی بوجود می آورد. بنابراین تنش های باقیمانده جوشهای چند لایه ای کمتراز جوش های تک لایه ای نبوده و به همان اندازه احتیاج به تنش زدایی دارد . بعلاوه با ضخیم شدن جوش، تنش های باقیمانده پیچیده تر می شود . قسمتهای ضخیم تر نسبت به قسمت های نازکتر برای از بین بردن تنشها به زمان طولانی تری نیاز دارند چون سطح قطعه اولین جایی است که به دمای کوره می رسد و مدت زیادی سپری می شود تا وسط قطعه های ضخیم به دمای کوره برسد.

3 – 4 – تمپره کردن ( نرم کردن
افزایش دمای فولاد کوئینچ شده را تا هر دمایی زیر محدوده بحرانی تمپره کردن می گویند . نواحی گرما دیده مجاور جوشهایی که بدون پیشگرمی یا پسگرمی ناقص و ناکافی بوجود آمده اند در فولادهای با کربن متوسط و بسیاری از فولادهای با استحکام زیاد آنچنان سریع سرد می شوند که به سخت کردن یا کوئینچ شباهت دارند . در موقع جوشکاری که ناحیه کوئینچ شده در دمای بحرانی است ساختار دارای آستنیتی خواهد بود که ده برابر کربنی که در دمای محیط قابل حل است در محلول جامد دارد . ضمن کوئینچ بیشتر آستنیت به مارتنزیت تبدیل می شود . شکل کریستالی BCT سختی فوق العاده مارتنزیت نسبت به شکلهای دیگری بخاطر وجود کربن در آن است که معمولا یا بصورت اتمهای کربن است و یا بصورت کریستالهای نازک کربور آهن.
هنگامی که دما افزایش می یابد ، در ناحیه ای که دارای مارتنزیت است سه تغییر اتفاق می افتد :
1 – مارتنزیت به ضریب ( کریستالهای BCC ) تبدیل می شود که کریستالهای ریز کربور از شبکه فوق اشباع کریستالهای هشت ضلعی در آن رسوب می کنند.
2 – هر آستنیتی که در طول کوئینچ به مارتنزیت تبدیل نشده است به ضریب و کربور تبدیل می شود.
3 – اندازه کریستالهای کوچک کربور در مارتنزیت و کریستالهای بزرگتر کربور در سایر ساختارها نظیر پرلیت ریز افزایش می یابند.
دماهایی که تغییرات 1 و 2 در آنها اتفاق می افتد بدرستی معلوم نیستند . در فولادهای کربنی با 7% کربن تغییر 1 در 300F و تغییر 2 در 450Fرخ می دهد . در کوئینچ کردن فولادهای کربنی با حداقل 4% کربن و با کنترل دقیق فرآیند می توان مقدار کمی از آستنیت را حفظ کرد . اگر عناصر آلیاژی وجود داشته باشند با درصد کمتر کربن نیز می توان آستنیت را از تبدیل شدن به اشکال دیگر باز داشت . با افزایش دما ، رشد مداوم دانه های کربور ادامه خواهد یافت . به نظر می رسد که تغییر 3 در اثر کار سختی در طول تمپره کردن پیش می آید .
یعنی سختی فولاد مارتنزیتی به انتشار دانه های ریز کربور در هر صفحه کریستال که مانع لغزش گردیده و در ضمن کاهش نرمی ، سختی را افزایش می دهد بستگی دارد . گرم کردن مجدد دانه های کربور را درشت کرده و تعداد آنها را کم و در نتیجه سختی را کاهش می دهد.

آزمایش خستگی :
در پیرامون زندگی انسان تجهیزات فراوانی وجود دارد که یا خود مولد لرزش هستند و یا در محیط های ارتعاشی مورد استفاده قرار میگیرند. در هر دو حالت مواد و اجزاء هر تجهیز عموماً تحت تاثیر لرزشهای متنوعی قرار دارد. لرزش و صدا علاوه بر ایجاد اثرات تخریبی بر روی تجهیزات ( خستگی دینامیکی اجزاء، باز شدن اتصالات و نگهدارنده ها و … ) یکی از عوامل مهم سلب آسایش و راحتی انسان محسوب میگردد و امروزه یکی از پارامترهای مهم کیفیت تجهیزات، پایین بودن سطح آلودگی صوتی و لرزشی آن تجهیز می باشد، مخصوصاً در تجهیزاتی که بطور مستقیم با انسان ارتباط دارند، مانند وسایل حمل و نقل عمومی، لوازم خانگی، ابزار کار , …

جهت برآوردن نیازهای استاندارد های تولید چنین تجهیزاتی، نیاز به انجام آزمایش های ارتعاشی میباشد. لذا آزمایش های مختلفی بر این اساس تعریف شده است. بعنوان نمونه استاندارد JIS D 1601 نمونه ای از آزمایش های مورد نیاز قطعات خودرو و مشخصات هر آزمایش را بیان میکند. به همین ترتیب برای تجهیزات مختلف میتوان آزمایش های ارتعاشی متنوعی را که یا از طرف سازنده و یا با استفاده از استاندارها ارائه شده است بکار برد .

آزمایش خستگی :
یکی از آزمایش های مهم ارتعاشی، آزمایش دوام است که همان آزمایش خستگی است. قطعات تولیدی برای احراز شرایط استاندارد و اطمینان از داشتن عمر مورد نظر برای آن قطعه لازم است تحت آزمایش دوام قرار گیرند. آزمایش دوام روشی است برای شبیه سازی پدیده خستگی در قطعات. بسته به حساسیت و کاربرد قطعات مختلف آزمایش های دوام مختلفی برای آنها صورت میگیرید که انواع اصلی آن به شرح زیر میباشد.
آزمایش دوام در فرکانس ثابت
در بسیاری از قطعات میتوان عمر آن قطعه را با اعمال نیرو و یا ارتعاش به تعداد سیکل مشخصی در یک فرکانس ثابت شبیه سازی نمود. بدین منظور قطعه روی محرک ارتعاشی نصب و به تعداد سیکل و فرکانس مشخص و در جهات مختلف مرتعش میگردد. بعد از انجام آزمایش، قطعه مورد نظر از لحاظ آثار تخریبی ناشی از خستگی مورد ارزیابی قرار میگیرد.
آزمایش دوام در فرکانس متغیر
بسیاری از قطعات در میحط های ارتعاشی با فرکانسهای متغیر قرار دارند، مانند قطعات اتومبیل. بنابراین برای اطمینان از شبیه سازی دقیقتر خستگی در قطعات ، از آزمایش با فرکانس متغیر استفاده میشود. در این آزمایش فرکانس و دامنه ارتعاش وارد بر قطعه، بر اساس مراحل مختلف یا بصورت پیوسته تغییر میکند. برای این منظور نیاز به جدولی از فرکانس و دامنه میباشد.

آزمایش دوام در فرکانس تشدید
در بعضی از قطعات حساس و قطعات که از لحاظ خطرات جانبی حائز اهمیت هستند، لازم است بدترین شرایط ارتعاشی که همان وضعیت تشدید است در آزمایش دوام مد نظر قرار گیرند. از طرفی تحریک یک سازه در فرکانس طبیعی باعث ایجاد تغییرات ملکولی در مواد سازه شده و بتدریج با تغییر سختی سازه امکان تغییر فرکانس طبیعی وجود دارد، لذا لازم است فرکانس تحریک را همیشه روی فرکانس طبیعی نگهداری نمود. برای این منظور اختلاف فاز نیروی وروردی و لرزش ایجاد شده، اندازه گیری شده و فرکانس بگونه ای نگهداری می شود تا این اختلاف همیشه در 180 درجه باقی بماند. با این روش قطعه مورد آزمایش بطور دائم در حالت تشدید قرار داشته و هر گونه تغییر فرکانس طبیعی رد گیری میشود..

انجام آزمایش :
هدف : بررسی خستگی فولاد ساختمانی کم کربن تحت تنش متناوب در آزمایش خستگی خمش دورانی (Rotating Bending) و رسم منحنی S -N آن .
وسایل کار : دستگاه خستگی خمش دورانی، نمونه های استاندارد دستگاه از جنس فولاد ساختمانی ST37، کولیس.
روش کار :
با استفاده از استحکام کششی فولاد ساختمانی ST37، اولین تنش متناوب اعمالی را 0.9 TS در نظر بگیرید.
قطر میانگین نمونه ها در محل مورد نظر را با کولیس به دقت اندازه بگیرید.
پس از قراردادن قسمت مخروطی نمونه در فک دستگاه، با کولیس فاصله دقیق محل تکیه گاه تا محل اعمال نیرو را اندازه گیری کنید. ( این نیرو ایجاد گشتاور خمشی در نقطه خاصی از نمونه آزمایش می کند که به کمک روابط موجود تنش در مقطع فوق قابل محاسبه است ) به قسمت آزاد نمونه این نیرو را اعمال کنید.
پس از صفر کردن کنتور شماره اندازه دستگاه را روشن کنید. برای چک کردن کنتور زمان شروع آزمایش را ثبت نمایید ( تعداد دور دستگاه و دور دقیقه تقریباً 2800 است )
پس از شکست نمونه زمان را ثبت کرده و عدد مندرج در صفحه کنتور را یاداشت کنید. برای این نمونه یک تنش متناوب S اعمالی به همراه تعداد دورها تا شکست نهائی( Nf )گزارش کنید.
نمونه های بعدی را به ترتیب در تنشهای 7/0 ، 6/0 و 50/0 برابر استحکام کششی مورد آزمایش قرار دهید.
در صورتی که نمونه ای تحت تنش اعمالی پس از حدود 610*2 دور شکسته نشده دستگاه را خاموش کرده و نمونه را خارج کنید. برای این نمونه یک تنش اعمالی به همراه تعدادی دورهای 610 *2 > گزارش کنید. در این صورت تنش اعمالی فوق یا دقیقاً حد خستگی است و یا کمتر از آن است. برای نمونه بعدی، تنش را قدری بیشتر از این نمونه در نظر بگیرید.
آزمایش را برای تمامی نمونه ها ی آزمایش در نظر گرفته شده انجام دهید تا به این ترتیب تعداد نقاط کافی برای منحنی S- N به دست آید.

خواسته های آزمایش خستگی
تنش را برای تمام آزمایشها محاسبه کرده و نتایج به دست آمده را در جدولی قرار دهید. (نتایج آزمایشهای گروه دیگر را برای افزایش تعداد نقاط آزمایش استفاده کنید.)
منحنی S-N را برای فولاد ساختمانی St37 مورد آزمایش رسم نمایید.
منحنی مشابه برای فولاد مزبور از کتب و مراجع مربوطه بیابید و با منحنی به دست آمده مقایسه کنید.
حد خستگی فولاد مزبور را در حدود 106  2 دور به دست آورید.
حد خستگی فولاد مزبور را از کتب و مراجع مربوطه بیابید و با مقدار به دست آمده مقایسه کنید.
سطح مقطع شکست خستگی نمونه ها در دامنه تنش کم و زیاد را بررسی و با هم مقایسه کنید.

سختی سنجی :
هدف : بررسی روشهای مختلف سختی سنجی فلزات و انتخاب روش مناسب تعیین سختی برای فلزات و آلیاژ های مختلف آزمایش
وسایل کار : دستگاه سختی سنجی و یکروز و راکول، نمونه های آزمایش سختی سنجی و یکروز از جنس فولاد ساختمانی، مس، آلومینیم و برنج زرد به شکل تسمه های بریده شده.

روش کار :
ابتدا با سنباده سطح قطعات آزمایش را صاف کنید.
سختی نمونه های مختلف را به روش ویکروز با انتخاب نیروی مناسب اندازه گیری کنید. برای این کار از جدول مربوط به دستگاه یا معادله مربوط به روش سختی سنجی ویکروز استفاده کنید. هر عدد سختی که گزارش می کنید میانگین 3 تا 4 عدد سختی باشد.
با انتخاب فرو رونده و نیروی مورد نیاز برای روش سختی سنجی راکول B، سختی نمونه ها را اندازه گیری کنید.
خواسته های آزمایش سختی سنجی
اعداد سختی را برای تمام نمونه های آزمایش شده در جدولی قرار دهید.
با استفاده از جداول و یا روابط تجربی موجود، اعداد سختی ویکرز را به برینل تبدیل نمایید. سپس اعداد سختی برینل را به سختی راکولB تبدیل و نتیجه را با نتایج به دست آمده از سختی سنجی با روش راکولB مقایسه کنید.
اعداد سختی سنجی راکولC را به ویکرز تبدیل نموده با نتایج به دست آمده در آزمایشگاه مقایسه کنید.
با استفاده از جداول و روابط مناسب، استحکام کششی نمونه ها را حدس بزنید.
نتایج سختی سنجی روی یک سطح مدور را طبق روابط موجود به سختی معادل برای سطح تخت تبدیل نموده با اعداد به دست آمده در آزمایشگاه مقایسه نمایید.

خزش :

هدف : بررسی پدیده خزش در فلز سرب در دمای محیط تحت نیروی ثابت
وسایل کار : دستگاه خزش در دمای محیط ، کولیس ، نمونه های استاندارد دستگاه خزش از جنس سرب ، تعدادی وزنه ، کرونومتر، دماسنج
روش کار :
ابعاد نمونه آزمایش را به دقت با کولیس اندازه گیری کنید.
نمونه را در فکهای دستگاه قرار داده و آن را محکم کنید.
با در نظر گرفتن تنش تسلیم تقریبی فلز سرب در دمای محیط ، نیروی ثابت مورد نیاز را انتخاب کنید. عقربه دستگاه را بر روی صفر تنظیم کنید. نیرو را اعمال کرده و همزمان با آن زمان کرونومتر را در عدد صفر تنظیم کنید.
در فواصل زمانی کوتاه ، عدد مربوط با ازدیاد طول نمونه را از سوی صفحه مدرج نشاندهنده بخوانید. این عدد را به همراه زمان مربوط ثبت کنید.
آزمایش را تا شکست نهائی ادامه دهید .
خواسته های آزمایش خزش
نتایج آزمایش را در جدول قرار دهید.
منحنی تغییرات کرنش مهندسی را بر حسب زمان رسم کنید.
بخشهای مختلف این منحنی را مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار دهید.
منحنی به دست آمده از آزمایش را با منحنی استاندارد خزش در دما و تنش ثابت مقایسه کنید.

ضربه :
هدف : بررسی مقاومت فولاد در برابر ضربه ، تاثیر دما بر استحکام ضربه و تعیین دمای انتقال شکست نرمی به تردی.
وسایل کار : دستگاه آزمایش ضربه ، نمونه های استاندارد آزمایش ضربه شارپی ( با مقطع 10*10 میلیمتر و طول 55 میلیمتر با شیار V شکل 45 درجه تا عمق 2 میلیمتری مقطع ) ، کپسول محتوی گاز CO2 ، اجاق گاز ، دما سنج ، انبر نمونه گیر ، ظروف و وسایل مورد نیاز ، الکل صنعتی ( یا استون )
روش کار :
برای این آزمایش چهار دمای متفاوت ( 0°C , -70°C , 100°C و دمای محیط ) در نظر گرفته شده است.
دو نمونه اول را در دمای محیط ( 25°C ~ ) مورد آزمایش قرار دهید. قبل از انجام آزمایش با دماسنج دمای محیط را اندازه گیری و ثبت کنید. نمونه آزمایش را به دقت در محل خود در دستگاه قرارداده و عقربه دستگاه را روی صفر تنظیم کنید. با رعایت تمام مسایل ایمنی، قفل پاندول دستگاه را آزاد کرده و آزمایش را انجام دهید. دقت در انجام این آزمایش ضروری است . بهتر است قرارگرفتن نمونه در محل مخصوص خود و رها سازی پاندول توسط تکنسین آزمایشگاه انجام گیرد. در هر بار انجام آزمایش از روی صفحه مندرج دستگاه ( درجه بندی مربوط به آزمایش ضربه شارپی 9، انرژی جذب شده توسط نمونه حین اعمال ضربه به آن را برجسب ژول خوانده و ثبت کنید
دو نمونه را درون ظرف محتوی آب جوش در دمای حدود 100°C قرار داده و چند دقیقه صبر کنید تا به دمای آب جوش برسد. با دماسنج دما را کنترل کنید. پس از اطمینان از رسیدن نمونه ها به دمای مورد نظر، هر دو این نمونه ها را مشابه قبل مورد ازمایش قرارداده و نتایج را ثبت کنید.
به کمک تکنسین آزمایشگاه با استفاده از کپسول گاز CO2 مقدار کافی یخ خشک تهیه کنید. با ریختن مقداری از آن درون ظزفی محتوی الکل صنعتی ( یا استون )، دما را پائین آورید. دما را در حدود 0°C حفظ کرده و آن را با دما سنج کنترل کنید. دو نمونه را در آن قرارداده و چند دقیقه صبر کنید. پس از اطمینان از رسیدن نمونه ها به دمای 0°C ، آنها را مشابه قبل مورد آزمایش قرارداده و نتایج را ثبت کنید.
با اضافه کردن مقدار بیشتری یخ خشک، دما را به زیر صفر ببرید. آنقدر یخ خشک اضافه کنید که محلول درون ظرف به دما تقریبی -70°C برسد . دو نمونه دیگر را درون ظرف قرار داده و نتایج را یاداشت کنید.

خمش :

هدف : بررسی مقاومت فولاد در برابر اعمال بار خمشی.
خواسته های آزمایش خمش
رسم نمودار تنش – کرنش مهندسی برای دو نمونه آزمایش شده.
بررسی رفتار خمشی فولادهاء مقایسه فولاد ساختمانی St14 (فولاد آزمایش شده در آزمایشگاه) با فولاد زنگ نزن 316L منحنی دوم ارائه شده در برگه.

منابع و ماخذ :
منابع فارسی :
1 – ماهنامه تدبیر – علم مواد شماره 14 ، ص36 گردآورنده : دکتر سید محمد علی مومنی – محقق و استاد دانشگاه تهران 1385
2 – ماهنامه متالوژی ایران شماره 24 ، ص91 گردآورنده : همایون رستمی و هلی مظفری – دانشگاه صنعتی امیر کبیر 1386
مرکز اسناد و مدارک و اطلاعات علمی ایران
Www.Irandoc.ac.ir/persian/article

منابع لاتین :
9. ^ "History of Gold". Gold Digest. http://www.gold-eagle.com/gold_digest/history_gold.html. Retrieved on 2007-02-04.
10. ^ W. Keller (1963) The Bible as History page 156 ISBN 0 340 00312 X
11. ^ W. Keller (1963) The Bible as History page 177 ISBN 0 340 00312 X
12. ^ B. W. Anderson (1975) The Living World of the Old Testament page 154 ISBN 0-582-48598-3
13. ^ R. F. Tylecote (1992) A History of Metallurgy ISBN 0-901462-88-8
14. ^ Karl Alfred von Zittel (1901) History of Geology and Palaeontology page 15
15. ^ AWS Welding Handbook, Volume 2: Joining Processes
16. ^ http://www.scouting.org/Media/FactSheets/02-500.aspx

فهرست مطالب :
مقدمه
گزارش تمام آزمایشات باید شامل موارد زیر بوده و حد اکثر دو هفته بعد از آزمایش تحویل گردد.
1- تئوری آزمایش به صورت مختصر شامل نکات مهم
2- شرح وسائل و تجهیزات مورد استفاده در آزمایش
3- شرح روش انجام آزمایش
4- اطلاعات و نتایج به دست آمده از هر آزمایش مطابق خواسته های آن آزمایش
5- خطاهای آزمایش
آزمایش اول – کشش ساده (جلسات اول و دوم)
روش کار :
خواسته های آزمایش کشش
آزمایش دوم – پدیده پیرکرنش (Strain Aging) (جلسه چهارم)
روش کار:
خواسته های آزمایش پیرکرنشی
آزمایش سوم – فشار ساده (جلسه سوم)
روش کار:
خواسته های آزمایش فشار ساده
آزمایش چهارم – خمش (جلسه سوم)
هدف : بررسی مقاومت فولاد در برابر اعمال بار خمشی.
خواسته های آزمایش خمش
آزمایش پنجم – ضربه (جلسه پنجم)

روش کار :
خواسته های آزمایش ضربه
آزمایش ششم – خستگی فلزات (جلسه ششم)
روش کار :
خواسته های آزمایش خستگی
آزمایش هفتم – سختی سنجی (جلسه هفتم)
روش کار :
خواسته های آزمایش سختی سنجی
آزمایش هشتم – خزش (جلسه هشتم)
روش کار :
خواسته های آزمایش خزش
آزمایش خزش
برخی از خواص خزشی آلیاژهای گوناگون
عملیات حرارتی پسگرمی :
عملیات حرارتی گوناگونی وجود دارندکه با تغییرات فوق مرتبط بوده و به نامهای:
1-3)عملیاتحرارتی تنش زدایی
2-3)بازیافت
3 – 3 )توقف
4-3 تمپره کردن ( نرم کردن )
منابع و ماخذ :
منابع فارسی :
منابع لاتین :

1 Aitchison, Leslie. 1960. A History of Metals. London: Macdonald & Evans Ltd
2 Bayley, Justine; Butcher, Sarnia. 2004. Roman Brooches in Britain: A Technological and Typological Study based on the Richborough Collection. London: The Society of Antiquaries of London
3 Craddock, Paul T. 1995. Early Metal Mining and Production. Edinburgh: Edinburgh University Press
4 Craddock, Paul T. 1999. Paradigms of Metallurgical Innovation in Prehistoric Europe in Hauptmann, A., Ernst, P., Rehren, T., Yalcin, U. (eds). The Beginnings of Metallurgy: Proceedings of the International Conference "The Beginnings of etallurgy", Bochum 1995. Hamburg
5 Healy, J.F. 1978. Mining and Metallurgy in the Greek and Roman World. London: Thames and Hudson
6 Hughes, M. J. 1980 The Analysis of Roman Tin and Pewter Ingots in Ody, W. A. (ed) Aspects of Early Metallurgy. Occasional Paper No 17. British Museum Occasional Papers
7 Shepard, Robert. 1993. Ancient Mining. London: Elsevier Applied Science
8 Sim, David. 1998. Beyond the Bloom: Bloom Refining and Iron Artifact Production in the Roman World. Ridge, Isabel (ed). BAR International Series 725. Oxford: Archaeopress
9 Tylecote, R.F. 1962. Metallurgy in Archaeology: A Prehistory of Metallurgy in the British Isles. London: Edward Arnold (Publishers) Ltd
10 Zwicker, U., Greiner, H., Hofmann, K-H., Reithinger, M. 1985. Smelting, Refining and Alloying of Copper and Copper Alloys in Crucible Furnaces During Prehistoric up to Roman Times in Craddock, P.T., Hughes, M.J. (eds) Furnaces and Smelting Technology in Antiquity. Occasional Paper No 48. London: British Museum Occasional Papers
—————

————————————————————

—————

————————————————————

تعداد صفحات : 36 | فرمت فایل : word

بلافاصله بعد از پرداخت لینک دانلود فعال می شود