آزمایش خزش فلزات
zip 31 f 2016
آزمایش خزش فلزات
آزمایش خزش فلزات
آزمون خزش تغيير شكل مداوم در دماهاي بالا را وقتي تنش كمتر از حد تسليم است تعيين مي كند .نتايج اين آزمون در طراحي اجزاي ماشيني كه در دماي بالا قرار دارند اهميت دارد.خزش خاصيت بسيار مهم مواد در كاربرد هاي دماي بالا است و مي توان آن را به صورت ((جريان مداوم و آهسته ي مومسان تحت بار يا تنش ثابت ))تعريف كرد. به طور كلي خزش به آهنگ تغيير شكلي وابسته است كه در دماي كاركرد فلز و تحت تنشهاي پايينتراز تنش فلز ادامه يابد .خزش در هر دمايي رخ مي دهد ولي اهميت خزش به ماهيت ماده و مقدارتغيير شكل مجاز قطعه بستگي دارد .
آزمون خزش همان آزمون كششي است كه در تنش و دماي ثابت انجام مي شود . در اين آزمون از يك وسيله
بسياردقيق اندازه گيري طول ويك وسيله گرم كردن نمونه در شرايط كاملا كنترل شده استفاده مي شود . منحني خزش كل يادرصد ازدياد طول بر حسب زمان رسم مي شود.
منحني( الف) مرحله هاي مختلف خزش را نشان مي دهد . در آغاز بار گذاري ازدياد طول آني كشساني پديد مي آيد. سپس يك مرحله مقدماتي گذرا به وجود مي آيد كه طي آن لغزش و كار سختي در اغلب دانه هاي داراي جهت مطلوب روي مي دهد. آهنگ خزش(مماس بر منحني)ابتدا بالاست و به تدريج تا حداقلي كاهش مي يابد .پس از اين به مرحله دوم يا خزش حالت پايا مي رسيم كه طي آن تغيير شكل با آهنگ تقريبا ثابت
ادامه مي يابد.در طي مرحله بين آهنگ كار سختي و آهنگ نرم شدن ناشي از باز يابي يا تجديد تبلور تعادل به وجود دارد. در بعضي موارد تحت تنشهاي متوسط ممكن است آهنگ خزش بسيار آهسته كاهش يابد و مرحله ثانويه تا مدتي دراز ادامه پيدا كند(منحني ب) ولي اگر تنش به مقدار كافي بالا باشد مرحله سومي نيز وجود دارد كه در آن آهنگ خزش شتاب يابدتا شكست رخ دهد.
بين خواص مكانيكي ماده در دماي معمولي و خواص خزشي آن يا ارتباط اندك وجود دارد و يا هيچ ارتباطي وجود ندارد. به نظر مي رسد كه اندكي تغيير در ريز ساختار و مراحل ساخت بر خزش اثر شديد دارد. اندازه دانه ي فلز عامل مهمي در تعيين مشخصه هاي خزشي آن است در حالي كه در دماي محيط استحكام تسليم و استحكام نهايي مواد دانه ريز از مواد دانه درشت بيشتر است در دماهاي بسيار بالا عكس مطلب فوق صادق است.اين موضوع پذيرفته شده است كه در دماهاي بالا ممكن است مرز دانه ها به صورت مركزهايي براي توليد نابجاييهايي كه مايه ي خزش مي شوند عمل كنند . حضور اتمهاي ماده ي
حل شده حتي به مقدار جزيي از طريق تداخل با حركت نابجاييها در ميان بلور سبب كندي خزش مي شود . عامل موثرتر در كندي خزش وجود فاز دوم قوي و پايداري با پراكندگي خوب است.
برخي از خواص خزشي آلياژهاي گوناگون
فولادهاي ساده كربني و فولادهاي كم آلياژ به طور گستر ده اي در محيطهاي با دماي متوسط به ويژه دماهاي پايينتر از 480درجه سانتي گراد به كار مي روند. در دماهاي پايين به سبب لايه اي بودن كاربيدها افزايش مقدار كربناستحكام خزشي را بهبود مي بخشد. در دماهاي بالا به سبب كروي شدن كاربيدها عكس اين مطلب صادق است و افزايش مقدار كربن موجب كاهش استحكام خزشي مي شود.
ساختار مناسب فولادهاي ساده كربني براي كار در دماي بالا ساختار يكنواخت شده است . ساختار تابكاري شده پايداري كمتري دارد و مايل است به سرعت كروي در آيد و در نتيجه استحكام خزشي
را كاهش مي دهد. استفاده از آلومينيوم به عنوان عامل اكسيژن زدا در فولاد سازي سبب دانه ريزي فولاد
و كاهش استحكام خزشي مي شود
در فولادهاي كم آلياژ كه كمتر از 10درصد عنصر آلياژي دارند. مولبيدن و واناديم مؤثرترين عناصر در افزايش مقاومت خزشي اند مقدار كربن معمولا كمتر از15ر0 درصد نگه داشته مي شود.فولاد با 5ر0 درصد مولبيدن براي لوله هاي حمل مواد نفتي و لوله هاي گرمكن تا 455درجه سانتي گراد به كار برده مي شود بالاتر از اين دما روند كروي و گرافيتي شدن قوت مي گيرد كه با كاهش در استحكام خزشي توام
است.افزودن يك درصد كروم به اين مقاومت در برابر گرافيتي شدن را افزايش مي دهد و اين فولاد براي لوله هاي حمل مواد نفتي و لوله هاي ديگ بخار تا دماي 540درجه به كار برده مي شود.
آزمایش خزش فلزات
هدف آزمايش :
1- آشنايي نسبي با خاصيت مکانيکي خزش
2- بدست آوردن نمودار خزش
3-تعيين اثرات تنش در شکل منحني خزش
توضیح دستگاه آزمایش :
دستگاه از گیره ای در جلو تشکیل شده که نمونه را نگه می دارد در انتهای میله دستگاه هم وزنه ها قرار می گیرند و در بالای قسمت بالا هم انحراف سنجی برای اندازه گیری تغییر شکل وجود دارد. که با سوار کردن قطعه کار مثلا سربی در این آزمایش تغییر شکل با گذشت زمان تغییر می کند که ممکن در اول کار انحراف زیادی بعد انحراف آهسته و در زمانی ثابت و در انتها نیز انحراف سریع را داریم.
آزمایش خزش فلزات
روند آزمایش:
در این آزمایش از 1نمونه سربی استفاده کردیم.
اكنون براي وزنه 2000 گرم به ازاي هر 15 ثانيه مقادير را مينويسيم
آزمایش خزش فلزات
قطعه پس از 5 دقيقه و 20 ثانيه شكسته مي شود.
ارزیابی نتایج آزمون خزش
نتایج آزمون خزش تا حدودی دارای پراکندگی است و عاقلانه نیست که برای یک دما و تنش بخصوص، فقط به نتایج تنها یک آزمون اکتفا شود؛ بنابراین، می توان گفت که برنامه ریزی و انجام تست خزش بسیار پر هزینه است و علاوه بر این انجام آن نیاز به زمان طولانی دارد. برای به دست آوردن تصویر کاملی از مشخصات خزشی ماده، به ازای هر ترکیبی از تنش و دما، انجام چندین آزمون و ثبت نتایج آن لازم است. با وجود این، حتی اگر هر ترکیبی از ویژگی های خزشی ماده در دوره های نسبتا کوتاه ۱۰۰۰ یا ۱۰۰۰۰ ساعته در دسترس باشد، بسیار مشکل است که عملکرد خزشی آن ماده را در یک دوره طولانی از عمر ضمن خدمت، پیش بینی کرد. برای مثال، عمر قابل انتظار یک مولد بخاری نیروگاه می تواند نهایتا به بیش از ۲۰ سال برسد (حدود ۲۰۰۰۰۰ ساعت)؛ لذا ارزیابی چگونگی عملکرد قطعه در یک دوره طولانی از عمر خدمت آن، بر پایه برون یابی نتایج آزمون خزش مثلا ۱۰۰۰۰ ساعته، را نباید قابل اعتماد تصور نمود. موضوع قابل توجه دیگر این است که آزمون خزش رفتار ماده را در شرایط دما و تنش ثابت تعیین می کند، در حالی که یک قطعه ضمن خدمت، ممکن است مرتبا در چرخه سرما و گرما قرار گیرد و بار متغیری نیز به آن اعمال شود. با وجود این نتایج آزمایش خزش را می توان با اطمینان کافی برای مقاصد طراحی مورد استفاده قرار داد، مشروط بر این که شرایط کار شامل مقادیر نسبتا ثابتی از تنش و دما در دوره های طولانی کار باشد و تناوب چرخه های گرما و سرما کوتاه باشد. در غیر حالات یاد شده، داده های تست خزش باید با احتیاط زیادی مورد استفاده قرار گیرند. غالبا استفاده از اطلاعات مربوط به قطعات و موادی که در شرایط کاری مشابه با قطعه مورد نظر بهکار گرفته شده اند، نیز مفید است.
دیدگاه ها