سختی در دمای بالا

سختی در دمای بالا

تعداد بازدید: 2385
کد مطلب: 11394
تاریخ انتشار: 12:18 15 مرداد 1391

سختی در دمای بالا

 
 

توجه به اندازه‌گیری سختی فلزات در دمای بالا (Hardness at elevated temprature) با کوشش زیادی که برای به‌دست آوردن آلیاژ های با استحکام بالا در دمای زیاد انجام شده، تسریع شده است. سختی در دمای بالا، نمودار خوبی از مناسب بودن توان یک آلیاژ برای کاربردهایی است که نیاز به استحکام در دمای بالا دارند. ارتباط میان سختی در دمای بالا و خواص استحکامی در دمای بالا مورد بررسی قرار گرفته است. دستگاه‌ های آزمایش سختی در دمای بالا با استفاده از یک سنبه ویکرز ساخته شده از یاقوت کبود و با مقرراتی برای آزمایش در خلأ یا جو خنثی، ساخته شده، و یک نوع آزمایش ریزسختی در دمای بالا شرح داده شده است.

وست بروک طی بررسی مشروحی روی داده‌های سختی در دماهای مختلف، نشان داد که رابطه سختی با دما به شرح زیر است:

 

H = A e-BT

که در رابطه فوق:

H= سختی، kg/mm2

T= دمای آزمایش، Kº

A، B= اعداد ثابت

 

 

استحکام و سختی مس در دمای بالا

منحنی‌ های logH برحسب دما برای فلزات خالص به‌ طور کلی از دو خط راست با شیب‌ های مختلف به‌دست می‌ آید. تغییر شیب در دمایی به‌ وجود می‌ آید که در حدود نصف نقطه ذوب فلز مورد آزمایش است. رفتار مشابهی در منحنی‌ های لگاریتم استحکام کششی برحسب دما به‌ دست آمده است. شکل زیر این رفتار را در مس نشان می‌ دهد. احتمال دارد که تغییر شیب به دلیل تغییر مکانیزم تغییر شکل در دمای زیاد باشد. ثابت A که از شاخه دمای کم منحنی به ‌دست آمده، به‌عنوان سختی ذاتی فلز در نظر گرفته می‌شود. یعنی H در صفر درجه کلوین به‌دست می‌آید. انتظار می‌ رود که این مقدار مقیاسی از استحکام ذاتی نیرو های پیوند شبکه باشد. وست بروک، رابطه مقادیر A را در فلزات مختلف با انتالپی یک فلز مایع در دمای ذوب و با نقطه ذوب نشان داد. این رابطه به ساختار بلور حساس است. ثابت B که از شیب منحنی به‌دست می‌آید، ضریب دمایی سختی است. این عدد ثابت، به نحو نسبتا پیچیده‌ای با آهنگ تغییر انتالپی در اثر زیاد شدن دما ارتباط دارد. به کمک این روابط، محاسبه سختی یک فلز خالص به‌صورت تابعی از دمایی حدود نصف نقطه ذوب آن به‌خوبی امکان‌پذیر است.

مقادیر سختی به‌ صورت تابعی از دما، یک تغییر ناگهانی را در دمایی که در آن استحاله آلوتروپی رخ می‌دهد، نشان می‌دهند. آزمایش‌ های سختی در دمای بالا روی کبالت، آهن، تیتانیم، اورانیم و زرکونیم نشان داده‌اند که شبکه مکعبی مرکز پر هنگامی که در یک استحاله آلوتروپی شرکت می‌کند، دارای ساختار نرم‌تری است. شبکه‌های مکعبی با وجوه مرکز پر (FCC) و منشور شش‌ گوشه  فشرده (hcp) تقریبا استحکام برابری دارند، در صورتی که ساختارهای بلوری با پیچیدگی زیاد سختی بیشتری نشان می‌دهند. نتایج با این واقعیت که استحکام آلیاژ های با مبنای آهن آستنیتی در دمای زیاد بهتر از استحکام آلیاژهای فریتی است، مطابقت دارد.

 
 

Hot hardness testing is the measurement of material hardness while at elevated temperature. Hot hardness can be valuable for assessing and comparing materials, such as tool steels and wear resistant coatings, which are used in high temperature applications such as valve seats and dies.Because room temperature hardness changes relatively little after high temperature exposure, it cannot be used to assess high-temperature properties. However, hardness-at-temperature changes significantly and reflects high temperature properties and problems such as tempering, abrasive wear, erosion and hot erosion, stress and creep rupture, aging, sliding wear, softening, creep deformation, and workability issues. It can also cause galling, which is the adhesive wear and transfer of material between metallic surfaces during sheet metal forming and other industrial applications. Galling often occurs with aluminium compounds and is a common cause of tool breakdown...more

 
 

Interest in measuring the hardness of metals at elevated temperatures has been accelerated by the great effort which has gone into developing alloys with improved high-temperature strength. Hot hardness gives a good indication of the potential usefulness of an alloy for high-temperature strength applications. In an extensive review of hardness data at different temperatures, Westbrook showed that the temperature dependence of hardness could be expressed by

    H = Ae-BT

where
         H = hardness, kg/mm2
         T = test temperature, K
         A,B constants

Plots of log H versus temperature for pure metals generally yield two straight lines of different slope. The change in slope occurs at a temperature which is about one-half the melting point of the metal being tested. Similar behavior is found in plots of the logarithm of the tensile strength against temperature. Above mentioned figure shows this behavior for copper. It is likely that this change in slope is due to a change in the deformation mechanism at higher temperature...more

 
 
نظرات درباره این مطلب
 
 
نام
پست الکترونیک
نظر
 
CAPTCHA Image
Reload Image
 
مطالب مرتبط