منظور از خزش فلز چیست

خزش در فلز، یک نوع واکنش نسبت به یک شرایط خاصی است که فلز در آن قرار می گیرد. در این مقاله با ما همرار باشین تا بیشتر در مورد این پدیده بدانیم، که در چه شرایطی و طی چه فرآیندی فلز نسبت به موقعیت و وضعیت موجود خود واکنش نشان می دهد و پدیده ای به نام خزش به وجود می آید.
در ادامه راجع به موضوعات زیر صحبت خواهیم کرد:
– خزش چیست
– حد خزش چیست
– خزش فلز چیست
– سرعت تغییر فلز به چه چیزی بستگی دارد
– مراحل خزش فلز
– نمونه‌های متداول خزش فلز
– چگونه از وقوع خزش جلوگیری کنیم

خزش چیست

وقتی یک ماده تحت فشار شدید فوری یا یک فشار ثابت برای مدت زمان مشخصی قرار می گیرد، رفتار و واکنش متفاوتی از خود نشان می دهد. یعنی زمانی که تحت فشار مکانیکی مداوم قرار می گیرد، ماده تمایل دارد حرکت کند یا به صورت دائمی تغییر شکل دهد. این تمایل طبیعی، خزش نامیده می شود. عوامل مختلفی در شروع و پیشرفت خزش در یک ماده اثر گذارند، مانند دما، زمان، تنش و ترکیب آلیاژ. در نتیجه میزان تغییر شکل ناشی از خزش را نیز سرعت خزش می نامند. مطالعه خزش در کاربردها و فرآیند های مختلف مهندسی، به ویژه مواردی که دمای بالا و تنش درگیر است، بسیار مهم می باشد. دیسک و پره ها در توربین، بدنه های سفینه فضایی و خطوط بخار، چند نمونه از مواردی است که احتمال دارد درگیر اثرات خزش شوند.

مطلب پیشنهادی : بوشن گالوانیزه

حد خزش چیست

مقدار مقاومت مواد در برابر خزش را حد خزش می‌نامند. حد خزش، به طور کلی یعنی بالاترین تنشی که برای مدت زمان طولانی در یک درجه حرارت معینی برای یک ماده می تواند اعمال شود در صورتی که سرعت خزش از یک مقدار مشخص و معینی عبور نکند.

خزش فلز چیست

همانطور که اشاره کردیم، خزش یک نوع تغییر شکل است که در فشار های کمتر از قدرت تسلیم فلز و دماهای زیاد رخ می‌دهد. منظور از قدرت تسلیم، حداکثر فشاری است که فلز قبل از اینکه تغییر شکل دهد، می‌تواند تحمل کند. پدیده ای که باعث می شود کشش فلزات قبل از رسیدن به نقطه ی تسلیم شود را خزش فلز می نامند. در واقع می‌توان گفت، خزش نشان دهنده تمایل یک ماده برای تغییر شکل دائمی است. این پدیده در شرایطی بیشتر می‌شود که مواد به طور مداوم تحت حرارت قرار گیرند. یکی دیگر از دلایل خزش، فشار های زیادی است که قدرت تسلیم فلز را به چالش می‌کشد.

سرعت تغییر فلز به چه چیزی بستگی دارد

سرعت تغییر شکل فلزات بسته به عوامل زیر است:
• ویژگی های ساختاری فلز
• مدت زمان مواجه با عامل تغییر دهنده
• دما و بار ساختاری فلز
• میزان و مدت زمان فشار وارد شده به فلز (هرچه فشاری که به فلز وارد می شود بیشتر باشد، تغییر شکل بیشتر است و تا حدی این تغییر شکل پیشروی می‌کند که دیگر قادر به استفاده از فلز نمی‌باشیم)
به طور کلی خزش فلز، یک مکانیسم تغییر شکل است که احتمال دارد شکست فلز اتفاق نیافتد و یا حتی در برخی موارد شاهد تغییر شکل جزئی فلز باشیم.

مراحل خزش فلز

مکانیسم‌های عمل خزش پیچیده است، ولی می‌توان آن‌ها را به سه مرحله تقسیم کرد:
مرحله‌ی اول: خزش اولیه
خزش اولیه، ابتدا طی فرآیند تغییر شکل اتفاق می‌افتد. در این مرحله، تغییر شکل الاستیک (برگشت‌پذیر) آغاز می‌شود. تغییر شکل الاستیکی در نتیجه‌ی کشش پیوند اتمی اتفاق می‌افتد و دائمی نیست. بعد از این فرآیند، تغییر شکل پلاستیک اتفاق می‌افتد. طی مراحل اولیه، تغییر شکل به سرعت اتفاق می‌افتد و سپس با گذشت زمان، آهسته پیش می‌رود. علت کاهش سرعت خزش در پایان مرحله‌ی اولیه، سخت‌کاری سطح می‌باشد.
مرحله‌ی دوم: خزش ثانویه
به محض آن که سرعت کرنش، شروع به ثابت‌ شدن کند، مرحله‌ی ثانویه‌ی خزش شروع می‌شود . تغییر شکل، طی این مرحله، نسبتا آهسته‌تر از مرحله‌ی اول و سوم خزش اتفاق می‌افتد. در طول مرحله‌ی ثانویه، سرعت خزش، ثابت و نسبتا آهسته باقی می‌ماند؛ چرا که هنوز هیچ آسیب ریزساختاری اتفاق نیافتاده است.
مرحله‌ی سوم : خزش سوم
مرحله‌ی خزش سوم، مرحله‌ی نهایی تغییر شکل خزش است. این مرحله، زمانی شروع می‌شود که آسیب به ریزساختار فلز وارد می‌شود. پس از آن که حفر‌ه‌های ریزساختاری به اندازه‌ی کافی ایجاد شدند، نهایتاً فلز می‌شکند و به طور کامل آسیب می‌بیند.

مطلب پیشنهادی : لوله مانیسمان

نمونه‌های متداول خزش فلز

خزش در برخی از مصارف، بیشتر دیده می‌شود. اجزاء موتور خودروهای خاص، در معرض فشار و دمای بالای ناشی از آتش سوزی موتور قرار دارند و ممکن است دچار خزش شوند. از عمده‌ترین نمونه‌های خزش فلزات، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
• تجهیزات کارخانجات تولید انرژی هسته‌ای
• اجزای موتورهای صنعتی
• رشته‌های فلزی حرارت‌دیده
• اجزاء موتور جت و لوله‌کشی، تحت فشار و دمای بالا

چگونه از وقوع خزش جلوگیری کنیم

با استفاده از چند روش متفاوت، می‌توان آثار مخرب خزش را کاهش داد:
• کاهش دمای عملیات فلزکاری (البته این روش همیشه امکان‌پذیر نیست.)
• کاهش فشار ثابتی که فلز باید تحمل کند، اما این روش هم بسته به نوع کاربرد، ممکن است در برخی از موارد امکان‌پذیر نباشد.
• استفاده از فلزی با دانه‌های بزرگ
• افزودن عناصر آلیاژی خاص به فلزات خاص
• حذف حفره‌های خالی از ریزساختار فلز

جمع بندی

پدیده خزش در سرامیک‌ ها بسیار مهم ‌تر از فلزات است. این موضوع به این علت است کخ کاربردهای دما بالا در سرامیک ‌ها اهمیت زیادی دارد و نقش مکانیزم‌ های نفوذی خزش در سرامیک ها پیچیده‌تر از فلزات است. همان طور که در این مطلب گفتیم، خزش پدیده‌ای‌ است که باعث تغییر شکل برگشت‌ناپذیر فلزات، قبل از رسیدن به تنش تسلیم می‌شود و از این حیث، منحصر به‌فرد است. همچنین در مورد متداول‌ترین فلزاتی که در معرض خزش هستند، صحبت شد. معمولا مصارفی که در معرض تنش و دمای بالا هستند، به خزش حساس می‌باشند و به نوعی باید با روش‌های مختلف از این پدیده جلوگیری کرد.