9 الخصائص الميكانيكية للمعادن - كيمياء - 2025

تشمل الخصائص الميكانيكية للمعادن اللدونة ، والهشاشة ، والقابلية للتطويع ، والصلابة ، والليونة ، والمرونة ، والصلابة ، والصلابة. يمكن أن تختلف كل هذه الخصائص من معدن إلى آخر ، مما يسمح بتمييزها وتصنيفها من منظور السلوك الميكانيكي.

يتم قياس هذه الخصائص عندما يتعرض المعدن لقوة أو حمل. يقوم المهندسون الميكانيكيون بحساب كل من قيم الخواص الميكانيكية للمعادن اعتمادًا على القوى المطبقة عليها.

وبالمثل ، يقوم علماء المواد باستمرار بتجربة معادن مختلفة في ظل ظروف متعددة من أجل تحديد خصائصها الميكانيكية.

بفضل التجارب على المعادن ، أصبح من الممكن تحديد خصائصها الميكانيكية. من المهم ملاحظة أنه بناءً على النوع والحجم والقوة التي يتم تطبيقها على المعدن ، ستختلف النتائج التي يتم الحصول عليها من خلالها.

هذا هو سبب رغبة العلماء في توحيد معايير الإجراءات التجريبية ، حتى يتمكنوا من مقارنة النتائج التي تم الحصول عليها بواسطة معادن مختلفة عند تطبيق نفس القوى.

الخصائص الميكانيكية الرئيسية للمعادن

1- اللدونة

إنها الخاصية الميكانيكية للمعادن عكس المرونة تمامًا. تعرف اللدونة بأنها قدرة المعادن على الاحتفاظ بالشكل الذي أعطته بعد تعرضها للإجهاد.

عادة ما تكون المعادن عالية البلاستيك ، ولهذا السبب ، بمجرد تشوهها ، ستحتفظ بسهولة بشكلها الجديد.

2- الهشاشة

الهشاشة هي خاصية معاكسة تمامًا للصلابة ، لأنها تدل على السهولة التي يمكن بها كسر المعدن بمجرد تعرضه للضغط.

في العديد من المناسبات ، يتم خلط المعادن ببعضها البعض لتقليل معامل هشاشتها ولتكون قادرة على تحمل المزيد من الأحمال.

يُعرَّف الهشاشة أيضًا بأنها التعب أثناء اختبارات القوة الميكانيكية للمعادن.

وبهذه الطريقة ، يمكن أن يتعرض المعدن لنفس الضغط عدة مرات قبل أن ينكسر ويعطي نتيجة قاطعة على هشاشته.

3 - القابلية للطرق

تشير القابلية للتطويع إلى سهولة دحرجة المعدن دون أن يمثل ذلك كسرًا في هيكله.

العديد من المعادن أو السبائك المعدنية لها معامل قابلية عالية للطرق ، هذه هي حالة الألومنيوم ، القابل للطرق بدرجة عالية ، أو الفولاذ المقاوم للصدأ.

4- الصلابة

يتم تعريف الصلابة على أنها مقاومة المعدن للعوامل الكاشطة. هي مقاومة أي معدن للخدش أو الاختراق بواسطة الجسم.

تتطلب معظم المعادن نسبة مئوية معينة من الخلائط لزيادة صلابتها. هذا هو الحال مع الذهب ، والذي لن يكون بمفرده بنفس الصعوبة عند مزجه بالبرونز.

تاريخيًا ، كانت الصلابة تُقاس على مقياس تجريبي تحدده قدرة معدن ما على خدش آخر أو تحمل تأثير الماس.

اليوم ، يتم قياس صلابة المعادن بإجراءات معيارية مثل اختبار Rockwell أو Vickers أو Brinell.

تسعى كل هذه الاختبارات لإعطاء نتائج قاطعة دون الإضرار بالمعدن محل الدراسة.

5- ليونة

الليونة هي قدرة المعدن على التشوه قبل الانكسار. وبهذا المعنى ، فهي خاصية ميكانيكية معاكسة تمامًا للهشاشة.

يمكن إعطاء الليونة كنسبة مئوية من أقصى استطالة أو كحد أقصى للتخفيض في المنطقة.

طريقة أولية لشرح كيف يمكن أن تكون المادة مطيلة من خلال قدرتها على التحول إلى سلك أو سلك. معدن عالي الدكتايل هو النحاس.

6- المرونة

تُعرَّف المرونة بأنها قدرة المعدن على استعادة شكله بعد تعرضه لقوة خارجية.

بشكل عام ، المعادن ليست مرنة جدًا ، ولهذا السبب من الشائع أن يكون لها خدوش أو آثار نتوءات لن تتعافى منها أبدًا.

عندما يكون المعدن مرنًا ، يمكن القول أيضًا أنه مرن ، لأنه قادر على امتصاص الطاقة التي تتسبب في تشوهه بمرونة.

7- المثابرة

المتانة هي المفهوم الموازي للضعف ، لأنها تدل على قدرة المادة على مقاومة تطبيق قوة خارجية دون أن تنكسر.

المعادن وسبائكها صلبة بشكل عام. هذه هي حالة الفولاذ ، حيث تسمح صلابته بأن يكون مناسبًا لتطبيقات البناء التي تتطلب تحمل الأحمال العالية دون التسبب في حدوث تصدعات.

يمكن قياس صلابة المعادن بمقاييس مختلفة. في بعض الاختبارات ، يتم تطبيق كميات صغيرة نسبيًا من القوة على المعدن ، مثل تأثيرات الضوء أو الصدمات. في أوقات أخرى ، من الشائع تطبيق قوى أكبر.

على أي حال ، سيتم إعطاء معامل الصلابة للمعدن إلى الحد الذي لا يمثل فيه أي نوع من التمزق بعد تعرضه للإجهاد.

8- الصلابة

الصلابة هي خاصية ميكانيكية للمعادن. يحدث هذا عندما يتم تطبيق قوة خارجية على معدن ويجب أن تطور قوة داخلية لدعمه. هذه القوة الداخلية تسمى "الإجهاد".

بهذه الطريقة ، الصلابة هي قدرة المعدن على مقاومة التشوه أثناء وجود الإجهاد.

9- تقلبات الخصائص

لا تؤدي اختبارات الخصائص الميكانيكية للمعادن دائمًا إلى نفس النتائج ، ويرجع ذلك إلى التغييرات المحتملة في نوع المعدات أو الإجراء أو المشغل المستخدم أثناء الاختبارات.

ومع ذلك ، حتى عندما يتم التحكم في كل هذه المعلمات ، هناك هامش صغير في تباين نتائج الخواص الميكانيكية للمعادن.

هذا يرجع إلى حقيقة أن عملية تصنيع أو استخراج المعادن في كثير من الأحيان ليست متجانسة دائمًا. لذلك ، يمكن تغيير النتائج عند قياس خصائص المعادن.

من أجل تخفيف هذه الاختلافات ، يوصى بإجراء نفس اختبار المقاومة الميكانيكية عدة مرات على نفس المادة ، ولكن على عينات مختلفة يتم اختيارها عشوائيًا.

المراجع

1. الفصل 6. الخواص الميكانيكية للمعادن. (2004). تم الاسترجاع من الخواص الميكانيكية للمعادن: virginia.edu.
2. جورو ، و. (2017). ويلد جورو. تم الاسترجاع من دليل الخصائص الميكانيكية للمعادن: weldguru.com.
3. Kailas ، SV (سادس). الفصل 4. الخواص الميكانيكية للمعادن. تم الاسترجاع من علم المواد: nptel.ac.in.
4. ماتيريا ، ت. (أغسطس 2002). مجموع المسألة. تم الاسترجاع من الخصائص الميكانيكية للمعادن: totalmateria.com.
5. Team ، M. (2 مارس 2014). ME الميكانيكية. تم الاسترجاع من الخصائص الميكانيكية للمعادن: me-mechanicalengineering.com.