تاپیک متالورژی

[ghasem motamedi]

سختی را می‌توان به صورت مقاومت کانی در برابر خراشیده شدن تعریفکرد. در کانی شناسی ، سختی یک جسم را با جسم دیگر می‌سنجند. طبق تعریف اگر جسمی ،جسم دیگر را مخطط کند از آن سخت تر است. برای سنجش سختی کانی‌های مختلف 10 کانی رابه عنوان مبنای سختی انتخاب کرده‌اند و سختی سایر کانی‌ها را نسبت به آنهامی‌سنجند. این مقیاس به نام مقیاس موس معروف است.

کانی
تالک
ژیپس
کلسیت
(فلوئورین
آپاتیت
ارتوز
کوارتز
توپاز
کرندوم
الماس
درجه سختی
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

[ghasem motamedi]

طیف‌سنج جذب اتمی
استفاده عمومی

• آنالیز کمی حدوداً هفتاد عنصر.

موارد کاربرد

• آنالیز ناخالصی‌های ناچیز در آلیاژها و معرف‌های مورد استفاده در پروسه تولید.
• آنالیزهای مربوط به آب
• آنالیز نمونه‌های تهیه شده در تماس مستقیم با هوا.
• آنالیز مستقیم جامداتی چون سنگ معدن‌ها و فلزات .

نمونه‌ها

• از لحاظ فرم: جامدات، محلول‌ها و گازها
• از لحاظ سایز و اندازه: بستگی به تکنیک مورد استفاده دارد که از یک میلی‌گرم (در آنالیز جامدات توسط طیف سنجی به روش جذب اتمی در کوره‌های گرافیتی) گرفته تا ۱۰ میلی‌گرم (محلولهایی که کار توسط شعله به روش‌های مرسوم روی آنها انجام می‌گیرد.
• از لحاظ آماده‌سازی: آماده‌سازی نمونه‌ها به نوع اتمایزر مورد استفاده بستگی دارد که معمولاً باید یک محلول از نمونه آماده شود.

محدودیت‌ها

• حوزه تشخیص از حدود قسمت در بیلیون تا قسمت در میلیون می‌باشد.
• توانائی آنالیز مستقیم (بدون واسطه) گازهای نجیب، هالوژنها، گوگرد، کربن یا نیتروژن را ندارد.
• حساسیت آن در حد مورد اکسیدهای دیرگداز یا عناصر موجود در کربیدها نسبت به روش طیف سنجی از طریق نشر پلاسمائی اتمی ضعیف می‌باشد.
• اساساً یک روش تک جزئی (تک منظوره) می‌باشد.

زمان پیش‌بینی شده برای آنالیز

• این زمان بسیار متغیر بوده و به نوع تکنیک و اتمایزر مورد استفاده بستگی دارد.
• برای تجزیه (جدایش) نمونه ممکن است حدود ۴-۸ ساعت یا زمان کمتری در حدود ۵ دقیقه صرف شود.
• زمان اصلی آنالیز از حدود ۱ دقیقه (در نوع شعله‌ای) تا حدود چندین دقیقه (در نوع کوره‌ای) متغیراست

طیف‌سنجی جرمی

طیف‌سنجی جرمی (به انگلیسی: Mass Spectroscopy, MS) یکی از روش‌های طیف‌سنجی است که شامل جداسازی یون‌های یک یا چند اتمی بر پایه‌ی نسبت جرم به بار (m/z) و اندازه‌گیری m/z و فراوانی یون‌ها در فاز گازی است

طرز کار

اجزای اصلی طیف‌سنج جرمی شامل ورودی نمونه، منبع یون، سیستم اندازه‌گیری و آشکارساز یونی تحت خلاء است.

نمونه‌های فرار را می‌توان مستقیماً وارد جانمونه کرد اما نمونه‌هایی که فراریت کمتری دارند، بایستی وارد اتاقک یونیزاسیون شوند. یونیزاسیون برخورد الکترونی توسط الکترون‌های با انرژی بالا در حدود 70eV انجام می‌شود. کاتیون‌های حاصل توسط پتانسیلی در حدود keV 4-8 شتاب گرفته و از میدان مغناطیسی قدرتمندی با زاویه‌ی ۹۰ درجه نسبت به پرتو عبور می‌کنند. یون‌ها بر اساس نسبت جرم/بارشان از مسیر خود منحرف شده و بر روی یک آشکارساز متمرکز می‌شوند. داده‌های بسیاری را می‌توان از طیف‌سنجی جرمی بدست آورده که معمول‌ترین آنها طیف جرمی است. این طیف نمودار فراوانی نسبی یون‌ها بر حسب نسبت m/z است. پیک مبنا فراوان‌ترین یون مشاهده‌شده است که به عنوان فراوانی نسبی ۱۰۰٪ در نظر گرفته می‌شود.

[ghasem motamedi]

علم و مهندسی مواد به بررسی انواع ماده‌ها، ساختار آنها، خواص و کابردشان می پردازد. در علم مواد، ماده‌ها به طور جامع به سه بخش اصلی فلزات، سرامیک‌ها و پلیمرها تقسیم‌بندی می‌شوند.
به مواد (معمولاً جامد)ی که بخش عمدهٔ تشکیل دهندهٔ آنها غیرفلزی و غیرآلی باشد، سرامیک گفته می‌شود.
این تعریف نه‌تنها سفالینه‌ها، پرسلان(چینی)، دیرگدازها،محصولات رسی سازه‌ای، ساینده‌ها، سیمان و شیشه را در بر می‌گیرد، بلکه شامل آهنرباهای سرامیکی، لعاب‌ها، فروالکتریک‌ها، شیشه-سرامیک‌ها، سوخت‌های هسته‌ای و ... نیز می‌شود.

تاریخچه
برخی آغاز استفاده و ساخت سرامیک‌ها را در حدود ۷۰۰۰ سال ق.م. می‌دانند [۱] در حالی که برخی دیگر قدمت آن را تا ۱۵۰۰۰ سال ق.م نیز دانسته‌اند.[۲] ولی در کل اکثریت تاریخ‌نگاران بر ۱۰۰۰۰ سال ق.م اتفاق نظر دارند.[۳] (بدیهی است که این تاریخ مربوط به سرامیک‌های سنتی است.)
ریشه لغوی
واژهٔ سرامیک از واژهٔ یونانی کراموس (κεραμικός) گرفته شده‌است که به معنی سفال یا شیء پخته‌شده‌است.
طبقه‌بندی سرامیک‌ها
سرامیک‌ها از لحاظ کاربرد به شکل زیر طبقه‌بندی می‌شوند:

• سرامیک‌های سنتی (سیلیکاتی)
• سرامیک‌های مدرن (مهندسی)
  
  • سرامیک های اکسیدی
  • سرامیک های غیر اکسیدی

سرامیک‌های اکسیدی را از لحاظ ساختار فیزیکی می‌توان به شکل زیر طبقه‌بندی کرد:

• سرامیک‌های مدرن مونولیتیک (یکپارچه)
• سرامیک‌های مدرن کامپوزیتی

انواع سرامیک‌ها
سرامیک‌های سنتی
این سرامیک‌ها همان سرامیک‌های سیلیکاتی هستند. مثل کاشی، سفال، چینی، شیشه، گچ، سیمان و ...
سرامیک‌های مدرن
این فرآورده‌ها عمدتاً از مواد اولیهٔ خالص و سنتزی ساخته می‌شوند. این نوع سرامیک‌ها اکثراً در ارتباط با صنایع دیگر مطرح شده‌اند.
سرامیک‌های اکسیدی
برخی از پرکاربردترین این نوع سرامیک‌ها عبارت‌اند از:

• برلیا (BeO)
• تیتانیا (TiO2)
• آلومینا (Al2O3)
• زیرکونیا (ZrO2)
• منیزیا (MgO)

سرامیک‌های غیراکسیدی
این نوع سرامیک‌ها با توجه به ترکیبشان طبقه‌بندی می‌شوند که برخی از پرکاربردترین آنها در زیر آمده‌اند:
1. نیتریدها
o BN
o TiN
o Si3N4
o GaN
2. کاربیدها
o SiC
o TiC
o WC
و....
صنعت سرامیک
بازار سرامیک‌های پیشرفته در ایالات متحده امریکا در سال ۱۹۹۸ نزدیک به ۷۰۵ میلیون دلار بود که در سال ۲۰۰۳ به ۱۱ بیلیون دلار رسید.

خواص برتر سرامیک‌ها نسبت به مواد دیگر

• دیرگدازی بالا
• سختی زیاد
• مقاومت به خوردگی بالا
• استحکام فشاری بالا

کاربردهای مختلف مواد سرامیکی
در زیر کاربردهای رایج مواد سرامیکی به همراه چندنمونه از مواد رایج در هر کاربرد آورده شده‌است:
1. الکتریکی و مغناطیسی
o عایق‌های ولتاژ بالا (AlN- Al2O3)
o دی الکتریک (BaTiO3)
o پیزوالکتریک (ZnO- SiO2)
o پیروالکتریک (Pb(ZrxTi1-x)O3))
o مغناطیس نرم (Zn1-xMnxFe2O4)
o مغناطیس سخت (SrO.6Fe2O3)
o نیمه‌رسانا (ZnO- GaN-SnO2)
o رسانای یونی (β-Al2O3)
o تابانندهٔ الکترون (LaB6)
o ابررسانا (Ba2LaCu3O7-δ)
2. سختی بالا
o ابزار ساینده، ابزار برشی و ابزار سنگ‌زنی (2O3TiN-Al)
o مقاومت مکانیکی (SiC- Si3N4)
3. نوری
o فلورسانس (Y2O3)
o ترانسلوسانس(نیمه‌شفاف) (SnO2)
o منحرف کنندهٔ نوری (PLZT)
o بازتاب نوری (TiN)
o بازتاب مادون قرمز (SnO2)
o انتقال دهندهٔ نور (SiO2)
4. حرارتی
o پایداری حرارتی (ThO2)
o عایق حرارتی (CaO.nSiO2)
o رسانای حرارتی (AlN - C)
5. شیمیایی و بیوشیمیایی
o پروتزهای استخوانی P3O12(Al2O3.Ca5(F,Cl))
o سابستریت (TiO2- SiO2)
o کاتالیزور (KO2.mnAl2O3)
6. فناوری هسته‌ای
o سوخت‌های هسته‌ای سرامیکی
o مواد کاهش‌دهنده‌ی انرژی نوترون
o مواد کنترل کننده‌ی فعالیت راکتور

[ghasem motamedi]

آزمونهای غیر مخرب ((Non-destructive Testing (NDT) به مجموعه‌ای از روش‌های ارزیابی و تعیین خواص دستگاه‌ها و قطعات ساخته شده گفته می‌شود که هیچ‌گونه آسیب یا تغییر در سیستم ایجاد نکنند
‫کاربردها
آزمون‌های غیر مخرب دارای ‫کاربرد وسیعی در بسیاری از صنایع هستند. از آن جمله می‌توان موارد زیر را ذکر نمود:

• ‫خودروسازی
  
  • ‫قطعات موتور
  • ‫بدنه
• ‫مهندسی عمران
  
  • سازه
  • ‫پی
  • شبکه های انتقال آب
  • راه و راه سازی
• صنایع نفت و گاز
  
  • لوله‌های نفت و گاز
• ‫هوانوردی

روش‌ها
‫در این بخش متداول‌ترین روش‌های مورد استفاده در آزمون‌های غیرمخرب معرفی می‌شوند.
‫آزمون بصری و نوری
‫این روش پایه‌ای‌ترین، ابتدایی‌ترین و معمولاً ساده‌ترین روش آزمون کنترل کیفیت و پایش تجهیرات می‌باشد. در این روش مسئول کنترل کیفیت می‌بایست مواردی را بطور بصری چک کند. البته گاهی اوقات از دوربین‌هایی استفاده می‌شود که تصاویر را به رایانه فرستاده و رایانه عیوب را تشخیص می‌دهد.
رادیوگرافی
نوشتار اصلی: آزمون ‫رادیوگرافی
آزمون ‫رادیوگرافی به استفاده از امواج گاما و ایکس، که قابلیت نفوذ در بسیاری از مواد را دارا می‌باشند، برای بررسی مواد و تشخیص عیوب محصولات گفته می‌شود. در این روش اشعه ایکس و یا رادیواکتیو به سمت قطعه هدایت می‌شود و پس از عبور از قطعه بر روی فیلم منعکس می‌شود. ضخامت و مشخصه‌های داخلی باعث می‌شوند نقاطی در فیلم تاریکتر و یا روشن‌تر دیده شوند.
‫آزمون ذرات مغناطیسی
نوشتار اصلی: آزمون ذرات مغناطیسی
‫در این روش ذرات آهن بر روی ماده‌ای با خاصیت آهنربایی ریخته می‌شود و میدان مغناطیسی در آن القا می‌شود. در صورت وجود خراش و یا ترکی بر روی سطح و یا در نزدیکی سطح، در محل عیب قطب‌های مغناطیسی تشکیل می‌شود و یا میدان مغناطیسی در آن ناحیه دچار اعوجاج می‌گردد. این قطب‌های مغناطیسی باعث جذب ذرات آهن می‌شوند. در نتیجه وجود عیب را می‌توان از تجمع ذرات آهن تشخیص داد.
‫آزمون فراصوت
نوشتار اصلی: آزمون فراصوت
‫در این روش امواج فراصوت با فرکانس بالا و با دامنه کم به داخل قطعه فرستاده می‌شوند. این امواج پس از برخورد به هر گسستگی بازتابیده می‌شوند و قسمتی از این امواج به سمت حسگر رفته و حسگر آن را دریافت می‌کند. از روی دامنه و زمان بازگشت این امواج می‌توان به مشخصه‌های این گسستگی پی برد. از کاربردهای این روش می‌توان به اندازه‌گیری ضخامت و تشخیص عیوب موجود در قطعات نام برد.
‫آزمون مایعات نافذ
نوشتار اصلی: آزمون مایعات نافذ
‫در این روش سطح قطعه با مایعی رنگی قابل مشاهده و یا فلورسنت پوشیده می‌شود. پس از مدتی این مایع در درون شکاف‌ها و حفره‌های سطحی قطعه نفوذ می کند. پس از آن مایع از سطح جسم زدوده می‌شود و ماده ظاهر کتتده به روی سطح پاشیده می‌شود. اختلاف روشنایی مایع نافذ و ظاهر کننده باعث می‌شود که عیوب سطحی به راحتی مشاهده شوند.
‫آزمون ‫الکترومغناطیس
نوشتار اصلی: آزمون ‫الکترومغناطیس
‫در این روش با استفاده از یک میدان مغناطیسی متغیر در یک ماده رساناجریان الکتریکیگردابی القا می‌شود و این جریان الکتریکی اندازه‌گیری می‌شود. وجود گسستگی‌هایی مانند ترک در ماده باعث ایجاد وقفه در این جریان می‌شود و بدین طریق می‌توان به وجود چنین عیبی پی برد. در ضمن مواد مختلف دارای رسانایی الکتریکی نفوذپذیری متفاوتی هستند. بنابراین می‌توان بعضی از مواد را با این روش رده‌بندی نمود.
‫آزمون نشتی
نوشتار اصلی: آزمون نشتی
‫روش‌های مختلفی برای تشخیص نشتی در مخازن تحت فشار و مانند آن، استفاده می‌شود که مهم‌ترین آنها عبارت‌اند از: گوشی‌های الکتریکی، گیج فشار، گاز و یا مانع نافذ و همینطور تست حباب صابون.
‫انتشار امواج صوتی
نوشتار اصلی: آزمون انتشار امواج صوتی
وقتی که ماده‌ای جامد تحت تنش می‌باشد، عیوب موجود در آن باعث ایجاد امواج صوتی با فرکانس بالا می‌گردند. این امواج در ماده منتشر شده و می‌توان توسط حسگرهای خاصی آنها را دریافت کرد و با تجزیه و تحلیل این امواج می‌توان نوع عیب، مکان و شدت آن را تعیین نمود.
‫مقایسه روش‌ها

روش

‫کاربردها

‫معایب و محدودیت‌ها

مایعاتنافذ

• ‫مواد غیر متخلخل
• ‫برای بازرسیجوش،لحیم،موادریخته‌گریشده، موادآهنگریشده، قطعاتآلومینیومی،دیسک و پره‌های توربین،چرخ‌دنده‌

• ‫نیاز به دسترسی به سطح مورد آزمایش
• ‫عیوب حتماً باید در سطح، شکستگی ایجاد کرده باشند.
• ‫ممکن است سطح نیاز به تمیزکاری داشته باشد
• عیوب ترک مانند که بسیار باریک هستند، خصوصاً زمانی که تحت تأثیر نیرویی قرارگیرند که موجب بسته شدن آنها گردد و همچنین عیوب بسیار کم عمق به سختی قابل تشخیصهستند.
• ‫عمق عیب قابل اندازه‌گیری نیست.

ذراتمغناطیسی

• ‫مواد دارای خاصیت آهنربایی
• ‫عیوبی سطحی و عیوب نزدیک به سطح با این روش قابل تشخیص می‌باشند.
• قابل استفاده برای جوش، لوله، میله‌ها، موادریخته‌گری،موادآهنگری،مواداکستروژنشده، قطعات موتور، محورها و دنده‌ها

• تشخیص عیوب تحت تأثیر عواملی مانند شدت میدان و جهت آن می‌باشد.
• ‫نیاز به سطحی تمیز و نسبتاً هموار
• ‫نیاز به بست نگهدارنده برای دستگاه ایجاد کننده میدان
• ‫قطعه مورد آزمایش باید قبل از آزمون غیرآهنربایی شود که انجام این کار برایبعضی از قطعات و مواد دشوار است.
• ‫عمق عیوب را نمی‌توان اندازه گرفت.

فراصوت

• موادفلزیو غیر فلزی وکامپوزیت‌ها‫
• ‫عیوب سطحی و غیر سطحی
• قابل استفاده برایجوش، اتصالات،میله‌ها، مواد ریخته‌گری، موادآهنگری‫‫،قطعاتموتوروهواپیما، اجزایساختمانی،بتن، و همچنین بصورتگسترده‌ای برای تشخیص عیوب مخازن تحت فشار و لوله‌های انتقالنفتوگاز
• ‫همچنین برای تعیین ضخامت و خواص مواد
• ‫برای پایش فرسودگی

• ‫عموماً تماسی است، گاهی بصورت مستقیم و گاه بواسطه محیط واسط
• ‫نیاز به حسگرهای متفاوت برای کاربردهای مختلف؛ عموماً به لحاظ بازه فرکانسی
• ‫حساسیت تابعی از فرکانس مورد استفاده است و بعضی از مواد به خاطر ساختارشانباعث پخش شدن قابل ملاحظه امواج فراصوت می‌گردند. امواج بازگشتی از این گونه امواجعموماً به سختی از نویز قابل تمیز است.
• اعمال این روش ‫برای قطعات بسیار نازک دشوار است.

رادیوگرافی‫نوترونی

• موادفلزیو غیر فلزی وکامپوزیت‌ها
• ‫پایروتکنیک،رزین‌ها،پلاستیک‌ها، سازه‌هایلانهزنبوری، موادرادیواکتیو،مواد دارایچگالیزیاد و مواد حاویئیدروژن

• باید ‫قطعه مورد آزمون بین منبع ساطع کننده اشعه و دریافت کننده آن قرار گیرد.
• ‫اندازهراکتورتولید کننده اشعهبسیار بزرگ است.
• ‫موازی قرار دادن اجزای آزمایش دشوار می‌باشد.
• ‫خطراتتشعشع
• ‫ترک‌ها باید به موازات اشعه‌ها قرار گسرند تا قابل تشخیص باشند.
• ‫کاهشحساسیتبا افزایش ضخامتقطعه

رادیوگرافیاشعهایکس

• موادفلزیو غیر فلزی وکامپوزیت‌ها
• ‫برای تمامی اشکال و فرمها به کار می‌رود؛ریخته‌گری،جوش، قطعاتالکترونیکی،صنایع هوایی، دریایی و‫خودروسازی

• ‫باید به هر دو وجه قطعه دسترسی داشت.
• ‫نتایج آزمون تا حد زیادی وابسته به تعیین فاصله کانونی، ولتاژ و زمان قرارگیریدر معرض تشعشع است.
• ‫خطراتتشعشع
• ‫ترک‌ها باید به موازات اشعه‌ها قرار گسرند تا قابل تشخیص باشند.
• ‫کاهشحساسیتبا افزایش ضخامتقطعه

رادیوگرافیگاما

• ‫عموماً برای مواد ضخیم و با چگالی بالا استفاده می شود.
• ‫برای تمامی اشکال و فرمها به کار می‌رود؛ریخته‌گری،جوش، قطعاتالکترونیکی،صنایع هوایی، دریایی و‫خودروسازی
• ‫معمولاً در جایی استفاده می‌شود که به علت ضخامت زیاد نمی‌توان ازاشعه xاستفاده کرد.

• ‫باید به هر دو وجه قطعه دسترسی داشت.
• ‫حساسیت این روش به اندازهاشعه xنیست.
• ‫خطراتتشعشع
• ‫ترک‌ها باید به موازات اشعه‌ها قرار گسرند تا قابل تشخیص باشند.
• ‫کاهشحساسیتبا افزایش ضخامتقطعه

‫الکترومغناطیس

• فلزات، آلیاژها و مواد هادی الکتریسیته
• برای رده‌بندی (Sorting) مواد
• عیوب سطحی و نزدیک به سطح با این روش قابل تشخیص می‌باشند.
• قابل استفاده برای لوله، سیم،یاتاقان،ریل،آبکاریغیر فلزی، قطعاتهواپیما، دیسک وپره‌هایتوربین، محور اتومبیل

• ‫نیاز به حسگرهای متفاوت برای کاربردهای مختلف
• ‫علی‌رغم آنکه حسگرهای این روش غیر تماسی هستند اما می‌بایست حسگر در مجاورتقطعه در فاصله بسیار نزدیکی از آن قرار گیرد.
• ‫نفوذ کم (معمولاً حدود ۵ میلی‌متر)

آزمون انتشار امواج صوتی (Acoustic Emission) یکی از روش‌های آزمون‌های غیر مخرب است. وقتی که ماده‌ای جامد تحت تنش می‌باشد، عیوب موجود در آن باعث ایجاد امواج صوتی با فرکانس بالا می‌گردند. این امواج در ماده منتشر شده و می‌توان توسط حسگرهای خاصی آنها را دریافت کرد و با تجزیه و تحلیل این امواج می‌توان نوع عیب، مکان و شدت آن را تعیین نمود.

آزمون ذرات مغناطیسی یکی از روش‌های آزمون‌های غیر مخرب برای تشخیص عیوب قطعات آهنی است. ‫در این روش ذرات آهن بر روی ماده‌ای با خاصیت آهنربایی ریخته می‌شود و میدان مغناطیسی در آن القا می‌شود. در صورت وجود خراش و یا ترکی بر روی سطح و یا در نزدیکی سطح، در محل عیب قطب‌های مغناطیسی تشکیل می‌شود و یا میدان مغناطیسی در آن ناحیه دچار اعوجاج می‌گردد. این قطب‌های مغناطیسی باعث جذب ذرات آهن می‌شوند. در نتیجه وجود عیب را می‌توان از تجمع ذرات آهن تشخیص داد.
عموماً قبل از انجام آزمایش، خاصیت آهنربایی قطعات مورد آزمایش می‌بایستی زدوده شود. بطور کلی این روش اقتصادی بوده و انجام آن از آزمون فراصوت و آزمون مایعات نافذ آسان‌تر می‌باشد.

آزمون فراصوت (به انگلیسی: (Ultrasonic Testing (UT) یکی از روش‌های آزمون‌های غیر مخرب است. ‫در این روش امواج فراصوت با فرکانس بالا و با دامنه کم به داخل قطعه فرستاده می‌شوند. ‫امواج فراصوت ارتعاشات مکانیکی هستند که توسط ترنسدیوسرهای پیزوالکتریک در ماده الاستیک ایجاد می‌شوند. فرکانس امواج فراصوت عموماً بین ۰/۱ مگاهرتز تا ۵۰ مگاهرتز است. در اکثر کاربردهای صنعتی از فرکانس ۰/۵ مگاهرتز تا ۱۵ مگاهرتز استفاده می‌شود.[۱] این امواج پس از برخورد به هر گسستگی بازتابیده می‌شوند و قسمتی از این امواج به سمت حسگر رفته و حسگر آن را دریافت می‌کند. از روی دامنه و زمان بازگشت این امواج می‌توان به مشخصه‌های این گسستگی پی برد. از کاربردهای این روش می‌توان به اندازه‌گیری ضخامت و تشخیص عیوب موجود در قطعات نام برد. ‫یکی از امتیازات مهم این روش توانایی آن در تشخیص عیوب بسیار کوچک به علت استفاده از فرکانس بالا و در نتیجه طول موج بسیار کوچک است [۲].
‫اجزای سیستم آزمون فراصوت
‎

‫اجزای سیستم آزمون فراصوت

‫اجزای سیستم آزمون فراصوت در شکل روبرو نمایش داده شده‌اند. در این سیستم، محرک(Pulser) موجی الکتریکی را به ترانسدیوسر فرستنده می‌فرستد.‫این امواج بسیار کوتاه (معمولاً حدود ۰/۱µsec)، تکرار شونده (با تناوب حدود ۱ میلی ثانیه) و دارای دامنه‌ای در اندازه صدها ولت هستند. ترانسدیوسر این موج الکتریکی را به موج صوتی تبدیل می‌کند. موج صوتی در داخل ماده منتشر شده و در صورت وجود هر گونه ناپیوستگی در ماده منعکس می‌شود. موج منعکس شده توسط ترانسدیوسر گیرنده دریافت می‌شود و به موج الکتریکی تبدیل می‌شود. این امواج، سپس بر روی اسیلسکوپ نمایش داده می‌شوند و همچنین برای تحلیل دقیقتر ممکن است به کامپیوتر فرستاده شوند.
واحد محرک−گیرنده
واحد محرک−گیرنده (به انگلیسی: Pulser-Receiver) در کاربردهای میدانی و کارگاهها استفاده می‌شود و معمولاً دارای یک اسیلوسکوپ برای نمایش داده‌ها نیز می‌باشد. وظیفه اصلی این واحد فرستادن سیگنال محرک به ترنسدیوسر فرستنده و دریافت سیگنال از ترنسدیوسر گیرنده می‌باشد. این واحد همچنین معمولاً دارای میکروپروسسورهای متعددی برای مقاصد کالیبره کردن و تحلیل داده‌ها نیز می‌باشد.
ترنسدیوسرهای فراصوت
‫ترنسدیوسرهای مورد استفاده در آزمون فراصوت از جنس کریستال‌های پیزوالکتریک می‌باشند. انواع مختلفی از این ترنسدیوسرها موجود است که هر یک ویژگی‌های خاص خود را دارا است. مهمترین این ویژگی‌ها که باعث تمایز بین آنها می‌شود عبارتند از:

• ‫همگرا: ترنسدیوسرهایی که شکل مقعری داشته‌اند و پرتوهای موج در کانون متمرکز می‌شوند.
• تخت: سطح این ترنسدیوسرها تخت می‌باشد.
• گیرنده−فرستنده: ترنسدیوسرهایی که هم به عنوان گیرنده و هم به عنوان فرستنده استفاده می‌شوند.
• طولی: ترنسدیوسرهایی که امواج فراصوت طولی را فرستاده و یا دریافت می‌کنند.
• ‫برشی: ترنسدیوسرهایی که امواج فراصوت برشی را فرستاده و یا دریافت می‌کنند.
• آرایه فازی: در واقع این ترنسدیوسرها متشکل از تعدادی ترنسدیوسر می‌باشند که می‌توان هر کدام از این ترنسدیوسرها را جداگانه تحریک نمود.

‫چیدمان ترنسدیوسرها


روش بفرست و بگیر
نوشتار اصلی: چیدمان ترنسدیوسرها در آزمون فراصوت
در آزمون فراصوت چیدمان ترنسدیوسرها به یکی از حالات زیر است:
1. پژواک (به انگلیسی: Pulse-Echo): در این روش از یک ترنسدیوسر هم به عنوان فرستنده و هم به عنوان گیرنده استفاده می‌شود. ترنسدیوسر پالسی را به داخل نمونه می‌فرستد و سیگنال مزبور در صورت برخورد با عیوب موجود منعکس می‌شود و بخشی از این سیگنال منعکس شده بار دیگر توسط ترنسدیوسر دریافت می‌شود.
2. بفرست و بگیر (به انگلیسی: Pitch-Catch): در این روش ترنسدیوسر فرستنده سیگنالی می‌فرستد و ترنسدیوسر گیرنده آن را دریافت می‌کند.
3. فرافرستادن (به انگلیسی: Through Transmission): مشابه روش بفرست و بگیر است با این تفاوت که ترنسدیوسر گیرنده در سوی دیگر نمونه قرار می‌گیرد و سیگنالی را دریافت می‌کند که از نمونه عبور کرده باشد و نه آنکه در درون آن انعکاس یافته باشد.
‫نمایش داده‌های آزمون
‫اِی‌اسکن


‫یک نمونه ‫‫اِی‌اسکن
‫اگر توسط ترنسدیوسر فرستنده سیگنالی فرستاده شود و توسط گیرنده دریافت شود، سیگنال حاصله سیگنالی است بر حسب زمان و در نتیجه سیگنالی است یک بعدی. به این سیگنال، سیگنال ای اسکن (A-Scan) گویند.
بی‌اسکن


‫یک نمونه ‫بی‌اسکن دوبعدی
‫اگر ترنسدیوسر را بر روی نمونه مورد آزمون حرکت دهیم و در هر نقطه سیگنالی فرستاده و دریافت شود، مجموعه‌ای از سیگنال‌های یک بعدی نتیجه خواهد شد. در نتیجه سیگنال حاصله ماتریسی دو بعدی است که می‌توان آن را به صورت یک تصویر دو بعدی نمایش داد. به این گونه نمایش سیگنال فراصوت بی اسکن (B-Scan) گویند. گاهی سیگنال بی اسکن به صورت سیگنالی یک بعدی نمایش داده می‌شود، بدین صورت که از هر ای اسکن زمانی که سیگنال دارای حداکثر دامنه است تعیین می‌گردد، پس برای هر موقعیت ترنسدیوسر مقداری زمانی خواهیم داشت و می‌توان این مقدار زمانی را بر حسب مکان ترسیم نمود.
سی‌اسکن
حال اگر پویش دو بعدی صورت گیرد، یعنی یکی از سطوح نمونه پویش شود، آنگاه سیگنال حاصله تصویری سه بعدی از نمونه مورد آزمایش می‌دهد‫ که به آن سی اسکن (C-Scan) گویند. البته همانطور که بی اسکن را می‌توان بصورت سیگنالی یک بعدی نمایش داد، سیگنال سی اسکن را نیز می‌توان به صورت دو بعدی نمایش داد.
‫تحلیل داده‌های فراصوت
نوشتار اصلی: ‫پردازش سیگنال آزمون فراصوت
علی‌رغم این که روش فراصوت دارای مزایای زیادی است و می‌تواند به لحاظ نظری عیوب بسیار کوچک را تشخیص دهد، اما در عمل به علت وجود نویز قدرت تشخیص این روش بسیار پایین‌تر از مقادیر نظری است. نکته حائز اهمیت آن است که ‫امروزه با وجود ترنسدیوسرهای با حساسیت‌های بالا که در این آزمون‌ها استفاده می‌شود، نمی‌توان انتظار بهبود قابل توجهی به لحاظ سخت‌افزاری در این زمینه داشت. در واقع برخلاف بسیاری از آزمون‌های دیگر در این روش محدودیت نه بر روی سخت‌افزار بلکه بر روی روش‌های مورد استفاده در پردازش سیگنال‌هایفراصوت می‌باشد [۳]
‫کاربردها

• مواد فلزی و غیر فلزی و کامپوزیت‌ها‫
• ‫عیوب سطحی و غیر سطحی
• قابل استفاده برای جوش، اتصالات، میله‌ها، مواد ریخته‌گری، مواد آهنگری‫‫، قطعات موتور و هواپیما، اجزای ساختمانی، بتن، و همچنین بصورت گسترده‌ای برای تشخیص عیوب مخازن تحت فشار و لوله‌های انتقال نفت و گاز
• ‫همچنین برای تعیین ضخامت و خواص مواد
• ‫برای پایش فرسودگی

مزایا و معایب
مزایا:

• قدرت نفوذ بالا که باعث می‌شود عیوبی که در عمق ماده هست را بتوان تشخیص داد.
• تشخیص عیوب بسیار کوچک مانند ترک‌ها: بدلیل بالا بودن فرکانس و در نتیجه پایین بودن طول موج امواج مورد استفاده در این روش می‌توان عیوب با ابعاد بسیار کوچک را تشخیص داد. به عنوان یک قاعده سرانگشتی در تئوری اندازه کوچکترین عیب قابل تشخیص به این روش برابر با ۲ برابر طول موج مورد استفاده است.
• ‫دقت بالا در تعیین مکان و اندازه عیوب

معایب:

• ‫عموماً تماسی است، گاهی بصورت مستقیم و گاه بواسطه محیط واسط
• ‫نیاز به حسگرهای متفاوت برای کاربردهای مختلف؛ عموماً به لحاظ بازه فرکانسی
• ‫حساسیت تابعی از فرکانس مورد استفاده است و بعضی از مواد به خاطر ساختارشان باعث پخش شدن قابل ملاحظه امواج فراصوت می‌گردند. امواج بازگشتی از این گونه امواج عموماً به سختی از نویز قابل تمیز است.
• اعمال این روش ‫برای قطعات بسیار نازک دشوار است.
• ‫کارکرد دستی دستگاه فراصوت نیازمند مهارت بالای کاربر است.
• تفسیر داده‌ها نیازمند دانش فنی بالایی است.
• اعمال این روش برای ‫قطعات نامنطم، دارای سطح زبر، خیلی کوچک و نازک، و ناهمگن دشوار است.

· آزمون مایعات نافذ یکی از روش‌های آزمون‌های غیر مخرب است. ‫در این روش سطح قطعه با مایعی رنگی قابل مشاهده و یا فلورسنت پوشیده می‌شود. پس از مدتی این مایع در درون شکاف‌ها و حفره‌های سطحی قطعه نفوذ می کند. پس از آن مایع از سطح جسم زدوده می‌شود و ماده ظاهر کتتده به روی سطح پاشیده می‌شود. اختلاف روشنایی مایع نافذ و ظاهر کننده باعث می‌شود که عیوب سطحی به راحتی مشاهده شوند.
· مراحل انجام آزمون‫
·
·
· 1. ‫سطح قطعه دارای ترک غیر قابل مشاهده با چشم غیر مسلح.
2. ‫سطح قطعه با مایع نافذ پوشیده شده.
3. ‫مایع از سطح جسم زدوده شده است.
4. ‫ماده ظاهر کتتده به روی سطح پاشیده شده است.
· کاربردها
· این روش هزینه کمی در بر دارد و می‌توان از آن برای تشخیص ترک در مواد غیر متخلخل به آسانی استفاده نمود. این روش را می‌توان برای تمامی مواد غیرآهنی اعم از فلزات، سرامیک و پلاستیک بکار برد ولی در مورد قطعات آهنی آزمون ذرات مغناطیسی، بخاطر قابلیت‌های بسیار بالاتر آن نسبت به روش مایعات نافذ، ارجحیت دارد.

· آزمون نشتی یکی از روش‌های آزمون‌های غیر مخرب است. ‫روش‌های مختلفی برای تشخیص نشتی در مخازن تحت فشار و مانند آن، استفاده می‌شود که مهم‌ترین آنها عبارت‌اند از: گوشی‌های الکتریکی، گیج فشار، گاز و یا مانع نافذ و همینطور تست حباب صابون.

آزمون ‫الکترومغناطیس یکی از روش‌های آزمون‌های غیر مخرب است. ‫در این روش با استفاده از یک میدان مغناطیسی متغیر در یک ماده رساناجریان الکتریکیگردابی القا می‌شود و این جریان الکتریکی اندازه‌گیری می‌شود. وجود گسستگی‌هایی مانند ترک در ماده باعث ایجاد وقفه در این جریان می‌شود و بدین طریق می‌توان به وجود چنین عیبی پی برد. در ضمن مواد مختلف دارای رسانایی الکتریکی نفوذپذیری متفاوتی هستند. بنابراین می‌توان بعضی از مواد را با این روش رده‌بندی نمود.

آزمون ‫رادیوگرافی (به انگلیسی: Radiographic testing (RT)) یکی از روش‌های آزمون‌های غیر مخرب است. آزمون ‫رادیوگرافی به استفاده از امواج گاما و ایکس، که قابلیت نفوذ در بسیاری از مواد را دارا می‌باشند، برای بررسی مواد و تشخیص عیوب محصولات گفته می‌شود. در این روش اشعه ایکس و یا رادیواکتیو به سمت قطعه هدایت می‌شود و پس از عبور از قطعه بر روی فیلم منعکس می‌شود. ضخامت و مشخصه‌های داخلی باعث می‌شوند نقاطی در فیلم تاریکتر و یا روشن‌تر دیده شوند.
نشتی شار مغناطیسی، آزمونی است غیرمخرب که برای تشخیص خوردگی در لوله‌ها و مخازن بکار گرفته می‌شود. در این روش با استفاده از یک میدان مغناطیسی قوی فولاد مغناطیسی می‌شود. در صورت وجود عیبی همچون خوردگی، مقداری از این میدان مغناطیسی نشت پیدا می‌کند. یک حسگر مغناطیس بین دو قطب میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد تا این نشتی شار را دریافت کند. بدین ترتیب می‌توان به وجود عیب پی برد.
نشتی شار مغناطیسی، آزمونی است غیرمخرب که برای تشخیص خوردگی در لوله‌ها و مخازن بکار گرفته می‌شود. در این روش با استفاده از یک میدان مغناطیسی قوی فولاد مغناطیسی می‌شود. در صورت وجود عیبی همچون خوردگی، مقداری از این میدان مغناطیسی نشت پیدا می‌کند. یک حسگر مغناطیس بین دو قطب میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد تا این نشتی شار را دریافت کند. بدین ترتیب می‌توان به وجود عیب پی برد.

[ghasem motamedi]

بررسی تاثیر عناصر آلیاژی بر خواص فولاد

کربن
کربن مهمترین و موثرترین عنصر آلیاژی در فولادها می باشد و بالاترین تاثیر را در ساختار آن دارد.هر فولاد آلیاژ شده علاوه بر کربن عناصر آلیاژی دیگری نظیر سیلیسیم – منگنز-فسفر و گوگرد را به همراه خواهد داشت بطوریکه این عناصر به شکلی ناخواسته به هنگام فرایند تولید در فولاد باقی خواهند ماند.اضافه کردن عناصر آلیاژی برای بدست آوردن نتایج مشخص و منحصر بفرد و افزایش کنترل شده منگنز و سیلیسیم در فولاد , فولاد آلیاژی را بوجود خواهد آورد. با افزایش میزان کربن استحکام . سختی پذیری فولاد فولاد بیشتر میشود اما چکش خواری و قابلیت جوشکاری و ماشینکاری (با استفاده از ماشینهای برش) کاهش می یابد.این عنصر عملا هیچ تاثیری بر مقاومت خوردگی در آب, اسید و گازهای گرم ندارد.

کلسیم
در ترکیب با سیلیسیم به شکل سیلیسیم –کلسیم در رکسیژن زدایی فولادها به کار می رود.کلسیم, مقاومت در برابر پوسته شدن مواد هادی حرارت را افزایش می دهد.

سدیم
این عنصر یک اکسیژن زدای مسلم و نیرومند است و گوگرد زدایی را نیز سرعت و شتاب می دهد.به همین دلیل یک عنصر پالایشی در فولادها محسوب می گردد. وجود این عنصر در فولادهای پرآلیاژ باعث گستردگی دامنه فرآیند شکل گیری گرم می شود.همچنین مقاومت فولادهای نسوز را در برابر پوسته شدن بهبود می بخشد.آلیاژهای آهن-سدیم با مقادیر تقریبی 70% سدیم دارای خواص آتش دهندگی(مانند سنگ چخماق) هستند و در تولید چدنهایی با گرافیت کروی مورد استفاذه قرار می گیرد.

کبالت
کبالت هیچ کاربیدی را تشکیل نمی دهد. در دمای بالا از رشد دانه ها جلوگیری می کند.مقاومت در برابر تنشهای ناشی از بازپخت را افزایش می دهد و موجب بهبود استحکام مکانیکی فولاد در برابر دمای بالا می شود.لذا به عنوان یک عنصر آلیاژی در فولادهای ابزاری گرم کار,فولادهای مقاوم در برابر خزش و فولادهای دیرگداز به کار می رود.وجود کبالت شکل گیری گرافیت کروی را تسریع می کند.در کمیتها و مقادیر بالا, پایداری مغناطیسی,نیروی مغناطیس زدایی و هدایت حرارتی را افزایش می دهد.لذا به عنوان یک عنصر پایه در آلیاژها و فولادهای مغناطیسی دایم مرغوب به کار می رود. این عنصر تحت تاثیر تابش نوترونی, رادیوایزوتوپ 60 کبالت را شکل می دهد. به همین دلیل برای فولادهایی که در راکتورهای اتمی بکار برده میشوند مناسب نمی باشد.

کرم
وجود عنصر فوق باعث سختی پذیری فولاد در هوا و روغن می باشد. کرم با کاهش سرعت خنک سازی بحرانی, به وسیله شکل دادن ساختار مارتنزیتی, قابلیت سخت کاری را افزایش می دهد.بنابراین سبب بهبود حساسیتهای سخت کاری و بازپخت می شود.اما در هر صورت چقرمگی کاهش می یابد.و از انعطاف پذیری یا شکل پذیری فولاد به مقدار کمی کاسته می گردد با افزایش کرم در فولادهای ساده کرم دارجوش پذیری کاهش می یابد.با اضافه نمودن هر واحد 1% کرم به عنوان یک عنصر کاربید سازاستحکام کششی فولاد به میزان 100_80نیوتن بر میلیمتر مربع افزایش می یابد.کرم به عنوان یک عنصر کاربید ساز بکار برده می شود.کاربیدهای این عنصر کیفین نگهداری لبه ها و مقاومت سایشی را افزایش می دهد. کرم موجب مقاومت فولاد در دماهای بالا می شود و در برابر هیدروژن تحت فشارخواص مواد را افزایش می دهد.با افزایش کرم مقاومت در برابر پوسته شدن فولادها نیز بهبود می یابد.به طور تقریب حداقل 13% کرم مورد نیاز است تا مقاومت خوردگی فولادها نیز بهبود یابد.این مقدار کرم باید در قابل فلزی حل شود.این عنصر موجب محدودین دامنه فاز گاما می شود و باالعکس ئامنه فاز فریتی را افزایش می دهد.همچنین باعث پایداری آستنیت در فولادهای آستنیتی کرم-منگنزیا کرم-نیکل شده و سبب کاهش هدایت الکتریکی و حرارتی می شود و انبساط حرارتی را نیز کاهش می دهد.(آلیاژهایی برای آببندی شیشه)با افزایش همزمان میزان کربن و کرم تا میزان 3% پایداری مغناطیسی و شدت نیروهای پسماند زدا افزایش می یابد.

مس
مس بعنوان یک فلز آلیاژی به تعداد بسیار کمی از فولادها اضافه می شود.زیرا این فلز به زیرلایه های سطحی فولاد تمرکز یافته و در فرآیند شکل دهی گرم با نفوذبه مرز دانه ها ,حساسیت سطحی را در فولادها بوجود می آورد.لذا به عنوان یک فلز مخرب در فولادها محسوب می گردد.به واسطه حضور مس نقطه تسلیم و نسبت نقطه تسلیم به استحکام نهایی افزایش می یابد.این عنصر در مقادیر بالای 30%موجب سختی رسوبی میشود و بدین ترتیب سختی پذیری نیزبهبود می یابد.اما قابلیت جوشکاری به واسطه حضور مس تغییری نمی کند.در فولادهای آلیاژی ساده و پرآلیاژ مقاومت جوی به میزان کافی بهبود می یابد.مقادیر بالاتر از 1% مس موجب بهبود مقاومت در برابر واکنشهای اسید کلریدریک و اسید سولفوریک می شود.

هیدروژن
هیدروژن یک عنصر مخرب در فولاد تلقی می گردد. زیرا بدون آنکه نقطه تسلیم و استخکام کششی فولاد را افزایش دهد,موجب تردی و شکنندگی فولاد می گردد.انعطاف پذیری را کم کرده و باعث کاهش سطح مقطع می باشد. هیدروژن سبب پوسته شدن ناخواسته سطح فولاد میگردد و ایجاد خطوط رنگین ناشی از ترکیبات را شتاب می دهد.هیدروژن اتمی ایجاد شده ,در خلال فرایند اکسیژن زدایی در فولاد نفوذ کرده و حفره هایی را تشکیل می دهد(مک)که در فرآیند جوشکاری(پروزیتی) نام دارد.هیدروژن مرطوب در دمای بالا باعث کربن زدایی فولاد می باشد.

منیزیم
این عنصر موجب تشکیل گرافیت کروی در چدن می باشد.

منگنز
منگنز یک اکسیژن زداست.این عنصر با گوگرد ترکیب شده و تشکیل سولفید منگنز می دهد.بر همین اساس اثرات نامطلوب اکسید آهن را از بین می برد.وجود این عنصر در فولادهای خوش تراش بسیار مهم است.زیرا خط قرمز شکنندگی را کاهش می دهد.منگنز سرعت خنک شدن بخرانی را نیز به شدت کم می کند به همین دلیل سختی پذیری و نقطه تسلیم و استحکام نهایی را افزایش می دهد.با اضافه نمودن منگنز تاثیرات مطلوبی در قابلیتهای آهنگری و جوشکاری فولاد بوجود می آید و بطور قابل ملاحظه ای عمق سختی فولادها را بیشتر می کند.اگر سطح این نوع فولادها در معرض تنشهای ضربه ای قرار گیرد به مقدار بسیار زیادی کارسخت حواهد شد در حالیکه مغز فولاد چقرمگی اولیه خود را حفظ میکند لذا این گروه از فولادها تحت تاثیر نیروهای ضربه ای(کارسختی) مقاومت سایشی مطلوبی از خود نشان می دهند.با افزایش منگنز ضریب انبساط حرارتی افزایش یافته در حالیکه هدایت الکتریکی کاهش می یابد. منگنز باعث افزایش خاصیت فنری می شود.

مولیبدن
این عنصر به طور معمول با عناصر دیگر آلیاژ می شود.در فولاد کرم-نیکل دار و فولاد منگنز دار سبب ریز دانه سازی می شود.و باعث بهبود قابلین جوشکاری می شود و نقطه تسلیم و استحکام نهایی را بالا می برد. با ازدیاد درصد مولیبدن جوش پذیری کاهش می یابد.و سازنده مسلم فاز کاربید است و در فولادهای تند بر خواص برشکاری را بهبود می بخشد.مقاومت خوردگی را بالا می برد.

نیتروژن
این عنصر به دو صورت ظهور می کند
1-بصورت یک عنصر مخرب که به دلیل کاهش چقرمگی در خلال فرآیند ته نشینی رسوبی است که موجب ایجاد حساسیت در برابر پیری و شکنندگی آبی(تغییر شکا در درجه خرارت آبی300-350 درجه سانتیگراد) می شود و امکان ایجاد تنش در ترکهای درون بلوری فولادهای غیرآلیاژی و کم آلیاژ را فراهم می سازد.
2-بصورت عنصری آلیاژی دامنه فاز گاما را افزایش می دهد و ساختار آستنیتی را استحکام می بخشد در فولادهای آستنیتی استحکام را افزایش می دهد و باعث افزایش نقطه تسلیم و خواص مکانیکی در گرما می شود.

آلومینیوم
یکی از قویترین اکسیژن زداها و نیتروژن زداهاست.و بر اساس نتیج بدست آمده تاثیر بسیار زیادی برای مقابله با کرنشهای ناشی از پیری دارد.در ترکیب با نیتروژن تشکیل نیترور سخت می دهد که باعث افزایش مقاومت در برابر پوسته ای شدن می شود به همین دلیل به عنوان عنصری آلیاژس برای مقاومت حرارتی فولادها بکار می رود.

ارسنیک
دامنه فاز گاما را محدود میکند لذا عنصری مخرب شناخته می شود زیرا مانند فسفر میل شدیدی به جداسازی ریزدانه های عناصر مختلف دارد. شکنندگی ناشی از بازپخت را افزایش داده و باعث کاهش شدید چقرمگی و قابلیت جوشکاری میگردد.
چرا فولاد زنگ نزن(stainless steel) نوع 316 زنگ می زند؟

در جواب به این سوال ابتدا به معرفی این نوع فولاد می پردازیم.
فولادهای زنگ نزن (S.S) طبق دسته بندی موسسه آهن و فولاد امریکا (AISI) به دو گروه سری 300-200 و سری 400 طبقه بندی می شوند که هر سری شامل چندین فولاد با رفتارهای مختلف می باشد.
فولادهای زنگ نزن سری 300-200 آستنیتی (Austenitic) می باشند که بسیار چقرمه (tough) و نرم(ductile) بودهو نیازی به عملیات حرارتی ندارند در نتیجه این فولادها برای جوشکاری مناسب اند و تحت شرایط عادی اتمسفری نیازی به آنیله شدن ندارند.
این فولادها در برابر خوردگی مقاومند و معمولا غیر مغناطیسی هستند و فقط از طریق کار سرد (coldwork) سخت میشوند.
محدوده کربن در این فولادها 0.08 تا 0.25 درصد، میزان کروم 16 تا 26 درصد و میزان نیکل 6 تا 22 درصد است.
آنچه که در نوع 316 باعث تمایز آن نسبت به انواع دیگر فولادS.S همچون 304 شدهوجود میزان حداکثر 3 درصد مولیبدنیوم در آن می باشد.مولیبدنیوم مقاومت خوردگی این آلیاژ کروم-نیکل را در برابر تخریب اکثر مواد و حلالهای شیمیایی صنعتی بالا برده وهمچنین در برابر خوردگی حفره ای (pitting)حاصل از کلرایدها مقاومت میکند.بههمین خاطر نوع 316 مهمترین فولادی است که درمحیطهای دریایی استفاده میگردد.
Type Analysis of StainlessType 316:



دو عامل مهم در خوردگی این نوع فولادها یکی حساسشدن (sensitization) و عامل دیگر که باعث زنگ زدن جوشهای آن می شود اکسید زدایی نکردن آن می باشد.حال هر کدام بطور مختصر توضیح داده می شود.
حساس سازی یا حساس شدن(sensitization):
رسوب (ته نشین شدن) کرباید در مرز دانه ها ،هنگامی که فولادهای زنگ نزن آستنیتی در یک بازه زمانی در محدوده دمای بین 425 تا 870 درجه سانتیگراد(800 تا 1600 درجه فارنهایت) حرارت داده می شوند(بخصوص در جوشکاری) را حساس شدن می گویند.
مدت زمانی که فولاد در این دما قرار میگیرد مقدار کرباید رسوب شده را تعیین میکند.وقتی کرومیوم کرباید در مرز دانه ای رسوب میکند نواحی کناری فورا از کروم تهی میشود.در صورتیکه این ته نشینی و تهی سازی نسبتا پیوسته باشد ،فولاد را نسبت به خوردگی بین دانه ای (intergranularcorrosion) مستعد می سازد.همچنین حساس شدن مقاومت فولاد را در برابر انواع دیگر خوردگی همچون خوردگی حفره ای (pitting) ،خوردگی شکافی (crevicecorrosion) و ترک خوردگی تنشی(SCC) کاهش میدهد.
روش جلوگیری ازsensitization
با استفاده از منحنی های حساس سازی دما-زمان میتوان از حساس شدن جلوگیری نمود و تاثیر میزان کربن را روی این پدیده مشاهده نمود.در شکل پايين نمونه ای از اين منحنی ها را برای فولاد ۳۰۴ را مشاهده می تماييد.
روش دیگر جلوگیری از حساس شدن استفاده از فولادهای پایدار( stabilizedsteels) همچون 321 و 347 میباشد.اینگونه فولادهای زنگ نزن محتوی تیتانیوم (titanium) و یا نیوبیوم(niobium) بوده که میل به ترکیب با کربن دارند و به آسانی کرباید تشکیل میدهند،این موضوع باعث میشود حتی وقتی در طولانی مدت در معرض دمایsensitizationقرار بگیرد کروم در حلال باقی بماند .
تنها راه حل اصلاح فولادهای زنگ نزن حساس شده، آنیله کردن آن می باشد.
در جلسه بعد اسید شویی(pickling) و غیر فعال سازی (passivation) فولادها شرح داده خواهد شد.

[ghasem motamedi]

آبکاری با نیکل

نیکل یکی از مهمترین فلزاتی است که در آبکاری به کار گرفته می‌شود. تاریخچه آبکاری نیکل به بیش از صدها سال پیش باز می‌گردد این کار در سال 1843 هنگامی که R.Rotlger توانست رسوبات نیکل را از حمامی شامل سولفات نیکل و آمونیوم بدست آورد آغاز گردید بعد از آن Adams اولین کسی بود که توانست آبکاری نیکل را در موارد تجاری انجام دهد. نیکل رنگی سفید شبیه نقره دارد که کمی متمایل به زرد است و به راحتی صیقل‌پذیر و دارای خاصیت انبساط و انقباض٬ جوش‌پذیر بوده و مغناطیسی می‌بلاشد. آبکاری با نیکل اساسا به منظور ایجاد یک لایه براق برای یک لایه بعدی مانند کروم و به منظور فراهم آوردن جلای سطحی خوب و مقاومت در برابر خوردگی برای قطعات فولادی٬ برنجی و حتی بر روی پلاستیکهایی که با روش‌های شیمیایی متالیزه شده‌‌‌اند به کار می‌رود. مواد شیمیایی که در الکترولیتهای نیکل به کار می‌روند عبارتنداز:
· نمک فلزی (مهمترین آنها سولفات نیکل است و همچنین از کلرید نیکل و سولفومات نیکل نیز استفاده می‌شود.)
· نمک رسانا (برای بالا بودن قابلیت رسانایی ترجیحا از کلریدها مخصوصا کلرید نیکل استفاده می‌شود)
· مواد تامپونه کننده (برای ثابت نگه داشتن PH اصولا اسید بوریک به کار برده می‌شود.)
· مواد ضد حفره‌ای شدن (برای جلوگیری از حفره ای شدن به الکترولیتهای نیکل موادی اضافه می کنند که مواد ترکننده نامیده می شوند. سابقا از مواد اکسید کننده به عنوان مواد ضد حفره استفاده می‌شد.)
آبکاری با کروم
روکش‌های لایه کروم رنگی شبیه نقره٬ سفید مایل به آبی دارند. قدرت انعکاس سطح کروم‌کاری شده و کاملا″ صیقلی شده در حد 65% است (برای نقره 88%و نیکل 55%) در حالی که خاصیت انعکاس نقره و نیکل با گذشت زمان ضایع می‌شود٬ در مورد کروم تغییری حاصل نمی‌شود. لایه‌های کروم قابل جوشکاری نبوده و رنگ‌کاری و نقاشی را نمی‌پذیرند. کروم در مقابل گازها٬ موادقلیایی و نمکها مقاوم است اما اسید سولفوریک واسید کلریدریک وسایر اسیدهای هالوژن‌دار در تمام غلظتها ودر تمام درجه حرارتها بر روی کروم تاثیر می گذارند. به دنبال رویین شدن شیمیایی٬ روکش‌های کروم مقاومت خوبی در اتمسفر از خود نشان می‌دهند و کدر نمی‌شوند. از این رو به تمیز کردن و یا نو نمودن توسط محلولها یا محصولات حل کننده اکسیدها را ندارند. روکش‌های کروم تا 500 درجه سانتیگراد هیچ تغییری از نظر کدر شدن متحمل نمی‌‌شوند. رویین شدن حالتی است که در طی آن در سطح کروم٬ اکسید کروم (3+) تشکیل می شود. این عمل موجب جابه‌جایی پتانسیل کروم از 0.717 به 1.36 ولت می شود و کروم مثل یک فلز نجیب عمل می نماید. لایه های پوششی کروم براق با ضخامت پایین (در حدود 1 میکرومتر)که غالبا در کروم‌کاری تزیینی با آن روبه رو هستیم فولاد را در مقابل خوردگی حفاظت نمی‌کنند کروم کاری ضخیم که در مقابل خوردگی ضمانت کافی داشته باشد فقط از طریق کروم‌کاری سخت امکانپذیر است. با توجه به اینکه پوشش‌های کروم الکترولیتی سطح مورد آبکاری را به طور کامل نمی‌پوشانند از این رو کروم‌کاری تزیینی هرگز به تنهایی مورد استفاده قرار نمی‌گیرد بلکه همواره آن را به عنوان پوشش نهایی بر روی واکنش‌هایی که حفاظت سطح را در مقابل خوردگی ضمانت می‌نمایند به کار می‌روند. معمولا به عنوان پایه محافظ از نیکل استفاده می‌شود.
آبکاری با مس
مس فلزی است با قابلیت کشش بدون پاره شدن٬ نرم و هادی بسیار خوب جریان برق و گرما. مس از هیدروژن نجیب‌تر است و در نتیجه نه تنها در مقابل آب و محلولهای نمک‌دار بلکه در مقابل اسیدهایی که اکسیدکننده نیستند نیز مقاومت دارد. اکسیدکننده‌ها و اکسیژن هوا به راحتی مس را به اکسید مس (I) و یا اکسید مس (II) تبدیل می‌کنند اکسیدهایی که برخلاف خود فلز در اکثر اسیدها حل می‌شوند. به دلیل وجود گازهای مخرب در محیط که دارای گوگرد هستند٬ روی اشیایی که از جنس مس هستند لایه هایی از سولفور مس به رنگ‌های تاریک و یا سبز تشکیل می‌شود.
الکترولیت‌های آبکاری مس
· الکتر‌ولیت‌هایی برپایه اسید سولفوریک یا اسید فلوریدریک
· الکتر‌ولیت‌هایی که فسفات در بر دارند
· الکتر‌ولیت‌ها ی سیانیدی
الکترولیت‌های اسیدی بر پایه سولفات مس به غیر از مس‌اندود نمودن مستقیم سرب٬ مس و نیکل برای دیگر فلزات مناسب نیستند. اینها روی آهن٬ آلومینیم و روی به طور مستقیم تولید روکش نمی‌کنند اگر در یک الکترولیت اسید اشیایی از جنس آهن٬ آلومینیم و روی فرو ببریم یک لایه اسفنجی در نتیجه مبادله یونی ایجاد می‌شود. این یک لایه پایداری بدون چسبندگی برای لایه‌های دیگر خواهد بود. بنابراین قبل از مس‌اندود نمودن این فلزات در محیط اسیدی باید حتما یک عملیات مس‌اندود نمودن در محیط اسیدی انجام گرفته باشد. الکترولیت‌های سیانیدی٬ علی‌رغم سمی بودنشان به علت دارا بودن خواص خوب اهمیت زیادی پیدا کرده‌اند. پوششهای حاصل از حمام‌های سیانیدی دارای توان پوششی خوبی می‌باشند٬ آنها دارای دانه‌بندی حاصل از چسبندگی فوق‌العاده‌ای‌اند. در نتیجه پدیده‌های شدید پلاریزاسیون٬ قدرت نفوذ الکترولیت‌های سیانیدی بهتر از حمام های مس‌کاری اسید است. الکترولیت‌های پیروفسفات مس برای ایجاد روکش‌های زینتی روی زاماک٬ فولاد٬ آلیاژهای آلومینیم و برای پوشش سطحی فولاد بعد از عملیات سمانتاسیون به کار برده می‌شود. موارد کابردی دیگر می‌توان مس‌کاری سیم‌ها و شکل‌یابی با برق را نام برد.
آلیاژهای مس
برنج: آْلیاژی از مس و روی که CuZn30 نامیده می‌شود.
برنز: آلیاژی از مس و قلع می‌باشد.
آبکاری با روی
روی فلزی است به رنگ سفید متمایل به آبی٬ بالاتراز 100 درجه سانتیگراد شکننده٬ مابین100 الی 200 درجه سانتیگراد نرم٬ قابل انحنا و انبساط است و می‌توان به صورت ورقه‌های نازک درآورد٬ بالای 200 درجه سانتیگراد دوباره شکننده می‌شود. خاصیت تکنیکی خیلی مهم روی حفاظت خیلی خوب پوشش‌های آن در مقابل خوردگی است. این خاصیت ترجیحا بواسطه تشکیل لایه یکنواخت و چسبنده اتمسفر ایجاد می‌شود و عموما شامل اکسید و هیدروکسید کربنات روی و گاهی نیز سولفات و کلرید روی می‌باشد.
الکترولیت‌های آبکاری روی
· الکترولیت‌های اسیدی : اسید سولفوریک - اسید کلیدریک و اسید فلوبوریک.
· الکترولیت‌های بازی : سیانیدی - زنکاتی و پیروفسفات.
قدیمی‌ترین نوع روی‌کاری گالوانیزاسیون است . در این روش روی کاری٬ قطعات آهنی بعد از عملیات پرداخت در داخل روی مذاب در درجه حرارتی مابین 420 الی 450 درجه سانتیگراد فرو برده می‌شود. برای اهداف تزئینی از روی‌کاری براق استفاده می‌شود. اساسا″ ترکیب حمام‌های براق شبیه حمام‌های مات است٬ فقط حمام های براق دارای درجه خلوص بالاتر و بعلاوه مواد براق‌کننده آلی و غیرآلی می‌باشند. معمولا لایه‌های پوششی روی عملیات پسین شیمیایی توسط کروماته کردن و یا فسفاته کردن را پذیرا هستند. در نتیجه کروماته کردن لایه های روی خوردگی روی به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد.
آبکاری با کادمیوم
رنگ آن سفید بوده و به نقره شباهت دارد. بسیاری از خواص کادمیوم به روی شبیه اند. لایه کادمیوم به سهولت قابل لحیم‌کاری است. حفاظت ضدخوردگی کادمیوم شدیدا″ تحت تاثیر محیط خورنده می‌باشد. با توجه به اینکه فلز کادمیوم مسموم کننده است٬ بدین جهت از این لایه ها نباید برای قطعاتی که همیشه دم دست هستند و همچنین در صنایع غذایی استفاده نمود.
الکترولیت‌های آبکاری کادمیوم
حمام های کادمیوم کاری بسیار متداول از انحلال اکسید کادمیوم و یا سیانید کادمیوم در سیانید سدیم تولید می‌شوند. به وجود آمدن شکنندگی توسط هیدروژن در کادمیوم کاری سیانیدی سبب شده است که الکترولیت‌های اسیدی برای کاربردهای ویژه‌ای تهیه شوند. تنها فرایندی که امروزه سودمند است٬ بر پایه حمام‌های فلوئوبرات مبتنی است . عملیات پسین پوشش‌های کادمیوم نیز به منظور بهتر نمودن منظر قطعه انجام می‌یابد. غوطه‌ور نمودن کوتاه مدت در اسید نیتریک 0.5-0.3 درصد سبب براق شدن لایه‌ها از نوع نقره خواهد شد. در صورتی که بخواهیم لایه کادمیوم در مقابل خوردگی مقاوم‌تر شود٬ به طریق پسین با استفاده از محلول‌های اسید حاوی یونهای کروم (VI) ممکن خواهد بود. بر طبق غلظت و ترکیب محلول‌های کروم‌دار٬ لایه‌های کرومات به رنگهای آبی آسمانی٬ زرد براق یا سبز زیتونی ایجاد می‌شود که به طور قابل ملاحظه‌ای در مقابل خوردگی لایه را بهتر می‌نمایند.
آبکاری با قلع
قلع فلزی است براق٬ دارای رنگ سفید نقره‌ای٬ در درجه حرارت معمولی در مقابل آب و هوا مقاوم است و اسیدها و بازهای ضعیف به سختی روی آن اثر می‌گذارند. برعکس اسید و بازهای قوی به آسانی روی آن اثر می‌گذارند. به راحتی لحیم‌پذیر است. قلع در مقابل مواد غذایی و اتمسفر معمولی تحت تاثیر قرار نمی‌گیرد. با توجه به اینکه سمی نیست٬ کاربرد زیادی در پوشش‌کاری قطعات صنعتی مواد غذایی و صنعت کنسروسازی دارد. با توجه به لحیم‌کاری بسیار عالی در صنعت برق نیز به کار برده می‌شود.
الکترولیت‌های آبکاری قلع
· الکترولیت‌های اسیدی : اسید فنل سولفونیک - اسید هیدروفلوریک و اسید فلوئوروبونیک.
· الکترولیت‌های قلیایی : براساس استانات سدیم یا پتاسیم و هیدروکسیدهای مربرطه می‌باشد.
پوشش‌های قلع ایجاد شده روی قطعات به طریق الکترولیتی ظاهری کدر دارند با فرو بردن قطعات در حمام روغن داغ (Surfuion) براق می‌شوند. حمام‌های روغن داغ٬ خلل و فرج موجود در پوشش را از بین برده٬ مقاومت در مقابل خوردگی قشر را افزایش می‌دهند. همچنین با استفاده از یک محلول خیلی داغ کرومات قلیایی حاوی یک تر کننده٬ می‌توان مقاومت در مقابل خوردگی قشر قلع‌اندود شده را بهتر نمود.
آبکاری با نقره
نقره فلزی قیمتی (نجیب)٬ به رنگ سفید براق است. اسید کلریدریک٬ اسید سولفوریک و اسید استیک به طور جزیی بر آن اثر می‌کند٬ برعکس اسید نیتریک٬ آن را به صورت نیترات نقره حل می‌کند. نقره توسط سولفور هیدروژن و ترکیبات دیگر گوگرد تولید سولفور نقره به رنگ سیاه می‌نماید. اکسیژن هوا به نقره آسیبی نمی‌رساند.همچنین در مقابل اغلب محلول‌های نمکی و غذایی نیز مقاومت دارد.
الکترولیت‌های آبکاری نقره
حمام‌های نقره کاری شامل سیانید ساده نقره٬ کربنات پتاسیم٬ سیانید پتاسیم یا سیانید سدیم می باشد. هنگامی که از سیانید پتاسیم استفاده می‌شود پوشش به سختی می سوزد. ضمنا لایه‌ها براق و حمام‌ها دارای خاصیت هدایت جریان بیش‌تری هستند. سیانید قلیایی موجود در الکترولیت تحت تاثیر CO2 موجود در اتمسفر به طور جزیی تجزیه شده و تولید کربنات می‌کند. کربنات تولید شده خاصیت هدایت الکتریسیته و قدرت نفوذ الکترولیت را زیاد می‌کند . پوشش‌های نقره که در حمام‌های سیانیدی ساده ایجاد می‌شود کدر هستندو باید در هنگام پوشش‌کاری برش‌کاری نمود. عملیات اجتناب‌ناپذیر جلاکاری علاوه بر اینکه قیمت را بالا می‌برد٬ سبب از بین رفتن فلز نقره نیز می‌شوند. در حال حاضر حمام‌های نقره حاوی مواد افزودنی مختلف سبب ایجاد لایه‌های براق به کار برده می‌شوند. این حمام‌ها معایب الکترولیت‌های ساده را ندارند.
آبکاری با طلا
طلا فلزی‌ است قیمتی (نجیب)٬ به رنگ زرد٬ در طبیعت به صورت خالص پیدا می‌شود. طلا در مقابل اتمسفر٬ آب٬ محلول‌های نمکی و اسیدها آسیب ناپذیر است. تنها تیزاب (یک حجم نیتریک و سه حجم اسید کلریدریک) یا اسید کلریدریک با داشتن اکسیدکننده‌ها طلا را حل می‌کند. برای بهتر نمودن خواص پوشش طلای ترسیب شده به طریق الکتروشیمیایی٬ به الکترولیت‌های طلا مواد شیمیایی کاملا مشخص افزوده می‌شود. پوشش‌های آلیاژی نقش مهمی در روکش طلای الکترولیتی دارند. همچنین می‌توان به طور مناسبی خواص ویژه روکش‌ها٬ مانند سختی٬ براق نمودن و رنگ را تحت تاثیر قرار داد. طلاکاری با ضخامت کم (آبنوس‌کاری الکتریکی طلا) درزرگری به کار می‌رود. ایجاد لایه‌هایی با ضخامت نسبتا نازک به ضخامت در حدود 0.01 الی 0.1 میکرومتر فلز پایه را در مقابل کدر شدن مقاوم می‌کند. به علاوه رفته رفته لایه‌های ضخیم به ویژه در قطعات صنعتی به کار می‌برند٬ به عنوان مثال در صنعت الکترونیک برای ارتباطات در مدارهای چاپی٬ در صنایع فضایی٬ در ساختن وسایل سفره (کارد٬ قاشق و چنگال) و در صنعت شیمیایی به عنوان ضدخوردگی.
آبکاری با فلزات گروه پلاتین
به طو کلی پلاتین٬ پالادیوم٬ رودیوم٬ روتنیوم٬ اسمیوم و اریدیوم را فلزات گروه پلاتین می‌نامند. فلزات گروه پلاتین در صنعت مدرن رفته رفته اهمیت پیدا می‌کنند و از آنجایی که گرانبها هستند سعی می شود به جای استفاده از فلزات گروه پلاتین در صنعت پوشش کاری٬ از فلزات دیگر استفاده شود. از فلزات گروه پلاتین در صنعت تجهیزات آزمایشگاهی پیشرفته و مدرن٬ در صنعت الکتروتکنیک٬ در زرگری و در صنعت شیمیایی به عنوان کاتالیزور استفاده می‌کنند.
آبکاری اجسام غیر هادی
پوشش‌کاری مواد غیر هادی (مثلا : شیشه٬ موادمعدنی٬ نیمه‌هادیها٬ سرامیک٬ چرم٬ برگ درختان٬ چوب٬ پارچه و مواد پلاستیکی) به روش گالوانیک (الکترولیتی با استفاده از منبع جریان خارجی)٬ در صورتی که سطح آنها قبلا توسط یک روکش هادی جریان پوشیده شده باشد٬ ممکن خواهد شد. مشکلات فلز اندود نمودن غیر هادی‌ها٬ در ترسیب الکترولیتی نیست٬ بلکه در چسبندگی روکش فلزی است. غیرهادی ها بعد از یک آماده‌سازی کامل٬ آماده فلزاندود کردن هستند که بر روی آنها بتوان یک پوشش فلز با چسبندگی خوب افزود. در نتیجه فلزاندود نمودن مواد پلاستیکی٬ خواص جالب پلاستیک (برای مثال٬ وزن سبک٬ تغییر شکل آسان با کیفیت سطح استثنایی٬ ارزان قیمت بودن نسبت به فلز) با خواص روکش‌های فلزی حاصله از آبکاری با برق به دست می‌آید.

[ghasem motamedi]

ریخته‌گری
ریخته‌گری ، عبارت از شکل دادن فلزات و آلیاژها از طریق ذوب ، ریختن مذاب در محفظه‌ای به نام قالب و آنگاه سرد کردن و انجماد آن مطابق شکل محفظه قالب می‌‌باشد. این روش ، قدیمی‌‌ترین فرآیند شناخته شده برای بدست آوردن شکل مطلوب فلزات است. اولین کوره‌های ریخته‌گری از خاک رس ساخته شده است که لایه‌هایی از مس و چوب به تناوب در آن چیده شده است و برای هوا دادن از فوتک بزرگی استفاده می‌‌کردند.ریخته‌گری هم علم است و هم فن و هم هنر است و هم صنعت. به هر میزان که ریخته‌گری از حیث علمی ‌پیشرفت می‌‌کند، ولی در عمل هنوز تجربه ، سلیقه و هنر قالب ساز و ریخته‌گر است که تضمین کننده تهیه قطعه‌ای سالم و بدون عیب است. این فن از اساسی‌ترین روشهای تولید می‌‌باشد، بدلیل اینکه بیشتر از 50 درصد از قطعات انواع ماشین آلات به این طریق تهیه می‌‌شوند. فلزاتی که خاصیت پلاستیکی کمی ‌دارند با قطعاتی که دارای اشکال پیچیده هستند، به روش ریخته‌گری شکل داده می‌‌شوند.
متالوژی پودر
با وجود اینکه از نظر تاریخی ، متالوژی پودر از قدیمی‌‌ترین روشهای شکل دادن فلزات است، اما تولید در مقیاس تجارتی با این روش ، از جدیدترین راههای تولید قطعات فلزی است. در دوران باستان از روشهای متالوژی پودر برای شکل دادن فلزاتی با نقطه ذوب بالاتر از آنچه در آن زمان داشتند، استفاده می‌‌شد. اولین بار در اوایل قرن نوزدهم بود که پودر فلزات با روشی مشابه آنچه امروزه بکار می‌‌رود، با متراکم نمودن به‌صورت یکپارچه در آورده شد. متالوژی پودر ، فرایند قالب‌گیری قطعات فلزی از پودر فلز توسط اعمال فشارهای بالا می‌‌باشد. پس از عمل فشردن و تراکم پودرهای فلزی ، عمل ««تف جوشی»» در دمای بالا در یک اتمسفر کنترل شده ، انجام می‌گیرد که در آن ، فلز متراکم ، جوش خورده ، به‌صورت ساختمان همگن محکمی ‌پیوند می‌‌خورد.
شکل دادن
در فرآیند شکل دادن با استفاده از روشهای مختلف مانند:
نوردکاری ، آهنگری ، اکستروژن ، کشیدن ، پرس کاری ، چرخشی ، الکترومغناطیسی و الکتروهیدرولیکی و غیره ، محصول به‌صورت نهایی شکل داده می‌‌شود.
جوشکاری
بطور کلی ، جوشکاری ، عمل اتصال دادن قطعات فلزی به یکدیگر ، توسط گرم کردن محلهای تماس تا حالت ذوب و تخمیر است که اتمهای هر دو قطعه فلز در منطقه جوش در هم نفوذ کرده ، پس از سرد شدن اتصال محکمی ‌ایجاد می‌‌شود. جوشکاری و لحیم کاری از هنرهای قدیمی ‌محسوب می‌شود. در زمانهای گذشته توسط رومیان برای اتصال ذرات طلا در زیورآلات بکار گرفته می‌‌شد.امروز روشهای جوشکاری متعددی در صنعت بکار برده می‌‌شود که به چهار گروه جوشکاری فشاری ، جوشکاری ذوبی ، جوشکاری زرد و لحیم کاری تقسیم می‌‌شوند.
ماشین کاری
فرآیند ماشین کاری ، عبارت از شکل دادن مواد توسط تراش و برش می‌‌باشد. این عمل بوسیله ابزارها و ماشینهای تراش و برش انجام می‌گیرد. مقدار قشری که از قطعه اولیه برداشته می‌‌شود تا قطعه صیقلی و نهایی ایجاد گردد، اصطلاحا ««تراش خور»» نامیده می‌‌شود. در ماشین کاری ، قطعات برحسب نوع کار از ماشینهای تراش ، فرز ، مته صفحه تراش ، کله زنی ، سنگ زنی ، تیز کاری و سوراخ کن استفاده می‌‌شود که معمولا این قطعات خود محصول فرآیندهای ریخته‌گری ، آهنگری ، نورد و غیره می‌‌باشند. ماشین کاری فلز با وسایل تخلیه الکتریکی پرفرکانس نیز فرآیند نسبتا جدیدی است که به میزان وسیعی بکار گرفته می‌‌شود. این روش برای ماشین کاری اشکال پیچیده و بریدن مقاطع نازک از نیمه رساناها و آلیاژهای وسایل فضایی بکار می‌‌روند.

[ghasem motamedi]

آشنایی با روش های آلیاژ سازی

خصوصیات آلومینیم:
آلومینیم دارای هدایت قابلیت هدایت حرارتی بالایی می باشد که بعد از نقره و مس بهترین هادی حرارتی شناخته می شود و دارای دانسیته ای در حدود 2/7 سانتی متر مکعب است . که به همین دلیل جزو آلیاژ های سبک محسوب می شود .
این آلیاژ دارای مقاومت به خوردگی زیاد است که به علت ایجاد لایه پایدار اکسیدی متخلخل می باشد .
دارای نقطه ذوب پایین در حدود 670 درجه سانتیگراد است و قابلیت انجام عملیات حرارتی دارد اما عملیات حرارتی آن اج هاردینگ یا پیر سازی می باشد و دارای قابلیت انجام کار مکانیکی و تغییر فرم سرد و گرم می باشد . و این الیاژ را می توان در قالب های دائمی و یا فورج نیز استفاده کرد .
کاربرد آلومینیم :
این آلیاژ به علت ویژگی های خاصی که دارد در بیشتر صنایع از جمله اتومبیل سازی غذاسازی ساختمان سازی بلوکه های سیلندر خودرو اسکلت سازی صنایع پتروشیمی و صنابع هوایی به کار می رود .
آلیاژ های آلومینیم :
به طور کلی آلیاژ های آلومینیم به دو دسته کلی تقسیم می شود :
1- آلیاژ های نوردی
2- آلیاژ های ریخته گی
نکته :
آلومینیم به علت داشتن ساختار FCC و تراکم زیاد در ساختار شبکه بلوری اش فرم کاری خوبی در درجه حرارت محیط دارد .
1- آلیاژ های نوردی :
در آلیاژ های نوردی ابتدا آلیاژ به شکل شمش ریخته شده سپس با توجه به شرایط تولید هر یک از فرآیند های کار سرد شامل : نورد ، فورج ، سوراخ کاری برش و .... روی قطعه انجام می شود .
2- روش های تولید شمش های نوردی :
معمولا دو روش برای تهیه شمش نوردی استفاده می شود :
1- روش مداوم (countinus)
2- روش نیمه مداوم و یا تکباری ( non countinus)
روش مداوم :
این روش که از سرعت تولید بالایی برخوردار است که به این صورت می باشد که ذوب ریزی به صورت مداوم ادامه پیدا می کند .
به این صورت که محفظه ای از فولاد گرم که در زیر پاتیل مذاب قرار دارد مذاب را به صورت دائم دریافت می نماید ، مذاب پس از رها شدن از پاتیل وارد محفظه شده و در مرحله اول آب گرد هایی که در قسمت بالای محفظه قرار دارند مذاب را به مرحله خمیری می رساند در مرحله بعد مذاب به مرحله آب فشان رسیده و به طور کامل منجمد می شود و در پایان تیغه ای که در انتهای محفظه قرار دارد فلز را برش زده و بر روی صفحه نقاله می اندازد .
2- روش تکباری :
این روش که در کارخانه ها و به وسیله قالب های ماسه ای انجام می شود به این صورت است که ابتدا کوره را به مقدار معینی شارژ کرده سپس شارژ آماده شده را در قالب های مورد نظر می ریزند .
تهیه آلیاژ های ریخته گی ( فرآیند شکل ریزی)
هدف تولید :
تولید شکل نهایی قطعه به صورت مذاب ریزی مستقیم
انواع مواد شارژ جهت ریخته گری آلیاژ های آلومینیم
1- شمش اولیه : این شمش معمولا در کارخانه های ریخته گری تولید می شود و از درصد خلوص بالایی در خدود 99/9 % برخوردار است که معمولا به صورت پوکه های مستطیل شکل با وزن 15 الی 20 کیلو گرم تهیه می شوند . که جهت آلیاژ سازی آن ها از شمش های منیزیم ، روی ، سیلیسیم استفاده می شود که معمولا از شمش های منیزیم و سیلیسیم درمواقعی استفاده می شود که بخواهیم درصد کمی منیزیم و سیلیسیم به مذاب اضافه کنیم در غیر این صورت از الیاژ ساز ها یا هاردنر ها (hardner) استفاده می کنیم
2- شمش های ثانویه این شمش ها معمولا از ذوب مجدد قراضه های و برگشتی ها تولیدمی شود و با توجه به اینکه عملیات تصفیه و تمیز کاری روی این شمش ها انجام می شود از لحاظ قیمت گرانتر از شمش های اولیه می باشد اما دارای درصد خلوص و کیفیت بالاتری نسبت به شمش های اولیه می باشد .
3- قراضه ها :
که قیمت مناسبی داشته ولی قبل از استفاده باید عملیات تمیز کاری بر روی آن ها انجام شود .
4- برگشتی ها :
این شمش ها انواع قطعات معیوب سیستم راهگاهی را شامل می شود که به جهت شارژ مجدد در ریخته گری استفاده می شود .
5- آلیاژ ساز ها و یا هاردنر ها ( آمیژن ها ):
این گروه از آلیاژ ساز ها هنگامی استفاده میشود که قرار باشد عناصری را با نقطه ذوب بالاتر یا نقطه ذوب پایین تر به مذاب اضافه کنیم به عنوان مثال اضافه کردن مس با نقطه ذوب 1080 درجه سانتیگراد به مذاب آلومینیم که این عمل باید به صورت آمیژن انجام شود . یا اضافه کردن روی با نقطه ذوب 420 درجه سانتیگراد به مذاب آلومینیم که باید به صورت آمیژن انجام شود .
آمیژن آلومینیم سیلیسیم ( سیلومین):
نکته : آمیژن به معنی عنصری است که با آلومینیم آلیاژ سازی شده است . مانند آمیژن مس
نکته : فلزاتی که دارای نقطه ذوب پایین هستند به علت فشار بخار زیاد در ریخته گری آلومینیم اگر به صورت خالص به مذاب اضافه شوند باعث پاشش مذاب می شوند .
انواع روش های تولید هاردنر ها :
روش اول : در این روش ابتدا مذاب آلومینیم را تهیه نموده سپس فلز مورد نظر را به صورت قطعات ریز و کوچک در داخل فویل های آلومینیمی قرار می دهیم و آرام و آرام به مذاب آلومینیم اضافه می کنیم
روش دوم : آلومینیم و فلز مورد نظر را به صورت جداگانه ذوب کرده و سپس فلز با نقطه ذوب بالا را به صورت باریکه مذاب به مذاب آلومینیم اضافه کرده و هم می زنیم . مثال :
اگر بخواهیم آلیاژی از آلومینیم بسازیم که دارای ترکیب
5% سیلیسیم
0.4 % منیزیم
1/2 % مس
و بقیه نیز آلومینیم باشد . و مواد مورد استفاده نیز شامل شمش اولیه با خلوص 99/99 درصد
1- آمیژن سیلومین با 13 درصد سیلیسیم
2- آمیژن منیزیم با 10 درصد منیزیم
3- آمیژن مس با 50 درصد مس
جهت تهیه 100 کیلوگرم از مذاب چه مقادیری از این مواد باید مصرف شود .
تلفات استاندارد :
سیلیسم 1%
منیزیم 3%
مس 1%
آلومینیم 1%

[ghasem motamedi]

میکروسکوپ نیروی اتمی

میکروسکوپ نیروی اتمی(م.ن.ا)[1]* یا میکروسکوپ‌های نیروی پویشی[2]* در سال ۱۹۸۶ توسط کوئِیْت، بنینگ و گربر[3]* اختراع شد.
مانند تمام میکروسکوپ‌های پراب پویشی[4]* دیگر، م.ن.ا از یک پراب (probe) تیز که بر روی سطح نمونهٔ تحت بررسی حرکت می‌کند، استفاده می‌کند.
در مورد م.ن.ا، نوکی[5]* بر روی کانتی‌لیور(اهرم) وجود دارد که در اثر نیروی بین نمونه و نوک خم می‌شود.
با خم شدن کانتی‌لیور، انعکاس نور لیزر بر روی آشکارسازنوری[6]* جابجا می‌شود. بدین ترتیب می‌توان جابجایی نوک کانتی‌لیور را اندازه‌گیری کرد. از آنجایی که کانتی‌لیور در جابجایی‌های کوچک از قانون هوک پیروی می‌کند، از روی جابجایی کانتی‌لیور می‌توان نیروی برهم‌کنش بین نوک و سطح نمونه را بدست آورد. و از روی نیروی بین اتم‌های سطح نمونه و پراب، می‌توان فاصلهٔ بین نوک و سطح نمونه، یا همان ارتفاع آن قسمت از نمونه را بدست آورد.
حرکت پراب بر روی نمونه توسط دستگاه موقعیت‌یاب بسیار دقیقی انجام می‌شود که از سرامیک‌هایپیزوالکتریک ساخته می‌شود. این پویشگر توانایی حرکت در مقیاس زیر آنگستروم را دارد.
حالت‌های کارکرد
حالت تماسی
در این حالت تماسی بین نوک میکروسکوپ و نمونه وجود ندارد و تصویر سازی از نیروی جاذبهٔ بین نوک و نمونه انجام می‌شود.
حالت بدون تماس
در این حالت نوک میکروسکوپ با نمونه در تماس بوده و تصویر سازی از نیروی دافعهٔ بین نوک و نمونه انجام می‌شود.
حالت تماس متناوب (ضربه‌ای)
این حالت نیز مانند حالت بدون تماس است با این تفاوت که در حالت تماس متناوب نوک کانتی‌لیور مرتعش به آرامی با نمونه برخورد می‌کند. در این روش، تصویرسازی با استفاده از دامنه‌ی ارتعاش کانتی‌لیور انجام می‌شود.


مزایا و معایب
·مزایا
oسادگی تهیهٔ نمونه
oاطلاعات دقیق ارتفاع
oقابلیت کار در هوا، خلا و مایعات
oقابلیت مطالعهٔ سیستم‌های زیستی زنده
·معایب
oبازهٔ مطالعهٔ عمودی محدود
oبازهٔ بزرگنمایی محدود
oوابستگی اطلاعات بدست آمده به نوع نوک میکروسکوپ
oامکان آسیب دیدن نوک میکروسکوپ یا نمونه
میکروسکوپ نوری روبش میدان نزدیک
مقدمه
مطالعه مواد و ساختارها در اندازه‌های میکرو و نانو نیاز به میکروسکوپ‌های با قدرت تفکیک بالا دارد، که به دلیل محدودیت پراش حاکم بر میکروسکوپ‌های کلاسیک که در آن از عدسی‌ها استفاده می‌شود، دستیابی به این تفکیک با استفاده از این نسل از میکروسکوپ‌ها امکان پذیر نیست. در راستای دستیابی به این هدف میکروسکوپ‌های روبشی – پیمایشی ساخته شدند، که در آنها با بررسی نقطه به نقطه جسم و یا سطح مورد نظر و جمع آوری اطلاعات آنها و تحلیل این داده‌ها می توان به مورفولوژی و خواص سطح نمونه مورد نظر دست یافت.
ساخت این نسل از میکروسکوپ‌ها با ساخت میکروسکوپ‌ الکترونی آغاز گردید و به مرور زمان نمونه‌های کاملتر و یا جدید تری از این گروه از میکروسکوپ‌ها ساخته شدند که هر یک برای مصارف خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرد. با وجود دقت بالای این میکروسکوپ‌ها مطالعه برخی از نمونه‌ها بوسیله این نوع از میکروسکوپ‌ها که عمدتا دارای ساختاری شبیه میکروسکوپ‌های الکترونی دارند به علل متعدد ممکن نیست. از جمله اینکه این میکروسکوپ‌ها، به استثنا برخی از آنها، نیاز به آماده سازی نمونه برای مطالعه توسط میکروسکوپ دارند که این امر ممکن است مشخصات نمونه را دچار دگرگونی کند و یا آن را در مواردی مثل نمونه‌های زنده و زیستی از حالت زنده بودن خارج کند. عللی از این دست و پیشرفت علم نورشناخت و ساخت لیزر و فیبر‌های نوری باعث شد تا میکروسکوپ‌های نوری زاده شوند که برخی از این معایب را مرتفع ساختند.
همانگونه که بیان شد این دسته از میکروسکوپ‌ها نیز به میکروسکوپ‌های روبشی ـ پیمایشی تعلق دارند و بنابراین نیاز به نوک‌های تیزی برای تاباندن نور به سطح نمونه و جمع آوری آن به منظور دستیابی به اطلاعات نمونه دارند. این نوک معمولا از فیبرهای نوری که ساخته می‌شود. ساخت این نوکها با معمولا با دو روش "گرما-کششی" و "تراش شیمیایی" انجام می شود.
کاربردها
همانگونه که در بالا بیان شد کاربرد عمده این میکروسکوپها بیشتر در مطالعه نمونه های زنده می باشد.
میکروسکوپ الکترونی عبوری

میکروسکوپ الکترونی عبوری یا TEM نوعی میکروسکوپ الکترونی است که قابلیت عکس‌برداری از ریزساختار مواد با بزرگنمایی ۱٬۰۰۰ تا ۱٬۰۰۰٬۰۰۰ برابر با قدرت تفکیکی در حد کوچکتر از ۱ نانومتر را دارد. میکروسکوپ الکترونی عبوری همچنین توانایی آنالیز عنصری، تعیین ساختار و جهت کریستالی اجزایی به کوچکی ۳۰ نانومتر را به صورت کیفی و کمی دارد.
تاریخچه
لوئیس دو بروگلی در سال ۱۹۲۵ برای اولین بار تئوری خصوصیات موجی الکترونها که طول موجی کمتر از نور مرئی دارند را ارائه کرد. در سال ۱۹۲۷ دیویسون و گرمر و همچنین تامپسون و رید بطور مستقل آزمایشات کلاسیک تفرق الکترونی را انجام دادند که نشان‌دهنده‌ی طبیعت موجی الکترون‌ها بود. در سال ۱۹۳۲ روسکا و نول اولین بار ایده‌ی میکروسکوپ الکترونی را مطرح کردند. در سال ۱۹۳۶ اولین میکروسکوپ الکترونی عبوری توسط شرکت Metropolitian-Vickers در انگلستان ساخته شد.

عکس میکروسکوپ الکترونی روبشی از یک نمونه‌ی آماده شده برای میکروسکوپ الکترونی عبوری که توسط تابش یونی متمرکز نازک شده است. غشای نازک برای بررسی توسط TEM مناسب است ولی با ضخامت حدود ۳۰۰ نانومتر بدون نازک کردن بیشتر برای بررسی توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری وضوح بالا مناسب نخواهد بود.
نمونه‌ها
شکل : فقط مواد جامد
اندازه : دیسکی با قطر ۳ میلی‌متر و ضخامت تقریبی ۵ میکرومتر

آماده‌سازی : باید برش‌هایی از نمونه تهیه شده و به کمک الکتروپولیش تا حدی نازک شود که به الکترونها اجازه‌ی عبور بدهد.

زمان تقریبی مورد نیاز : ۳ تا ۳۰ ساعت برای هر نمونه (بدون احتساب زمان آماده‌سازی)
باید برش‌هایی از نمونه تهیه شده و به کمک الکتروپولیش تا حدی نازک شود که به الکترونها اجازه‌ی عبور بدهد.
زمان تقریبی مورد نیاز
۳ تا ۳۰ ساعت برای هر نمونه (بدون احتساب زمان آماده‌سازی)

برخی از کاربردها
·تعیین جهت رشد مواد بلورین و صفحات کریستالی
·تعیین عیوب بلوری و مرزدانه‌ها
·تشخیص مناطق دارای تنش پسماند
·شناسایی ترکیب شیمایی فازهای غیرآلی
محدودیت‌ها
·فرآیند تهیه‌ی نمونه‌ها بسیار زمان‌بر و خسته‌کننده است.
میکروسکوپ الکترونی روبشی
میکروسکوپ الکترونی روبشی یا SEM نوعی میکروسکوپ الکترونی است که قابلیت عکس‌برداری از سطوح با بزرگنمایی ۱۰ تا ۱۰۰۰۰۰ برابر با قدرت تفکیکی در حد ۳ تا ۱۰۰ نانومتر (بسته به نوع نمونه) را دارد.
تاریخچه
نخستین تلاش‌ها در توسعهٔ میکروسکوپ الکترونی روبشی به سال ۱۹۳۵ بازمی‌گردد که نول[1]* و همکارانش در آلمان پژوهش‌هایی در زمینهٔ پدیده‌های الکترونیک نوری انجام دادند. آرْدِن [2]* در سال ۱۹۳۸ با اضافه کردن پیچه‌های جاروب‌کننده به یک میکروسکوپ الکترونی عبوری توانست میکروسکوپ الکترونی عبوری-روبشی بسازد.
استفاده از میکروسکوپ SEM برای مطالعهٔ نمونه‌های ضخیم اولین بار توسط زوُرِکین[3]* و همکارانش در سال ۱۹۴۲ در ایالات متحده گزارش شد. قدرت تفکیک میکروسکوپ‌های اولیه در حدود ۵۰ نانومتر بود.
عکس میکروسکوپ الکترونی روبشی از آلیاژ کبالت-سماریم-مس که بطور عمیق توسط محلول ۱۰ درصد اسید نیتریک در اتیل الکل (نایتال) برای حذف مواد بین دندریت‌های اصلی اچ شده‌است.
شکل
هر جامد یا مایعی که فشار بخاری کمتر از ‎۱۰-۳ تور داشته باشد
اندازه
محدودیت اندازه توسط طراحی میکروسکوپ الکترونی روبشی تعیین می‌شود. معمولاً نمونه‌هایی با اندازهٔ ۱۵ تا ۲۰ سانتی‌متر را می‌توان در میکروسکوپ قرار داد.
آماده‌سازی
تکنیک‌های پولیش و اچمتالوگرافی استاندارد برای مواد هادی الکتریسیته کافی هستند. مواد غیرهادی معمولاً با لایهٔ نازکی از کربن، طلا یا آلیاژهای طلا پوشش داده می‌شوند.
برخی از کاربردها
·بررسی نمونه‌های آماده شده برای متالوگرافی در بزرگنمایی بسیار بیشتر از میکروسکوپ نوری.
·بررسی مقاطع شکست و سطوحی که اچ عمیق شده‌اند و مستلزم عمق میدان بسیار بیشتر از میکروسکوپ نوری هستند.
·ارزیابی گرادیان ترکیب شیمیایی روی سطح نمونه‌ها در فاصله‌ای به کوچکی ۱ میکرومتر
محدودیت
·کیفیت تصویر سطوح تخت نظیر نمونه‌هایی که پولیش و اچ متالوگرافی شده‌اند، معمولاً در بزرگنمایی کمتر از ۳۰۰ تا ۴۰۰ برابر به خوبی میکروسکوپ نوری نیست.

[venus&earth]

سلام وخسته نباشید.
از دوستان خواهش میکنم در مورد طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی اطلاعاتی به من بدهید

متشکرم