خزش یکی از پدیده‌های فنی حیاتی در زمینه مهندسی مواد و فناوری فلزات است که نشان‌دهنده وقوع تغییرات شکل فلزات در شرایط خاص می‌باشد. این پدیده می‌تواند به فلزاتی که در برابر آن ضعیف هستند، آسیب‌های جدی و حتی نابودکننده وارد کند. خزش عمدتاً در شرایطی اتفاق می‌افتد که دما بسیار بالا و تنش‌های پایین‌تر از مقاومت تسلیم فلز حاکم است، که به عنوان یک عامل مخرب برای ساختمان و سازه‌های فلزی محسوب می‌شود.
اطلاعات کافی در مورد خواص فیزیکی و شیمیایی فلزات، از جمله خواص مرتبط با خزش، می‌تواند در فرآیند انتخاب مواد مناسب و پیشگیری از آسیب‌ها و عواقب جدی ناشی از این پدیده بسیار مؤثر باشد. بنابراین، برای کاهش خطرات مرتبط با خزش، ضروری است که مهندسان و طراحان با دقت به این موضوع توجه کنند و مواد مناسب را با توجه به شرایط کاربردی انتخاب کنند. این مقاله به بررسی دقیق‌تر و تبیین جزئیات این مسئله از دیدگاه‌های مختلف می‌پردازد، تا مهندسان و فن‌آوران را در فرآیند تصمیم‌گیری و طراحی کمک نماید.
مراحل خزش فلز
مرحله‌ی اول: خزش اولیه
در مرحله اولیه خزش، یک سری فرآیندهای پیچیده از تغییر شکل آغاز می‌شود. این مرحله با آغاز تغییر شکل الاستیک، که این نوع تغییر شکل قابل بازگشت است، شروع می‌شود. تغییر شکل الاستیکی ناشی از کشش پیوند اتمی است و به طور معمول موقتی است، به این معنی که پس از از بین رفتن کشش، فلز به حالت اولیه خود بازمی‌گردد. سپس، مرحله تغییر شکل پلاستیک آغاز می‌شود که در طول آن، تغییر شکل با سرعت نسبتاً زیادی رخ می‌دهد. با گذشت زمان، این فرآیند به آرامی‌ترین شکل خود می‌رسد. این کاهش در سرعت خزش به دلیل افزایش سختی سطح فلزی در انتهای مرحله اولیه رخ می‌دهد. این تغییرات در فرآیند تغییر شکل، ابعاد مهمی را برای درک بهتر مکانیسم خزش فلزات ارائه می‌دهد.
مرحله‌ی دوم: خزش ثانویه
با ثابت شدن سرعت کرنش، فرآیند خزش در مرحله دوم فعال می‌شود. این مرحله معمولاً با یک نرخ تغییر شکل کمتر نسبت به مراحل اول و سوم خزش همراه است. در طول مرحله دوم، سرعت خزش ثابت و نسبتاً کند باقی می‌ماند؛ این به این دلیل است که هنوز هیچ تغییر چشمگیری در ساختار داخلی فلز اتفاق نیافتاده است. در این مرحله، فلز هنوز مقاومت‌های لازم برای تغییر شکل به صورت محسوسی را ندارد و به طور نسبی استوار باقی می‌ماند. این فاز از فرآیند خزش نشان‌دهنده‌ی استحکام نسبی فلز در برابر تغییرات شکل است که همچنان در مقابل تحمل تنش‌های خزشی می‌ایستد.
پیشنهاد سایت : همه‌چیز در مورد نبشی کرنربید و نصب آن
مرحله‌ی سوم : خزش سوم
مرحله سوم خزش، به عنوان مرحله پایانی و حیاتی در فرآیند تغییر شکل فلزات به دلیل خزش، شناخته می‌شود. این مرحله ایستایی، زمانی آغاز می‌شود که فلزی بتواند آسیبی به ساختار ریزساختاری خود تحمل کند. وقتی که حفره‌های ریزساختاری به اندازه کافی شکل گرفته‌اند، در نهایت فلز به طور کامل شکسته می‌شود و باعث آسیب‌های جدی در ساختار فلزی می‌شود. در این مرحله، فلز دیگر قابلیت تحمل تنش‌های خزشی را ندارد و این باعث کاهش کارایی و عمر مفید مواد فلزی می‌شود. این فاز از فرآیند خزش نشان‌دهنده‌ی ضعف و ناتوانی فلز در مقابل تحمل تنش‌های خزشی است که می‌تواند منجر به افت کارایی و کیفیت مواد فلزی شود.
نمونه‌های متداول خزش فلز
چگونه از وقوع خزش جلوگیری کنیم؟
با اعمال چندین روش متنوع، می‌توان به‌طور چشمگیری آثار مخرب خزش را کاهش داد:
1. کاهش دمای فرآیند فلزکاری؛ این روش، در بسیاری از موارد می‌تواند به عنوان یک راهکار مؤثر برای کاهش خزش مورد استفاده قرار گیرد. با این حال، باید توجه داشت که این روش همیشه قابل اجرا نیست و ممکن است در شرایط خاص محدودیت‌هایی داشته باشد.
2. کاهش فشار ثابتی که فلز باید تحمل کند؛ این روش نیز می‌تواند به عنوان یکی از راهکارهای مؤثر در پیشگیری از خزش در نظر گرفته شود. با این حال، باید توجه داشت که این روش نیز بسته به نوع کاربرد، ممکن است در برخی موارد امکان‌پذیر نباشد.
3. استفاده از فلزات با دانه‌های بزرگتر؛ این روش می‌تواند اثرات خزش را به‌طور چشمگیری کاهش داده و مقاومت فلزات را در برابر این پدیده افزایش دهد.
4. افزودن عناصر آلیاژی خاص به فلزات؛ این عمل، به عنوان یکی دیگر از راهکارهای مؤثر در افزایش مقاومت فلزات در برابر خزش مورد استفاده قرار می‌گیرد.
5. حذف حفره‌های خالی از ریزساختار فلز؛ این اقدام می‌تواند به کاهش احتمال وقوع خزش کمک کند و سطح مقاومت فلز را افزایش دهد. این روش با افزایش یکنواختی و استحکام ساختار فلز، می‌تواند تأثیر بسزایی در کاهش اثرات خزش داشته باشد.
پدیده خزش در سرامیک‌ها به اندازه‌ای حائز اهمیت است که نمی‌توان آن را فراموش کرد. این اهمیت بسیاری به دلیل وسعت کاربردهایی است که دماهای بالا در صنایع مختلف، به ویژه در سرامیک، دارند. به عنوان مثال، در صنایع فولاد، شیشه‌سازی، پزشکی و فضایی، دماهای بالا معمولاً به کار می‌روند و لذا مسائل مربوط به خزش در این حوزه‌ها بسیار حیاتی هستند. علاوه بر این، مکانیزم‌های نفوذی خزش در سرامیک‌ها نسبت به فلزات پیچیده‌تر و متنوع‌تر عمل می‌کنند، که این امر نیازمند توجه و مطالعه دقیق تری به این پدیده می‌شود.
به علاوه، همانطور که در این مطلب بیان شده است، خزش یک پدیده استثنایی است که توانایی ایجاد تغییرات غیرقابل بازگشتی در شکل فلزات را قبل از رسیدن به تنش تسلیم دارد. این امر به ویژه در مواردی که امنیت و استحکام سازه‌ها و قطعات بسیار حیاتی است، اهمیت بسیاری دارد.
بنابراین، بررسی و درک دقیق‌تر این پدیده در سرامیک‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است. این مطالعات می‌توانند به طراحان و مهندسان کمک کنند تا مواد مناسب‌تری را برای کاربردهای خاصی مانند ساخت قطعات مقاوم در برابر خزش انتخاب کنند و در نتیجه، عملکرد و کارایی سیستم‌ها و وسایل تولیدی را بهبود بخشند.
در این مقاله، به بررسی گسترده‌تری از مواردی که در برابر خزش حساس هستند، پرداخته شده است. علاوه بر این، به نحوه تأثیرگذاری شرایط تنش و دمای بالا بر این پدیده نیز پرداخته شده است. این بررسی‌ها نشان داده‌اند که اکثر مصارفی که در معرض این شرایط قرار می‌گیرند، از خزش حساسیت بیشتری به خود نشان می‌دهند. از این رو، استفاده از روش‌های متنوع برای جلوگیری از وقوع این پدیده از لحاظ فنی و عملی بسیار حائز اهمیت است.
این مطالعات می‌توانند به طراحان و مهندسان کمک کنند تا راهکارهایی مناسب برای کنترل و پیشگیری از خزش را در نظر بگیرند. به ویژه در صنایع حیاتی و فناورانه، که در آنها امنیت و استحکام مواد و قطعات بسیار حائز اهمیت است، این مطالعات می‌توانند بسیار مؤثر باشند. در نتیجه، توسعه استراتژی‌های مناسب برای کنترل و پیشگیری از خزش، از جمله چالش‌های مهم و ضروری در زمینه‌های صنعتی و فناورانه محسوب می‌شود.
پیشنهاد سایت : منظور از ضوابط جوشکاری میلگرد چیست؟
