Admin
مدير المنتدى
عدد المساهمات : 18726
التقييم : 34712
تاريخ التسجيل : 01/07/2009
الدولة : مصر
العمل : مدير منتدى هندسة الإنتاج والتصميم الميكانيكى
 |  موضوع: كتاب خواص المواد - Properties of Materials الخميس 24 مارس 2022, 12:10 am | |
| 
أخواني في الله
أحضرت لكم كتاب
خواص المواد
Properties of Materials
الوحدة الثالثة
مصلحة الكفاية الإنتاجية والتدريب المهني
الإدارة المركزية لشئون التدريب
الإدارة العامة للبرامج والمواصفات
المهنة : الصيانة الميكانيكية
(نظام وحدات تدريبية)
للصف : الأول
إعداد:
مهندسة: إسراء سيد غنيم
أخصائى برامج ومواصفات
المراجعة الفنية والتصميمية
مهندس : سيد كامل محمد جاد
مدير إدارة البرامج .
و المحتوى كما يلي :
المهنة : الصيانة الميكانيكية (نظام وحدات تدريبية)
الصف : الأول
رقم الوحدة: ()3
)Properties of Materials( إسم الوحدة: خواص المواد
مدة التنفيذ : 37ساعة
المعارف النظرية: ( 2ساعة)
- المصطلحات الفنية والتعريفات
- اختيار مواد التصنيع
- خواص المواد ( الطبيعية – الكيميائية)
- إختبارات المواد المعدنية
المهارات العملية: ( 01ساعة)
مطلوب تنفيذ التدريبات العملية التالية:
رقم إسم التدريب العملى الزمن بالساعة
0تحديد الخصائص الفيزيائية للمواد الهندسية 2
4 Tensile test إختبار الشد7
4 Compression test اختبار الانضغاط3
4 Hardness test اختبار الصلابة1
إجمالى 01
مستلزمات التدريب:
المكان: ورشة الصيانة الميكانيكية
الخامات/ طالب:
- نماذج مشغولات جاهزة
- الخامات المذكورة بالتدريبات العملية أو بدائلها المتاحة بحيث لاتؤثر على تنفيذ المهارات العملية
العدد والأدوات: وسائل وقاية - اخرى
المعدات والأجهزة : - إخرى
المساعدات التدريبية : بروجيكتور - نماذج محاكاة - وسائل إيضاح - لوحات إرشادية - إخرى عند الحاجة
ملاحظات هامة :
- يتم تقسيم زمن الوحدة التدريبية بحيث يكون حوالى ( ٪ 03للمعارف النظرية و ٪ 03للمهارات العملية.)
- يلزم تدريب القائم بالتدريب (المدرب) على المهارات الجديدة وإسلوب التدريب بنظام الوحدات التدريبية.
- يلزم توفير جميع مستلزمات التدريب للوحدات التدريبية قبل بدء التنفيذ بوقت مناسب
الوصف العام للوحدة ()Unit Summary
هذه الوحدة تحدد مجموعة من الكفاءات الأساسية التي تحتاجها للعمل بأمان فى ورش الصيانة ، وسوف تعدك
وتؤهلك للدخول فى العمل بالقطاعات الهندسية والتصنيع ، وتخلق تناغم وتقارب بين التعليم والعمل ، وسوف
توفر لك مهارات إضافية من الكفاءات المهنية في مجال الصيانة الميكانيكية.
وتعمل على خلق إحترافية عالية للكفاءات الفنية وذلك بشرح المعارف النظرية وتنفيذ المهارات العملية
والفنية طبقا للمعايير المهنية ، وذلك باستخدام إسلوب لماذا وكيف تتم عمليات التشغيل فى كل خطوة عند
القيام بأعمال وواجبات تشغيل وصيانة ماكينات الورش ، والتدريب على الإلتزام بقوانين وإشتراطات السلامة
الصناعية والبيئية أثناء الممارسة العملية ، مع فهم لماذا وكيف يتم مراعاة الدقة فى قراءة وفهم الرسومات
الفنية وأعمال القياس والمهارة فى تصنيع الأجزاء وفحص الأجزاء التالفة وتحديد أسباب التلف طبقاً لمعايير
ومواصفات فنية محددة .
الأهـداف التفصيلية:
بنهاية التدريب على هذه الوحدة يكون المتدرب قادرا على:
.1تحديد انواع المخاطر المختلفة وتنفيذ تعليمات السلامة المهنية والبيئية بموقع العمل.
.2ارتداء ملابس الوقاية بطريقة صحيحة.
.0المصطلحات الفنية والتعريفات
.4اختيار مواد التصنيع
.5التعرف على خواص المواد ( الطبيعية – الكيميائية)
.6المعادن الحديدية وغير الحديدية
( .0المطروقات – المسبوكات – المدرفلات)- 3 -
-0كيفية إستخدام هذه الوحدة
عزيزى المتدرب (الطالب) يجب عليك تنفيذ الخطوات التالية تحت إشراف مدربك :
)1اقرأ صفحات المعارف النظرية الخاصة بالمهنة وناقشها مع المدرب.
)2شاهد واستمع بإستخدام المساعدات التدريبية او الوسائل التعليمية السمعية والبصرية الملائمة اوالمحاكاة
بالمواقع الإلكترونية و ناقشها مع زملائك بنظام مجموعات وفرق العمل .
)0تأكد من استيعابك للمعارف النظرية الخاصة بالوحدة بالإجابة علي أسئلة الاختبار الذاتى للمعلومات.
)4تأكد من صحة إجاباتك بالرجوع إلى الإجابات النموذجية ، إذا فشلت فى الإجابة على أحد الأسئلة بعد عدة
محاولات ، راجع مع مدربك.
)5تابع مدربك أثناء عرضه للمعارف النظرية وتنفيذ بعض التطبيقات العملية للوحدة .
)6قم بتنفيذ التدريبات العملية باتباع الخطوات الموضحة في التمارين العملية تحت اشراف مدربك.
)0تأكد من صحة أدائك للتدريب العملي باستخدام قائمة مراجعة الأداء المحددة لكل تدريب عملى .
)8عندما تعتقد انك نفذت التدريب العملي طبقا للمعايير الموضحة فى قائمة مراجعة الأداء، يمكنك عمل بحث
عن المخاطر الموجودة بورشتك بنظام المشاركة مع مجموعات العمل وإستنتاج مقترحات للتغلب عليها
وعرضها على مدربكم لمراجعة أدائكم .
)9عليك أن تجتاز اختبار المعارف النظرية الخاصة بالمهنة بنسبة لا تقل عن ، %03بالإضافة إلى اجتيازك
التام لاختبار العملي طبقا للمعايير الموضحة في قائمة مراجعة الآداء.
)13إذا صادفتك أية صعوبة أو كان لديك أى استفسار لا تردد واطلب المساعدة من مدربك .
تحذيرات هامة :
-1لا يتم تدريب الطلبة على تشغيل الماكينات والأجهزة أو تنفيذ تمارين عملية إلا بعد تدريبهم حرصا على عدم
تعريضهم للمخاطر وغرس مفاهيم ومبادئ الأمان الصناعى والسلامة والصحة المهنية فيهم .
-2جميع التدريبات العملية المذكورة بالوحدة لايتم تنفيذها إلا تحت إشراف المدرب
- 1 -
-7المعارف النظرية
-0تصنيف وخواص المواد الهندسية
المواد الهنسية: هى أى مادة تدخل فى أى عمل من أعمال التشغيل والتصنيع.
مواد التصنيع :
هى مواد طبيعيه مثل الحديد الخام والخشب وزيت البترول مرت بمراحل معالجه متعددة ومختلفة حتةى صبةب
مواد صالحه للتبنيع مثل البلب والزهر وسبائك الالمنيوم .
وصسمى المواد التى لا يمكن صحليلها إلى مواد أخرى بالعناصةر او المةواد ااساسةيه وهنةا حةوالى 29عنبةرا
طبيعيا و 29عنبرا إصطناعيا ، والمقبود بالعناصر الإصطناعيه إصحاد عدة عناصر طبيعيه كيميائيا لتكوين
عنبر جديد وهى العمليه التى صعرف بالتحضير، وكمثال على ذلك إنتاج اللدائن أى أن العناصةر الإصةطناعيه
هى مركبات كيميائيه لا يمكن صحليلها إلى العناصر الطبيعيه.
ويمكن صقسيم مواد التبنيع كما هو موض بالشكل التالى:
وسوف نقتبر فى هذا الباب على المواد المركب والمعادن نظرا لشيوع إستخدامها فى عمليات
التشغيل والتبنيع الميكانيكي .- 5 -
خواص مواد التصنيع:
إختيار مواد التبنيع بحسب خواصها الفيزيائيه والكيميائيه والميكانيكي والتكنولوجيه وإذا كانت الخواص
الميكانيكيه والفيزيائي والكيميائي المطلوبة فةى المنةتت يتحةدد علةى أساسةها إختيةار نةوع المةادض لضةمان صحقية
المنتت للأداء المطلوب وصحمله لظروف الإستخدام فةإن الخةواص التكنولوجيةه للمعةادن صةر ر علةى إختيةار نةوع
المادض حسب طبيع عملي الإنتاج المناسب أو بمعنى اخر فالخواص التكنولوجيةه صحةدد اابلية المعةادن لتحويلهةا
إلى أجزاء مبنعه.
–1الخواص الفيزيائية :
يميةز النةاض بعةا المةواد بةالنظر إليهةا أو برائحتهةا أو بملمسةها أو طعمهةا أو سةماع رنينهةا. فيمكننةا معرفة
الذهب والنحاض من لونهما ، والسكر من طعمه ، والبترول من رائحته. وهذض أمثل لةبعا الخةواص الفيزيائية
للمادة. والخاصي الفيزيائي ااخرى للمادة هي الكثاف أو كمي الكتل الموجودة فى وحدة حجمي واحدة.
ولإختلاف الكثاف بين المواد فإن كتلة مةن الفلةين صةزن أاةل مةن كتلة مسةاوي لهةا فةى الحجةم مةن نةوع خةر مةن
ااخشاب المعروف .
والذوباني هى مقدرة نوع معين مةن أنةواع المةادة علةى الةذوبان فةى مةادة أخةرى، والموصةلي أو التوصةيل هةى
مقدرة المادة على صوصيل الحرارة أو التيار الكهربائى، وهما أيضا من الخواص الفيزيائي.
–2الخواص الكيميائيه:
صبف الخواص الكيميائي للمادة الكيفي التي صتغير بها المادة كيميائيًا، فمثلاً نجةد مةن خةواص الحديةد الكيميائية
مقدرصه على الإصحاد بااكسجين فى الهواء الرطب لتكوين أكسيد الحديد أو البدأ، وصردى بعا التغييرات إلةى
صغيير في ايم بعا الخواص الفيزيائي كالوزن أو الكثاف ولكن دون أن يحدث صغيير في صركيب المادة.
وصسمى هذض التغييرات بالفيزيائي ، فمثلاً عندما يتحول الماء إلى بخار فإنه يتغير فيزيائيًا وليس كيميائيًا.
وصشةمل الخةواص الكيميائية مقاومة التمكةل الكيميةائى واابلية الاحتةرا ودرجةه السةمومه والتفاعةل مةع المةواد
الاخرى.
–3الخواص الميكانيكيه وتشمل:
- المتانة : وهى قدرة الماده على مقاومة تأثير القوى الخارجية دون أن تنهار أو تتحطم وهىى تعبىر أيضىا
على مقدار تحمل الماده للصدمات وهى عكس الهشاشة.
- الصلادة: هى قدرة الماده على مقاومة الخدش او التآكل بالاحتكاك ( البرى) وهى عكس اللدونة.
- المرونة: هى قابلية الماده لتغيير شكلها تحت تىأثير قىوى خارجيىة ثىم إسىتعادة شىكلها الأصىلى بعىد زوال
تلك القوى ( وهى عكس الجساءه).
- الجساءه: وهى قابلية الماده لتغيير شكلها مع عدم إستعادة شكلها الأصلى بعد زوال القوى المؤثرة.- 6 -
- اللدونة: هى قدرة المادة على تغيير شكلها دون إنهيار تحت تىأثير قىوى خارجيىة وثبىوت الشىكل المتغيىر
بعد زوال هذه القوى.
- الهشاشة: هى تفكك المادة وإنهيارها إلى أجزاء عنىد تعرضىها الىى أحمىال وقىوى ديناميكيىة وهىى أيضىا
قابلية المعدن للكسر عند تعرضه للصدمات وهى عكس المتانة.
- الممطولية : وهى قابلية المادة للإستطالة عند شدها بنسبه كبيره قبل إنهيارها .
- الليونة : هى قابلية المادة للثنى أو الإنحناء.
- الصلابة: هىى مقاومىة المىاده للإلتىواء أو مقاومىة التغييىر فىى الشىكل والتشىوه وتغييىر الحجىم وهىى تشىير
بشكل عام إلى اللا مرونة.
–4الخواص التكنولوجيه
- الانسيابية: هى قدرة المادة على ملء فراغ قالب السىباكة جيىدا وهىى فىى الحالىة السىائلة ، وهىى خاصىيه
لازمه للمشغولات التى تصنع بطريقة السباكة.
- قابلية التشكيل اللدن: وهى خاصية لازمة للمواد التى تصنع بطريقة التشكيل ويعبر عنها بمدى إسىتجابة
المعدن للضغط أو الطرق أو السحب.
- قابلية اللحام: هى خاصية لازمة للمواد التى يشكل بها منتجات بإسىتخدام عمليىات اللحىام والمعىادن التىى
لها قابلية للحىام يجىب أن تكىون موصىلة جيىدة للحىرارة وقابليىه قليلىة الانكمىاش وأن يكىون معامىل التمىدد
الطولى لها صغير.
- قابلية التشغيل: هذه الخاصية لازمة للمواد التى تصنع بواسطة عمليات التشغيل وتتم عملية التشغيل عن
طريق إزالة اجزاء من المادة (رايش) بواسطة آلات قاطعة.- 2 -
-7أنواع وخواص المعادن غير الحديدية Non-Ferrous Metals Proparties
تتمتع معظم المعادن غير الحديدية بمقاومة جيدة للتآكل وسهولة تقبلها للتشكيل والتشغيل وتوصيليتها الجيدة
للكهرباء والحرارة، وهذه الخواص تؤدى إلى زيادة إستعمالات سبائك هذه المعادن ومن النادر إستعمال
المعادن غير الحديدية بشكلها النقى فى الصناعة وذلك لضعف متانتها.
وسوف نتعرض فى هذا الباب إلى المعادن غير الحديدية الشائعة الإستخدام فى عمليات التشغيل المختلفة.
Copper and its alloys :- النحاس وسبائكه0
يعد النحاس أول المعادن التى عرفها الإنسان واستعملها منذ عصور ما قبل التاريخ وذلك لإمكانية وجوده
حرا فى الطبيعة ومن أهم مركباته الموجودة فى الطبيعة هى أكسيده الأحمر وكبريتيده المزدوج مع الحديد
والمعروف باسم بيرايت النحاس copper puriteويعد هذا من أهم خامات النحاس الموجودة فى الطبيعة
حيث يحتوى على %00نحاس.
ويستخرج النحاس من خاماته إما بالطريقة الجافة أو بالطريقة الرطبة وتعد الطريقة الأولى هى الأكثر شيوعا
ويستعمل فيها أفران خاصة عاكسه حيث تتم فيها العمليات المختلفة لتنقية الخامات ثم من بعدها تصفية
النحاس الناتج أما الطريقة الثانية فتعامل خامات النحاس بالأحماض ثم يستخلص النحاس بعملية الترسيب
الكهربى.
الخواص الكيميائية:
- رمزه الكيميائي " " Cuوتكافؤه أحادى وثنائى وعدده الذرى , 29وزنه الذرى .60.54
- لا يتأكسد فى الهواء الجاف ولكنه يتأكسد بسهولة فى الهواء الرطب مكونا أكسيد النحاس الأحمر
وعند تعرضه للهواء فترة طويلة تتكون عليه طبقة خضراء من كربونات النحاس المائية.
- لا يتفاعل مع المحاليل القلوية ولكنه يتأثر بالأحماض المختلفة وخاصة حمض النيتريك المخفف
والمركز وحمض الكبريتيك المركز الساخن.
- يتفاعل مع كبريتيد الهيدروجين مكونا كبريتيد النحاس على السطح.
- يتفاعل فى الأكسجين الموجود فى محلول الآمونيا ويمكن أن يسبب ذلك تآكل لمعدن النحاس.
الخواص الميكانيكية:
الخواص الميكانيكية للنحاس تعتمد على طريقة تصنيعه وأهم هذه الخواص:
- معدن قابل للطرق والسحب وتسهل درفلته إلى شرائح رقيقة وسحبه إلى أسلاك دقيقة.
- صلادة النحاس تبلغ نصف صلادة الحديد تقريباً ،حيث أن درجة صلادته تصل الى 00على مقياض
فيكرز، ويكتسب بعض الصلادة إذا ما درفل أو سحب ولكنه يلين مرة ثانية عند تسخينه إلى درجة
حرارة °023وتبريده.
- مقاومة الشد للنحاس المصبوب قد تصل إلى ( 153أو )103نيوتن / مم ،2بينما هذه المقاومة قد
تزداد إلى ( 215او )203نيوتن / مم 2عند طرق النحاس أو درفلته.
- مقاومة الشد لأسلاك النحاس المسحوبة قد تصل إلى ( 083أو )463نيوتن / مم. 2- 2 -
: (Copper alloys ) سبائك النحاس
يتم سبك النحاس مع العديد من العناصر لإنتاج سبائك مختلفة وأهم هذه السبائك هى:
اسم السبيكــة مكونات السبيكـة
البـراص (النحاس الاصفر) النحــاس – الزنــك
البرونــز النحــاس – القصديـر – ( الخارصين )
البرونــز الألومينى النحـــاس – الألومنيوم
النيكـل النحاســى النحـــاس – النيكـل
مواصفات بعض أنواع سبائك النحاس والزنك (النحاس الأصفر):
لرفع الخواص الميكانيكية للنحاس الأصفر ولتحسين قابليته للتشغيل ومقاومته للصدأ تضاف إليه العناصر
الآتية: السيليكون , الالومنيوم، النيكل , القصدير , الرصاص ، وغيرها، وفيما يلى بعض هذه الأنواع:
النحاس الأصفر الرصاصى:
يحتوى على %04 - 63نحاس و %0 - 1رصاص لتحسين قابليته للتشغيل بالقطع، والباقى
زنك وتصنع منه الأجزاء المختلفة بكبسه على الساخن ثم تشغيله بالقطع على الماكينات.
النحاس الأصفر القصديرى:
يحتوى على %03 -62نحاس و %1تقريبا قصدير، والباقى زنك ويستعمل لصناعة الأجزاء
المستعملة فى صناعة السفن البحرية، لإرتفاع مقاومته للصدأ فى ماء البحر.
النحاس الأصفر النيكلي )الفضة الألمانية(:
يتكون من %65نحاس و %5نيكل والباقي زنك يستعمل بدل البرونز لصناعة كراسي المحاور
وغيرها.
النحاس الأصفر الالومنيومى :
يتكون من %60نحاس و %2.5ألومنيوم , والباقيى زنك.
نحاس أصفر الالومنيومي الحديدى:
يتكون من %63نحاس و %1ألومنيوم و %1حديد والباقى زنك.
نحاس أصفر سليكونى:
يتكون من %83نحاس و %0سيليكون, %0رصاص, والباقى زنك.
النحاس الأصفر المنجيزى – الحديدى:
يتكون من %52نحاس و %4منجنيز ، و %1حديد , والباقى زنك.
النحاس الأصفر المنجنيزي – الرصاصى:
يتكون من %58نحاس و %2منجنيز و %2رصاص, والباقى زنك.
النحاس الأصفر المنجنيزي – القصديري – الرصاصى:
يتكون من %58نحاس , %2منجنيز و %2قصدير و %2رصاص, والباقى زنك.- 9 -
إستخدامات النحاس:
-1النحاس هو أول مادة أستخدمت فى صناعة الأوانى المنزلية غير أن استعماله لهذا الغرض فى الوقت
.
الحاضر يكاد يكون معدوماً
-2معدن النحاس من أجود المعادن المستخدمة فى الصناعات الكهربائية، فتصنع منه الأسلاك والكابلات
الكهربائية، وكذلك القطع والأجزاء الناقلة للتيار الكهربائى والمستخدمة فى الأجهزة الكهربائية، ويستهلك
نصف الإنتاج العالمى من النحاس فى الوقت الحاضر فى الصناعات الكهربائية.
-0نتيجة لقابلية النحاس العالية لتوصيل الحرارة فقد أستخدم أيضا على نطاق واسع فى صناعة مختلف
أجهزة التبادل الحرارى وفى إنتاج الأنابيب وملفات التسخين والتبريد المستعملة فى السخانات والثلاجات
ومبردات (راديترات) المحركات ذات الاحتراق الداخلى وغيرها.
-4نظرا لمقاومة النحاس للصدأ والتآكل بواسطة السوائل فإنه يستعمل فى صنع صناديق وأجهزة تسخين
الماء وفى صنع أنابيب الماء والخزانات المستعملة فى المصانع الكيماوية.
-5يستخدم النحاس فى صنع السبائك المختلفة مثل البرونز والنحاس الأصفر وغيرها والتى تستعمل فى
الصناعات الكيميائية بكثرة.
-6يستعمل النحاس أي ًضا فى إنتاج ألواح الحفر النحاسية والأسطوانات النحاسية المستخدمة فى طباعة
النسيج.
-0تستخدم أملاح النحاس ولاسيما الزاج الأزرق (كبريتات النحاس) ) (Cu So4فى الكيمياء ودباغة الجلود
وصناعة الفرو، كما يستعمل الزاج الأزرق أيضا كعامل للمواد الملونة فى الصباغة وكذلك يستعمل فى
صناعة الحرير الصناعى، ويستعمل محلول الزاج الأزرق أيضا فى الخلايا الكهربائية، وتضاف كبريتات
النحاس عادة إلى مستودعات مياه الشرب وذلك لمنع نمو النباتات التى تحدث روائح كريهة فى الماء.- 00 -
: Aluminum and its alloys - الألومنيوم وسبائكه7
الألومنيوم هو أهم المعادن المتواجدة بكثرة فى القشرة الأرضية، وهو معدن خفيف الوزن سهل الصهر ولدن
ينتج الألومنيوم بطريقة التحليل الكهربائى لمحلول من الألومينا Al2O3والكريولايت المعدنى
Na3AlF6فى درجة حرارة °(953م) ونقاوة الألومنيوم المنتج بهذه الطريقة تتراوح بين (-99،5
)%88،8وبقية المواد المتواجدة مع الألومنيوم عبارة عن حديد وسليكون ومنجنيز، ويمكن أن تصل نسبة
نقاوة الألومنيوم إلى 99،99بالتحليل الكهربائى مره أخرى.
الألومنيوم النقي:
الخواص الرئيسية للألمنيوم النقى %99،99كما يلى :
- درجة حرارة الانصهار °660م.
- البنية البلوريـــــة مكعب متمركز الوجـه.
- الكثافــــــــة 130 × 2،0كجم/م. 0
- مقاومة الشد القصـوى 136 × 45نيوتن/م. 2
- المقاومة الكهربائيــة 8-13 × 2،66اوم متر فى درجة حرارة 23م .
- جيد التوصيل للكهرباء ( % 63من توصيل النحاس).
- مقاومة التآكــــل جيــده جـدا.
- للألومنيوم شراهة عالية للأكسجين وأى سطح جديد منه يتأكسد بسرعة وتحمى طبقة الأوكسيد المتكونة
على السطح المعدن الذى يقع تحتها لذا فان مقاومة الألومنيوم للتآكل تعزى لهذا السبب.
- يتمتع الألومنيوم بمطيلية عالية جدا لذا فإنه من الممكن تشكيله بطرق كثيرة مختلفة.
- توصيلته الكهربائيه العالية تجعله ملائما لكثير من الإستعمالات فى المجالات الصناعية الكهربائية.
إستخدامات الألومنيوم العالى النقاوة:
- الأوراق المعدنية الرقيقة المستخدمة فى التغليف.
- المكثفات .
- أدوات المطبخ .
- القضبان والأسلاك المستخدمة فى كابلات النقل الكهربائى .
سبائك الألومنيوم:
كما أنه من الممكن سبك الألومنيوم مع العديد من العناصر الأخرى لإنتاج الكثير من السبائك النافعة
المستخدمة فى الصناعة ، ومن الممكن تقسيم سبائك الألومنيوم إلى نوعين رئيسيين هما:
الأول: غير القابل للمعالجة الحرارية
من الممكن إضافة المتانة اللازمة على سبائك هذا النوع بتشكيلها على البـــارد والسبيكة التجارية الوحيدة فى
هذا النظام هى السبيكة التى تحتوى على %1،25منجنيز وهذه السبيكــة متينة كما أن مقاومتها للتآكل
أفضل من الألومنيوم النقى التجارى، وتستخدم بشكل رئيسى فى إنتاج الأدوات المنزلية ومنها قدور الضغط
وكذلك الصفائح المتموجه لاكساء الأبنية.
الثانى: القابل للمعالجة الحرارية
من الممكن إضافة المتانة اللازمة إليه بمعالجته حررياً.
من أهم السبائك القابلة للمعالجة الحرارية هى التى تحتوى على النحاس، النحاس والنيكل ، النحاس
والخارصين ، المغنيسيوم والسليكون والتى تستجيب للتصلد ويسمى بتصلد التقادم أو تصلد الترسيب وفى- 00 -
السبائك الثلاثية للألمنيوم والنحاس والنيكل يساهم كل من النحاس والنيكل فى عملية تصلد التقادم (الإزمان).
وتتمتع السبائك الثلاثية للألمنيوم والنحاس والخارصين لأعلى متانة مقارنة بسبائك الألومنيوم الأخرى لذا فإنه
من الصعب تشكيلها .
ان المغنيسيوم والسليكون يكونان مركبا معدنيا ( ، )Mg2Siلذا فان سبائك الألومنيوم والتى تحتوى على
مغنيسيوم وسليكون بتناسب صحيح عبارة عن سبائك ثنائية من الألومنيوم والمركب المعدنى ()Mg2Si
ويتميز هذا النوع من السبائك بمقاومته العالية للتآكـل لذا فإنها تستعمل فى بناء وإكساء وسائل النقل المستعملة
فى الطرق والسكك وكذلك تستخدم فى بناء صناديق الشحن.
والسليكون يزيد من سيولة الألومنيوم لذا فان هذه السبائك تصلح لإنتاج المسبوكات الرملية وفى قوالب معدنية
تحت الضغط .
أما المغنيسيوم فأنه يضيف متانة متميزة على السبيكة، وكذلك يحسن المغنيسيوم المقاومة ضد التآكل وعلى
الأخص التآكل فى المجالات البحرية وهناك أنواع كثيرة من سبائك الألومنيوم التى تسوق تجاريا لهذه الأنواع
وتحتوى لغاية %10مغنيسيوم وتستخدم فى صنع صناديق وأقفاص الشحن البحرى وفى بناء أجزاء كثيرة
من السفن.
-3القصدير Tin
- معدن لدن و قليل المقاومة ومرن
- موصل جيد للتيار الكهربائي ( %15من توصيل النحاس)
- يستخدم في أعمال الطلاء و اللحام و صناعة السبائك
-1الرصاص Lead
- معدن هش قليل المرونة وعالي المقاومة
- موصل ردىء للتيار الكهربائي ( %3.0من توصيل النحاس)
- يستخدم فى صناعة السبائك و البطاريات
-5الزنك Zinc
- صلب عالى المقاومة
- موصل للتيار الكهربائي ( %26من توصيل النحاس)
- يستخدم فى صناعة السبائك و أعمال الطلاء
-6الماغنيسيوم Magnesium
- معدن مرن ومقاومته قليلة
- موصل للتيار الكهربائي ( %08من توصيل النحاس)
- يستخدم فى صناعة السبائك والأشرطة فى مصابيح ماكينات التصوير و فى تركيب بعض الأدوية- 07 -
-2الذهب Gold
- معدن عالى المقاومة للتآكل والصدأ
- له مظهر لامع و براق
- غالى الثمن و قليل الوجود فى الطبيعة
- يستخدم فى صناعة حلى الزينة و التحف الثمينة
- موصل جيد للتيار الكهربائى ( %233من توصيل النحاس)
Silver - الفضه2
- معدن عالى المقاومة للتآكل والصدأ
- لها مظهر لامع وبراق
- غالية الثمن و قليلة الوجود فى الطبيعة
- موصله جيده للتيار الكهربائى ( %153من توصيل النحاس)
- تستخدم في صناعة حلى الزينة و التحف الثمينه و بعض الأدوات للأغراض الطبية و اللوحات
الإلكترونية .- 03 -
-3أنواع وخواص المعادن الحديدية Ferrous Metals
المصطلحات الفنية
قبل الحديث عن خواص وإستخدامات الحديد والصلب لابد من معرفة بعض المصطلحات الفنيه الهامه وهى:
الفريت (الحديديك (ح : ))Feالفريت هو الحديد النقى وهو معدن ذوممطوليه عاليه قليل الصلاده ضعيف
المتانه وهوأكثر ليونة من الألومنيوم، لكن يتم زيادة صلادته بإضافة بعض العناصر السبائكية كالكربون
بنسب معينة.
السمنتيت (ح3ك : )Fe3Cهو بلورات كربيد الحديد وهو مركب كيميائى من الحديد والكربون ونسبة
الكربون فيه تصل الى %6.0وهى أكثر نسبة كربون يمكن إذابتها فى الحديد وهو أصلد مكونات بنية
الصلب وأكثرها قصافه وتتحسن خواص الصلب بإضافة نسبه منه.
البرليت ( :(Pearliteوهو عباره عن بنية رقائقية تتكون من طبقات متبادلة من الفيريت ( ٪ 88من
الوزن) والسمنتيت ( ٪ 12من الوزن) وهى ماده قويه تتحمل قوى الشد ولها ممطوليه منخفضه وسميت بهذا
الإسم بسبب أنها تظهر تحت المجهر على شكل يشبه اللؤلؤ لذا أطلق عليه الشكل اللؤلؤى ( بيرلايت) وكلما
زادت نسة الكربون فى الصلب كلما زادت نسبة السمنتيت المتكون وبالتالى تزداد نسبة البرليت وعندما تصل
نسبة الكربون % 3.80يكون الصلب المتكون ذو بنيه برليتيه بالكامل.
الأوستنيت ( محلول الصلب ) : (نسبة الى العالم الانجليزى أوستن) وهو الحديد المذيب للكربون أوهو بنية
الصلب عندما يتفكك وينحل الكربون فى الحديد تماما وهو فى الحاله الصلبه وعند درجة حراره أعلى من
° 020مئوية.
المارتنزيت (نسبه الى العالم الألمانى مارتنز) وهو إسم بنية الصلب الذى أجريت له عملية سقيه بالتبريد
الفجائى ويحدث بالتبريد السريع للأوستنيت وهو ذو قصافه عاليه وصلاده وله شكل إبرى.
درجة االحراره الحرجه العليا للصلب:
هى درجة الحراره التى يتم بعدها تحول بنية الصلب بالكامل الى الأوستنيت وهى تتأثر بنسبة الكربون فنجد
أنه بزيادة نسبة الكربون فى الصلب تقل درجة الحراره الحرجه العليا حتى تصل إلى أقل قيمه لها وهى
°020درجه مئويه عندما تصل نسبة الكربون إلى حوالى %3.86أى عندما تكون بنية الصلب بالكامل
برليت ثم تزداد بزيادة نسبة الكربون.
درجة الحراره الحرجه السفلى للصلب: وهى درجة الحراره التى يبدأ فيها تحول بنية الصلب من البنيه
البرليتيه الى البنيه الأوستنيتيه وهى لا تتأثر بنسبة الكربون الموجود فى الصلب.
التصليد (التقسيه): التصليد هو تسخين الصلب إلى درجة حرارة أعلى من درجة الحراره التى يبدأ فيها
تحول بنية الصلب ثم إبقائه عند تلك الدرجة لفترة زمنية مناسبة ثم طشه بعد ذلك باإستخدام الماء أو الزيت أو
الهواء.- 01 -
التقسية السطحية: هى عملية تصليد لسطح المعدن تتم عن طريق إشباع سطح المعدن ببعض العناصر
السبائكية (الكربون – النتروجين)، لتشكيل طبقة رقيقة قابله للتصليد ، غالبا ما تكون لسبائك الصلب
منخفض الكربون.
المراجعة الحرارية : تهدف المراجعة الحرارية إلى إزالة الإجهادات الداخلية الناشئة عن الصلادة وتتم بإعادة
تسخين الماده إلى درجات حراره معينه بعد تصليدها.
التلدين : هى معالجة حرارية ينتج عنها إنشاء بنية داخلية جديدة متجانسة ذات خصائص جيدة تزيد من
مطيلية المعدن وتقلل من قيمة إجهاد الخضوع وإجهاد الشد.
التطبيع : هو عباره عن تصليد متبوع بمراجعه فى درجات الحراره العاليه ولا تهدف هذه المعالجه للتصليد
وإنما للحصول على بنيه دقيقة الحبيبات عالية المتانه والصلابه.
الحديد الصلب:
يعتبر الحديد الصلب من أهم المواد المستخدمة فى الصناعة على نطاق واسع تكنولوجيا حيث يمكن التحكم
فى خواصهما ومواصفتهما والتى تناسب الغرض من إستخدامهما وذلك بواسطة الطرق المختلفة لتحضيرهما
وتجهيزهما وتصنيعهما أو بعمل سبائك منهما أوعن طريق معالجتهما حراريا.
هناك ثلاث مسميات لسبائك الحديد والكربون :
-0الحديد (: )Iron
وهو الذى يحتوى على نسبة كربون اقل من %3.338
: )Steel ( - الصلب7
وهو الذى يحتوى على نسبة كربون بين %3.338و %2.2
-3الحديد الزهر (: )Cast iron
وهو الذى تتراوح نسبة الكربون فيه من %2الى %6.0وعادة فى الحياه العمليه لاتتجاوز نسبة الكربون فى
الحديد الزهر .%4.5
والمخطط الاتى يوضح الطرق المختلفة لانتاج الحديد والصلب من الفرن العالى :- 05 -
مخطط يوضح الطرق المختلفة لانتاج الحديد والصلب من الفرن العالى
أولا: الحديد الزهر ()Cast Iron
إن الفرق الأساسى بين الحديد الزهر وبين الصلب يتلخص ببساطة فى إختلاف نسبة الكربون فى كل منهما ،
وهى تتراوح فى أنواع الحديد الزهر بين %4 - 2بالإضافة إلى وجود نسبة من السليكون والمنجنيز
والكبريت والفسفور ، أما نسبة الكربون فى الصلب فلا تتجاوز %2وعمليا %1,7وإذا كان الكربون فى
الصلب يتواجد متحدا مع الحديد مكونا السمنتايت ، فإنه فى الحديد الزهر يتواجد على شكل جرافيت (مستقر)
أو سمنتايت (غير مستقر).
تأثير العناصر المضافة على خواص الحديد الزهر:
الكربون :
مع إزدياد نسبة الكربون تقل درجة حرارة الإنصهار للمعدن وتتولد كمية أكبر من الجرافيت ولذلك فإن توفر
كميه كبيرة من الكربون يساعد فى تكوين حديد زهر قابل للتشغيل بسهولة .- 06 -
السليكـون :
إن وجود السليكون يعزز من وجود الفرايت فى البنية الداخلية لحديد الزهر ، وذلك لأن السليكون يذوب فى
الفرايت وعلى هذا الأساس يعمل السليكون كمخفض لصلادة الحديد ، كما أن لوجود السليكون تأثيرا آخر، إذ
أنه يزيد من سيولة الحديد المنصهر فيحسن من خواصه فى عمليات السباكة .
الكبريت والمنجنيز:
يتواجد الكبريت فى الحديد إما على هيئة كبريتيد الحديد FeSالذى يزيد من استقرارية السمنتايت فيزيد
بذلك من صلادة حديد الزهر، أو على هيأة كبريتيد المنجنيز ( MnSفى حالة إضافة المنجنيز إلى الحديد
الزهر) والذى يطفو على سطح المنصهر حيث يختلط مع الخبث نظرا لكونه غير قابل للذوبان فى المعدن
المنصهر، اذ أن التأثير المباشر للمنجنيز هو تكوين الجرافيت لأنه يتحد مع الكبريت ويقلل من نسبته فى
الحديد الزهر ، وعندما تزيد كمية المنجنيز عن الكمية اللازمة للاتحاد مع الكبريت فإنه يسبب زيادة صلادة
الحديد الزهر .
الفسفور:
إن عنصر الفسفور له تأثير قليل على نسبة وجود كل من السمنتايت والجرافيت ويتواجد فى الحديد الزهر
على هيئة فوسفيد Fe3Pالذى يكون يوتكتيك مع الحديد فى حالة الحديد الزهر الرمادى ، ومع الفرايت
والسمنتايت فى حالة الحديد الزهر الأبيض ، مما يجعل أنواع الحديد الزهر ذات نسبة الفسفور العالية تتميز
بسيولة عالية.
أنواع الحديد الزهر:
تنقسم أنواع الحديد الزهر إلى الأنواع الرئيسيه الآتيه :
-0الحديد الزهر الحاوى على صفائح جرافتييه (الزهر الرمادى)
الرمز GG
نسبة الكربون من 2.5الى %0.6
درجة حرارة الإنصهار حوالى 1233درجة مئوية
توجد منه أنواع كثيرة يمكن تصليدها ومراجعتها حراريا، يستخدم فى صناعة هياكل الآلات وقواعدها
وصناعة المواسير وأجسام التروس والمجارى والدلائل الإنزلافيه، وهو أكثر أنواع الزهر إستخداما وتعود
كثرة الإستخدامات الصناعية له لعدة أسباب منها:
- رخص ثمنه وسهولة تشغيلـه .
- درجة حرارة إنصهاره المنخفضة والتى تتراوح بين ( °)1233-1143م. طريقة إنتاجه
كلمة سر فك الضغط : books-world.net
The Unzip Password : books-world.net
أتمنى أن تستفيدوا من محتوى الموضوع وأن ينال إعجابكم
رابط من موقع عالم الكتب لتنزيل كتاب خواص المواد - Properties of Materials
رابط مباشر لتنزيل كتاب خواص المواد - Properties of Materials 
|
|
alifh
مهندس تحت الاختبار
عدد المساهمات : 6
التقييم : 6
تاريخ التسجيل : 24/03/2022
العمر : 38
الدولة : مصر
العمل : معلم
الجامعة : بنى سويف
| | موضوع: رد: كتاب خواص المواد - Properties of Materials الخميس 24 مارس 2022, 8:56 pm | |
| |
|
Admin
مدير المنتدى
عدد المساهمات : 18726
التقييم : 34712
تاريخ التسجيل : 01/07/2009
الدولة : مصر
العمل : مدير منتدى هندسة الإنتاج والتصميم الميكانيكى
| | موضوع: رد: كتاب خواص المواد - Properties of Materials الخميس 24 مارس 2022, 9:22 pm | |
|
- alifh كتب:
- جزاك الله خير
جزانا الله وإياك خيراً
لاتنسى المساهمة معنا بعمل اللايك والشير للمنشورات والفيديوهات والإشتراك فى القناة
https://www.youtube.com/c/Eng2010?sub_confirmation=1
وزيارة الموقع
https://www.eng2010.com
والاعجاب بصفحة المنتدى على الفيس بوك
https://www.facebook.com/engineer2010
وجروب المنتدى على الفيس بوك
https://www.facebook.com/groups/DEABS2010/
و جروب المنتدى على الواتساب - نرجو الانضمام لجروب واحد فقط
https://chat.whatsapp.com/F7y6ThYOR2gEkSK7KtnhKx
https://chat.whatsapp.com/Dv2QvTOLGp47OaVi5UB2sT
https://chat.whatsapp.com/IC43ZxT5MzWI9ysZLMWlbx
و قناتنا على التيليجرام
https://t.me/Eng2010Com
https://t.me/Eng2010
و متابعة حسابنا على موقع تويتر
https://twitter.com/Eng2010com
و متابعة حسابنا على الانستجرام
https://www.instagram.com/eng2010com
و متابعة حسابنا على على بنترست
https://www.pinterest.com/Eng2010Com/ |
|
