درجة حرارة الانتقال من الدكتايل إلى الهشاشة
وصف الانتقال من الدكتايل إلى الهشاشة
تمثل درجة حرارة الانتقال من الدكتايل إلى الهشاشة النقطة التي تتحول فيها المواد من سلوك الدكتايل إلى الهشّ، وهو أمر بالغ الأهمية لاختيار المواد في الهندسة.
فهم الانتقال من الدكتايل إلى الهشّ
تعد درجة حرارة الانتقال من الدكتايل إلى الهشاشة (DBTT) خاصية حاسمة للمواد، خاصةً المعادن والسبائك. وهي تشير إلى درجة الحرارة التي تتصرف تحتها المادة بطريقة هشة، حيث تتكسر دون تشوه كبير في اللدونة.
أهمية DBTT في علم المواد
يُعدّ فهم درجة حرارة الانتقال إلى درجة حرارة منخفضة أمرًا ضروريًا للمهندسين لضمان موثوقية وسلامة الهياكل والمكونات، خاصةً تلك التي تتعرض لظروف درجات حرارة متفاوتة.
حساب درجة حرارة الانتقال
يتضمّن حساب درجة حرارة الانتقال DBTT تحليل استجابة المادة للإجهاد في درجات حرارة مختلفة. وغالباً ما يتم تحديد الانتقال باستخدام طرق اختبار موحدة.
- اختبارتشاربي للصدمات: يقيس الطاقة التي تمتصها المادة أثناء الكسر.
- اختبار صلابة الكسر: يقيّم مقاومة المادة لانتشار الكسر.
- اختبار التمزق الديناميكي: يقيّم سلوك المادة تحت ظروف التحميل الديناميكية.
المنحنيات التي توضح الانتقال
يتم تمثيل DBTT عادةً باستخدام منحنيات صلابة الكسر المعتمدة على درجة الحرارة، والتي توضح العلاقة بين درجة الحرارة وقدرة المادة على امتصاص الطاقة قبل التصدع.
- نطاق الانتقال: نطاق درجة الحرارة الذي تتغير فيه المادة من سلوك الدكتايل إلى السلوك الهش.
- الجرف العلوي: المنطقة التي تُظهر فيها المادة صلابة وليونة عالية.
- الجرف السفلي: المنطقة التي تتصرف فيها المادة بطريقة هشة مع صلابة منخفضة.
أمثلة على المعادن والسبائك
تُظهِر المعادن والسبائك المختلفة درجات متفاوتة من DBTTs بناءً على تركيبها وبنيتها المجهرية.
سبائك الصلب
- الفولاذ منخفض الكربون: عادةً ما تكون DBTT أقل، مما يجعلها أكثر ليونة.
- الفولاذ عالي الكربون: أعلى DBTT أعلى بسبب زيادة الصلابة والقوة.
سبائك الألومنيوم
عادةً ما تُظهرسبائك الألومنيوم عادةً درجات حرارة منخفضة من DBTT، مما يحافظ على ليونة على نطاق واسع من درجات الحرارة، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتطلب مواد خفيفة الوزن وموثوقة.
سبائك التيتانيوم
تتأثر سبائك التيتانيوم بعناصر السبائك، مما يوفر توازناً بين القوة والليونة لتطبيقات الفضاء الجوي.
جدول درجة حرارة الانتقال من الدكتايل إلى الهشاشة
|
المواد |
درجة حرارة الانتقال من الدكتايل إلى درجة حرارة الانتقال الهش (DBTT) |
|
الفولاذ منخفض الكربون (A36) |
-10 درجة مئوية إلى -40 درجة مئوية |
|
فولاذ متوسط الكربون |
-20 درجة مئوية إلى -50 درجة مئوية |
|
فولاذ عالي الكربون |
-50 درجة مئوية إلى -100 درجة مئوية |
|
فولاذ منخفض السبائك |
-30 درجة مئوية إلى -50 درجة مئوية |
|
الفولاذ المقاوم للصدأ (304) |
-200 درجة مئوية إلى -300 درجة مئوية |
|
الفولاذ المقاوم للصدأ (430) |
0 درجة مئوية إلى -50 درجة مئوية |
|
نيكل |
-100 درجة مئوية إلى -150 درجة مئوية |
|
الألومنيوم (Al) |
-150 درجة مئوية إلى -200 درجة مئوية |
|
-300 درجة مئوية إلى -400 درجة مئوية |
|
|
النحاس (النحاس) |
لا توجد مادة DBTT واضحة |
|
~300°C |
|
|
-50 درجة مئوية إلى -150 درجة مئوية |
|
|
البولي إيثيلين (PE) |
-70 درجة مئوية إلى -90 درجة مئوية |
|
البولي كربونات (PC) |
-100 درجة مئوية إلى -150 درجة مئوية |
|
بولي تترافلوروإيثيلين (PTFE) |
-150 درجة مئوية إلى -200 درجة مئوية |
|
البولي بروبيلين (PP) |
-10 درجة مئوية إلى -50 درجة مئوية |
لمزيد من المعلومات، يرجى مراجعة Stanford Advanced Materials (SAM).
الأسئلة المتداولة
ما هي درجة حرارة الانتقال من الدكتايل إلى الهشاشة؟
هي درجة الحرارة التي تصبح المادة تحتها هشة وتتكسر دون تشوه بلاستيكي كبير.
ما أهمية درجة حرارة الانتقال من الدكتايل إلى الهشاشة في الهندسة؟
تساعد DBTT المهندسين على اختيار المواد المناسبة للتطبيقات الخاضعة لدرجات حرارة متفاوتة لضمان السلامة والموثوقية.
كيف تقاس مادة DBTT؟
عادةً ما يتم قياس DBTT باستخدام اختبارات الصدمات مثل اختبارات تشاربي أو إيزود التي تقيّم الطاقة الممتصة أثناء الكسر.
هل يمكن أن تؤثر عناصر السبائك على DBTT؟
نعم، يمكن أن تؤدي إضافة عناصر السبائك إما إلى زيادة أو تقليل DBTT، اعتمادًا على تأثيرها على البنية المجهرية للمادة.
ما المعادن التي تحتوي على أقل DBTT؟
تحتوي المعادن مثل سبائك الألومنيوم والنحاس عمومًا على أقل DBTTs، مما يحافظ على ليونة على نطاق درجة حرارة أوسع.
Chin Trento
