خواص مواد

مفهوم خزش

خزش (Creep) تغيير فرم دائم با گذشت زمان در يك ماده كه تحت تنش يا نيروي ثابت قرار دارد، مي باشد و اين امر در دماي بالا (بيش از دماي تبلور مجدد) اهميت بيشتري دارد. براي تعيين منحني خزش مهندسي يك فلز، نيروي ثابتي را به يك نمونه كششي در دماي ثابت اعمال مي كنند و كرنش نمونه بر حسب تابعي از زمان تعيين مي گردد. در شكل روبرو شماتيك منحني خزش نشان داده شده است.

همانگونه كه در منحني خزش مشاهده مي شود، اين منحني از سه ناحيه مشخص تشكيل شده كه عبارت است از:

ناحيه I : خزش اوليه - Primary creep

ناحيه II : خزش ثانويه يا خزش حالت پايدار - Secondary creep

ناحيه III : خزش ثالث - Tertiary creep

اگر شيب منحني خزش بر حسب كرنش رسم شود، يك منحني آهنگ خزش بر حسب كرنش كل بدست مي آيد كه در شكل روبرو نشان داده شده است.

اولين مرحله خزش كه خزش اوليه نام دارد، ناحيه اي است كه كم شدن آهنگ خزش را نشان مي دهد.

مرحله دوم خزش موسوم به خزش ثانويه دوره اي با آهنگ خزش ثقريباً ثابت است كه از ايجاد تعادل مابين فرآيند هاي كارسختي و بازيابي نتيجه مي شود.

مرحله سوم يا خزش ثالث عموتاً در آزمايش هاي خزش با نيروي ثابت و تنش هاي زياد در دما هاي بالا رخ مي دهد. خزش ثالث هنگامي رخ مي دهد كه كاهش موثر در سطح مقطع به علت گلويي شدن يا تشكيل حفره ها به وجود مي آيد. خزش ثالث اغلب با تغييرات متالورژيكي مانند درشت شدن ذرات يا تغييرات نفوذي در فاز هاي موجود همراه است.

????

????

نمودارهاي شكل زير، اثر تنش اعمالي و دما را بر منحني خزش نشان مي دهد. مشخص است كه منحني خزش با سه مرحله كاملاً متمايز فقط براي تركيبات ويژه اي از تنش و دما به دست مي آيد. براي خزش در تش ثابت و دماهاي مختلف، مشاهده مي شود كه هر چه دما بيشتر شود، آهنگ خزش بيشتر مي گردد.

????????

مكانيزم هاي خزش

تغيير شكل ايجاد شده در خزش به چند مكانيزم بستگي دارد. اين مكانيزم ها به مقدار تنش، درجه حرارت، ساختارهاي متالورژيكي و غيره وابسته است. به طور كلي مي توان اين مكانيزم ها را به دو دسته تقسيم كرد:

1- مكانيزم هاي نفوذي شامل نفوذ از داخل دانه (مكانيزم نابارو) و نفوذ از مرزدانه (مكانيزم كبل)

2- مكانيزم هاي بازيابي

مكانيزم كنترل كننده خزش در درجه حرارت بالا و تنش كم، اغلب نفوذ است. به طور كلي مي توان گفت كه در خزش نفوذي، نفوذ جاهاي خالي اتمي بدين گونه اتفاق مي افتد كه تنش موجود در قطعه باعث تغيير پتانسيل شيميايي اتم ها در سطوح دامنه ها مي شود. اين عمل منجر به افزايش تعداد جاهاي خالي اتمي در مرزدانه هاي كششي و كاهش تعداد جاهاي خالي اتمي در مرزدانه هاي فشاري مي گردد. نهايتاً با ايجاد يك شيب از جاهاي خالي اتمي يا از طريق دانه ها، جاهاي خالي اتمي شروع به حركت مي كنند و يا از طريق مرزدانه ها با حركت جاهاي خالي، حركت اتم ها در جهت عكس حركت جاهاي خالي اتفاق مي افتد كه منجر به كشيدگي دانه در جهت حركت اتم ها مي گردد.

اثر دما در خزش

از آنجا كه خزش به فرآيندهايي كه با گرما فعال مي شوند بستگي دارد، بررسي تأثير دما بر مكانيزم هاي خزش بسيار مهم است.