ورود عضویت درخواست پیش فاکتور
بررسی خواص مکانیکی آهن
تجارت فلز

بررسی خواص مکانیکی آهن

به طور کلی آهن خام یک محصول میانی در صنعت آهن است. آهن خام که به آن Pig Iron نیز می گویند توسط کوره بلند تولید می شود و حدودا حاوی 5-4% کربن و مقادیر کمی ناخالصی دیگر مانند گوگرد، منیزیم و فسفر است.
آهن خام در اندازه ها و وزن های مختلف به صورت شمش های 3 تا 50 کیلوگرمی عرضه می شود. آهن خام یک محصول قابل فروش در بازار نیست بلکه یک محصول میانی در تولید چدن و فولاد می باشد.

کاهش آلاینده هایی مانند گوگرد و فسفر که بر خواص آهن تاثیر  می گذارد و موجب تولید چدن با 4-2% کربن، 6-1% سیلسیم و مقدار کمی منیزیم می شود. ترکیب شیمیایی آهن خام به صورت جدول زیر است:

Pmax

Smax

Mnmax

Si

C

نوع آهن

0.08-0.15

0.05

1

1.25

3.5-4.5

پایه

0.12

0.04

0.5-1.2

2.5-3.5

3.5-4.1

ریخته گری شده

0.035

0.025

0.05

0.05-1.5

3.7-4.7

خلوص بالا

 

 

خواص مواد جز خواص شدتی است یعنی خواص مستقل از جرم هستند. اساس علم مواد شامل مطالعه ساختار مواد و ارتباط آن ها با خواص مکانیکی، الکتریکی و... می باشد. مهم ترین عامل تعیین کننده ساختار یک ماده و در نتیجه خواص آن، عناصر شیمیایی تشکیل دهنده آن و روش ساخت و پردازش آن به شکل نهایی است. برای اطلاع از قیمت آهن با کارشناسان تجارت فلز تماس بگیرید. 

موادی که برای کاربردهای مختلف انتخاب می شوند شامل ترکیبی از خواص مکانیکی مد نظر هستند. در کاربردهای زیرساختی خواص مواد بسیار مهم هستند و مهندسان باید آن ها را در نظر بگیرند.

استحکام آهن خام

در مکانیک مواد استحکام یک ماده به صورت توانایی مقاومت در برابر بار وارد شده بدون خرابی یا تغییر شکل پلاستیک تعریف می شود. استحکام مواد را اساسا رابطه بین بارهای وارد شده به آن و تغییر شکل یا تغییر در ابعاد قطعه در نظر می گیرند.

استحکام کششی نهایی

استحکام کششی نهایی در آهن خام بسیار متغیر است و به شکلی که کربن در آلیاژ دارد بستگی دارد. درصد بالای کربن آن را نسبتا ضعیف و شکننده می کند. کاهش مقدار کربن به 2.1-0.002% جرمی فولاد را تولید می کند که می تواند تا 1000 برابر سخت تر از آهن خالص باشد.

استحکام کششی نهایی مقدار ماکزیمم منحنی تنش-کرنش مهندسی است که حداکثر تنشی که ماده می تواند تحمل کند و ساختارش دچار آسیب نشود را نشان می دهد. عنوان استحکام کششی نهایی غالبا به صورت استحکام کششی بیان می شود.

مقدار استحکام کششی به طور قابل توجهی بیشتر از تنش تسلیم است (حدودا 50 تا 60% به نسبت نوع فلز بیشتر است). هنگامی که یک ماده شکل پذیر به استحکام نهایی خود می رسد، سطح مقطع اش کاهش یافته و قطعه شروع به گردنی زدن می کند. مقدار این تنش به اندازه نمونه بستگی ندارد بلکه به عواملی مانند روش ساخت قطعه، وجود نقص سطحی و دمای محیط وابسته است. استحکام کششی برای فولادهای بسیار مقاوم تا 3000 مگاپاسکال می رسد.

استحکام تسلیم

مقدار این استحکام نیز به شکل کربن در آلیاژ بستگی دارد. استحکام تسلیم در نمودار تنش-کرنش نقطه ایست که حد رفتار الاستیک و شروع نقطه پلاستیک را نشان می دهد. به عبارتی استحکام تسلیم یعنی تنشی که در آن ماده شروع به تغییر شکل پلاستیک می کند. تا قبل از نقطه تسلیم ماده به صورت الاستیک تغییر شکل میابد و با حذف تنش وارد شده به شکل اولیه خود بر می گردد. بعد از نقطه تسلیم هنگامی که تنش به ماده اعمال شود، بخشی از تغییر شکل دائمی و غیر قابل برگشت خواهد بود. استحکام تسلیم برای فولادهای بسیار مقاوم تا 1400 مگاپاسکال نیز می رسد.

برای خرید آهن آنلاین مطمئن میتوانید با کارشناسان شرکت تجارت فلز تماس بگیرید. 

مدول الاستیک یانگ

مدول الاستیک نیز در آهن خام متغیر و وابسته به شکل کربن در آلیاژ است. مدول الاستیک برای قسمتی از نمودار تنش کششی-فشاری است که تغییر شکل به صورت خطی و تک محوره اتفاق میافتد. مقدار این مدول با آزمایشات کششی ارزیابی می شود.

طبق قانون هوک در منطقه الاستیک تنش متناسب با فشار است و شیب منحنی برابر با مدول یانگ می شود. در واقع مدول یانگ برابر است با فشار طولی تقسیم بر کرنش:

σ=E.ε

(Pa)σ→تنش

Eمدول الاستیک یانگ   (Pa)

ε→کرنش(∆L/L0)

سختی آهن خام

سختی نیز در آهن خام متغیر و وابسته به شکل کربن در آلیاژ است. در علم مواد سختی به صورت توانایی مقاومت سطح در برابر فرورفتگی (تغییر شکل پلاستیک موضعی) و خراشیدن تعریف می شود.

مقدار سختی از این نظر در مهندسی مهم است که مقاومت در برابر سایش توسط اصطکاک یا فرسایش را در مقابل بخار، روغن و آب را می توان با آن تعیین کرد. طبق آزمایش های مختلفی مانند برینل، کنوپ، ویکرز و راکول می توان مقدار سختی را محاسبه کرد.

خواص حرارتی آهن خام

خواص حرارتی مواد به واکنش مواد در برابر تغییر دما و اعمال گرما اشاره دارد. وقتی ماده جامد انرژی را به صورت گرما جذب می کند، درجه حرارت آن افزایش یافته و ابعاد آن بزرگ می شود. البته مواد مختلف در مقابل گرما متفاوت رفتار می کنند. ظرفیت گرمایی، انبساط حرارتی و هدایت حرارتی از خواصی هستند که در استفاده عملی از مواد جامد بسیار مهم هستند.

نقطه ذوب آهن خام

نقطه ذوب آهن خام یک نقطه در محدوده دمایی 1470-1420 درجه کلوین می باشد. ذوب در دمایی اتفاق میافتد که ماده از فاز جامد وارد فاز مایع شده و این دو فاز در تعادل با هم قرار می گیرند.

نقطه جوش آهن خام

آهن چون یک ماده چند عنصری است که شامل مقداری ناخالصی نیز می باشد، بنابراین مقدار دقیق نقطه جوش بسته به کاربیدهای ناخالصی تغییر می کند. نقطه جوش آهن حدودا 2860 درجه سانتی گراد می باشد.

هدایت حرارتی آهن خام

هدایت حرارتی آهن (W⁄m.K)80 است. هدایت حرارتی اکثر مایعات و جامدات با دما تغییر می کند و هدایت حرارتی گازها نیز وابسته به فشار است.
 

دیدگاه کاربران

دسته بندی دانش نامه