Transcript Engineering Materials-----------------------------------------

Engineering Materials------------------------------------------Dr.Adel Fathy
‫تكنولوجيا االنتاج‬
Production Technology
Chapter 2
‫المواد الهندسية‬
Engineering Materials
Dr. Adel Fathy
Engineering Materials------------------------------------------Dr.Adel Fathy
‫تنقسم المواد الهندسية الى ثالثة أقسام رئيسية وهى‬
‫‪ .1‬المواد المعدنية‬
‫‪Metallic Materials‬‬
‫‪ .2‬المواد غير المعدنية ‪Non-Metallic Materials‬‬
‫‪ .3‬المواد المركبة‬
‫‪Composite Materials‬‬
‫المواد المعدنية ‪Metallic Materials‬‬
‫تعتبر المعادن وسبائكها مواد أساسية فى الصناعات الهندسية‬
‫وأكثر المعادن انتشارا هى الحديد وااللمونيوم ‪ .‬حيث تنقسم‬
‫المواد المعدنية الى مواد حديدية ومواد غير حديدية ‪.‬‬
‫‪Engineering Materials------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
‫المواد الحديدية ‪Ferrous Metals‬‬
‫يعتبر الصلب بأنوعة والحديد الزهر من أهم المواد المعدنية‬
‫المستعملة فى الصناعات الهندسية ويتكون الصلب والحديد الزهر من‬
‫مادتين اساسيتين هما الحديد والكربون ‪.‬‬
‫الصلب ‪Steel‬‬
‫الصلب الكربونى‬
‫‪Carbon Steel‬‬
‫الصلب السبائكى‬
‫‪Alloy Steel‬‬
‫‪Engineering Materials------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
‫الصلب الكربونى‬
Carbon Steel
‫صلب عالى الكربون‬
High Carbon
Steel
%2 ‫ الى‬%0.65
‫صلب متوسط الكربون‬
Medium Carbon
Steel
%0.65 ‫ الى‬%0.3
‫صلب منخفض الكربون‬
Low Carbon Steel
‫تترواح نسبة الكربون من‬
%0.3 ‫ الى‬%0.07
Engineering Materials------------------------------------------Dr.Adel Fathy
‫الصلب السبائكى ‪Alloy Steel‬‬
‫ينتج بأضافة عناصر تسابك مختلفة مثل الكروم والنيكل الى الصلب‬
‫الكربونى بهدف تحسين خواصة ‪ .‬و أشهر أنواعة ‪.‬‬
‫• الصلب النيكلى ‪Nickel Steel‬‬
‫اضافة النيكل يزيد من الصالبة والمتانة لذا يستخدم فى بندول الساعة ‪.‬‬
‫• الصلب الكرومى ‪Chromium Steel‬‬
‫يحتوى هذا النوع من الصلب على ‪ %25‬كروم مما يجعلة شديد الصالبة‬
‫ومقاوم للتاكل لذا يستخدم فى المطارق والدرافيل ‪.‬‬
‫• صلب السرعات العالية ‪High Speed Steel‬‬
‫يحتوى على ‪ %4‬كروم ‪ %18 ،‬تنجستوم ‪ %1 ،‬فاناديوم ويتميز بقدرتة‬
‫باالحتفاظ بالصالدة عند درجات الحرارة العالية لذا يستخدم أقالم‬
‫الخراطة وأسطمبات التشكيل ‪.‬‬
‫• الصلب الذى اليصدأ ‪Stainless Steel‬‬
‫يحتوى على ‪ %18‬كروم ‪ %8 ،‬نيكل ويتميز بمقاومة للصدأ والتاكل‬
‫الكميائى لذا يستخدم فى أوانى الطهى ‪.‬‬
‫‪Engineering Materials------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
‫الحديد الزهر ‪Cast Iron‬‬
‫هو سبيكة من الحديد والكربون تترواح نسبة الكربون من ‪ %2‬الى ‪. %6.67‬‬
‫وأنواعة هى ‪.‬‬
‫‪ .1‬الحديد الزهر الرمادى ‪Grey Cast Iron‬‬
‫وفية يكون الكربون على هيئة قشور مدببة االطراف من‬
‫الجرافيت االسود مم يجعلة قابل المتصاص الصدمات‬
‫لذا يستخدم فى صناعة قواعد وأجسام الماكينات وأجزاء السيارات ‪.‬‬
‫‪ .2‬الحديد الزهر األبيض ‪White Cast Iron‬‬
‫وفية يكون الكربون متحدا مع الحديد مكونا كربيد الحديد األبيض‬
‫الذى يتميز بالصالدة والهشاشية العالية مما يجعلة مقاوم للبرى‬
‫لذا يستخدم فى عجالت السكة الحديد ‪.‬‬
‫‪Engineering Materials------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
‫‪ .3‬الحديد الزهر الطروق ‪Malleable Cast Iron‬‬
‫ويكون الكربون على هيئة تجمعات من الجرافيت وينتج‬
‫من معالجة الحديد الزهر االبيض حراريا للتخلص من‬
‫كربيد الحديد الهش ويتميز بالمطلية العالية لذا يستخدم‬
‫فى ماكينات النسيج ‪.‬‬
‫‪ .4‬الحديد الزهر الكروى ‪Spherical Cast Iron‬‬
‫ويكون الكربون على هيئة كرات من الجرافيت وينتج‬
‫من معالجة الحديد الزهر الرمادى ويتميز بالمطلية‬
‫العالية أكثر من جميع االنواع السابقة لذا يستخدم‬
‫فى التروس وأجسام المحركات ‪.‬‬
‫‪Engineering Materials------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
‫الخواص الميكانيكية ‪Mechanical Properties‬‬
‫‪ .1‬األجهاد ‪ : Stress‬هو مقدار القوة التى تؤثر على وحدة المساحات ‪.‬‬
‫‪ .2‬األنفعال ‪ : Strain‬هو التغير النسبى فى االبعاد نتيجة وجود القوة‬
‫المؤثر ‪.‬‬
‫‪Engineering Materials------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
Stress-strain curve ‫ األنفعال‬- ‫منحنى األجهاد‬
Ductile Tension Test Specimens
Engineering Materials------------------------------------------Dr.Adel Fathy
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫‪.5‬‬
‫‪.6‬‬
‫‪.7‬‬
‫المرونة ‪ : Elasticity‬هى قابلية المادة ألسترجاع شكلها األصلى‬
‫عند زوال القوة المؤثرة ‪.‬‬
‫اللدونة ‪ : Plasticity‬المادة غير قابلة ألسترجاع شكلها األصلى‬
‫عند زوال القوة المؤثرة ‪.‬‬
‫الممطولية ‪ : Ductility‬هى قابلية المادة لألستطالة عند شدها‬
‫وتقاس هذة الخاصية بمقدار الزيادة فى طول العينة أو النقص فى‬
‫مساحة مقطعها ‪.‬‬
‫الصالدة ‪ : Hardness‬هى قدرة المادة على مقاومة اختراق أو‬
‫تغلغل أجسام أخرى فى سطحها ‪.‬‬
‫المتانة ‪ : Toughness‬هى قدرة المادة على مقاومة تأثير‬
‫الصدمات المؤثر عليها ‪.‬‬
‫‪Engineering Materials------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
‫‪ .8‬معامل المرونة ‪(Modulus of Elasticity ) :‬‬
‫يعبر معامل المرونة )‪ (E‬عن العالقة بين اإلجهاد واالنفعال في حالة‬
‫المرونة ووجد أن االنفعال يتناسب طرديا مع اإلجهاد في حدود مرونة‬
‫الجسم‪.‬‬
‫)‪(Modulus of Elasticity) E = Stress (σ) /Strain (Є‬‬
‫‪ .9‬أقصى مقاومة (إجهاد) )‪ :(Ultimate Strength‬هو أكبر مقدار‬
‫من الجهد تتحمله المادة قبل حدوث الكسر‪.‬‬
‫‪Engineering Materials------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
Engineering Materials------------------------------------------Dr.Adel Fathy
Engineering Materials------------------------------------------Dr.Adel Fathy
Engineering Materials------------------------------------------Dr.Adel Fathy
Engineering Materials------------------------------------------Dr.Adel Fathy
Engineering Materials------------------------------------------Dr.Adel Fathy
Engineering Materials------------------------------------------Dr.Adel Fathy
Engineering Materials------------------------------------------Dr.Adel Fathy
‫المعالجة الحرارية ‪Heat Treatment‬‬
‫هى عبارة عن تسخين وتبريد المعادن بأساليب تكنولوجية مختلفة بغرض‬
‫تغيير بنيتها الداخلية وخواصها ‪.‬‬
‫‪ .1‬التقسية ‪ : Hardening‬تتم بتسخين الصلب الى ما فوق درجة حرارتة‬
‫الحرجة قليال ثم يبرد بسرعة فى الماء أو الزيت فتعطى للصلب صالدة عالية‬
‫ولكن هش ‪.‬‬
‫‪ .2‬التخمير ‪ : Annealing‬تتم بتسخين الصلب الى ما فوق درجة حرارتة‬
‫الحرجة قليال ثم يبرد تبريد بطيئى داخل الفرن فتعطى للصلب ممطولية عالية‬
‫‪.‬‬
‫‪ .3‬التطبيع ‪ :Normalizing‬تتم بتسخين الصلب الى ما فوق درجة‬
‫حرارتة الحرجة قليال ثم يبرد تبريد بطيئى فى الهواء فتعطى للصلب صالبة‬
‫أشد من التخمير وأقل هشاشية بكثير من التقسية ‪.‬‬
‫‪Engineering Materials------------------------------------------Dr.Adel Fathy‬‬
Engineering Materials------------------------------------------Dr.Adel Fathy