مقدمه

تردی به انگلیسی Brittleness یک خاصیت ماده است که تمایل آن به شکستن بدون یا با تغییر شکل پلاستیکی کم هنگام اعمال تنش را توصیف می‌کند. رفتار تُرد زمانی رخ می‌دهد که اتم‌ها در یک ماده نمی‌توانند بدون حفظ یکپارچگی کلی ساختار شبکه اتمی از یکدیگر لغزش کنند. ترک‌ها در مواد تُرد به‌سرعت در سراسر دانه‌ها یا در امتداد مرزهای دانه‌ها هنگامی که در معرض تنش‌های به اندازه کافی بالا قرار می‌گیرند، تشکیل و گسترش می‌یابند. این فرایند تقریباً آنی است. هر کسی که تا به حال یک بشقاب شام یا نوک یک مداد را انداخته و شکسته است، با مواد تُرد آشنا است.

مثال‌هایی از مواد تُرد عبارت‌اند از: شیشه، سرامیک، گرافیت و آلیاژهایی با پلاستیک‌کاری کم مانند فولادهای با کربن بالا و چدن. این مقاله مفهوم تردی یا شکننده گی را بررسی خواهد کرد، علل آن را توضیح خواهد داد و مثال‌هایی از مواد تُرد را توصیف خواهد کرد.

فهرست مطالب

تردی چیست؟

تردی تمایل یک ماده به شکستن، ترک خوردن یا شکستن آسان است. تردی می‌تواند در فلزات، سرامیک‌ها، پلاستیک‌ها، شیشه و مواد کامپوزیت رخ دهد.

تردی در علم مواد چیست؟

در علم مواد، تردی خاصیتی است که گرایش یک ماده به شکستن با تغییر شکل پلاستیکی حداقل را مشخص می‌کند. مواد تُرد ظرفیت ضعیفی برای جذب انرژی ضربه قبل از شکستن دارند.

تردی در شیمی چیست؟

در شیمی، تردی به ناتوانی یک ماده در تغییر شکل به دلیل میکروساختار اتمی آن اشاره دارد. برخی میکروساختارها که در آن‌ها اتم‌ها سیستم‌های لغزش بسیاری دارند و فرصت بیشتری برای جابه‌جایی دارند، مواد را کمتر تُرد می‌کنند. برخی دیگر، مانند آن‌هایی که اتم‌ها سیستم‌های لغزش کمی دارند، مواد را تُردتر می‌کنند.

مثالی از تردی چیست؟

تردی می‌تواند یک خاصیت ذاتی یا القا شده توسط عوامل خارجی باشد. موادی که ذاتاً تُرد هستند عبارت‌اند از شیشه، آجر، پوسته تخم‌مرغ، گرافیت و فلزات قلیایی مانند منیزیم. موادی که ذاتاً تُرد نیستند اما به دلیل عوامل خاصی مانند دمای کارسرد، خوردگی بین‌دانه‌ای و تردی هیدروژن، از جمله فولادهای با کربن پایین و بالا و تیتانیوم، تُرد می‌شوند.

تردی ماده چه زمانی رخ می‌دهد؟

تردی یک خاصیت فیزیکی شدید برای یک ماده است، به این معنی که تحت تأثیر اندازه یا وسعت ماده قرار نمی‌گیرد. در حالی که برخی مواد، مانند اکثر سرامیک‌ها و شیشه‌ها، به دلیل ساختارهای اتمی و عدم وجود سیستم‌های لغزش در دسترس ذاتاً تُرد هستند، برخی مواد معمولاً نرم ممکن است با کاهش دما تُرد شوند.

مواد معمولاً نرم همچنین می‌توانند توسط هیدروژن یا خوردگی در امتداد مرزهای دانه‌ها تُرد شوند. تُرد شدن هیدروژنی از طریق مکانیزم‌های پیچیده‌ای رخ می‌دهد که هنوز کاملاً درک نشده‌اند. ویژگی مشترک این است که اتم‌های هیدروژن (نه مولکول‌های گاز H2) در فلز پخش می‌شوند و ویرانی به بار می‌آورند. اثرات مضر می‌توانند ناشی از موارد زیر باشند: تشکیل گونه‌های گازی که فشار داخلی را افزایش می‌دهند؛ تشکیل ترکیبات جامد تُرد؛ یا افزایش سرعت حرکت نابجایی، که سرعت انتشار ترک در فلز را افزایش می‌دهد.

خوردگی بین‌دانه‌ای زمانی رخ می‌دهد که یک فلز در نقاط ضعیف سطح فلز، مرزهای بین دانه‌ها، توسط یک عامل خورنده مورد حمله ترجیحی قرار گیرد. خوردگی بین‌دانه‌ای معمولاً منجر به رسوب محصولات خوردگی تُرد بین دانه‌ها می‌شود، که جایگزین فلز معمولاً نرم می‌شود و یک مسیر شکستگی آسان از طریق ماده تُرد ناخواسته فراهم می‌کند.

علل تردی چیست؟

علل تردی برای هر ماده یکسان نیست. لیست زیر برخی از علل رایج را با جزئیات بیشتر توصیف می‌کند:

  1. مواد آمورف (مانند شیشه) ساختارهای اتمی سازمان‌یافته ندارند. هیچ راه آسانی برای لغزش اتم‌ها از کنار یکدیگر وجود ندارد. نابجایی‌ها، که نقص‌های اتمی در کریستال‌ها هستند، در جای خود محبوس می‌شوند و مواد آمورف را تُرد می‌کنند.
  2. پیوندهای یونی قوی بین اتم‌های باردار در برابر لغزش مقاومت می‌کنند و ماده را تُرد می‌کنند. این اغلب در مورد مواد سرامیکی صادق است.
  3. دماهای پایین می‌توانند انرژی حرارتی اتم‌ها را در یک ماده کاهش دهند و آن‌ها را در برابر لغزش و نابجایی مقاوم‌تر کنند.
  4. موادی با سیستم‌های لغزش کمتر یا فرصت‌های بیشتر برای نابجایی اتم‌ها، نسبت به موادی با سیستم‌های لغزش بیشتر، تُردتر هستند.
  5. ناخالصی‌ها یا اتم‌های خارجی در یک ماده می‌توانند باعث تردی شوند. این مورد در مورد تُرد شدن هیدروژنی و برخی آلیاژها مانند چدن صادق است.

مواد تُرد مختلف کدام‌اند؟

در زیر برخی مثال‌ها از مواد تُرد توصیف شده است:

۱. شیشه

شیشه یکی از شناخته‌شده‌ترین مواد تُرد است. این به دلیل ساختار آمورف آن تُرد است. آرایش سطح اتمی شیشه فاقد ساختار منظم مواد کریستالی است. بدون صفحات اتمی سازمان‌یافته که می‌توانند در برابر یکدیگر لغزش کنند، تنش تمایل به کشیدن اتم‌ها از یکدیگر دور نمی‌تواند تخفیف یابد. در نهایت از استحکام پیوندهای بین اتمی فراتر خواهد رفت، که منجر به تشکیل ترک‌هایی می‌شود که به‌سرعت در سراسر ماده گسترش می‌یابند و باعث می‌شوند که ناگهان از هم جدا شود.

۲. سرامیک

اصطلاح سرامیک برای طیف گسترده‌ای از مواد مانند سیمان، مینای دندان، آجر، چینی و سفال استفاده می‌شود. برای سرامیک‌های متبلور، ساختارهای اتمی عمدتاً از پیوندهای یونی قوی بین اتم‌های باردار تشکیل شده‌اند. این پیوندهای یونی کریستال‌هایی را تشکیل می‌دهند که لغزش صفحات اتمی در برابر یکدیگر را دشوارتر می‌کنند. در نتیجه، جابه‌جایی اتم‌ها دشوار است که ماده را تُرد می‌کند.

۳. گرافیت

گرافیت یک شکل کریستالی نرم و تُرد کربن با ساختار کریستالی بسته‌بندی شش ضلعی (HCP) است. تردی می‌تواند به ساختار کریستالی یک ماده خاص و تعداد سیستم‌های لغزش آن نسبت داده شود. موادی با ساختارهای کریستالی که سیستم‌های لغزش کمتری دارند، تُردتر هستند زیرا اتم‌های آن‌ها در برابر جابه‌جایی مقاوم‌تر هستند. ساختارهای HCP در گرافیت دارای سه سیستم لغزش هستند در حالی که سیستم‌های مکعب با محور مرکزی (FCC) در یک آلوتروپ دیگر کربن، الماس، دارای ۱۲ سیستم لغزش هستند. علاوه بر این، گرافیت دارای پیوندهای کووالانسی قوی بین اتم‌ها در همان صفحه، اما پیوندهای ضعیف بین صفحات است. هم این و هم ساختار HCP آن به تُرد بودن گرافیت کمک می‌کنند.

۴. آلیاژهایی با پلاستیک‌کاری کم

آلیاژهایی با پلاستیک‌کاری کم، مانند چدن و تیتانیوم، نیز مثال‌هایی از مواد تُرد هستند. ساختار کریستالی تأثیر زیادی بر تردی یک آلیاژ دارد. به عنوان مثال، موادی که دارای ساختار FCC هستند مانند مس، نسبت به موادی که دارای ساختار HCP هستند مانند تیتانیوم یا منیزیم، نرم‌تر هستند. ساختارهای FCC دارای ۱۲ سیستم لغزش هستند در حالی که ساختارهای HCP فقط دارای ۳ سیستم لغزش هستند. داشتن ۳ سیستم لغزش ساختارهای HCP را تُردتر می‌کند زیرا اتم‌های موجود در ساختار آن در برابر جابه‌جایی مقاوم‌تر هستند.

اهمیت شناسایی تردی چیست؟

شناسایی مواد تُرد به دلیل پیامدهایی که یک ماده تُرد ممکن است بر اجرای موفقیت‌آمیز و دوام یک طراحی داشته باشد، مهم است. مواد تُرد اغلب به دلیل استحکام بالای خود برای طراحی‌ها انتخاب می‌شوند. با این حال، از آنجایی که مواد تُرد می‌توانند بدون هشدار یا هشدار کم بشکنند، شکست تُرد می‌تواند فاجعه‌آمیز باشد. توصیه می‌شود برای طراحی‌ها، مواد نرم‌تر انتخاب شوند که بتوانند بارهای مورد نیاز برای ماده تُرد را تحمل کنند.

چگونه تردی تعیین می‌شود؟

تردی با انجام یک آزمون کشش و محاسبه شکل‌پذیری یک ماده تعیین می‌شود. اگر یک ماده در طول آزمون کشش شکل‌پذیری کمی از خود نشان دهد، تُرد در نظر گرفته می‌شود. روش استاندارد آزمون برای انجام آزمون‌های کشش بر روی مواد فلزی ASTM E8 است. روش مربوطه برای پلاستیک‌ها را می‌توان در ASTM D638 یافت. یک آزمون کشش شامل آماده‌سازی یک نمونه آزمایشی با ابعاد استاندارد و سپس اعمال یک بار کششی به طور مداوم تا شکستن نمونه است. مقادیر تنش و کرنش تجربه شده توسط نمونه ثبت شده و برای تعیین شکل‌پذیری و به طور غیرمستقیم، تردی استفاده می‌شود.

فرمول تردی چیست؟

فرمول خاصی برای تردی وجود ندارد. با این حال، می‌توان تردی یک ماده را از یکی از دو فرمول شکل‌پذیری نشان داده شده در زیر استنباط کرد:

شکل‌پذیری به عنوان درصد کل افزایش طول تجربه شده توسط ماده از ابتدای آزمون تا شکست، یا درصد کاهش متناظر مساحت سطح مقطع تجربه شده توسط یک ماده در شکست تعریف می‌شود. هرچه شکل‌پذیری اندازه‌گیری شده کمتر باشد، ماده تُردتر در نظر گرفته می‌شود. فرمول درصد افزایش طول همان فرمول کرنش مهندسی است.

انواع تردی کدام‌اند؟

دو نوع شکست تُرد وجود دارد: بین‌دانه‌ای و درون دانه‌ای. آن‌ها در زیر با جزئیات بیشتری شرح داده شده‌اند:

  1. درون دانه‌ای: ترک‌ها در سراسر دانه‌های ماده گسترش می‌یابند. ترک‌ها مسیر کمترین مقاومت را دنبال می‌کنند و جهت خود را برای دنبال کردن ضعیف‌ترین صفحات شکست تغییر می‌دهند. اندازه دانه‌های بزرگ (مرزهای دانه کمتر) به ترک‌ها اجازه می‌دهد سریع‌تر گسترش یابند زیرا مرزهای دانه مانع از گسترش ترک می‌شوند. بنابراین، اندازه دانه‌های بزرگ به سطوح بالاتر تردی کمک می‌کند.
  2. بین‌دانه‌ای: ترک‌ها در امتداد مرزهای دانه‌های ماده گسترش می‌یابند. این امر زمانی رایج است که مرزهای دانه مانند آنچه در تُرد شدن هیدروژنی و خوردگی بین‌دانه‌ای رخ می‌دهد، تُرد باشند.

تأثیر ساختار بلوری بر تردی

ساختار بلوری یک ماده، یعنی چگونگی آرایش اتم‌ها در یک شبکه سه بعدی منظم، نقش بسیار مهمی در تعیین خواص مکانیکی آن، از جمله تردی، دارد. انواع مختلف ساختارهای بلوری، مانند مکعب وجه‌مرکز (FCC)، مکعب مرکز‌بدنه (BCC) و بسته‌بندی شش‌ضلعی (HCP)، رفتارهای متفاوتی را از خود نشان می‌دهند. در این بخش، به بررسی تأثیر این ساختارها بر توانایی مواد برای تغییر شکل پلاستیکی و در نتیجه، تردی آن‌ها خواهیم پرداخت.

ساختارهای بلوری و تغییر شکل پلاستیکی

تغییر شکل پلاستیکی در مواد زمانی رخ می‌دهد که اتم‌ها در یک شبکه بلوری نسبت به یکدیگر جابه‌جا شوند. این جابه‌جایی معمولاً به صورت لغزش (slip) در امتداد صفحات کریستالی خاصی رخ می‌دهد. توانایی یک ماده برای تغییر شکل پلاستیکی به عوامل مختلفی از جمله:

  • چگالی نابجایی‌ها: نابجایی‌ها نقص‌های خطی در ساختار بلوری هستند و نقش مهمی در تغییر شکل پلاستیکی دارند.
  • تعداد سیستم‌های لغزش فعال: هر سیستم لغزش شامل یک صفحه لغزش و یک جهت لغزش است. تعداد سیستم‌های لغزش فعال در یک ماده، بر توانایی آن برای تغییر شکل پلاستیکی تأثیر می‌گذارد.
  • انرژی لازم برای ایجاد و حرکت نابجایی‌ها: انرژی لازم برای ایجاد و حرکت نابجایی‌ها در ساختارهای مختلف بلوری متفاوت است.

ساختارهای بلوری FCC، BCC و HCP

  • ساختار مکعب وجه‌مرکز (FCC): در این ساختار، هر اتم توسط 12 اتم دیگر احاطه شده است. این ساختار دارای تعداد زیادی سیستم لغزش است که باعث می‌شود مواد با ساختار FCC معمولاً نرم و شکل‌پذیر باشند. مثال‌هایی از فلزات با ساختار FCC عبارتند از: مس، آلومینیوم و طلا.
  • ساختار مکعب مرکز‌بدنه (BCC): در این ساختار، هر اتم توسط 8 اتم دیگر احاطه شده است. تعداد سیستم‌های لغزش در این ساختار کمتر از ساختار FCC است. در نتیجه، مواد با ساختار BCC معمولاً نسبت به مواد با ساختار FCC سخت‌تر و تُردتر هستند. مثال‌هایی از فلزات با ساختار BCC عبارتند از: آهن آلفا، مولیبدن و تنگستن.
  • ساختار بسته‌بندی شش‌ضلعی (HCP): در این ساختار، اتم‌ها در لایه‌هایی به صورت شش ضلعی چیده شده‌اند. تعداد سیستم‌های لغزش در این ساختار کمتر از ساختارهای FCC و BCC است. در نتیجه، مواد با ساختار HCP معمولاً سخت‌تر و تُردتر هستند. مثال‌هایی از فلزات با ساختار HCP عبارتند از: تیتانیوم، روی و کادمیوم.

تأثیر ساختار بلوری بر تردی

  • ساختار FCC: به دلیل تعداد زیاد سیستم‌های لغزش، مواد با ساختار FCC معمولاً تغییر شکل پلاستیکی زیادی را قبل از شکست تحمل می‌کنند و در نتیجه، کمتر تُرد هستند.
  • ساختار BCC و HCP: به دلیل تعداد کمتر سیستم‌های لغزش، مواد با ساختار BCC و HCP معمولاً تغییر شکل پلاستیکی کمتری را تحمل می‌کنند و در نتیجه، تُردتر هستند. با این حال، عوامل دیگری مانند دما، نرخ کرنش و وجود ناخالصی‌ها نیز می‌توانند بر Brittleness این مواد تأثیر بگذارند.

ساختار بلوری یک عامل بسیار مهم در تعیین تردی مواد است. مواد با ساختارهای بلوری با تعداد سیستم‌های لغزش بیشتر، مانند ساختار FCC، معمولاً نرم‌تر و شکل‌پذیرتر هستند و کمتر مستعد شکست تُرد هستند. در مقابل، مواد با ساختارهای بلوری با تعداد سیستم‌های لغزش کمتر، مانند ساختارهای BCC و HCP، معمولاً سخت‌تر و تُردتر هستند. با این حال، باید توجه داشت که تردی یک پدیده پیچیده است و عوامل دیگری نیز در آن نقش دارند.

عوامل دیگری که بر تردی تأثیر می‌گذارند:

  • دما: با کاهش دما، حرکت نابجایی‌ها دشوارتر می‌شود و احتمال شکست تُرد افزایش می‌یابد.
  • نرخ کرنش: افزایش نرخ کرنش می‌تواند باعث کاهش زمان برای فعال شدن مکانیزم‌های تغییر شکل پلاستیکی شود و احتمال شکست تُرد را افزایش دهد.
  • ناخالصی‌ها: وجود ناخالصی‌ها می‌تواند بر حرکت نابجایی‌ها تأثیر بگذارد و باعث افزایش یا کاهش Brittleness شود.
  • اندازه دانه‌ها: اندازه دانه‌ها نیز بر تردی تأثیر می‌گذارد. معمولاً با کاهش اندازه دانه‌ها، Brittleness کاهش می‌یابد.

درک ارتباط بین ساختار بلوری و تردی به مهندسان مواد کمک می‌کند تا مواد مناسب را برای کاربردهای مختلف انتخاب کنند و از شکست ناگهانی اجزا جلوگیری کنند.

تأثیر ناخالصی‌ها بر تردی مواد

ناخالصی‌ها، چه عمدی (مانند عناصر آلیاژی) و چه ناخواسته، تأثیر قابل توجهی بر خواص مکانیکی مواد، از جمله Brittleness، دارند. حضور ناخالصی‌ها می‌تواند به روش‌های مختلفی بر رفتار شکست مواد تأثیر بگذارد.

مکانیسم‌های تأثیر ناخالصی‌ها بر تردی

  1. ممانعت از حرکت نابجایی‌ها:
    • ناخالصی‌ها می‌توانند به عنوان موانعی برای حرکت نابجایی‌ها عمل کنند. زمانی که یک نابجایی به یک اتم ناخالصی برخورد می‌کند، برای ادامه حرکت خود باید انرژی بیشتری مصرف کند. این امر باعث افزایش مقاومت ماده در برابر تغییر شکل پلاستیکی و در نتیجه، افزایش احتمال شکست تُرد می‌شود.
  2. تغییر در انرژی سطح دانه‌ها:
    • ناخالصی‌ها می‌توانند انرژی سطح دانه‌ها را تغییر دهند. این تغییر انرژی می‌تواند بر چسبندگی بین دانه‌ها تأثیر بگذارد و احتمال شکست بین‌دانه‌ای را افزایش دهد.
  3. تشکیل رسوبات:
    • برخی ناخالصی‌ها می‌توانند با اتم‌های پایه آلیاژ ترکیب شده و رسوبات ایجاد کنند. این رسوبات می‌توانند به عنوان نقاط تمرکز تنش عمل کرده و باعث آغاز ترک شوند.
  4. تغییر در ساختار بلوری:
    • ناخالصی‌ها می‌توانند ساختار بلوری ماده را تغییر دهند. این تغییر ساختار می‌تواند بر تعداد و جهت سیستم‌های لغزش تأثیر بگذارد و در نتیجه، بر توانایی ماده برای تغییر شکل پلاستیکی تأثیر بگذارد.

انواع ناخالصی‌ها و تأثیر آن‌ها

  • عناصر آلیاژی:
    • عناصر آلیاژی تقویت‌کننده: برخی عناصر آلیاژی مانند کربن در فولاد می‌توانند با ایجاد محلول جامد یا رسوبات، استحکام ماده را افزایش دهند. اما اگر مقدار این عناصر از حد معینی بیشتر شود، می‌توانند باعث افزایش Brittleness شوند.
    • عناصر آلیاژی نرم‌کننده: برخی عناصر آلیاژی مانند نیکل در فولاد می‌توانند باعث افزایش شکل‌پذیری و کاهش Brittleness شوند.
  • ناخالصی‌های ناخواسته:
    • ناخالصی‌های ناخواسته مانند اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن می‌توانند به طور قابل توجهی بر خواص مکانیکی مواد تأثیر بگذارند. به عنوان مثال، هیدروژن می‌تواند باعث پدیده تُرد شدن هیدروژنی شود که در آن، هیدروژن در مرزهای دانه‌ها جمع شده و باعث کاهش چسبندگی بین دانه‌ها و افزایش احتمال شکست می‌شود.

مثال‌ها

  • تأثیر کربن در فولاد: افزایش مقدار کربن در فولاد باعث افزایش استحکام می‌شود، اما اگر مقدار آن از حد معینی بیشتر شود، می‌تواند باعث افزایش تردی شود.
  • تأثیر گوگرد در فولاد: گوگرد باعث کاهش شکل‌پذیری فولاد در دمای بالا می‌شود و می‌تواند باعث ایجاد ترک‌های داغ شود.
  • تأثیر هیدروژن در فولاد: هیدروژن می‌تواند باعث تُرد شدن هیدروژنی فولاد شود که در آن، هیدروژن در مرزهای دانه‌ها جمع شده و باعث کاهش چسبندگی بین دانه‌ها و افزایش احتمال شکست می‌شود.

ناخالصی‌ها، چه عمدی و چه ناخواسته، تأثیر قابل توجهی بر تردی مواد دارند. درک مکانیسم‌های تأثیر ناخالصی‌ها بر تردی، به مهندسان مواد کمک می‌کند تا مواد با خواص مکانیکی مطلوب را طراحی و تولید کنند. برای کاهش Brittleness ناشی از ناخالصی‌ها، می‌توان از روش‌های مختلفی مانند تصفیه مواد، کنترل دقیق ترکیب شیمیایی و انتخاب مناسب عناصر آلیاژی استفاده کرد.

مقابل تردی چیست؟

نرمی به عنوان مقابل تردی در نظر گرفته می‌شود. نرمی خاصیت ماده‌ای است که توانایی تغییر شکل پلاستیکی آن را توصیف می‌کند. درک نقش مکانیک شکست و مواد نرم در مقابل مواد Brittleness برای طراحی قطعات و سازه‌های ایمن، مؤثر و بادوام ضروری است.

آیا تردی یک خاصیت فیزیکی است؟

بله، Brittleness یک خاصیت فیزیکی است. این مشخص می‌کند که چگونه اتم‌ها در ساختار فیزیکی ماده هنگام اعمال تنش با یکدیگر تعامل می‌کنند.

تفاوت بین “شکننده” و “تُرد” چیست؟

“شکننده” و “تُرد” اغلب به جای یکدیگر استفاده می‌شوند. با این حال، تفاوت‌هایی بین تعاریف آن‌ها وجود دارد. “شکننده” به سادگی یک ماده‌ای را توصیف می‌کند که به راحتی شکسته می‌شود. در حالی که “تُرد” نیز مواد را توصیف می‌کند که به راحتی شکسته می‌شوند، اما به طور خاص به موادی اشاره دارد که سخت، سفت و فاقد تغییر شکل پلاستیکی قابل توجه قبل از شکستن هستند. “شکننده” و “تُرد” مترادف هستند، اما تُرد در تعریف خود خاص‌تر است.

سوالات متداول(FAQ)

تردی چیست؟

تردی به معنای تمایل یک ماده به شکستن یا ترک خوردن تحت فشار یا ضربه، بدون تغییر شکل پلاستیکی قابل توجه است. این خاصیت اغلب در موادی مثل شیشه، سرامیک و چدن دیده می‌شود.

چه عواملی باعث تردی در مواد می‌شود؟

عوامل مختلفی می‌توانند باعث Brittleness در مواد شوند. از جمله:
ساختار بلوری مواد (مانند ساختارهای HCP که دارای سیستم لغزش کمتر هستند)
دمای پایین که حرکت اتم‌ها را محدود می‌کند.
وجود ناخالصی‌ها یا عناصر خارجی که حرکت نابجایی‌ها را محدود می‌کند.
خوردگی بین‌دانه‌ای و تأثیر هیدروژن.

چگونه تردی مواد تعیین می‌شود؟

تردی مواد از طریق آزمون کشش و مشاهده میزان شکل‌پذیری ماده تعیین می‌شود. اگر یک ماده تحت فشار بالا شکل‌پذیری کمی نشان دهد و به سرعت بشکند، به عنوان ماده تُرد شناخته می‌شود.

مثال‌هایی از مواد تُرد چیست؟

مواد تُرد شامل شیشه، سرامیک، گرافیت، و برخی آلیاژهای فلزی مانند چدن و فولاد با کربن بالا هستند. این مواد ظرفیت کمی برای جذب انرژی قبل از شکستن دارند.

تفاوت بین “شکنندگی” و “تردی” چیست؟

در حالی که هر دو اصطلاح به معنای تمایل به شکستن اشاره دارند، “شکنندگی” بیشتر به شکنندگی فیزیکی ماده (مثل شیشه) اشاره دارد و “تردی” به رفتار ماده در برابر تنش بدون تغییر شکل پلاستیکی زیاد مربوط است.

چرا شناسایی مواد تُرد اهمیت دارد؟

شناسایی مواد تُرد اهمیت زیادی دارد زیرا این مواد ممکن است بدون هشدار بشکنند. انتخاب مواد تُرد در طراحی‌ها نیاز به دقت بالایی دارد، زیرا شکست تُرد می‌تواند منجر به خرابی‌های ناگهانی و فاجعه‌آمیز شود.

چگونه می‌توان از تردی مواد جلوگیری کرد؟

با تغییر شرایط کاری مانند دما، کاهش ناخالصی‌ها، بهبود ساختار بلوری و استفاده از آلیاژهای مناسب، می‌توان از ترد شدن مواد جلوگیری کرد.

خلاصه

این مقاله تردی را ارائه کرد، توضیح داد که چیست و انواع مختلف مواد تُرد را مورد بحث قرار داد.این مقاله برای اولین بار در سایت بازارگاه الکترونیکی ساخت و تولید ایران به نشانی Digimfg.ir منتشر شده است.

منابع

xometry.com/resources/3d-printing/what-is-brittleness

سلب مسئولیت

محتوای ارائه شده در این صفحه وب صرفا جنبه اطلاع رسانی دارد. DIGIMFG هیچگونه ضمانت یا مسئولیتی، چه به صورت صریح یا ضمنی، در خصوص صحت، کامل بودن یا اعتبار اطلاعات بر عهده نمی گیرد. پارامترهای عملکرد، تلرانس های هندسی، ویژگی‌های طراحی خاص، کیفیت یا نوع مواد، یا فرایندها را نباید نمایانگر آنچه توسط تأمین کنندگان یا تولیدکنندگان شخص ثالث در شبکه DIGIMFG ارائه می‌شود، دانست. خریدارانی که به دنبال دریافت قیمت هستند موظفند تا الزامات فنی ویژه موردنیاز برای قطعات را تعریف کنند. برای کسب اطلاعات بیشتر، لطفاً به شرایط و ضوابط ما مراجعه کنید.

نوشته‌های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *