چرا استحکام سازه های فولادی با گذشت زمان کاهش می یابد

چرا استحکام سازه های فولادی با گذشت زمان کاهش می یابد را از سایت نکس درجه دریافت کنید.

درسـ جو

چرا استحکام فولاد با گذشت زمان کاهش می یابد؟

حل تمرین درس ۴ علوم هفتم ابتدایی

جواب تمرین های درس چهارم علوم هفتم

گفت و گو کنید

چون استحکام فولاد زیاد است اغلب پل ها و اسکله های فلزی را از فولاد می سازنند چرا استحکام این سازه ها با گذشت زمان کاهش می یابد؟

زیرا با گذشت زمان فولاد زنگ می زند یعنی دچار تغییر شیمیایی می شود که بر روی استحکام آن تاثیر منفی خواهد داشت.

اطلاعات جمع آوری کنید علوم هفتم

برای ساخت هریک از وسایل زیر از چه موادی استفاده شده است؟ دلیل انتخاب هرهاده را بنویسید؟

الف) راکت تنیس:پلاستیک به دلیل خاصیت انعطاف پذیری      

   ب) قابلمه ی دسته دار:  آلیاژ آهن ، رسانای گرمایی برای انتقال گرما و دسته غیرفلزی به دلیل نارسانا بودن گرما                

    پ) کلاه ایمنی:فلز آلومینیم به دلیل سبکی و مقاومت مطلوب

ت) بدنه و در یخچال:پلاستیک به دلیل عایق بودن

  ث)تایر اتومبیل:پلاستیک به دلیل خاصیت انعطاف پذیری

مطلب مرتبط:

استحکام فولاد با میزان کربن محلول به شدت افزایش می‌یابد اگرچه این افزایش استحکام با کاهش جوش‌پذیری و افزایش احتمال شکست ترد همراه است. استحکام فولادهای فریتی (فرومغناطیس) رابطه معکوسی با شکل‌پذیری دارد. تلفیق استحکام و شکل‌پذیری با پایدارسازی فاز آستنیت (پارامغناطیس) در فولادهای مدرن چندفازی قابل بهبود است. 

منبع مطلب : darsjo.blog.ir

مدیر محترم سایت darsjo.blog.ir لطفا اعلامیه سیاه بالای سایت را مطالعه کنید.

چرا استحکام فولاد کاهش می یابد

کاربرد فولاد در پل سازی

سازه فولادی نوعی سازه است که مصالح اصلی آن که برای تحمل نیروها و انتقال آنها به کار می‌رود از فولاد است. اتصالات به کار رفته در این نوع سازه‌ها از نوع جوشی، پرچی و یا پیچ می‌باشد و بسته به نوع اتصالات قطعات طرح شده و کنترل‌های مربوطه بر روی آنها انجا

در حال حاضر فولاد از مهمترین مصالح برای ساخت ساختمان و پل و سایر سازه‌های ثابت است مقاومت فولاد (تنش تسلیم) مورد استفاده در بازه۲۴۰۰ تا ۷۰۰۰ kgr/cm ۲ است که برای ساختمانهای معمولی از فولاد با مقاومت ۲۴۰۰ که به آن فولاد نرمه گفته می‌شود استفاده می‌گردد.

نقش فولاد در ساختمان

فولاد یکی از مهمترین مصالح ساختمانی به شمار می‌آید. فولاد از احیا شدن سنگ آهن، به همراه کک و اکسیژن در کوره‌های بلند با درجه حرارت زیاد بدست می اید. آهن خام که به این ترتیب به دست می‌آید بین ۳ تا ۴ درصد کربن دارد.

مشخصات مکانیکی فولاد

مهمترین مشخصه مکانیکی فولاد نمودار تنش _ کرنش آن می‌باشد که از روی آن تنش تسلیم و یا تنش جاری شدن بدست می‌آید.

فولاد بعنوان ماده‌ای با مشخصات خاص و منحصر بفرد، مدتهاست در ساخت ساختمانها کاربرد دارد. قابلیت اجرای دقیق، رفتار سازه ای معین، نسبت مقاومت به وزن مناسب، در کنار امکان اجرای سریع سازه‌های فولادی همراه با جزئیات و ظرافتهای معماری، فولاد را بعنوان مصالحی منحصر و ارزان در پروژه‌های ساختمانی مطرح نموده است؛ به نحوی که اگر ضعفهای محدود این ماده نظیر مقاومت کم در برابر خوردگی و عدم مقاومت در آتش‌سوزیهای شدید به درستی مورد توجه و کنترل قرار گیرند، امکانات وسیعی در اختیار طراح قرار می‌دهد که در هیچ ماده دیگر قابل دستیابی نیست. فولاد، آلیاژ ی از آهن و کربن است که کمتر از ۲ درصد کربن دارد. در فولاد ساختمانی عمومأ در حدود ۳ درصد کربن و ناخالصیهای دیگری مانند فسفر، سولفور، اکسیژن و نیتروژن و چند ماده دیگر موجود می‌باشد. ساخت فولاد شامل اکسیداسیون و جدانمودن عناصر اضافی و غیر ضروری موجود در محصول کوره بلند و اضافه کردن عناصر مورد نیاز برای تولید ترکیب دلخواه است. برای ساخت فولاد، از چهار روش اصلی استفاده می‌شود. این روشها عبارتند از: روش کوره باز، روش دمیدن اکسیژن، روش کوره برقی، روش خلاء.

آنچه فولاد را به عنوان یک مصالح ساختمانی مناسب معرفی کرده می‌تواند شامل موارد زیر باشد:

تغییر شکل در اثر بارگذاری و ایجاد تنش یکنواخت

وجود خاصیت الاستیک و پلاستیک

شکل پذیری

خاصیت چکش خواری و تورق

خاصیت خمش پذیری

خاصیت فنری و جهندگی

خاصیت چقرمگی

خاصیت سختی استاتیکی و دینامیکی

مقاومت نسبی بالا

ضریب ارتجاعی بالا

جوش پذیری

همگن بودن

امکان استفاده از ضایعات

امکان تقویت مقاطع در صورت نیاز

سازه‌های فولادی به سه دسته تقسیم می‌شوند

سازه‌های قاب بندی شده:که مجموعه‌ای از اعضای محوری، خمشی و یا محوری خمشی اند.

سازه‌های پوسته‌ای: منابع تگهداری مایعات و گازها که نیروی محوری حاکم است.

سازه‌های معلق: که در آن نیروی کششی حاکم است.

منظور از سازه‌های فولادی در عمران معمولاً سازه‌های قاب بندی شده است. نقش قاب در ساختمان انتقال بارهای مرده و بار زنده و زلزله و بار برف از سازه به پی می‌باشد. و پایداری کلی سازه راحفظ می‌کند.

برای ساخت سازه‌های ساختمانی بیشتر از پروفیل‌های نورد شده استفاده می‌شود اگر ابعاد طراحی شده مقادیر دیگری باشد می‌توان با استفاده از ورق‌های موجود در بازار پروفیل مربوطه را تهیه کرد.

چرا استحکام فولاد کاهش می یابد

فولادهای آلیاژهایی از آهن و کربن هستند که میزان کربن در آنها کمتر از 2 درصد می باشد، همچنین عناصری مانند Si و Mn در مقادیر کمتر از 1 درصد و گوگرد و فسفر در مقادیر جزئی به عنوان ناخالصی در فولادها یافت می‌شوند. البته فولادهای آلیاژی حاوی مقادیر زیادی عنصر آلیاژی می‌باشند.

علت کاهش استحکام فولاد

خصوصیات فولاد توسط ترکیب شیمیایی خصوصا کربن کنترل می‌شود. اگر میزان کربن موجود در فولاد کم باشد فولاد کاملا نرم می‌باشد و استحکام آن نیز پایین خواهد بود و هر چه درصد کربن بالا رود استحکام افزایش و قابلیت انعطاف کاهش خواهد یافت.

عملیات حرارتی نیز تاثیر اساسی بر خواص مکانیکی فولادها دارد. هر چه درجه حرارت تمپر بالا می‌رود از یک طرف قابلیت انعطاف و درصد کاهش سطح مقطع افزایش می‌یابد و از طرف دیگر سختی، استحکام نهایی و نقطه تسلیم افت می‌کند.

نقش کربن در فولادها

کربن نقش اساسی در سخت کرد فولادها دارد. در واقع مقدار کربن فولاد ، سختی پذیری آن را مشخص می‌کند. منطقی به نظر می رسد تامادامی که کربن به % 0.77 نرسیده باشد، تغیرات سختی به صورت خط راست نشود ولی بعد از این که درصد کربن از 0.60 تجاوز کرد تغییر در سختی به وجود نمی‌آید.

منبع مطلب : daneshjooqom.4kia.ir

مدیر محترم سایت daneshjooqom.4kia.ir لطفا اعلامیه سیاه بالای سایت را مطالعه کنید.

چرا استحکام فولاد با گذشت زمان کاهش می یابد؟

ستاره | سرویس علوم - فولاد (steel) به انواع بیشمار از آلیاژهایی گفته می‌شود که عنصر اصلی آن ها را آهن تشکیل می‌دهد. علاوه بر آهن، کربن نیز به عنوان مهمترین ماده آلیاژی فولاد محسوب می گردد. هرچند که ممکن است در انواع مختلف فولاد، مواد آلیاژی دیگری نیز به میزان کم و زیادتر یافت شود.

انواع فولادها

فولادها را از جنبه های مختلفی می توان دسته بندی کرد. مهم ترین دسته بندی فولادها، بر اساس عناصر آلیاژی موجود در آن هاست. از لحاظ عناصر آلیاژی فولادها به دو دسته فولادهای کربنی ساده و فولادهای آلیاژی طبقه بندی نمود.

خواص فولادهای کربنی ساده معمولا بستگی به مقدار کربن موجود در آن ها دارد در حالی که خواص فولادهای آلیاژی به نوع و میزان عناصر آلیاژی موجود در آن ها بستگی دارد.

فولادهای ساده کربنی

رایج ترین نوع فولاد، فولاد کربنی ساده (plain carbon steel) است که معرف فولادی شامل آهن و کربن به همراه مقادیر اندکی منگنز، سیلیسیم یا آلومینیوم بوده و به سه دسته ی کم کربن – کربن متوسط و پر کربن طبقه بندی می شود.

فولادهای کم کربن: فولادهایی که درصد کربن موجود در آن ها کمتر از ۰/۲ درصد باشد. این فولادها انعطاف پذیری و چقرمگی مناسبی داشته و به خوبی شکل داده می شوند. هم چنین این فولادها جوش پذیری مناسبی دارند و از آن ها در صنایع الکتریکی و ماشین سازی نظیر سیم، لوله و ورق های فولادی نظیر ورق های ST52 استفاده می شود.

فولادهای کربن متوسط: درصد کربن این فولادها بین ۰/۲ تا ۰/۶ درصد متغیر است. سختی و استحکام کششی این فولادها نسبت به نوع کم کربن بالاتر است اما انعطاف پذیری و جوش پذیری آن ها کم است. از این نوع فولادها در ساخت دیگ های بخار، ابزار و پیچ و شفت استفاده می شود.

فولادهای پر کربن: این فولادها بیش از ۰/۶ درصد کربن دارند. افزایش درصد کربن باعث افزایش سختی و استحکام کششی فولاد می شود. اما انعطاف پذیری آن به شدت کاهش می یابد. این فولادها تقریبا جوش کاری نمی شوند. از این فولادها در ساخت ابزار سخت نظیر ابزار برشی، فنرها و کارد و چنگال استفاده می شود.

فولادهای آلیاژی

یکی دیگر از انواع مهم فولادها ، فولاد آلیاژی است که علاوه بر عناصر ذکر شده در بالا، مقادیر قابل توجهی از عناصری مانند کرم، نیکل و مولیبدن آن را از فولاد کربنی ساده متمایز می کند. فولاد آلیاژی می تواند کم آلیاژ، پر آلیاژ یا میکرو آلیاژی (HSLA) باشد. بخش خاصی از فولادهای آلیاژی، فولادهای زنگ نزن (stainless steel) هستند که حداقل ۱۱٫۵ درصد کرم دارند.

فولادهای ابزار (tool steels) فولادهایی هستند که برای ساخت ابزار مورد نیاز جهت برش، شکل دهی و سایر فرآیندهای مورد نیاز برای تبدیل مواد فلزی و غیر فلزی به اشکال مورد نظر بکار می روند.
ذکر این نکته لازم است که برخی فولاد ها به شکل فولاد ریختگی (steel castings) مورد استفاده قرار می گیرند اما روی بیشتر قطعات فولادی کار مکانیکی انجام می گردد تا به شکل نهایی برسند و بدین جهت به محصولات کارشده (wrought products) موسوم هستند.

چرا استحکام فولاد با گذشت زمان کاهش می یابد؟

فولادهای ساختمانی

فولادهای ساختمانی عموما بین ۰/۱۵ تا ۰/۳ درصد کربن دارند. این فولادها عموما از نوع ساده کربنی هستند، ولی ممکن است برای دستیابی به خواص ویژه‌ عناصر آلیاژی دیگری نیز به آن‌ها اضافه شوند.

فولادهای ساختمانی شکل پذیری بالایی دارند و در بازار اشکال متنوعی از آن ها مشاهده می‌شود. تیرآهن ها، ناودانی ها، مقاطع تو خالی، پروفیل ها، مقاطع T شکل، میلگردهای ساده و عاج دار، انواع ورقه ها و لوله ها برخی از محصولاتی هستند که از این فولادها ساخته می‌شوند.

از مهمترین خواص انتخاب یک فولاد برای استفاده در موارد ساختمانی و سازه‌های فلزی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

نمودار تنش - کرنش فولادها

چرا استحکام فولاد با گذشت زمان کاهش می یابد؟

استحکام فولادها رابطه مستقیمی با حضور کربن و دیگر عناصر آلیاژی درون آن دارد. از عواملی که باعث استحکام فولادها می‌شوند می‌توان به :

خوردگی فولادها معمولا در سازه‌های دریایی و پتروشیمی رخ داده و کمتر در سازه‌های ساختمانی معمولی مشاهده می‌شود. البته در مناطقی که از رطوبت بالایی (شمال و جنوب ایران) برخوردارند، پدیده خوردگی فولادها نیز رخ می‌رهد. 

تمامی فولادها از نمودار تنش کرنش خود تبعیت می‌کنند هر گونه میزان بارگذاری بیش از استحکام فولاد مصرف شده باعث کاهش عمر آن می‌شود.

اگر فولاد مورد نظر در معرض تنش‌های تکرار شونده باشد (ریل قطار، سازه های در مناطق زلزله خیز و ...) پدیده خستگی در آن رخ می‌دهد. این پدیده باعث وارد شدن انواع تنش‌ها به فولاد شده و عمر آن را کاهش می دهد.

اگر به هر دلیلی در سازه فولادی ترکی ایجاد شود، این ترک به مرور زمان گسترش پیدا کرده و با توجه به خواص مکانیکی فولادی پس از مدت زمانی دچار شکست می‌گردد.

نکته: نوع عملیات حرارتی و حضور عناصر آلیاژی به خودی خود پس از گذشت زمان باعث کاهش استحکام فولادها نمی‌شوند بلکه عواملی که در بالا به آن‌ها اشاره شده باعث تغییر خواص مکانیکی فولاد شده و عمر آن را کاهش می‌دهد.

استحکام فولاد با میزان کربن محلول به شدت افزایش می‌یابد اگرچه این افزایش استحکام با کاهش جوش‌پذیری و افزایش احتمال شکست ترد همراه است. استحکام فولادهای فریتی (فرومغناطیس) رابطه معکوسی با شکل‌پذیری دارد. تلفیق استحکام و شکل‌پذیری با پایدارسازی فاز آستنیت (پارامغناطیس) در فولادهای مدرن چندفازی قابل بهبود است.

به نظر شما چرا استحکام فولاد با گذشت زمان کاهش می یابد؟ آیا می‌توانید دلایل دیگری برای این موضوع بیان کنید؟

منبع مطلب : setare.com

مدیر محترم سایت setare.com لطفا اعلامیه سیاه بالای سایت را مطالعه کنید.

جواب کاربران در نظرات پایین سایت

مهدی : نمیدونم, کاش دوستان در نظرات جواب رو بفرستن.