منظور از پیری فلز چیست ؟ انواع ، چگونگی و کاربرد
سوال این است آیا فلزات هم پیر می شوند؟ باید بگوییم بله با گذشت زمان تغییراتی در ساختار آنها ایجاد شده و پیر می شوند.
پیری فلز یکی از رایج ترین روش ها برای تغییر خواص آلیاژ فلز است و باعث می شود تا برخی تغییرات متالورژیکی در آن ها اتفاق بیفتد .با وجود اینکه برخی از فلزات از طریق گرمایش و خنک سازی و یا سخت شدن کار تغییراتی در خواص آنها ایجاد می شود . اما برخی از آلیاژهای فلز هستند که به طور خاص برای پیر شدن فرموله شده اند.
پیری می تواند خصوصیات فیزیکی و زیبایی آلیاژ را تغییر دهد تا خصوصیاتی کاملاً متفاوت از شکل بدون آلیاژ به آن بدهد.
◾️پیری فلزات چیست؟
پیری فلز فرآیندی است که در محلول های آلیاژهای فلزی تحت عملیات حرارتی استفاده می شود . پیری پس از تغییر شکل سختی و استحکام را افزایش داده و چقرمگی ، انعطاف پذیری ، قابلیت تغییر شکل و چکش خواری را کم می کند. برای مثال اگر آلياژی برای سال ها در محلی رها شود با گذشت زمان دچار پیری شده و خواص آن تغییر می کند.
◾️پیری فلزات چگونه اتفاق می افتد؟
در اثر پیری فلزات بافت و رنگ سطح فلز با یک لایه اکسید که در مراحل اولیه تشکیل می شود تغییر می کند.
این لایه تشکیل شده به یک لایه هیدروکسید تبدیل می شود. سپس این لایه هیدروکسید با سایر عناصر موجود در جو ترکیب شده و سرانجام سطح فلز یک ترکیب معدنی پایدار را به دست می آورد که در برابر هرگونه تغییر بیشتر بسیار مقاوم می شود.
◾️انواع پیری فلزات
پیری فلزات به دو صورت طبیعی و مصنوعی اتفاق می افتد.
پیری طبیعی
پیری طبیعی در طول عمر آلیاژ فلز اتفاق می افتد. به این صورت که عناصر آلیاژی فوق اشباع درون آلیاژ فلز آنچه را که به عنوان رسوبات فلز شناخته می شود ، تشکیل می دهند. این رسوبات باعث جابجایی در فلز شده و از شکل پذیری آن می کاهد. اگر یک آلیاژ برای سال ها در محیطی رها شود دچار پیرشدگی طبیعی می شود.
پیری مصنوعی
پیری مصنوعی فرایندی است که برای تسریع در تشکیل رسوبات در یک محلول آلیاژ فلزی که با حرارت تصفیه شده باشد مورد استفاده قرار می گیرد . سرعت پیری مصنوعی بسیار سریعتر از روند پیری طبیعی است.
پیرشدگی مصنوعی با افزایش دمای محلول آلیاژ فلزی تا نقطه ای کمتر از تبلور مجدد ایجاد می شود. اما این دما به اندازه ای بالا هست که تشکیل رسوب را سرعت بخشد. هنگامی که رسوب های ایجاد شده در آلیاژ به اندازه مورد نیاز رسیدند فلز به سرعت سرد می شود تا از تغییرات بیشتر در آلیاژ جلوگیری شود.
این فرایند کیفیت و دقت پیری فلزات را تضمین می کند. همچنین به تولید کنندگان کمک می کند تا قطعات ساخته شده را خیلی سریعتر در اختیار سازندگان ماشینالات قرار دهند.
◾️پیری مصنوعی خود به دو صورت اتفاق می افتد:
- پیری در اثر سریع سرد کردن آلیاژ از درجه حرارتهای بالا
- پیری پس از تغییر شکل یا کار سرد (پیر کرنشی)
برای مثال زمانی که ورقهای فولاد چندین مرحله نورد می شوند و در اثر نگهداری در انبار در فاصله بین مراحل نورد دچار پیری کرنشی شده و شکل پذیری آنها به شدت کاهش می یابد .
◾️چه نوع فلزاتی قابل پیر شدن هستند؟
انواع مختلفی از آلیاژهای فلزی وجود دارد که می توانند به وسیله ی حرارت پیر شوند و خصوصیات فیزیکی آنها تغییر یابد.
این فلزات عبارت است از :
آلومینیوم : آلیاژهای آلومینیوم سری ۲،۶،۷ قابلیت پیری از نوع پیری مصنوعی دارند. یکی از رایج ترین آلیاژهای آلومینیوم قدیمی 6061-T6 است که دارای رسوبات سیلیسید منیزیم بوده و مقاومت و سختی آن را به شکل -T6 افزایش می دهد.
استنلس استیل : استیل های 17/10P، 17/4PH و 17/7PH از جمله معدود استیل هایی هستند که در اثر انجام درست عملیات پیرسازی از استحکام و سختی بسیار بالایی برخوردار خواهند شد.
فولاد ضد زنگ : آلیاژهای فولاد ضد زنگ به دلیل رسوبات آلیاژ فلز در ساختارهای خود ، از مقاومت و سختی بسیار بالایی برخوردار هستند.
مس و آلیاژهای مس : آلیاژ مس – بریلیم به طور مکرر در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد. این آلیاژ به دلیل نرم و شکل پذیر بودن وقتی با مواد افزودنی مناسب آلیاژی و با تکنیک مناسب پیر شود کاملاً سخت ، محکم و شکننده می شود.
سایر آلیاژهای فلزی : اگر فلزاتی مانند منیزیم ،تیتانیوم ، نیکل ، سرب و … در ترکیبات شیمیایی خود عناصر آلیاژی داشته باشند دچار پیری می شوند و این باعث می شود محلول قابل درمان با حرارت باشند.
◾️مزایای پیری فلزات
پیری فلزات باعث افزایش استحکام آلیاژها می شود. همچنین پیرشدگی تعادل را به فلز باز می گرداند و باعث می شود تا شرایط ناپایدار ناشی از فرآیندهای قبلی حذف شود. البته پیر شدگی چکش خواری و خاصیت فنری آلیاژها را کاهش می دهد.
◾️معایب پیری فلزت
پیری فلزات چه به صورت طبیعی و چه به صورت مصنوعی اگر بیش از اندازه اتفاق بیوفتد بسیار مضر است و موجب کاهش مقاومت و سختی آنها می شود، که راه حل این مشکل جوشکاری یا سرد کاری فلز می باشد.
◾️کاربردهای پیرشدگی فلزات
سخت کردن رسوبی بهترین روش برای افزایش استحکام فلزات غیر آهنی است و دارای اهمیت زیادی در صنعت می باشد. به طوری که در صنایع هوایی، متالورژی ،ساخت ابزار و قالب ،شفت های دایکست و.. کاربرد دارد.
برای مثال از میخ پرچ‌های آلیاژهای آلومنیوم در هواپیماسازی استفاده می شود .این میخ پرچ‌ها را پس از سرد کردن برای جلوگیری از انجام عملیات رسوب تا موقع کاربرد در دمای پایین نگهداری می‌کنند. در نتیجه هنگام پرچ کردن نرم بوده و به راحتی شکل داده می‌شوند و سپس می‌توان آنها را به استحکام مورد نظر رساند.
◾️سخن آخر
برای افزایش استحکام در فلزات راه‌های متعددی وجود دارد که یکی از مؤثرترین آنها پیری فلزات و ایجاد رسوب است. رسوبات با ایجاد مانع در برابر حرکت نابه جایی‌های موجود در شبکه بلوری ماده زمینه استحکام را افزایش می‌دهند. برای این امر دو مکانیزم بریده شدن توسط نابه جایی و ایجاد حقله‌ای از نابه جایی‌ها به دور رسوبات وجود دارد که هر کدام تحت شرایطی فعال شده و استحکام را افزایش می‌دهند.
در این مقاله از وبلاگ فولاد نصر آذربایجان ، سعی شد که معنای پیری فلز و کاربردهای آن به صورت کامل بررسی شده و فواید انجام این عمل مورد بررسی قرار گیرد . اگر شما نیز در مورد این فرایند اطلاعاتی دارید خوشحال می شویم که در انتهای همین پست و در بخش کامنت ها با ما در میان بگذارید.
