در حالیکه فلزات را به عنوان بخشی از سخت ترین مواد روی کره زمین می شناسیم، اما در حقیقت ده ها فلز وجود دارند، که نرم بوده و خاصیت انعطاف پذیری بالایی دارند. شاید برایتان این سوال مطرح شده باشد که چکش خوارترین فلزات چه فلزاتی هستند؟ در این قسمت از مجله ابزار ایران بور به بررسی این موضوعات خواهیم پرداخت.
تفاوت چکش‌خواری، شکل‌پذیری و سختی فلزات
پیش از آنکه بتوانیم به این پرسش پاسخ دهیم، لازم است که سه ویژگی اصلی که بهترین شکل ممکن معرف فلزات نرم هستند را تشخیص دهیم:
- شکل‌پذیری– توانایی ماده برای تغییر شکل خود و تبدیل شدن به سیم بدون از دست دادن استحکام یا شکست را گویند. از تجهیزات آزمایش خاصی برای اندازه گیری میزان کشیدگی استفاده می کنیم. میتوانیم با افزودن آلیاژهای مشخص به فلز، میزان سختی آن را بدون کاهش قابلیت شکل پذیری، ارتقا دهیم.
- چکش‌خواری- توانایی تغییر شکل دائمی ماده تحت اعمال فشار بدون گسیختگی آن را گویند. فرهنگهای باستان، این ویژگی را به عنوان توانایی فلز برای تبدیل شدن به ورقه های نازک تعریف کرده‌اند. این ویژگی، معیاری برای سنجش میزان توانایی فلز برای نورد یا چکش کاری و تبدیل آن به ورقه است. این ویژگی شکل دیگری از پلاستیسیته است. اگرچه هیچ روش خاصی برای آزمایش این ویژگی فلزات وجود ندارد، اما معمولاً با استفاده از روش های آزمون سختی برینل یا راکوِل، میزان چکش خواری را مورد بررسی قرار میدهیم.
- سختی: توانایی مقاومت در برابر تغییر شکل دائمی موضعی را گویند. این ویژگی عمدتا به فرو رفتگی های ماده اشاره دارد. همچنین میتوانیم از این اصطلاح برای تعریف مقاومت ماده در مقابل تغییر شکل از طریق عوامل ذیل، استفاده کنیم:
– سایش
– برش
– نفوذ
– خراش
انواع سختی
شناخت میزان سختی یک فلز، خصوصا عاملی کلیدی در زمینههای کاربردی طراحی مهندسی است تا تضمین کند که ماده مورد استفاده مناسب بوده و کارایی لازم را خواهد داشت.
سه نوع سختی وجود دارد:
- فرورفتگی این نوع سختی، مقاومت ماده در برابر تغییر شکل دائمی ناشی از اعمال بار پیوسته موضعی است. این فرایند شامل اعمال یک بار ثابت به ماده است تا زمانی که یک فرورفتگی تشکیل میشود. از روش آزمون سختی راکول برای اندازه گیری سختی فرورفتگی استفاده میشود.
- برگشتگی– این نوع سختی، معیاری برای سنجش سختی کشسانی (الاستیک) ماده است. برای اندازهگیری میزان سختی برگشتی از روش آزمون سختی لیب استفاده میشود. یک چکش نوک الماسی به ماده ضربه زده و با بازگرداندن انرژی، باعث نوسان چکش میگردد. خاصیت متضاد سختی الاستیک، سختی پلاستیک (فرورفتگی) است، که در آن شیء یا ماده بعد از تغییر شکل به شکل اولیه خود باز می گردد.
- خراش: این نوع سختی، معیاری برای سنجش توانایی ماده جهت مقاومت در برابر خراش و سایش روی سطح خود است. مقیاس سختی سنجی موس، سختی خراش را در یک مقیاس ۱ تا ۱۰ اندازه گیری میکند، که تالک با عدد ۱ نرم ترین و الماس با عدد ۱۰ سختترین مواد در مقیاس موس هستند.
اهمیت دما
در حالیکه عوامل مختلفی میتوانند بر چکش خواری فلزات تاثیر بگذارند، اما در این میان مهم ترین آنها عبارتند از:
- دما
- استحکام پیوند فلزی
الکترون های ظرفیت فلز، با افزایش دما انرژی لازم برای حرکت را به دست می‌آورند. این امر باعث افزایش ارتعاش اتم‌ها و در نتیجه برخوردهای بیشتر با الکترون های رانشی میگردد. مادامی که دما صعود میکند، فاصله بین اتم‌ها افزایش یافته و باعث کاهش استحکام ماده میشود.
تنش تسلیم نیز با افزایش دما کاهش مییابد، که در عوض اجرای فرآیندهای قالب دهی را آسانتر میسازد. توصیه ما رعایت جانب احتیاط است، چرا که تنش مکرر باعث تردی و شکنندگی موادی همچون برنج، مس، آهن، نقره و فولاد میگردد.
چکش‌‌خوارترین فلزات
خاصیت چکش خواری در فلزات، موضوع گمراه کنندهای است. همان گونه که پیشتر اشاره کردیم، هیچ آزمون مشخصی برای اندازه گیری این ویژگی وجود ندارد. در اغلب موارد این ویژگی را به عنوان خاصیت سختی اندازه گیری می‌کنیم.
طلا و نقره چکش خوارترین فلزات و شکل پذیر ترین آنها هستند. این دو فلز در حالت خالص خود، برای ساخت اشیایی که شکل خود را حفظ می کنند بسیار نرم هستند. واقعیت جالبی در مورد طلا وجود دارد- میتوانیم یک اونس طلا را به سیمی با طول بیش از ۴۰ مایل تبدیل کنیم.
چکش خوارترین فلزات به ترتیب کمترین و بیشترین میزان چکش خواری به قرار ذیل هستند:
- قلع (Sn)
- مس (Cu)
- آلومینیوم (Al)
- نقره (Ag)
- طلا (Au)- چکش خوارترین فلز. میتوانیم طلا را به ورقه هایی تبدیل کنیم که آنقدر نازک هستند که نور را از خود عبور می‌دهند.
