درس اول

علم مواد

تعریف انستیتو جهانی مهندسین صنایع از رشته مهندسی صنایع و چگونگی ارتباط آن با درس علم مواد

 

مقدمه ای بر علم و مهندسی مواد

محور اصلی علم مهندسی مواد را می‌توان در۴ وجهی علم و مهندسی مواد خلاصه کرد (شکل ۱)  به طور کلی ۴ محور اصلی علم و مهندسی مواد عبارتند از :

۱- فرآیند

۲- ساختار

۳-خواص

۴- کارآیی

شکل۱:چهار وجهی علم و مهندسی مواد ( رابطه ی خواص – ساختار – فرآیند و کارآیی)

در واقع  علم و مهندسی مواد ارتباط این ۴ عنصر را جستجو و بررسی می‌کند . در علم و مهندسی مواد به این نکته توجه می شود که اغلب خواص مواد علاوه بر ترکیب شیمیایی به ساختار درونی آنها نیز بستگی دارد . در واقع با اطلاع از ترکیب شیمیایی یک آلیاژ نمی‌توان در مورد خواص آن اظهار نظر قطعی کرد زیرا باید مشخصات ساختاری آن نیز مشخص باشد.

در واقع علم مهندسی مواد ارتباط بین ۴ فاکتور را جستجو و بررسی می کند .

*اغلب خواص مواد علاوه بر ترکیب شیمیایی به ساختار درونی آنها نیز بستگی دارد .

*در واقع با اطلاع از ترکیب شیمیایی یک آلیاژ نمی‌توان در مورد خواص آن اظهار نظر قطعی کرد زیرا باید مشخصات ساختاری آن نیز مشخص باشد .

در طراحی مهندسی باید مواد را بر اساس خواص آنها انتخاب کرد.

برخی از این خواص عبارتند از :

۱-خاصیت الکتریکی

۲-خاصیت مغناطیسی

۳-خاصیت شیمیایی

۴-خاصیت حرارتی

۵-خاصیت مکانیکی : ( -خاصیت الاستیسیته -خاصیت پلاستیسیته-خاصیت سختی-خاصیت چقرمگی  -خاصیت استحکام-خاصیت برجهندگی-خاصیت نرمی-خاصیت چکش خواری-خاصیت خستگی)

خواص مکانیکی :

۱-خاصیت الاستیسیته

۲-خاصیت پلاستیسیته   (diformable)

۳-خاصیت چقرمگی        ( toughness )  :   ( مقدار انرژی لازم برای شکست یک قطعه است )

۴-خاصیت استحکام       ( strength) :  استحکام خود بر دو نوع هست :  ۱_فشاری     (  Compression )ا      ۲- کششی     (  Tension )

۵-خاصیت برجهندگی   : (Resilience )   (آن مقدار انرژی است که تا ناحیه  الاستیک می تواند تحمل کند.)

 

۶-خاصیت نرمی (Ductility )   :   ( اکتیلیتی جسمی بالاتر است که در هنگام قطر آن بیشتر تغییر کند)

۷-خاصیت چکش خواری (malleability)  :  (قطعه را فشار می دهند و از روی افزایش قطعه چکش خواری را  محاسبه می کنند )

**از این خاصیت در نورد استفاده میشود .

هر قدر      کوچکتر باشد چکش خواری بیشتر است .

**مواردی که از یونها تشکیل می شوند خاصیت نرمی و چکش خواری ندارند.

۸-خاصیت خستگی (Fatigue)   :  خستگی آن حالتی است که در ماده ترکی بوجود آید و این ترک شروع کند به افزایش ، تا قطعه بشکند.

بر دو نوع است:  ۱_ساکن    ( استاتیکی )          ۲_سیکلی (مثل چرخ دنده ها )

**مواد هر چه نرم تر باشند در برابر خستگی مقاوم ترند .

۹-خاصیت سختی (Hardness) 

مقاومت در برابر سایش است و همینطور خراش و فرو رفتگی .