وهذا موضوع عن الحديد و سبائك المعادن
Model Answer-2
Assignment-2
تمرين عملي (2) (واجب منزلي)
1- How can you classify the different engineering materials?
1- كيف يمكن تصنيف المواد الهندسية المختلفة؟
A1- Materials Can be Classified Based on:
1- Its Chemical makeup and atomic nature (Metals, Ceramics and Polymers). In addition: Composites, Semiconductors, Biomaterials and Advanced Materials.
2- Its general nature (Ferrous, non-ferrous, organic and Synthesis).
3- Its engineering availability (raw, semi-raw, semi-finished and Finished).
الشكل التالي يوضح التقسيم الرئيسي إلى معادن (Metals) و خزفيات (Ceramics) ولدائن (Polymers) وينتج منهم المواد المركبة (Composites)
2- What are the differences between ferrous and nonferrous materials?
3- ما الفرق بين المواد الحديدية والمواد غير الحديدية؟
ج2- يعتبر تأثير عنصر الكربون في خصائص خام الحديد وتكوين أنواع متعددة من الصلب هو أحد الفروقات بين المواد الحديدية وغير الحديدية، أيضا تفاعل المواد الحديدية مع الأكسجين مكونة طبقة أكسيد، بالإضافة لتفرده بالخصائص المغناطيسية والتأثر بالمجال المغناطيسي.
4- What are the names of Steel based on its carbon percent?
3- ما هي تقسيمات الصلب حسب نسبة الكربون به؟
يقسم الصلب حسب نسبة الكربون إلى أقسام ثلاثة والموضحة بالجدول التالي :
High Carbon Steel
الصلب عالي الكربون Medium Carbon Steel
الصلب متوسط الكربون ويعرف أيضا بالصلب العادي Low Carbon
Steel
الصلب منخفض الكربون ويعرف أيضا بالصلب الطري
Item
0.65 – 1.7 0.3 – 0.65 0.07 – 0.3 Carbon %
5- How can you differentiate between the following metals:
Brass, Copper, Bronze, Aluminum, Lead and Stainless Steel?
-4 كيف يمكن التمييز بين المعادن التالية :
النحاس الأصفر ، النحاس الأحمر ، البرونز ، الألمونيوم ، الرصاص ، الصلب الذي لا يصدأ.
سنعتمد في هذه الإجابة محاولة التعرف على هذه المواد دونما إجراء أي اختبارات مدمرة
(Non Destructive Tests) مثل درجة التوصيل الكهربي والكثافة والمغناطيسية كما يلي :
يمكن إجراء اختبار قياس درجة التوصيل الكهربي (Conductivity Test) ومن خلاله يتضح لنا النحاس الأحمر و الأصفر والبرونز و لهم اعلي قيم توصيل كهربي بالترتيب أو أقل قيم ممانعة (Electrical Resistivity) وتكون كما يلي :
(Electrical Resistivity of Copper (النحاس الأحمر ) = 1.673x10-8 Ω-m,
Brass (النحاس الأصفر ) = 6.6 x 10-8 Ω-m and Bronze (البرونز ) = 14.4 x 10-8 Ω-m)
، بعد ذلك يتم إجراء اختبار قياس الكثافة لباقي المواد ويكون أقلهم هو الألمونيوم وأعلاهم هو الرصاص (Lead Density 11.35 g/cm3 and Aluminum Density = 2.71 g/cm3) ، و يمكن أيضا استخدام قطعة من المغناطيس للتفريق بين الصلب و المواد الأخرى حيث يتأثر الصلب وحده بالمجال المغناطيسي ونلاحظ انجذابه للمغناطيس بينما لا تتأثر باقي المواد.
(Lead Density 11.35 g/cm3 and Aluminum Density = 2.71 g/cm3).
6- What are the industrial applications for the following materials:
High speed steel, High carbon steel, Brass and Bronze?
-5أذكر استخدامات كل من المعادن التالية :
صلب السرعات العالية ، الصلب عال الكربون ، النحاس الصفر ، البرونز.
الجدول التالي يوضح بعض استخدامات المواد السابقة :
Bronze Brass High carbon steel High speed steel Item
Sleeves and
Antifriction
Bearings.
كراسي التحميل
للأعمدة الدوارة
و رمان البلى Used in
electrical
wires, Bearings
and Sleeves.
الأسلاك الكهربائية
كراسي التحميل
للأعمدة الدوارة
و الجلب Used in Carpentering Cutting tools
and Hand
Cutting Tools.
أدوات القطع في
ورشة النجارة مثل
سلاح المنشار used in
machining
cutting tools.
أدوات القطع في
ماكينات التشغيل
Applications
7- Explain:
a- Aircraft bodies made out of Duralumin.
b- Tubes and water taps made out of Copper alloys.
c- Copper used to make electrical wires and Aluminum alloys used to make electrical cables.
d- Utensils made out from Stainless Steel.
e- Cast Iron is the most among ferrous materials that used in casting.
6- علل ما يأتي :
أ- تستخدم مادة الديورألومين في صناعة هياكل الطائرات.
ب- تستخدم سبائك النحاس في صناعة الأنابيب وصنابير المياه.
ج- تصنع الأسلاك الكهربائية من النحاس الأحمر.
د- تستخدم سبائك الصلب الذي لا يصدأ في صناعة أدوات الطهي.
ھ- الحديد الزهر أكثر أنواع الحديد المستخدم في عملية السباكة.
هناك أسباب عامة وأخرى تفصيلية ويكفينا في هذا المستوى ذكر الأسباب العامة كما يلي :
أ- تستخدم مادة الديورألومين في صناعة هياكل الطائرات لخفة وزنها (أقل كثافة من الصلب) ومتانتها.
ب- تستخدم سبائك النحاس في صناعة الأنابيب وصنابير المياه لصعوبة تأكسدها ومحافظتها على خصائصها في الوسط المائي بالإضافة لسهولة تشكيلها من خلال عمليات السباكة.
ج- تصنع الأسلاك الكهربائية من النحاس الأحمر لأنه جيد التوصيل الكهربي.
د- تستخدم سبائك الصلب الذي لا يصدأ في صناعة أدوات الطهي لسهولة تشكيله ومقاومته للصدأ بالإضافة لقدرته على تحمل درجات الحرارة العالية.
ھ- الحديد الزهر أكثر أنواع الحديد المستخدم في عملية السباكة و ذلك لانخفاض درجة انصهاره مقارنة بالصلب بالإضافة لتطبيقاته في تصنيع أجزاء معقدة و كبيرة الحجم.
8- Define the following terms:
Elasticity, Plasticity, Ductility, Hardness, Toughness, Yield Strength, Modulus of Elasticity, Ultimate Strength, Annealing, Hardening, tempering and Normalizing.
7- عرف ما يلي :
المرونة ، اللدونة ، الممطولية ، الصلادة ، المتانة ، إجهاد الخضوع ، معامل المرونة ، أقصى مقاومة ، التخمير ، التقسية ، المراجعة ، الاستعدال.
• المرونة (Elasticity): قابلية تغير الشكل إذا تعرض للإجهاد مع الرجوع إلى الشكل الأصلي بزوال الإجهاد.
• اللدونة (Plasticity): خاصية تغير شكل المادة عند انفعالها واكتسابها للشكل الجديد بعد زوال الإجهاد المؤثر.
• الممطولية (Ductility): قدرة المادة على التغير الدائم للشكل أو الأبعاد دون حدوث كسر.
• الصلادة (Hardness): مقاومة المادة للخدش والتغلغل.
• المتانة (Toughness): قدرة المادة على امتصاص الطاقة حتى الكسر وهى تساوى رياضيا المساحة تحت منحنى الإجهاد و الانفعال.
• معامل المرونة أو معامل يونج :
• (Modulus of Elasticity or Young’s Modulus)
• يعبر معامل المرونة (E) عن العلاقة بين الإجهاد والانفعال في حالة المرونة ووجد أن الانفعال يتناسب طرديا مع الإجهاد في حدود مرونة الجسم.
Young’s Modulus (Modulus of Elasticity) E = Stress (σ) /Strain (Є)
• أقصى مقاومة (إجهاد) (Ultimate Strength): هو أكبر مقدار من الجهد تتحمله المادة قبل حدوث الكسر.
• التخمير (Annealing) : هى عملية تسخين الصلب إلى ما فوق درجة حرارته الحرجة بقليل ثم تبريده ببطء شديد داخل فرن وذلك بهدف تحسين ممطوليته وقدرته على التشكيل.
•
• التقسية (Hardening): هي عملية تسخين الصلب إلى ما فوق درجة حرارته الحرجة بقليل (حوالي 900 درجة مئوية لصلب به 5% كربون) ثم تبريده فجأة. فتزيد صلابة الصلب وتقل ممطوليته.
•
• المراجعة (Tempering): وهى تتبع عملية التقسية بإعادة التسخين إلى درجة حرارة أقل من 700 درجة مئوية والتبريد البطيء فيحتفظ الصلب المراجع بجزء من صلابته المكتسبة في عملية التقسية مع تحسن واضح في مقاومة الصدمات أو التخلص من بعض هشاشته.
• الاستعدال أو التطبيع (Normalizing): هي عملية تسخين الصلب إلى ما فوق درجة حرارته الحرجة بقليل ثم التبريد فى الهواء مما يجعل خواصه أشد صلابة من التخمير و أقل هشاشة بكثير من التقسية.
و كما ترون أن الموضوع منقول و نرجوا أن يتقبل الله منا و من صاحبه.
|