ידע בסיסי בחומרי מתכת
סקירה כללית: חומרים מתכתיים מתייחסים ליסודות מתכת או חומרים בעלי תכונות מתכתיות המורכבים בעיקר מיסודות מתכת. כולל מתכות טהורות, סגסוגות, תרכובות בין-מתכתיות של חומרים מתכתיים וחומרי מתכת מיוחדים וכו' (הערה: תחמוצות מתכת (כגון תחמוצת אלומיניום) אינן חומרים מתכתיים)
1. משמעות
התפתחות הציוויליזציה האנושית והקדמה החברתית קשורות קשר הדוק לחומרי מתכת. תקופת הברונזה ותקופת הברזל שבאו בעקבות תקופת האבן סומנו ביישום חומרי מתכת. בעידן המודרני, מגוון רחב של חומרי מתכת הפכו לבסיס חומרי חשוב להתפתחות החברה האנושית.
2. סוג
חומרי מתכת מחולקים בדרך כלל למתכות ברזליות, מתכות לא ברזליות וחומרי מתכת מיוחדים.
(1) מתכות ברזליות נקראות גם חומרי פלדה, לרבות ברזל טהור תעשייתי המכיל יותר מ-90% ברזל, ברזל יצוק המכיל 2% עד 4% פחמן, פלדת פחמן המכילה פחות מ-2% פחמן, ופלדות מבניות שונות, נירוסטה, חום -פלדה עמידה, סגסוגת בטמפרטורה גבוהה, נירוסטה, סגסוגת מדויקת וכו'. מתכות ברזליות מוכללות כוללות גם כרום, מנגן וסגסוגותיהם.
(2) מתכות לא ברזליות מתייחסות לכל המתכות וסגסוגותיהן למעט ברזל, כרום ומנגן, המחולקים בדרך כלל למתכות קלות, מתכות כבדות, מתכות יקרות, מתכות למחצה, מתכות נדירות ומתכות אדמה נדירות. החוזק והקשיחות של סגסוגות לא ברזליות גבוהים בדרך כלל מאלה של מתכות טהורות, ויש להן התנגדות גדולה יותר ומקדם התנגדות טמפרטורה קטן יותר.
(3) חומרי מתכת מיוחדים כוללים חומרי מתכת מבניים וחומרי מתכת פונקציונליים לשימושים שונים. ביניהם חומרי מתכת אמורפיים המתקבלים בתהליכי עיבוי מהירים, וכן חומרי מתכת קווא-קריסטליים, מיקרו-גבישים, ננו-גבישיים וכו'; יש גם סגסוגות פונקציונליות מיוחדות כגון התגנבות, עמידות למימן, מוליכות-על, זיכרון צורות, עמידות בפני שחיקה, הפחתת רעידות ושיכוך וכו' וחומרי מטריצת מתכת וכו'.
3. ביצועים
מחולק באופן כללי לשתי קטגוריות: ביצועי תהליך וביצועי שימוש. מה שנקרא ביצועי התהליך מתייחס לביצועים של חומרי מתכת בתנאי עיבוד קרים וחמים מוגדרים במהלך תהליך הייצור של חלקים מכניים. איכות ביצועי התהליך של חומרי מתכת קובעת את יכולת ההסתגלות שלה לעיבוד והיווצרות במהלך תהליך הייצור. בשל תנאי עיבוד שונים, גם תכונות התהליך הנדרשות שונות, כגון ביצועי יציקה, ריתוך, חישול, ביצועי טיפול בחום, יכולת עיבוד חיתוך וכו'.
מה שנקרא ביצועים מתייחס לביצועים של חומרי מתכת בתנאי השימוש בחלקים מכניים, לרבות תכונות מכניות, תכונות פיזיקליות, תכונות כימיות וכו'. הביצועים של חומרי מתכת קובעים את טווח השימוש וחיי השירות שלו. בתעשיית ייצור המכונות נעשה שימוש בחלקים מכניים כלליים בטמפרטורה רגילה, בלחץ רגיל ובמדיות קורוזיביות מאוד, ובמהלך השימוש, כל חלק מכאני יישא בעומסים שונים. היכולת של חומרים מתכתיים לעמוד בפני נזקים בעומס נקראת תכונות מכניות (הידוע גם כתכונות מכניות בעבר). המאפיינים המכניים של חומרי מתכת הם הבסיס העיקרי לעיצוב ובחירת החומרים של חלקים. בהתאם לאופי העומס החיצוני (כגון מתח, דחיסה, פיתול, פגיעה, עומס מחזורי וכו'), גם התכונות המכניות הנדרשות לחומרי מתכת יהיו שונות. תכונות מכניות נפוצות כוללות: חוזק, פלסטיות, קשיות, קשיחות פגיעה, עמידות בפני פגיעה מרובה ומגבלת עייפות.
