النحاس والنيكل والصلب
يتم تقييم القوة عادةً بواسطةقوة الخضوع(الضغط الذي يبدأ عنده التشوه الدائم) وقوة الشد(أقصى قدر من الضغط قبل الكسر). وإليك كيفية مقارنة سبائك النحاس والنيكل القياسية بأنواع الفولاذ المستخدمة على نطاق واسع:
الوجبات الجاهزة الرئيسية:
يعتبر النحاس والنيكل الملدن (C70600، C71500) أقوى من الفولاذ الطري (A36) والفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الملدن (304، 316L) من حيث قوة الشد.
إنه مشابه للفولاذ منخفض السبائك (على سبيل المثال، الملدن 4140) ولكنه أضعف بكثير من الفولاذ عالي القوة المعالج بالحرارة (على سبيل المثال، 4140 مروي/مقسّى، A572 درجة 50).
في حين أن القوة الخام مهمة،نسبة القوة إلى الوزن(القوة لكل وحدة كتلة) غالبًا ما تكون أكثر أهمية لتطبيقات مثل الهندسة البحرية أو الفضاء الجوي أو المعدات المحمولة. تبلغ كثافة النحاس والنيكل ~ 8.9 جم / سم مكعب، بينما تبلغ كثافة الفولاذ (بما في ذلك الفولاذ المقاوم للصدأ) ~ 7.8-8.0 جم / سم مكعب. ومع ذلك، فإن الفجوة في نسبة القوة إلى الوزن أضيق مما توحي به الكثافة وحدها:
على سبيل المثال، يحتوي C71500 الملدن (قوة الشد ~ 600 ميجا باسكال، الكثافة 8.9 جم / سم مكعب) على نسبة قوة شد إلى الوزن تبلغ ~ 67 ميجا باسكال · سم مكعب / جم.
الصلب المقاوم للصدأ 304 (قوة الشد ~ 515 ميجا باسكال، الكثافة 7.9 جم / سم مكعب) لديه نسبة ~ 65 ميجا باسكال · سم مكعب / جم - متطابقة تقريبًا.
الفولاذ الطري (A36، قوة الشد ~500 ميجا باسكال، الكثافة 7.8 جم/سم مكعب) لديه نسبة ~64 ميجا باسكال سم مكعب/جم - أقل قليلاً من النحاس والنيكل.
في التطبيقات الحساسة للوزن (على سبيل المثال، هياكل السفن والمنصات البحرية)، فإن نسبة القوة إلى الوزن المماثلة للنحاس والنيكل، جنبًا إلى جنب مع مقاومته الفائقة للتآكل في مياه البحر، تجعله خيارًا أفضل من الفولاذ - حتى لو كان الفولاذ أقوى بشكل هامشي من حيث الخام.
إن أعظم "قوة" للنحاس والنيكل في العديد من الصناعات ليست قوتها الميكانيكية، بل قوتهامتانة مقاومة التآكل. يتآكل الفولاذ (حتى الفولاذ المقاوم للصدأ) بسرعة في مياه البحر أو المياه قليلة الملوحة أو المواد الكيميائية الصناعية التي تتطلب الطلاء (مثل الطلاء والجلفنة) أو الاستبدال المتكرر. وعلى النقيض من ذلك، يشكل النحاس والنيكل طبقة أكسيد ذاتية الشفاء تمنع التآكل على المدى الطويل.
على سبيل المثال:
قد تتآكل أنابيب مياه البحر الفولاذية خلال 5 إلى 10 سنوات (حتى مع الطلاء)، في حين أن أنابيب النحاس والنيكل يمكن أن تستمر لمدة 20 إلى 30 عامًا مع الحد الأدنى من الصيانة.
في هذا السيناريو، فإن "القوة الوظيفية" للنحاس والنيكل (القدرة على الحفاظ على الأداء بمرور الوقت) تتجاوز بكثير قوة الفولاذ، حتى لو كان الفولاذ يتمتع بقوة ميكانيكية أولية أعلى.
النحاس والنيكل ليس أقوى من الفولاذ بشكل عام: فهو يتفوق في الأداء على الفولاذ الطري والفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي الملدن ولكنه أضعف من الفولاذ عالي القوة المعالج بالحرارة. ومع ذلك، فإن ميزتها الحقيقية تكمن في التوازنقوة ميكانيكية معتدلةمعمقاومة استثنائية للتآكلونسبة القوة إلى الوزن التنافسية. بالنسبة للتطبيقات التي يشكل فيها التآكل خطرًا أساسيًا (على سبيل المثال، التطبيقات البحرية وتحلية المياه والمعالجة الكيميائية)، فإن متانة النحاس والنيكل على المدى الطويل تجعله خيارًا أكثر موثوقية من الفولاذ - حتى لو كان الفولاذ يتمتع بقوة خام أعلى. تعتمد المقارنة في نهاية المطاف على أولويات التطبيق: القدرة الخام على تحمل الحمولة (الفولاذ غالبًا ما يفوز) أو مقاومة التآكل بالإضافة إلى الأداء طويل المدى (يفوز النحاس والنيكل).
