تقنية ورش PDF

## تصنيف المواد الهندسية ### **المواد الهندسية** * **معدنية** * **حديدية** * حديدية * غير حديدية * طبيعية * غير طبيعية * **غير معدنية** * مواد مركبة ### **المواد الهندسية** * **المواد الغير المعدنية** * **المواد المعدنية** * **ا...

## تصنيف المواد الهندسية ### **المواد الهندسية** * **معدنية** * **حديدية** * حديدية * غير حديدية * طبيعية * غير طبيعية * **غير معدنية** * مواد مركبة ### **المواد الهندسية** * **المواد الغير المعدنية** * **المواد المعدنية** * **المعادن الحديدية** * القلب * شطط * نحاس * الألومنيوم * الزهرة * الحديد المطاوع * الحديد الصلب * الزهرة الرمادي * الزهرة الأبيض * الزهرة المرن * الزهرة القابل للطرق * **المعادن غير الحديدية** * الألومنيوم * الماس * طبيعية * عضوية * غير طبيعية * غير عضوية * مواد غير المعدنية * الصخور * الزجاج * الفحم الحجري * الورق * اللدائن * والاسمنت ### **أولاً : المواد المعدنية** تتميز المواد المعدنية بالصلادة والمتانة ومقاومة الحرارة وبقابليتها للتشغيل والمعالجة، لكن هذه الخصائص تختلف من معدن لآخر فتزداد في بعضها وتقل أحياناً في البعض الآخر. وقد تمكن العلماء من استخلاص أنواع عديدة من المعادن تستخدم في كافة المجالات الهندسية، وتنقسم إلى: * **مواد أساسية:** مثل الحديد، الألومنيوم، النحاس، الماغنيسيوم، النيكل، الزنك، القصدير، الرصاص، التنجستن، التيتانيوم، الفضة، الزئبق. * **مواد خلائطية (عناصر السبك):** مثل الكروم، المنجنيز، الكوبلت، الكادميوم، الفاناديوم، المولبيديوم. وبشكل عام يمكن تصنيف المواد المعدنية إلى حديدية وغير حديدية. ### **I.** **المعادن الحديدية** **Ferrous Metals** يطلق اسم المعادن الحديدية على كافة المعادن التي يدخل الحديد في تكوينها ويمثل فيها نسبة عالية أكثر من غيره. **المعادن الحديدية Ferrous** * **حديد الزهر Cast Irons** * *Low Alloy* * Low Carbon * Medium Carbon * High Carbon * *High Alloy* * Tool * Stainless * Gray * Ductile * White * Malleable * **حديد مطاوع Wrought Iron** **تعريفات هامة** * **المرونة:** قابلية المادة للعودة لشكلها الأصلي بعد إزالة القوة أو الحمل * **اللدونة:** قابلية المادة على الاحتفاظ بالشكل الذي اتخذته بعد إزالة القوة أو الحمل المسلط عليها. * **المطولية:** هي التمتع بخاصية اللدونة بالإضافة إلى خاصية عدم الكسر. * **القصافة:** هي الهشاشة أو قابلية الكسر عند التعرض الاجهادات. * **المتانة :** هي قابلية المادة لتحمل الصدمات * **الصلادة :** هي مقاومة المادة للخدش والبلى * **الطروقية:** هي قابلية المعدن للطرق والدرفلة * **السيولة :** هي قابلية المصهور للانسياب بسهولة دون احتكاك أو مقاومة. * **الجساءة أو الصلابة :** هي القوة التي تبديها المادة عند تعرضها للتشوه. * **قابلية التشغيل:** هي قابلية المعدن للقطع أو التفريز أو الخراطة بسهولة * **قابلية التشكيل :** هي قابلية المعدن للتشكيل بسهولة عند تعرضه للضغط أو الطرق. **(a) ** **الحديد الزهر Cast Iron** إن الحديد الزهر الخام (حديد الصب) هو الحديد الغفل المنقى والناتج من الفرن العالي ويحتوي على نسبة عالية من الكربون 2 الى 4 % ويلقى أهمية كبيرة في الصناعة بسبب المزايا التالية : * معدن رخيص لأن إنتاجه قليل التكاليف. * درجة انصهاره منخفضة نسبياً ~ 1200C * يتحمل الضغوط العالية إلا أن تحمله للشد قليل نسبياً * سيولته عالية عند انصهاره مما يجعله مفيدا في عمليات السباكة * نسبة الكربون تكون عالية جدا فهو محدود الاستخدام * عن طريق اقحامه في افران اخرى يمكن الوصول الى انواع حديد مختلفة أخرى **يعتبر الحديد الزهر معدن صلد وهش (قصيف) وله مقاومة عالية للبلي وخاصةً عندما تتوفر ظروف تزليق جيدة.** * **من أهم عناصر السبك في حديد الزهر:** * **الكربون:** إما على شكل جرافيت شرائح) أو (كرات أو يتفاعل مع الحديد مكونا السيمنتايت (كربيد الحديد). * **السيليكون:** بنسبة (1 : 3%). يعمل كملين ويساعد على القابلية للتشغيل * **المنجنيز:** بنسبة (0.5 : 1%) يساعد على تصليد الحديد الزهر * **الكبريت:** بنسبة (أقل من (1)، حيث إن وجوده له آثار ضارة جدا في سبائك الحديد والكربون لانه يعطل تكون الجرافيت ويساعد على جعل المسبوك أبيض ضعيف الخواص الميكانيكية لذا يوصى بإضافة المنجنيز للزهر ليتحد مع الكبريت مكوناً كبريتيد المنجنيز ويكون ذو كثافة منخفضة فيطفو مع الخبث ويتخلص منه * **الفوسفور:** بنسبة (أقل من 1%) يساعد على زيادة السيولة - - **White Cast Iron (الزهر الابيض)** * هش جدا و صلد خواصه الميكانيكية رديئة * لا يوجد به كربون حر (جرافيت) و إنما يكون الكربون متحد تماما مع الحديد **Grey Cast Iron (الزهر الرمادي)** * يوجد الكربون منفصلا جزئيا على شكل قشور رقيقة موزعة داخل بنية المعدن * تكسب هذه القشور الجرافيتية الحرة مقطع الحديد اللون الرمادي كما أنها تضعف من بنية المعدن **Ductile Cast Iron (الزهر المطيل)** * يوجد الجرافيت الكربون الحر) على شكل تجمعات متكورة أو شبه متكورة * يمتاز بجودة خواصه الميكانيكية حيث تزيد مقاومة الشد والمتانة و المطولية **Malleable Cast Iron (الزهر الطروق)** * إضافة عنصر الماغنسيوم أثناء سباكة حديد الزهر الرمادي **مقارنة بين أنواع الحديد الزهر:** | | Gray cast iron (الزهر الرمادي) | Ductile cast iron (الزهر المطيل) | White iron (الزهر الأبيض) | Malleable iron (الزهر الطروق) | |:-------|:-----------------------------|:--------------------------|:-----------------------|:-----------------------------| | **صورة الكربون** | کرات | کرات | يتحد الكربون الزائد مع الحديد في صورة كربيد الحديد | الكربون على شكل شرائح جرافيت | | **الصفات** | طري وذو مطولية عالية. يستعمل كبديل أرخص من الحديد المطاوع | صلد وقصيف. يستعمل في صناعة العدد اليدوية مثل المبارد | ضعیف نسبيا في الشد بينما تكون مقاومته للضغط أكبر | يقاوم إجهاد الشد نسبيا. الجرافيت يعطيه خاصية التزليق يستعمل في صناعة فرش الآلات ، سيولته عالية | | **كيفية الحصول عليه** | بالتبريد البطيء (التلدين) للحديد الزهر الأبيض بعد وضعه في فرت لمدة 24 ساعة وفي درجة 900 مئوية | بالتبريد السريع لمصهور الحديد الزهر الرمادي | ينتج بالتبريد البطيء للحديد الزهر الرمادي المصهور قبل الصب في القوالب. | بإضافة قليل من الماغنسيوم إلى الحديد الرمادي الزهر حيث يتشكل الجرافيت ويعطي له لون داكناً. | - **الحديد الزهر الرمادي Gray Cast Iron** - **الحديد الزهر المطولي Ductile cast iron** - **الحديد الزهر الابيض White cast iron** - **الحديد الزهر الطروق Malleable cast iron** - **(b) ** **الحديد المطاوع Wrought Iron** * الحديد المطاوع هو الحديد الذي نزع منه معظم ما يحويه من الكربون. * متين ويمكن ثنيه بسهولة فيما لو كان بارداً أو ساخناً. * يصدأ الحديد المطاوع ببطء شديد ويمكن لحامه بسهولة. * غير مناسب للسباكة لعدم وجود عنصر الكربون فيه الذي يساعد على السيولة. حيث أن الحديد المطاوع لا يسيل بل يتشكل كالعجينة وهذا لا يساعد في عمليات السباكة. * تصنع منه أعمال الحديد الزخرفية، ومواسير المداخن. - **(c) ** **الصلب الكربونی Carbon Steel** إذا كانت نسبة الكربون في سبيكة الصلب تصل إلى 1.5 % ولا تحتوى على غيره من عناصر السبك فهو صلب كربوني. يتم تصنيف الصلب الكربوني حسب النسبة المئوية للكربون الذي يحتويه. * **الصلب عالي الكربون High Carbon Steel** * الكربون من 0.9 الى 1.5 % * **الصلب متوسط الكربون Medium Carbon Steel** * الكربون من 0.3 الى 0.9% * **الصلب منخفض الكربون Low Carbon Steel** * الكربون من 0.1 الى 0.125% * **الصلب الطري Mild steel** * الكربون من 0.125 الى 0.3% **الصلب الكربوني Carbon Steel** | نوع الصلب | نسبة الكربون | أمثلة على الاستخدام | |:----------|:----------------|:--------------------------| | منخفض الكربون | 0.125-0.1 | القضبان, الأسلاك, الصفائح الرفيعة, الأنابيب المسحوبة | | طري | 0.15 - 0.3 | صفائح الغلايات, أعمال الجسور, المقاطع الإنشائية, مشغولات الحدادة | | متوسط الكربون | 0.5 -0.3 | مشغولات الحدادة, أدوات الزراعة.... | | مرتفع الكربون | 0.7 -0.5 | النوابض, عجلات القطارات, قوالب الحدادة, المطارق و البراشيم..... | | | 0.9 -0.7 | النوابض, قوالب الحدادة الصغيرة الأزاميل الخاصة بالخشب | | | 1.1-0.9 | قوالب الضغط, أدوات العمل على الخشب, سنابك.... | | | 1.5-1.1 | الأزاميل, المبارد, المثاقب, أدوات القياس, أدوات قطع ......المعادن | - **الحديد الصلب منخفض نسبة الكربون Low Carbon Steel** - **الحديد الصلب الطري Mild steel** - **الحديد الصلب متوسط نسبة الكربون Medium carbon steel** - **الحديد الصلب ذو نسبة كربون عالية High Carbon steel** - **(d) ** **الصلب السبائکی Alloy Steel** عندما تضاف عناصر أخرى إلى سبيكة الصلب بقصد تحسين خصائصه يسمى المعدن الناتج بالصلب السبائكي، وهذه أهم عناصر السبك وأثرها في سبيكة الصلب: | عناصر السبك | تأثير عناصر السبك على خصائص الصلب | |:--------------|:------------------------------------------| | الكربون | - يزيد الكربون صلادة الحديد. - تتأثر خواص السبيكة بنسبة الكربون الحر (جرافيت) إلى نسبة الكربون المتحد (كربيد الحديد). | | السليكون | - يزيل ويطرد الأكسيجين والأكاسيد الأخرى من السبائك الحديدية. - عامل فعال في ترسيب الكربون الحر الذي يقلل من صلادة السبيكة. - إذن تتحدد جودة السبيكة الحديدية بمقدار ما تحتويه من السليكون. | | النيكل | - يزيد من متانته ومقاومتة للصدمات ولا يصدأ بسهولة. - يصنع منه صفائح التدريع أو الحماية. | | التنجستن | يعمل على جعل الصلب ذاتي التصليد أضافته للصلب يعمل على تكوين جسيمات صلده قاسية تقاوم الحك فيزيد من مقدرة الصلب على القطع). لا تحتاج الأدوات المصنوعة من صلب التنجستن إلى معالجة حرارية بقصد التصليد وهي مقاومة للحرارة. يستعمل لصنع ادوات القطع. | | الفانديوم | يجعل الصلب ذا تركيب حبيبي دقيق يكون فى الصلب كربيدات تقاوم الإحتكاك والحك ويزيد قابليته للتقسية ( فيزيد من متانته بشكل كبير. يستعمل الفانديوم عندما يتطلب الأمر معدناً متيناً وقوياً ولكن في نفس الوقت ليس قصيفاً. | | المولبدنيوم | يعمل على جعل الصلب متيناً في درجات الحرارة العالية. | | المنجنيز | يساعد اتحاد الكربون بالحديد إلى زيادة كربيد الحديد في سبائك الحديد الأمر الذي يؤدي إلى زيادة صلادتها | | الكروم | يتحد مع الكبريت و بذلك يزيل آثاره السيئة - يخفض درجة انصهار سبائك الحديد - يزيد مقاومة التآكل الميكانيكي و يقاوم الصدأ ويزيد من خاصية الصلادة والمتانة ومقاومة الاجهادات - يجعل الصلب يستعمل في صناعة اجزاء من السيارات والطائرات | - **(e) ** **صلب العدة Tool Steel** * يحتوي صلب العدة بطبيعته إما على نسبة عالية من الكربون أو على محتوى سبائكي عال، أو على كليهما. * هذا النوع من الصلب متين وتصنع منه أدوات القطع والتشكيل وأدوات المخارط والثقب كما تصنع منه اجزاء قوالب القطع والتشكيل. - **(f) ** **صلب السرعات العالية High Speed Steel** * هو عبارة عن سبيكة صلب ذاتية التصليد يمكنها مقاومة الحرارة دون أن تلين. * هذه الخصائص تجعل السبيكة مثالية في صنع أدوات القطع التي يمكنها التغلغل في المادة في سرعات أعلى من تلك التي تعمل بها الأدوات المصنوعة من الصلب الكربوني. - **(g) ** **الصلب الذي لا يصدأ Stainless Steel** يحتوى على نسبة كروم أكثر من 10% تُزيد من مقاومته للصدأ والتآكل وكذلك الحرارة و يوجد منه عدة أنواع منها: | | Austenitic | Ferritic | Martensitic | |:---------------|:-------------|:----------|:--------------| | **عناصر التسابك** | كروم + نيكل ) منجنيز | من 17 إلى 25% كروم | كروم لا يزيد عن 15% | | **الصفات** | هذه المجموعة غير مغناطيسية - مقاوم للتآكل ودرجات الحرارة المنخفضة | مقاوم للتأكل) كما تتوافر فيه خاصية المغناطيسية | هذه المجموعة مغناطيسية | | **الإستخدامات** | صناعة المسامير و المواسير وواسطوانات الضغط. | تستخدم في صناعة خزانات المواد الكيميائية والغذائية وفي صناعة أجزاء الآلات الزراعية | صناعة التربينات البخارية وبعض العدد. | - <start_of_image> - **Martensitic stainless steel** - **Ferritic stainless steel** - **Austenitic stainless steel** - ### **II.** **مواد معدنية غير حديدية** **Non-Ferrous Metallic Materials** المعادن اللاحديدية هي المعادن التي لا تحتوي على الحديد في تركيبها الأساسي. * تستخدم المعادن غير الحديدية وسبائكها في كثير من الأغراض الصناعية وفي صنع المنتجات الهندسية المختلفة حيث يتم تصنيعها بالتشغيل أو التشكيل بالأساليب technology. * تشمل المعادن غير الحديدية مجموعة كبيرة منها على سبيل المثال لا الحصر النحاس وسبائكه - الألومنيوم وسبائكه - الماغنسيوم. **(a) ** **الألومنيوم و سبائكه Aluminum and its Alloys** يتميز الألومنيوم و سبائكه بالخصائص التالية: 1. خفة وزن الألومنيوم حيث تصل كثافته إلى ثلث كثافة سبائك الحديد. 2. جيد التوصيل للحرارة والكهرباء. 3. مقاومته للتآكل عالية وذلك لتولد طبقة رقيقة أكسيدية تحميه من المؤثرات الخارجية. 4. درجة انصهاره منخفضة حيث تصل إلى حوالي 660 درجة مئوية 5. تصنع منه أواني الطهي ورقائق الالومنيوم لتغليف الاطعمة 6. سبائك الألومنيوم غير مقاومة للبلي والكلال ، ومقاومته للحرارة ضعيفة خصوصاً لو تجاوزت 150 م 7. انخفاض معامل المرونة وبالتالي لا يقاوم الانحناء فيجب زيادة صلابة المنتجات عن طريق اضافة دعمات وتضليع للتصاميم 8. بعض سبائك الألومنيوم غير مقاومة للصدأ لذلك تغطى بطبقة رقيقة من الالومنيوم النقي. **سبائك الألومنيوم:** | نوع السبيكة | الخصائص | الإستعمال | |:---------------|:-------------|:--------------| | سبيكة الألمونيوم السيلكوني Aluminum Silicon Alloy | تحتوي على السيلكون بنسبة عالية وهو ما يكسبه صلادة مناعة ضد التآكل، يجعلها سهلة السبك في القوالب الرملية. | تستخدم في صنع أجزاء المحركات وفي سباكة علب تروس السرعات. | | سبيكة الديور الومين Duralumin | تحتوي على (5%) زنك - 2.2% نحاس 3( + )أحمر) + (0.4 - 1% نيكل ماغنيسيوم). والباقي الومنيوم تمتاز بمتانتها و صلابتها لحماية السبيكة من التآكل يتم عمل تكسية لها باستخدام طبقة رقيقة من الألمونيوم النقي. | تستخدم في المطروقات والتشكيل وفي صناعة الأنابيب والبراشيم والاهم من ذلك صناعة هياكل الطائرات | - **Aluminum Silicon Alloy** - **Duralumin** - **(b) ** **النحاس و سبائكه Copper & its alloys** النحاس معدن قاعدي ومن أقدم materials التي عرفها الانسان والتي تتميز بلونها البني المحمر وتدخل في عمليات التصنيع للأسباب التالية: 1. ممتاز في التوصيل للحرارة و الكهرباء يأتي في المرتبة الثانية بعد الفضة. 2) لين ومطيل جداً حيث يمكن درفلته إلى رقائق أو سحبه إلى أسلاك رقيقة. 3) مقاوم للتآكل والتأكسد ، عندما يتعرض للرطوبة والهواء الجوي تتكون عليه غشاء اكسيدي أخضر يسمى الباتينا. (4) قابلية كبيرة للتلاحم. **سبائك النحاس:** | نوع السبيكة | الخصائص | الإستعمال | |:---------------|:-------------|:--------------| | سبيكة النحاس الأصفر Brass | تتكون هذه السبيكة من النحاس الأحمر والزنك صناعة الأثاث، أعمال الديكور صناعة مقابض الأبواب كلما زادت نسبة الزنك حتى %36% تحسنت مقاومة الشد والضغط كما تزداد الصلادة. | | | تستخدم بكثرة في العمليات الصناعية التي تشكل على البارد والساخن فى حالة إحتوائها على أكثر من 40% زنك | <start_of_image> سبائك النحاس التي تحتوي على أكثر من %40% زنك تستخدم في صناعة أنابيب المكثفات والمبادلات الحرارية والمسامير سبائك النحاس الأصفر التي تحتوي على أكثر من %40 زنك يتم إنتاجها عن طريق السباكة. | | | اللولبية وأجزاء الآلات والنوابض وغيرها. | - **القصدير Tin** - **(e) ** **الرصاص Lead** يعتبر الرصاص من أثقل المعادن المتداولة، إذ تبلغ كثافته النسبية 11.3 إذا ما قورنت مع كثافة الحديد 7.9. * لونه رمادي مزرق، وله بريق معدني داكن شديد الرخاوة لدرجة يمكن قطعه بالسكين. ويتصف باللدونة وقابليته للطرق والكبس والدرفلة. * درجة إنصهاره 330 م * يستخدم في صناعة ألواح المراكم للبطاريات وفي تغليف الكوابل وكذلك في مخمدات الصوت. * وتدخل سبائك القصدير والرصاص في صناعة مواد كراسي التحميل واسلاك اللحام. - **الرصاص Lead** - **(f) ** **الماغنيسيوم Magnesium** الماغنيسيوم هو أخف المعادن الإنشائية الهندسية لونه أبيض فضي ، ثقله النوعي 7.9 1.74 مقارنة بالألومنيوم 2.7 والحديدMN/m3 * يتم الحصول عليه من ماء البحار ) طريقة داو ( وذلك بإضافة الجير لماء البحر المحتوي على كلوريد الماغنيسيوم مختلط مع املاح أخرى ، ينتج كلوريد كالسيوم وكربونات ماغنيسيوم وتكون مفصولة عن الماء وبإضافتها إلى حمض الهيدروكلوريك يتكون كلوريد الماغنيسيوم الخالي من الشوائب والاملاح وبتسخينه حتى درجة 710 م ينتج ماغنيسيوم نقي ويتصاعد غاز الكلور * للماغنيسيوم معدل عالٍ للمقاومة مقارنة بوزنه N/mm2 .380 مقاومته تقل بارتفاع درجة الحرارة فوق 100 م ، لذلك لا يمكن استعماله في ظروف حرارية عالية. * له قابلية للتشكيل والتشغيل. * الإكسابه مقاومة عالية يسبك الماغنيسيوم مع الألومنيوم والزنك والمنجنيز والزركنيوم إما بشكل فردي مع إحدى هذه العناصر أو بتركيبات مختلفة. * يستخدم الماغنيسيوم في صناعة بعض دواليب السيارات أو حيثما يتطلب خفة الوزن كدرجة أولى والمقاومة كدرجة ثانية. - **الماغنيسيوم Magnesium** - ### **III.** **معادن العصر** **Today Metals** | المعدن | خصائصه | |:----------|:----------| | **التيتانيوم Titanium** | معدن خفيف نسبياً وقوي له مقاومة شد 415 MPa ويمكن زيادتها الى 1300 بالسبك والمعالجة الحرارية ، تبلغ كثافته %56% من كثافة الصلب يتميز التيتانيوم بمقاومته للصدأ والقدرة على الاستمرار في العمل حتى عند درجات الحرارة العالية (480) لذلك يستخدم في تغطية سكاكين القطع. عملية انتاجه مكلفة جداً حيث يحتاج الى طاقة تبلغ 10 أضعاف طاقة انتاج الصلب، والادوات المستعملة في انتاجه لا تستعمل مع مواد اخرى لانه مادة ملوثة يغلب إستخدامه في مجالات الفضاء، ولكن سبائك التيتانيوم تستخدم أيضاً في معدات المعاجة الكيميائية والكهروكيميائية والأدوات البحرية. وفي صناعة أذرع التوصيل للمحركات. | | **البريليوم Beryllium** | للبريليوم نسبة وزن إلى المقاومة شبيهة بتلك التي للصلب العالي الصلابة أو التيتانيوم ولكن أخف بنسبة 33% من الألومنيوم. مقاومته منخفضة للصدم علاوة على إرتفاع تكلفته. نحاس البريليوم هو سبيكة نحاس لها مقاومة عالية للصدأ، ولهذا تصنع منه اجزاء من السفن. يستخدم البريليوم للأغراض النووية وفي تصنيع هياكل المركبات الفضائية. | ### **IV.** **معادن درجات الحرارة العالية** **High Temperature Metals** | المعدن | خصائصه | |:----------|:----------| | **الكولومبيوم Columbium** | يستخدم في الصناعات الفضائية بسبب إرتفاع درجة إنصهاره التي تبلغ 2400 م وأيضاً بسبب محافظته على المقاومة حتى درجة حرارة تصل إلى 1800م. الكولومبيوم مقاوم لضرر الإشعاع مما يجعله مناسبا في أعمال المفاعلات النووية. يمكن تصنيع الكولومبيوم بمعظم الطرق التقليدية، ويتم تشغيله بأدوات صلب السرعات العالية ولكن يجب غمر الشغلة على طول الوقت في سائل تبريد مناسب. | | **التنجستن Tungsten** | ينصهر في درجات حرارة عالية جداً أكثر من أي معدن أخر إذ تصل لـ 3400م. لا يقاوم التأكسد في درجات الحرارة العالية ويجب حمايته بغلاف مناسب. بسبب درجة إنصهاره العالية يستخدم في صناعة أقطاب شمعات إشعال المحركات وفي مستلزمات اللحام. بسبب مقاومته العالية للإحتكاك ولحث الشرر الكهربي فهو مثالي لصنع نقاط الفصل (Breaker point) يدخل في تركيب كربيد التنجستن الذي يتمتع بصلادة عالية، ويدخل في صناعة أدوات القطع وقوالب التشكيل. نظراً لإرتفاع درجة إنصهاره، يتم إنتاجه بطريقة ميتالورجيا المساحيق. | ### **V.** **المعادن النادرة** معظم المعادن المندرجة تحت هذا التصنيف تتواجد بكميات قليلة للاغراض التجارب ، وفي الاغلب هي أغلى ثمناً من الذهب مثل الايتريوم والسيريوم واليوربيوم. أغلب استخدامات هذه المعادن خاصة مثل المفاعلات الذرية والقواعد الفضائية. ### **ثانياً: المواد غير المعدنية** - <start_of_image> - **الخشب** **المطاط** **الماس** **طبيعية (عضوية)** **الصخور** **الزجاج** **الفحم الحجري** **اللدائن** **الورق** **المواد غير المعدنية** **غير طبيعية (غير عضوية)** **المواد الخزفية** **الاسمنت** - **(a) ** **اللدائن Plastics** اللدائن مواد من أصل عضوي وتتحول هذه المواد عند تسخينها إلى الحالة اللدنة وتتخذ عند الضغط عليها الأشكال المطلوبة ويوجد العديد منها مثل ABS و البوليثيلين والبوليكربونيت وغيرها من الانواع الأخرى. * **الوزن الخفيف** * الثقل النوعي يتراوح ما بين 1.1 إلى 1.6. MN/m^3 * **مقاومة الصدأ** * تصمد معظمها في الأوساط القابلة للصدأ، وبعضها مقاوم للصدأ الحامضي. * **المقاومة الكهربائية** * تستعمل كعازل للكهرباء. * **الموصلية الحرارية المنخفضة** * تستعمل كعازل للحرارة. * **قابلية التشكيل** * عمليات التشكيل تحتاج لدرجات حرارة منخفضة. * **الإنهاء السطحي** * لا تلزم عمليات تلميع السطح بعد التشكيل. * **التكلفة المنخفضة** * تشمل المادة الخام وتكاليف التصنيع. **(b) ** **المطاطيات Elastomers** المطاطيات هي نوع خاص من أنواع البوليمرات التي تظهر قدر كبير من التشكل المرن عند تعرضها لقوة ما. * يمكن للكثير منها أن تتمدد إلى أطوال تزيد عن طولها الأصلي بمرات عديدة، وعند إزالة القوة تعود المادة إلى شكلها الأصلي. * توجد أنواع عديدة من المطاطيات منها: * **المطاط الطبيعي Rubber:** من مميزاته المرونة، والعزل الجيد للكهرباء، وانخفاض معامل الاحتكاك الداخلي، ومقاومته لمعظم الأحماض غير العضوية والأملاح والقلويات. ولكن مقاومته ضعيفة للمنتجات البترولية، ويفقد مقاومته عند ارتفاع درجات الحرارة، فلا ينصح باستعماله عند درجات حرارة تزيد عن 80 م. ويهلك بسرعة عند تعرضه لأشعة الشمس. * **المطاط الصناعي Artificial Elastomers:** أستحدث المطاط الصناعي للتغلب على بعض عيوب المطاط الطبيعي وكذلك لتوفيره عندما يتعذر وجوده، وللتعويض عن ارتفاع ثمن المطاط الطبيعي. فمثلاً يمكن للمطاط السيلكوني أن يعمل في درجات حرارة تصل إلى 230 م، وبعضها لها كذلك مقاومة عالية للأحماض ولعوامل الطقس القاسية. **(c) ** **المواد السيراميكية Ceramics** المواد السيراميكية عالية الصلادة وهشة، ولها درجات انصهار عالية، رديئة التوصيل للكهرباء والحرارة، ومعامل تمددها منخفض. * تستعمل على نطاق واسع في الصناعات الكهربائية وذلك بسبب مقاومتها العالية للكهرباء. * بسبب مقاومتها لدرجات الحرارة العالية تستخدم كمواد مقاومة للصهر وفي تغليف الأماكن الحرارية كالأفران. * بسبب مقاومتها للبلي تستعمل في صنع أدوات القطع. * الزجاج هو أيضاً من ضمن المواد السيراميكية الذي يستعمل في النوافذ والمصابيح وشاشات التلفزيون وغيرها الكثير. **(d) ** **المواد المركبة Composite Materials** المواد المركبة هي مواد صلبة غير متجانسة تحتوي في تركيبها على مادتين أو أكثر مرتبطة مع بعضها ميكانيكياً أو ميتالورجياً، وتحتفظ كل مادة من هذه المواد على ذاتها وخواصها في المادة المركبة. * يمكن أن تكون المواد المكونة للمادة المركبة مواد عضوية أو معادن أو مواد سيراميكية. * تمتلك المواد المركبة خصائص مثل الجسائة Stiffness المقاومة، الوزن، الأداء الحركي العالي، مقاومة الصدأ، الصلادة، أو الموصلية، التي لا يمكن الحصول عليها من العنصر الفردي المكون لهذه المادة. هذه الخواص تعتمد على: 1. خواص العنصر الفردي المكون. 2. نسبة العناصر في المادة المركبة. 3. حجم وشكل وتوزيع المكونات 4. درجة ومقدار الربط بين المكونات. **أنواع المواد المركبة:** 1. **الألياف الزجاجية Fiberglass:** هي مادة مصنوعة من ألياف رفيعة جداً من الزجاج ، تتميز بنعومة ملمسها والمرونة ومقاومة الحرارة والتمدد والصدأ ، تستخدم في صناعة السجاد والأنسجة والستائر ، أما النوع الآخر من الألياف وهو المقوى فيستخدم في صناعة هياكل السيارات والقوارب 2. **ألياف الكربون:** هي مواد تتكون من ألياف دقيقة للغاية من الكربون بقطر ما بين 5 و 10 ميكروميتر ، لها كثافة قليلة ( أقل من الفولاذ ) ، تتمتع بتحمل قوة الشد المرتفعة ولها تمدد حراري منخفض ، معظم استخداماتها في المجالات العسكرية والفضاء وسيارات السباق 3. **الخشب الرقائقي:** يستعمل في صناعة الأثاث ، وأيضا كمادة رابطة أو عازلة 4. **الاسمنت المسلح:** يحتوي على مادة الاسمنت والزلط والرمل والماء كمادة رابطة ويستعمل في الإعمال الهندسية المدنية والإنشائية 5. **الأراميد:** هو أحد أصناف الألياف الاصطناعية القوية والمقاومة للحرارة ، يستخدم في الصناعات العسكرية والصناعات الفضائية ، من ميزاتها أقوى من الفولاذ و له ميزات أخرى منها : * مقاومة الحك * غير ناقل للحرارة. * لا توجد له نقطة انصهار ولكنه يبدأ في التفكك من درجة 500 م. * حساس للإشعاع والحموضة والأملاح. **مميزات المواد المركبة:** 1. متانة أكبر بكثير من متانة المواد الانشائية التقليدية 2. سهولة تشكيلها الى الاشكال المعقدة وبمختلف الاحجام . 3. خفة الوزن 4. مقاومة حرارية عالية 5. مقاومة عالية للمواد الكيميائية 6. عدم التشقق عند حدوث اهتزازات **عيوب المواد المركبة:** 1. تغير الخواص الفيزائية والميكانيكية تحت الظروف المختلفة 2. عمراها اقصر من عمر المواد التقليدية 3. مقاومتها الحرارية لا تزال غير مرضية مع انها أعلى بكثير من المواد التقليدية 4. تعتبر مواد ضارة بيئياً لانها مواد لا يمكن إعادة تصنيعها ويصعب التخلص منها.