التمدد بعد الكسر: مؤشر رئيسي للمرونة في أداء الصلب

التعريف والمفهوم الأساسي

التمدد بعد الكسر هو خاصية ميكانيكية أساسية تقيس لقمائية المادة عن طريق قياس التشوه البلاستيكي الدائم عند الفشل، معبرًا عنه كنسبة مئوية من الطول الأصلي. إنه يمثل القدرة على تجويع مادة ما قبل حدوث الشقوق خلال اختبارات الشد. تشير هذه الخاصية إلى مقدار ما يمكن أن تتمدد به مادة قبل أن تنكسر، وهي تعتبر معيارًا حاسمًا لتقييم القابلية للتشكيل والتنبؤ بالسلوك خلال عمليات التصنيع.

في السياق الأوسع لعلم المعادن، يقف التمدد بعد الكسر كواحد من الخصائص الرئيسية للشد بجانب قوة الخضوع، وقوة الشد، وتقليل المساحة. إنها توفر معلومات أساسية عن قدرة المادة على توزيع الإجهاد وامتصاص الطاقة قبل الفشل، مما يجعلها ضرورية في اختيار المواد في التطبيقات التي تتطلب تشوهًا بلاستيكيًا دون كسر.

الطبيعة الفيزيائية والأساس النظري

الآلية الفيزيائية

على المستوى المجهري، يظهر التمدد بعد الكسر من خلال حركة وتفاعل العيوب داخل الشبكة البلورية للصلب. عندما يتم تطبيق الضغط، تتحرك هذه العيوب الخطية عبر الهيكل البلوري، مما يسمح للذرات بالانزلاق بجانب بعضها البعض دون كسر الروابط الذرية. هذه الحركة للعيوب تمكن الشوائب من الحدوث مع الحفاظ على سلامة الهيكلية للمادة.

تعتمد قدرة التمدد على مدى حرية حركة العيوب خلال التركيب المجهري. في الصلب، عوامل مثل ذرات المحلول الصلب، الرواسب، حدود الحبيبات، وميزات هيكلية أخرى تعمل كعقبات لحركة العيوب. إن التوازن بين توليد العيوب واحتجازها يحدد القدرة النهائية على التمدد.

النماذج النظرية

الإطار النظري الأساسي لفهم التمدد بعد الكسر مرتبط بنظرية العيوب، التي اقترحها أولاً تايلور وأوروان وبولاني في ثلاثينيات القرن الماضي. تشرح هذه النظرية كيف يحدث التشوه البلاستيكي من خلال حركة العيوب بدلاً من التحرك المتزامن للطائرات الذرية كاملة.

تطورت الفهم التاريخي للتمدد من الملاحظات التجريبية إلى نماذج معقدة تشمل البلاستيك البلوري. عزز العمل المبكر لكونسيدير في ثمانينيات القرن التاسع عشر العلاقة الرياضية بين الضغط والإجهاد خلال تحديد العنق، مما وفر الأساس للتحليل الحديث.

تتضمن المنهجيات الحديثة نماذج تقوية الإجهاد مثل معادلة هولومون ($\sigma = K\varepsilon^n$)، حيث يرتبط أس الأثقال بشكل مباشر مع قدرة التمدد. لقد قام نموذج كوك-ميكينغ بتحسين هذا الفهم من خلال إدخال تطور كثافة العيوب خلال التشوه.

أساسيات علم المواد

التمدد بعد الكسر مرتبط ارتباطًا وثيقًا بالهيكل البلوري، حيث تظهر المعادن ذات البنية المكعبية المركزية للوجه (FCC) عادةً تمددًا أكبر من البنيات المكعبية المركزية للجسم (BCC) بسبب الأنظمة المتاحة للانزلاق. تلعب حدود الحبيبات دورًا مزدوجًا - تقوي المادة من خلال إعاقة حركة العيوب ولكن يمكن أن تكون أيضًا مواقع لتشكيل الفراغات خلال التشوه الواسع.

يؤثر التركيب المجهري للصلب بشكل عميق على خصائص التمدد. توفر الهياكل ذات الحبيبات الدقيقة عمومًا مجموعات أفضل من القوة واللقمائية مقارنةً بنظيراتها ذات الحبيبات الخشنة. كما أن تركيب الطور مهم بشكل كبير - يساهم الفيريت في اللقمائية في حين أن السمنتيت والمارتنسيت عادة ما يقللان من التمدد.

تجسد هذه الخاصية مبدأ علم المواد الأساسي لعلاقات الهيكل-الخاصية، حيث تحدد الترتيبات الذرية وهياكل العيوب بشكل مباشر السلوك الميكانيكي الماكروسكوبي. يمثل التوازن بين القوة واللقمائية أحد التحديات المركزية في هندسة المواد.

التعبير الرياضي وطرق الحساب

الصيغة الأساسية للتعريف

المعادلة الأساسية للتمدد بعد الكسر هي:

$$\varepsilon = \frac{L_f - L_0}{L_0} \times 100\%$$

حيث:
- $\varepsilon$ هو نسبة التمدد بعد الكسر
- $L_f$ هو طول القالب النهائي بعد الكسر
- $L_0$ هو الطول الأصلي للقالب قبل الاختبار

صيغ الحساب ذات الصلة

بالنسبة للنماذج غير المتناسبة، توفر قاعدة باربا علاقة بين التمدد وطول القالب:

$$\varepsilon_1 = \varepsilon_2 \times \sqrt{\frac{L_2}{L_1}}$$

حيث:
- $\varepsilon_1$ هو التمدد عند طول القالب $L_1$
- $\varepsilon_2$ هو التمدد عند طول القالب $L_2$

يمكن حساب التمدد المتساوي (قبل بدء العنق) كما يلي:

$$\varepsilon_u = \frac{L_u - L_0}{L_0} \times 100\%$$

حيث $L_u$ هو طول القالب عند الحد الأقصى للتحميل قبل بدء العنق.

الشروط والقيود القابلة للتطبيق

تفترض هذه الصيغ تشوه متجانس داخل طول القالب، والذي يصبح غير صالح بعد بدء العنق. تكون الحسابات صحيحة فقط للاختبارات التي أجريت في ظروف شبه ثابتة تحت معدلات إجهاد ثابتة.

تعتمد قياسات التمدد القياسية بشكل كبير على هندسة العينة، خاصة نسبة طول القالب إلى المساحة المقطعية. لا يمكن مقارنة النتائج المستمدة من هياكل عينات مختلفة مباشرة دون عوامل تحويل مناسبة.

تفترض الصيغ خصائص المواد المتجانسة، والتي قد لا تكون صحيحة للصلب المُعالج بشكل مكثف مع نسيج أو خصائص اتجاهية كبيرة. لا تؤخذ تأثيرات درجة الحرارة بعين الاعتبار في هذه الصيغ الأساسية، مما يتطلب تصحيحات إضافية لظروف الاختبار غير البيئية.

طرق القياس والتوصيف

مواصفات اختبار قياسية

• ASTM E8/E8M: أساليب اختبار قياسية لاختبار الشد للمواد المعدنية (تشمل تحضير العينات وإجراءات الاختبار وطرق الحساب لمختلف المعادن بما في ذلك الفولاذ)
• ISO 6892-1: المواد المعدنية - اختبار الشد - الجزء 1: طريقة الاختبار في درجة حرارة الغرفة (توفر إرشادات شاملة لاختبار الشد بما في ذلك قياس التمدد)
• EN 10002-1: المواد المعدنية - اختبار الشد - الجزء 1: طريقة الاختبار في درجة حرارة الغرفة (معيار أوروبي له نطاق مشابه لمعيار ISO 6892-1)
• JIS Z 2241: طريقة اختبار الشد للمواد المعدنية (معيار ياباني يحدد إجراءات اختبار الشد)

معدات ومبادئ الاختبار

تعتبر آلات الاختبار العالمية (UTMs) المعدات الرئيسية لقياس التمدد بعد الكسر. هذه الآلات تطبق قوى شد مسيطر عليها أثناء تسجيل بيانات الحمولة والإزاحة. تشمل الأنظمة الحديثة خلايا تحميل لقياس القوة وموسعات لتحديد الإجهاد بدقة.

المبدأ الأساسي ينطوي على تطبيق الشد أحادي المحور بمعدل مسيطر عليه حتى يحدث انكسار العينة. طوال الاختبار، يتم تسجيل القوة المطبقة والتمدد المقابل باستمرار لتوليد منحنيات الإجهاد-التمدد.

تشمل التقنيات المتقدمة لقياس التمدد أنظمة الترابط الرقمي للصورة (DIC) التي تتعقب الأنماط السطحية لقياس توزيع الإجهاد الكامل، وموسعات الليزر التي توفر قياسات غير تلامسية للاختبارات في غرف احتواء البيئة.

متطلبات العينة

تحتوي عيّنات الشد القياسية المسطحة عادةً على أطوال قوالب تصل إلى 50مم مع مقاطع عرضية مستطيلة، بينما تتطلب العيّنات المستديرة غالبًا استخدام أطوال قوالب تبلغ 50مم مع أقطار تتراوح بين 6-12.5مم. يجب أن تتوافق نسبة طول القالب إلى المساحة المقطعية مع المواصفات القياسية.

يتطلب إعداد السطح إزالة علامات التصنيع، والبقع، والعيوب الأخرى التي يمكن أن تعمل كمركّزات للإجهاد. يجب أن تكون العينات خالية من الإجهاد المتبقي الذي يمكن أن يؤثر على دقة القياس.

يجب تطبيق علامات طول القالب بدقة لتمكين قياس دقيق للتمدد النهائي. للحصول على اختبارات ذات دقة عالية، قد تتطلب العينات تلميعًا لتسهيل قياس الإجهاد باستخدام تقنيات بصرية.

معلمات الاختبار

يتم إجراء الاختبارات القياسية عادةً في درجة حرارة الغرفة (23±5°C) تحت ظروف رطوبة مسيطر عليها. بالنسبة للتطبيقات المتخصصة، قد يحدث الاختبار في درجات حرارة مرتفعة أو منخفضة للغاية.

تُحدد معدلات التحميل على أنها معدلات إجهاد، عادةً بين 0.001/min و0.008/min خلال التشوه المرن، مع معدلات أعلى محتملة خلال التشوه البلاستيكي وفقًا للمعايير ذات الصلة.

يجب التحكم بعناية في شروط التحميل المسبق، وطرق الإمساك، والمحاذاة لمنع الفشل المبكر أو النتائج غير الدقيقة.

معالجة البيانات

يتضمن جمع البيانات الأساسية تسجيل منحنيات القوة-الإزاحة خلال الاختبار. تقوم الأنظمة الحديثة برقمنة هذه البيانات بمعدلات عينة عالية للتحليل اللاحق.

تشمل المناهج الإحصائية عادةً اختبار عدة عينات (حد أدنى من ثلاث) وتقديم القيم المتوسطة مع الانحرافات المعيارية. وقد يتم تحديد القيم الخارجية باستخدام طرق إحصائية مثل معيار شوفنيت.

يتم حساب القيم النهائية للتمدد من خلال قياس المسافة بين علامات القالب بعد التركيب الحذر لقطع العينة المكسورة معًا. بالنسبة للأنظمة الآلية، يتم تحديد التمدد عند الكسر من الإزاحة النهائية المسجلة بواسطة نظام الاختبار، مع تصحيحات مناسبة لتوافق الآلة.

مدى القيم النموذجية

تصنيف الفولاذ	نطاق القيمة النموذجية	ظروف الاختبار	المعيار المرجعي
فولاذ منخفض الكربون (AISI 1020)	25-30%	درجة حرارة الغرفة، طول القالب 50مم	ASTM E8/E8M
فولاذ متوسط الكربون (AISI 1045)	12-20%	درجة حرارة الغرفة، طول القالب 50مم	ASTM E8/E8M
فولاذ عالي الكربون (AISI 1095)	8-15%	درجة حرارة الغرفة، طول القالب 50مم	ASTM E8/E8M
فولاذ مقاوم للصدأ أوستينيتي (304)	40-60%	درجة حرارة الغرفة، طول القالب 50مم	ASTM A370
فولاذ مقاوم للصدأ مارتنسيت (410)	15-25%	درجة حرارة الغرفة، طول القالب 50مم	ASTM A370
فولاذ HSLA (ASTM A572 Gr.50)	18-23%	درجة حرارة الغرفة، طول القالب 200مم	ASTM A572
فولاذ عالي القوة متقدم (DP600)	20-25%	درجة حرارة الغرفة، طول القالب 80مم	ISO 6892-1

تتسبب التغيرات داخل كل تصنيف في اختبارات بشكل رئيسي نتيجة للاختلافات في تاريخ المعالجة، وحجم الحبيبات، والتركيب الكيميائي الدقيق. تؤثر ظروف المعالجة الحرارية بشكل كبير على قيم التمدد، وخاصة في الفولاذ المتوسط والمرتفع الكربون.

عند تفسير هذه القيم للتطبيقات العملية، يجب على المهندسين أن يأخذوا في الاعتبار أن عينات الاختبار القياسية غالبًا ما تظهر تمددًا أعلى من المكونات الفعلية بسبب القيود الهندسية. العلاقة بين التمدد المتساوي (قبل العنق) والتمدد الكلي توفر نظرة ثاقبة على سلوك العمل والتصلب للقضية وقابلية تشكيل المادة.

عبر أنواع الفولاذ المختلفة، توجد علاقة عكسية عامة بين القوة والتمدد، على الرغم من أن الفولاذات المدعمة بميكرو والصلب متعدد المراحل تغلب الآن بشكل متزايد على هذه المقايضة التقليدية.

تحليل التطبيقات الهندسية

اعتبارات التصميم

يدمج المهندسون التمدد بعد الكسر في حسابات التصميم من خلال تحديد قيم مقبولة كحد أدنى بناءً على التشوه المتوقع خلال التصنيع والخدمة. تساعد هذه الخاصية في التنبؤ بالقابلية للتشكيل خلال عمليات مثل التشكيل والتقوس والرسم.

تتراوح عوامل الأمان للتمدد عادةً من 1.5 إلى 3، اعتمادًا على أهمية التطبيق وظروف التحميل. يتم تطبيق عوامل أعلى للظروف الديناميكية أو عندما تكون عواقب الفشل شديدة.

غالبًا ما تتضمن قرارات اختيار المواد موازنة التمدد مع متطلبات القوة. بالنسبة للمكونات التي تتطلب عمليات تشكيل كبيرة، تُفضل المواد التي تحمل قيم تمدد فوق 18-20%، بينما قد تقبل التطبيقات الهيكلية قيمًا أقل إذا كانت متطلبات القوة تسود.

المجالات الرئيسية للتطبيق

في صناعة السيارات، يعد التمدد بعد الكسر حاسمًا لإنتاج الألواح الهيكلية، حيث يجب أن تتحمل المواد عمليات السحب العميق دون تمزق. تم تصميم الفولاذات المتقدمة العالية القوة خصيصًا للحفاظ على تمدد كافٍ (>15%) مع زيادة القوة لأداء الاصطدام.

تمثل الفولاذات المستخدمة في خطوط الأنابيب منطقة تطبيق حاسمة أخرى، حيث تتطلب تمددًا كافيًا (عادةً >20%) لاستيعاب حركة الأرض وضغوط التركيب. يجب أن تحافظ هذه المواد في الوقت نفسه على قوة عالية وثبات للسلامة التشغيلية.

في الهندسة الهيكلية، تضمن خصائص التمدد أن تتمكن العناصر الفولاذية من undergo التشوه البلاستيكي قبل الفشل، مما يوفر تحذيرًا بصريًا من ظروف التحميل الزائد. تعتبر هذه اللقمائية مهمة بشكل خاص في التصميم الزلزالي، حيث يمنع امتصاص الطاقة من خلال التشوه البلاستيكي الانهيار الكارثي.

مقايضات الأداء

عادةً ما يظهر التمدد علاقة عكسية مع قوة الخضوع وقوة الشد. مع زيادة القوة من خلال السبائك أو العلاج الحراري، تصبح حركة العيوب مقيدة أكثر، مما يقلل من قدرة التمدد. تدفع هذه المقايضة الأساسية الكثير من تطوير سبائك الفولاذ.

تظهر الصلابة والتمدد عمومًا ارتباطًا إيجابيًا، حيث تعتمد كلا الخاصيتين على قدرة المواد على امتصاص الطاقة من خلال التشوه البلاستيكي. ومع ذلك، قد يؤثر تحسين أقصى تمدد أحيانًا سلبًا على صلابة الكسر عند النقاط الحادة أو تركيزات الضغط.

يتوازن المهندسون بين هذه المتطلبات المتنافسة من خلال هندسة التركيب المجهري، مما يطور هياكل متعددة المراحل تجمع بين مراحل عالية القوة مع مصفوفات أكثر اللقمائية. تُعبر الفولاذات ثنائية الطور، وTRIP، وTWIP عن هذه المقاربة، محققة مجموعات غير ممكنة سابقًا من القوة والتمدد.

تحليل الفشل

يؤدي التمدد غير الكافي غالبًا إلى كسر مبكر أثناء عمليات التشكيل، وخاصة في مناطق تركيز الإجهاد المحلية. عادةً ما تبدأ هذه الفشل عند نقطة الإجهاد الأقصى وتنتشر بسرعة عند تجاوز قدرة تمدد المادة.

غالبًا ما تتضمن آلية الفشل تشكيل فراغات عند الشوائب أو جزيئات الطور الثاني، تليها نمو الفراغات والت coalescence مما يؤدي إلى الكسر النهائي. تتسارع هذه العملية عندما يتم استنفاد قدرة صلابة الإجهاد للمادة.

تشمل استراتيجيات التخفيف تحديد المواد ذات هوامش تمدد مناسبة، وتحسين عمليات التشكيل لتوزيع الإجهاد بشكل أكثر توازنًا، وتنفيذ خطوات التخفيف الوسيطة لعمليات التشكيل المعقدة. يمكن أن يساعد التحكم الدقيق في معدلات الإجهاد ودرجة الحرارة أثناء التشكيل أيضًا في توسيع حدود القابلية للتشكيل.

عوامل التأثير وطرق التحكم

تأثير التركيب الكيميائي

يؤثر محتوى الكربون بشكل كبير على التمدد، حيث إن زيادة كل 0.1% عادةً ما تقلل من التمدد بنسبة 3-5% بسبب زيادة تشكيل السمنتيت. يتضح هذا التأثير بشكل أكبر عند تجاوز 0.3% من الكربون.

عامةً، يحسن المنغنيز التمدد في التركيزات المنخفضة (0.5-1.5%) من خلال تعزيز تقوية المحلول الصلب مع الحفاظ على لقمائية جيدة. ومع ذلك، يمكن أن يؤدي المنغنيز المفرط إلى تكوين مراحل هشة تقلل من التمدد.

تقلل العناصر النادرة مثل الكبريت والفسفور بشكل كبير من التمدد من خلال تكوين الشوائب الهشة والاحتجاز عند حدود الحبيبات. تحدد ممارسات صناعة الصلب النظيفة الحديثة هذه العناصر ليكون أقل من 0.02% للحفاظ على اللقمائية.

تأثير التركيب المجهري

يؤثر حجم الحبيبات بشكل كبير على التمدد، حيث توفر الحبيبات الدقيقة عادةً مجموعات أفضل من القوة واللقمائية وفقًا لعلاقة هال-بتش. ومع ذلك، قد تقلل الحبيبات الدقيقة جدًا من التمدد الكلي بينما تحسن التمدد المتساوي.

يؤثر توزيع الأطوار بشكل كبير على خصائص التمدد، حيث يوفر الفيريت لقمائية جيدة بينما يقلل السمنتيت والمارتنسيت وطرق الطور الصعب الأخرى من التمدد. يؤثر شكل هذه الأطوار - سواء كانت صفائحية، كروية، أو شبكية - على سلوك التشوه.

تعمل الشوائب والعيوب كعقبات للإجهاد ومواقع لتشكيل الفراغات، مما يقلل من قدرة التمدد. الشوائب غير المعدنية، وخاصةً تلك التي لديها هندسات حادة، تعد ضارة بشكل خاص لخصائص التمدد.

تأثير المعالجة

تؤثر المعالجة الحرارية تأثيرًا عميقًا على التمدد من خلال تعديل التركيب المجهري. تزيد عمليات التلدين التمدد عن طريق تخفيف الضغوط الداخلية وتعزيز إعادة بلورة الحبيبات، في حين تقلل عمليات التبريد عادةً التمدد من خلال تشكيل المارتنسيت.

تؤثر عمليات العمل الميكانيكي مثل الدرفلة والطرق على التمدد من خلال تقوية الإجهاد وتطوير النسق. يقلل العمل البارد عمومًا من التمدد بسبب زيادة كثافة العيوب، بينما يمكن للعمل الدافئ المنضبط تحسين مجموعات القوة-اللقمائية.

تحدد معدلات التبريد أثناء المعالجة تحويل الأطوار والهياكل المترتبة. يعزز التبريد البطيء الأطوار التوازنية ذات اللقمائية الأفضل، بينما يؤدي التبريد السريع إلى إنشاء هياكل غير التوازنية التي تتمتع عادةً بتمدد أقل ولكن بقوة أعلى.

العوامل البيئية

تؤثر درجات الحرارة بشكل كبير على قياسات التمدد، حيث تُظهر معظم الفولاذات زيادة في اللقمائية عند درجات حرارة مرتفعة بسبب تعزيز حركة العيوب. ومع ذلك، تظهر بعض الفولاذات الحد الأدنى من اللقمائية عند نطاقات درجات حرارة معينة بسبب التقدم الديناميكي في الإجهاد.

يمكن أن تقلل البيئات التآكلية بشكل كبير من التمدد الفعال من خلال آليات مثل الهشاشة الهيدروجينية وتشقق التآكل تحت الضغط. حتى كميات صغيرة من الهيدروجين يمكن أن تقلل من التمدد بنسبة تزيد عن 50% في الفولاذات الحساسة.

يمكن أن يتسبب التعرض الطويل لدرجات الحرارة المرتفعة في تغييرات معمارية مثل الترسيب أو التحولات الطورية التي تغير خصائص التمدد بمرور الوقت. يعد تأثير الشيخوخة هذا مهمًا بشكل خاص في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية.

طرق التحسين

يمكن أن يؤدي الميكروسبائت بمقادير صغيرة من عناصر مثل النيوبيوم، والتيتانيوم، والفاناديوم إلى تحسين الهيكل الحبيبي مع التحكم في حجم وتوزيع الترسبات، مما يؤدي إلى تحسين توازن القوة واللقمائية.

تجمع المعالجة الحرارية الميكانيكية بين التشوه المنظم وإدارة الحرارة الدقيقة لتطوير هياكل هرمية محسنّة. تخلق تقنيات مثل الدرفلة المنضبطة متبوعةً بالتبريد المعجل هياكل دقيقة مع مجموعات ممتازة من القوة والتمدد.

يمكن أن يؤدي التصميم مع مراعاة تدرجات الإجهاد إلى تحسين أداء المكونات عن طريق ضمان استخدام هذه المناطق الشديدة الإجهاد للمواد ذات خصائص التمدد المناسبة. تتيح المسبوكات المُعدلة والعلاج الحراري الانتقائي تحقيق خصائص مختلفة في مناطق مختلفة من البنية.

المصطلحات والمعايير ذات الصلة

المصطلحات ذات الصلة

التوسع المتجانس يشير إلى الإجهاد عند الحد الأقصى للحمل قبل بدء العنق، مما يمثل حد قدرة التمدد. تعتبر هذه الخاصية مهمة بشكل خاص للتنبؤ بالقابلية للتشكيل في عمليات تشكيل المعدن.

تقليل المساحة هو قياس توافق مكمّل يقيس النسبة المئوية لانخفاض المساحة المقطعية عند نقطة الكسر. توفر هذه النسبة معلومات إضافية حول قدرة التشوه ثلاثية الأبعاد، وهو أمر مهم خاصةً لمنتجات القضبان والأنابيب.

أسطوانة صلابة العمل (n-value) تصف قدرة المادة على توزيع الإجهاد أثناء التشوه وترتبط بشكل مباشر مع التمدد المتوازن. تظهر المواد ذات قيم n الأعلى مقاومة أكبر للعناق وأفضل قابلية للتشكيل.

حساسية معدل الإجهاد (m-value) تصف كيفية استجابة إجهاد التدفق للمادة للتغيرات في معدل التشوه، مما يؤثر على سلوك التمدد تحت ظروف تحميل متغيرة.

المعايير الرئيسية

تعتبر ASTM E8/E8M المعيار الدولي الرئيسي لاختبار الشد للمواد المعدنية، حيث توفر إرشادات شاملة لتحضير العينات وإجراءات الاختبار وطرق قياس التمدد.

تقدم سلسلة ISO 6892 معايير معترف بها عالميًا لاختبار الشد في درجة حرارة الغرفة (الجزء 1) ودرجات الحرارة المرتفعة (الجزء 2)، مع أحكام محددة لقياس التمدد التي تختلف أحيانًا عن النهج المستخدم في ASTM.

تحدد المعايير الصناعية المحددة مثل API 5L للصلب المستخدم في خطوط الأنابيب والمعايير المتعلقة بالسيارات (SAE، JIS) غالبًا متطلبات الحد الأدنى للتمدد المصممة لتطبيقات محددة وهندسة الاختبار.

اتجاهات التطوير

تركز الأبحاث الحالية على تطوير تقنيات توصيف متقدمة مثل اختبار الشد داخل المجاهر الإلكترونية لرؤية تطور التركيب المجهري مباشرةً خلال التشوه.

تظهر تقنيات الترابط الرقمي للصورة والذكاء الاصطناعي كأدوات قوية لتحليل توزيع الإجهاد المحلي وتوقع سلوك التمدد بناءً على خصائص التركيب المجهري.

من المحتمل أن تركز التطورات المستقبلية على النماذج الحاسوبية القادرة على التنبؤ بدقة بخصائص التمدد من التركيب الكيميائي ومعلمات المعالجة، مما يمكن من تصميم سبائك أكثر كفاءة وتحسين العمليات لتطبيقات محددة.