تقليل المساحة: مؤشر الدكتيلية الحرج في اختبار الفولاذ

التعريف والمفهوم الأساسي

تقليل المساحة (RA) هو خاصية ميكانيكية أساسية تُ quantifies النسبة المئوية لانخفاض المساحة العرضية لعينة الشد عند نقطة الكسر مقارنةً بمساحتها العرضية الأصلية. تعتبر هذه الخاصية مؤشرًا حاسمًا على قابلية المادة للطرق والقدرة على التشوه البلاستيكي قبل حدوث الكسر.

يوفر تقليل المساحة للمهندسين معلومات أساسية عن قدرة المادة على تحمل التشوه الموضعي، خاصةً أثناء التضييق في منطقة التشوه البلاستيكي. على عكس الاستطالة، التي تقيس طول العينة الكلي، فإن تقليل المساحة quantifies بشكل خاص التشوه الموضعي عند نقطة الكسر.

في علم المعادن، يحتل تقليل المساحة مكانة محورية بين الخصائص الميكانيكية، مكملًا قوة الخضوع، قوة الشد، والاستطالة لتوفير فهم شامل لسلوك المادة الميكانيكي. إنه ذو قيمة خاصة لتقييم المواد المقصودة للتطبيقات التي تتطلب تشوهًا بلاستيكيًا كبيرًا، مثل عمليات التشكيل أو المكونات المعرضة لحالات التحميل الزائد.

الطبيعة الفيزيائية والأساس النظري

الآلية الفيزيائية

على المستوى المجهري، يعكس تقليل المساحة قدرة المادة على استيعاب التشوه البلاستيكي من خلال حركة الانزلاق. عندما يُطبق ضغط كافٍ، تبدأ التشوهات داخل شبكة البلورة في التحرك على طول مستويات الانزلاق، مما يسمح للمادة بالتشوه بلاستيكيًا.

أثناء التضييق، تتركز التشوهات في المنطقة المحدبة، مما يخلق صلابة موضعية. تؤدي هذه التركيزات من التشوهات إلى formation من الفجوات المجهرية عند حدود الحبوب، والادخالات، أو جزيئات الطور الثاني. مع استمرار التشوه، تنمو هذه الفجوات المجهرية وتتجمع، مما يؤدي في النهاية إلى الكسر.

يمثل التخفيض النهائي للمساحة التأثير التراكمي لهذه الآليات الخاصة بالتشوه، مما يوفر مقياسًا مكروسكوبيًا لقدرة المادة على استيعاب التشوه البلاستيكي قبل حدوث الكسر.

النماذج النظرية

النموذج النظري الرئيسي الذي يصف تقليل المساحة يعتمد على مفهوم عدم الاستقرار البلاستيكي والتضييق. وفقًا لمعيار كونفيدير، يبدأ التضييق عندما تتم تعويض الزيادة في الضغط بسبب صلابة الانزلاق عن طريق الانخفاض في المساحة العرضية.

تاريخيًا، تطورت فهم تقليل المساحة جنبًا إلى جنب مع تطوير نظرية البلاستيك في أوائل القرن العشرين. أسس العمل المبكر لـ لودفيغ براندتل وريتشارد فون ميسيس الأساس لتحليل التشوه البلاستيكي، بينما ساهمت المساهمات اللاحقة من كونفيدير في توظيف معيار التضييق.

تتضمن الأساليب الحديثة نماذج ميكانيكا الضرر، مثل نموذج غورسون-تفرغارد-نيدلمان (GTN)، الذي يأخذ في الاعتبار نشأة الفجوات، والنمو، والتجمع خلال التشوه البلاستيكي. توفر هذه النماذج توقعات أكثر تقدمًا لتقليل المساحة من خلال مراعاة تطور البنية المجهرية أثناء التشوه.

أساس علم المواد

يتصل تقليل المساحة ارتباطًا وثيقًا بتركيب البلورات وخصائص حدود الحبوب للمادة. في المعادن ذات التركيب المكعب المركز الجسم (BCC) مثل الفولاذ الفيرايت، يحدث الانزلاق على عدة مستويات، مما يوفر عادةً قابلية طرق جيدة وقيم تقليل مساحة عالية.

تؤثر البنية المجهرية بشكل كبير على تقليل المساحة، حيث تظهر المواد ذات الحبوب الدقيقة عادةً قيمًا أعلى بسبب التشوه الأكثر تجانسا. تعمل حدود الحبوب كحواجز لحركة التشوه، ويؤثر طابعها (زاوية مرتفعة مقابل زاوية منخفضة) على كيفية تقدم التشوه.

ترتبط هذه الخاصية بمبادئ أساسية في علم المواد بما في ذلك صلابة الانزلاق، والانتعاش، والتبلور من جديد. يؤثر التوازن بين صلابة الانزلاق (الذي يزيد القوة) وعمليات الانتعاش (التي تستعيد قابلية الطرق) بشكل مباشر على قدرة المادة على الخضوع لتقليل عرضي كبير قبل الكسر.

العبارة الرياضية وطرق الحساب

الصيغة الأساسية لتعريف التقليل

يتم التعبير عن تقليل المساحة رياضيًا على النحو التالي:

$$RA(\%) = \frac{A_0 - A_f}{A_0} \times 100$$

حيث:
- $RA(\%)$ هو النسبة المئوية لتقليل المساحة
- $A_0$ هو المساحة العرضية الأصلية للعينة
- $A_f$ هو الحد الأدنى من المساحة العرضية عند موقع الكسر

الصيغ الحسابية ذات الصلة

بالنسبة للعينات ذات المقطع الدائري، يمكن التعبير عن الصيغة من حيث الأقطار:

$$RA(\%) = \frac{D_0^2 - D_f^2}{D_0^2} \times 100 = \left(1 - \frac{D_f^2}{D_0^2}\right) \times 100$$

حيث:
- $D_0$ هو القطر الأصلي للعينة
- $D_f$ هو القطر عند موقع الكسر

بالنسبة للعينات ذات المقطع المستطيل:

$$RA(\%) = \frac{(w_0 \times t_0) - (w_f \times t_f)}{w_0 \times t_0} \times 100$$

حيث:
- $w_0$ و $t_0$ هما العرض والسمك الأصليان
- $w_f$ و $t_f$ هما العرض والسمك عند موقع الكسر

الشروط والقيود القابلة للتطبيق

تفترض هذه الصيغ أن الخصائص المادية متجانسة عبر العينة وسلوك المادة متجانس. بالنسبة للمواد غير المتجانسة، يمكن أن يختلف تقليل المساحة حسب اتجاه التحميل بالنسبة إلى اتجاه معالجة المادة.

تكون الحسابات صالحة فقط للعينات التي تفشل بطريقة لدنية مع منطقة محددة واضحة. الكسر الهش بدون تضييق كبير سيظهر تقليل مساحة منخفض، مما يجعل القياسات أقل معنى.

تفترض هذه الصيغ أيضًا أن القياسات تؤخذ فورًا بعد الكسر، حيث يمكن أن يُعدل الانتعاش المرن الأبعاد النهائية قليلاً. بالإضافة إلى ذلك، لا تأخذ في الاعتبار حالات الضغط المعقدة التي قد توجد في أشكال عينة غير قياسية.

طرق القياس والتوصيف

المواصفات الاختبارية القياسية

• ASTM E8/E8M: طرق اختبار قياسية لاختبار الشد للمواد المعدنية (تغطي إجراءات مفصلة لقياس تقليل المساحة في أنواع مختلفة من العينات)
• ISO 6892-1: المواد المعدنية - اختبار الشد - الجزء 1: طريقة الاختبار في درجة حرارة الغرفة
• JIS Z 2241: طريقة اختبار الشد للمواد المعدنية
• EN 10002-1: المواد المعدنية - اختبار الشد - الجزء 1: طريقة الاختبار في درجة الحرارة المحيطة

معدات ومبادئ الاختبار

يتم قياس تقليل المساحة عادةً باستخدام آلة اختبار الشد المزودة بمقياس إزاحة وخلايا تحميل. تقوم الآلة بتطبيق ضغط شد أحادي المحور متزايد تدريجيًا حتى حدوث كسر العينة.

يتضمن المبدأ الأساسي قياس الأبعاد العرضية الأصلية قبل الاختبار والأبعاد النهائية عند موقع الكسر بعد الاختبار. قد تتضمن الأنظمة الحديثة أنظمة قياس بصرية أو أجهزة قياس بالليزر لأبعاد دقيقة.

قد تشمل المعدات المتقدمة أنظمة تتبع صور رقمية (DIC) تتعقب أنماط تشوه السطح طوال الاختبار، مما يوفر قياسًا مستمرًا للتغييرات العرضية أثناء التضييق.

متطلبات العينة

تمتلك عينات الشد القياسية عادةً مقطعًا دائريًا بقطر 12.5 مم أو مقطعًا مستطيلًا بأبعاد متناسبة. يكون طول القياس عادةً 50 مم للعينات القياسية، مع طول إجمالي كافٍ لاستيعاب القبضات الصحيحة.

تتطلب تحضير السطح إزالة علامات التصنيع، والبروز، أو أي عيوب سطحية أخرى قد تعمل كمركزات ضغط. يوصى عادةً بإنهاء السطح 0.8 ميكرومتر Ra أو أفضل للحصول على نتائج دقيقة.

يجب أن تكون العينات خالية من الضغوط المتبقية التي قد تؤثر على سلوك التشوه، وغالبًا ما تتطلب علاجًا حراريًا للتخفيف بعد التصنيع. إن المحاذاة الصحيحة مع محور التحميل أمر ضروري لمنع الضغوط الانحنائية التي قد تؤدي إلى نتائج غير صالحة.

معلمات الاختبار

يتم الاختبار القياسي عادةً في درجة حرارة الغرفة (23 ± 5 درجة مئوية) وفي ظروف جوية عادية. بالنسبة للتطبيقات المتخصصة، قد يتم إجراء الاختبار في درجات حرارة مرتفعة أو منخفضة.

تحدد معدلات التحميل كسرعات تشوه، وعادة ما تتراوح بين 0.001 و 0.008 دقيقة⁻¹ خلال التشوه المرن، مع إمكانية السماح بمعدلات أعلى بعد الخضوع. يجب الإبلاغ عن المعدل المختار مع النتائج لأنه يمكن أن يؤثر على القيم المقاسة.

تشمل المعلمات الأخرى الحرجة ضغط القبضات (كافٍ لمنع الانزلاق دون التسبب في فشل مسبق)، والمحاذاة (ضمن 0.25 درجة من محور التحميل)، والظروف البيئية (تحكم في الرطوبة للمواد الحساسة).

معالجة البيانات

يتضمن جمع البيانات الأولية قياس الأبعاد الأصلية قبل الاختبار والأبعاد النهائية بعد الكسر. تؤخذ قياسات متعددة حول موقع الكسر لتحديد الحد الأدنى من المساحة العرضية.

تتضمن الأساليب الإحصائية عمومًا اختبار عينات متعددة (حد أدنى من ثلاث عينات) والإبلاغ عن القيمة المتوسطة مع الانحراف المعياري. يمكن تحديد القيم الشاذة باستخدام أساليب إحصائية مثل معيار شوفنيت.

تحسب القيم النهائية باستخدام الصيغ المقدمة سابقًا، مع الإبلاغ عن النتائج عادةً لأقرب 0.5%. لأغراض البحث أو التطبيقات الحرجة، قد يُبلغ عن دقة أعلى مع فترات الثقة.

نطاقات القيم النموذجية

تصنيف الفولاذ	نطاق القيمة النموذجي	شروط الاختبار	المعيار المرجعي
فولاذ منخفض الكربون (1018، 1020)	55-65%	درجة حرارة الغرفة، 0.005 دقيقة⁻¹ معدل التشوه	ASTM E8/E8M
فولاذ متوسط الكربون (1040، 1045)	40-55%	درجة حرارة الغرفة، 0.005 دقيقة⁻¹ معدل التشوه	ASTM E8/E8M
فولاذ عالي الكربون (1080، 1095)	20-40%	درجة حرارة الغرفة، 0.005 دقيقة⁻¹ معدل التشوه	ASTM E8/E8M
الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي (304، 316)	65-80%	درجة حرارة الغرفة، 0.005 دقيقة⁻¹ معدل التشوه	ASTM E8/E8M
الفولاذ المقاوم للصدأ المارتنسيت (410، 420)	35-55%	درجة حرارة الغرفة، 0.005 دقيقة⁻¹ معدل التشوه	ASTM E8/E8M
فولاذ سبائك منخفض القوة العالي (HSLA)	45-65%	درجة حرارة الغرفة، 0.005 دقيقة⁻¹ معدل التشوه	ASTM E8/E8M

تتسبب التغييرات داخل كل تصنيف للفولاذ بشكل أساسي من الاختلافات في معالجة الحرارة، وحجم الحبوب، وتركيزات العناصر السبيكية المحددة. على سبيل المثال، عادةً ما تُظهر الفولاذات المُعالجة حرارياً قيم تقليل مساحة أعلى مقارنةً بالفولاذات المُبردة والمعالجة بنفس التركيبة.

عند تفسير هذه القيم، ينبغي على المهندسين أن يأخذوا في الاعتبار أن تقليل المساحة الأعلى يشير عادةً إلى أفضلية التشكيل ومقاومة للكسر الهش. ومع ذلك، يجب أن يتم موازنة ذلك مع متطلبات القوة للتطبيق المحدد.

عبر أنواع الفولاذ المختلفة، هناك علاقة عكسية عامة بين القوة وتقليل المساحة. تُظهر الفولاذات المقاومة للصدأ الأوستنيتي، بهيكليتها المكعبية الوجوه، عادةً أعلى القيم، بينما تُظهر الفولاذات عالية الكربون قيمًا أدنى بسبب محتوى الكربون الأعلى وهيكلها المجهرية الناتجة.

تحليل تطبيقات الهندسة

اعتبارات التصميم

يقوم المهندسون بإدماج تقليل المساحة في حسابات التصميم بشكل أساسي كمؤشر على قابلية المادة للطرق والصلابة. على الرغم من أنه ليس مستخدماً بشكل مباشر في حسابات الضغط، إلا أنه يُساعد في اتخاذ قرارات اختيار المواد للمكونات التي قد تتعرض لتشوه بلاستيكي.

تتراوح عوامل الأمان المطبقة عند اعتبار تقليل المساحة عادةً من 1.5 إلى 3، بناءً على أهمية التطبيق والتبعات المحتملة للفشل. يتم استخدام عوامل الأمان الأعلى للتطبيقات التي يكون فيها السلوك اللدني ضروريًا لمنع الفشل الكارثي.

غالبًا ما تعطي قرارات اختيار المواد أولوية للقيم العالية لتقليل المساحة للمكونات التي تتعرض لأحمال التأثير، أو عمليات التشكيل، أو التطبيقات التي تكون فيها امتصاص الطاقة أمرًا حيويًا. وعلى العكس، قد تقبل التطبيقات التي تتطلب استقرار الأبعاد قيم تقليل مساحة أقل في مقابل المزيد من القوة.

مجالات التطبيق الرئيسية

في هياكل التصادم للمركبات، يكون تقليل المساحة العالي أمرًا حاسمًا لضمان التشوه الخاضع والسيطرة على امتصاص الطاقة أثناء أحداث التأثير. عادةً ما تُفضل المواد ذات قيم تقليل المساحة التي تتجاوز 50% لهذه المكونات الحيوية المتعلقة بالسلامة.

تمثل الفولاذات المستخدمة في الأنابيب منطقة تطبيق رئيسية أخرى، حيث تساعد قيم تقليل المساحة العالية في منع الكسر الهش أثناء التركيب، خاصةً في ظروف الطقس الباردة. تتطلب فولاذات أنابيب API 5L عادةً قيم تقليل مساحة دنيا لا تقل عن 40-45%.

في تطبيقات الأوعية الضغوط، يعتبر تقليل المساحة أحد المعلمات الهامة لمراقبة الجودة، حيث يحدد كود ASME للأوعية الضغوط والقوانين الحد الأدنى من القيم لضمان قابلية الطرق الكافية. يساعد ذلك في منع أنماط الفشل الكارثية من خلال ضمان سلوك التسرب قبل الكسر.

تبادلات الأداء

غالبًا ما يظهر تقليل المساحة علاقة عكسية مع قوة الخضوع وقوة الشد. مع زيادة القوة من خلال السبيكة أو المعالجة الحرارية، ينخفض تقليل المساحة عادةً، مما يتطلب من المهندسين موازنة متطلبات القوة مع قابلية الطرق اللازمة.

هناك أيضًا توازن بين تقليل المساحة والصلابة. تُظهر المواد التي تم تحسينها لتكون مقاومة للاهتراء من خلال زيادة الصلابة عادةً قيمًا أقل من تقليل المساحة، مما يخلق تحديات للتطبيقات التي تتطلب كلا الخاصيتين.

يوازن المهندسون بين هذه المتطلبات المتنافسة من خلال اختيار السبيكة بعناية، والسيطرة على الهيكل المجهرية، وأحيانًا استخدام أساليب مركبة. على سبيل المثال، يمكن أن توفر تقنيات تزيين السطح مقاومة للاهتراء مع الحفاظ على نواة لدنية ذات تقليل مساحة جيد.

تحليل الفشل

يمثل تآكل الهيدروجين وضعية فشل شائعة مرتبطة بتقليل المساحة، حيث تنتشر ذرات الهيدروجين في الفولاذ، مما يقلل من قابلية الطرق ويسبب فشلًا مبكرًا مع قيم تقليل مساحة مُخفَّضة بشكل ملحوظ مقارنةً بالمادة غير المُضعفة.

تتضمن آلية الفشل عادةً تراكم الهيدروجين عند الواجهات الداخلية، مما يعزز formation الفجوات والتجمع عند مستويات التشوه المنخفضة مقارنةً بما هو متوقع عادةً. يؤدي ذلك إلى كسور تبدو هشة على الرغم من حدوثها في مواد تُعتبر عادةً لدنية.

تشمل استراتيجيات التخفيف العلاجات الحرارية لإزالة الهيدروجين، وأنظمة الطلاء لمنع دخول الهيدروجين، وتعديلات السبيكة لتقليل حساسية الهيدروجين. تعتبر اختبارات تقليل المساحة إجراءً فعالاً لمراقبة الجودة لكشف التآكل الناتج عن الهيدروجين قبل دخول المكونات في الخدمة.

عوامل التأثير وطرق السيطرة

تأثير التركيب الكيميائي

يؤثر محتوى الكربون بشدة على تقليل المساحة، حيث تؤدي مستويات الكربون العالية عادةً إلى انخفاض القيم بسبب زيادة نسبة الحجم من الكربيدات الصلبة. إن كل زيادة بنسبة 0.1% في الكربون تقلل عادةً من تقليل المساحة بنسبة 5-10%.

تؤثر العناصر النادرة مثل الكبريت والفوسفور بشكل كبير على تقليل المساحة، حتى عند التركيزات التي تقل عن 0.05%. تتجمع هذه العناصر عند حدود الحبوب، مما يعزز الكسر بين الحبيبات ويقلل من قابلية الطرق.

تشمل طرق تحسين التركيبة الحفاظ على مستويات منخفضة من الكبريت والفوسفور (<0.02%)، وإضافة عناصر نادرة للتحكم في شكل المدخلات، والموازنة بين الكربون مع العناصر السبيكية مثل النيكل والمنغنيز التي تعزز قابلية الطرق.

تأثير الهيكل المجهرية

يؤثر حجم الحبوب بشكل كبير على تقليل المساحة، حيث توفر الحبوب الدقيقة عموماً قيمًا أعلى بسبب التشوه الأكثر تجانسًا. إن تقليل رقم حجم الحبوب وفقًا لمعيار ASTM بوحدة واحدة يزيد عادةً من تقليل المساحة بنسبة 3-5%.

تلعب توزيع الطور دورًا حاسمًا، حيث يظهر التركيب المجهرية للفريت-البرليت عادةً تقليل مساحة أعلى مقارنةً بالهياكل المارتنسيت. تؤثر نسبة الحجم، والمظهر، وتوزيع الأطوار الثانية بشكل مباشر على سلوك التشوه.

يمكن أن تخفض المدخلات غير المعدنية، خصوصًا كبريتيدات المنغنيز المطولة، من قيم تقليل المساحة بشكل كبير من خلال العمل كمراكز ضغط وأماكن نشأة الفجوات. تركز ممارسات تصنيع الفولاذ الحديثة على التحكم في المدخلات للحد من هذه التأثيرات الضارة.

تأثير المعالجة

تؤثر المعالجة الحرارية بشدة على تقليل المساحة، حيث ينتج عن المعالجة بالتطبيع عادةً قيم أعلى مما يؤدى التبريد والمعالجة الحرارية عند مستويات القوة المعادلة. تعتبر درجة حرارة المعالجة مهمة بشكل خاص، حيث تزيد درجات الحرارة الأعلى عادةً من تقليل المساحة.

تؤثر عمليات العمل الميكانيكي، وخاصةً الدلفنة الحارة والتشكيل، على تقليل المساحة من خلال تحسين حجم الحبوب وكسر سلاسل المدخلات. تتوافق نسبة التقليل أثناء المعالجة مباشرةً مع تحسين قيم تقليل المساحة.

تؤثر معدلات التبريد خلال المعالجة الحرارية تأثيرًا حاسمًا على التركيب المجهرية وتقليل المساحة الناتجة. يشجع التبريد البطيء formation الأطوار المتوازنة ذات قابلية الطرق العالية، بينما قد ينتج التبريد السريع الأطوار المستقرة ذات قيم انخفاض أقل.

العوامل البيئية

تؤثر درجة الحرارة بشكل كبير على قياسات تقليل المساحة، حيث تُظهر معظم الفولاذات انخفاضًا في القيم عند درجات الحرارة المنخفضة. تكون حساسية الحرارة هذه واضحة بشكل خاص في الفولاذات ذات التركيب المكعب المركز الجسم بسبب سلوك انتقالها من اللدونة إلى الهشاشة.

يمكن أن تقلل البيئات التآكل بشكل كبير من قيم تقليل المساحة الفعالة من خلال آليات مثل الشقوق الناتجة عن التآكل والتآكل الناتج عن الهيدروجين. حتى التآكل الخفيف يمكن أن ينشئ عيوبًا سطحية تعمل كمراكز ضغط.

تشمل التأثيرات الزمنية اللاحقة الشيخوخة الناتجة عن التشوه، حيث تهاجر الذرات الداخلية (خصوصًا النيتروجين والكربون) إلى التشوهات بمرور الزمن، مما يقلل من قابلية الطرق وتقليل المساحة. يكون لهذا التأثير أهمية خاصة بالنسبة للفولاذات التي تتعرض للعمل البارد ثم التخزين في درجة حرارة الغرفة.

طرق التحسين

تشمل الطرق المعدنية لتعزيز تقليل المساحة معالجة الكالسيوم للتحكم في شكل المدخلات، وإضافات العناصر النادرة لتعديل الكبريتيدات، والتقليل الضئيل مع عناصر مثل الفاناديوم والنيوبيوم لتحسين حجم الحبوب.

تشمل الأساليب المبنية على المعالجة جداول الدرفلة المنضبطة التي تحسن حجم الحبوب والنسيج، والمعالجة الحرارية الميكانيكية لتعديل التركيبة المجهرية، والعلاجات الحرارية المتخصصة مثل التلدين الشبه حراري لتطوير توزيعات الأطوار المواتية.

تشمل اعتبارات التصميم التي يمكن أن تحسن الأداء تجنب الشقوق الحادة التي تخلق تركيزات ضغط، ودمج ميزات تخفيف الضغط في المكونات المعرضة للضغوط المتبقية، وتحديد إنهاءات سطحية مناسبة للحد من الفشل الناتج عن العيوب.

المصطلحات والمعايير ذات الصلة

المصطلحات ذات الصلة

الاستطالة هي خاصية مادية مرتبطة ارتباطًا وثيقًا تقيس النسبة المئوية للزيادة في طول القياس بعد الكسر. بينما يركز تقليل المساحة على سلوك التدفق الموضعي، توفر الاستطالة معلومات عن القدرة الإجمالية على التشوه البلاستيكي.

نسبة التضييق تصف العلاقة بين الضغط الذي تبدأ عنده التضييق والقوة الشدية النهائية. تساعد هذه الخاصية في وصف سلوك صلابة الانزلاق الذي يؤثر بشكل مباشر على تقليل المساحة.

قيمة Z (تقلص الشق) هي قياس متخصص مماثل لتقليل المساحة ولكن يتم على عينات مشقوقة. يوفر ذلك معلومات حول قابلية تدفق المادة تحت حالات ضغط ثلاثي الأبعاد، مما يكمل قياسات تقليل المساحة القياسية.

توفر هذه الخصائص مجتمعة صورة شاملة عن قابلية المواد للطرق، حيث يتناول تقليل المساحة بشكل محدد قدرة التشوه الموضعي عند موقع الكسر.

المعايير الرئيسية

تقدم ASTM E8/E8M (طرق اختبار قياسية لاختبار الشد للمواد المعدنية) إجراءات مفصلة لتحضير العينات، ومنهجية الاختبار، وحساب تقليل المساحة لمجموعة متنوعة من المواد المعدنية.

يمثل EN ISO 6892-1 (المواد المعدنية - اختبار الشد - الجزء 1: طريقة الاختبار في درجة حرارة الغرفة) المعيار الأوروبي والدولي الرئيسي، مع أحكام محددة لقياس تقليل المساحة تختلف قليلاً عن طرق ASTM من حيث أبعاد العينات ومعدلات الاختبار.

تتضمن المعايير الخاصة بالصناعة مثل NACE TM0177 (اختبار المعادن في المعامل لمقاومة الشقوق الناتجة عن ضغط الكبريت والتآكل الناتج عن الضغط في بيئات H₂S) قياسات تقليل المساحة لتقييم آثار البيئة على اللدونة، مما يبرز أهمية هذه الخاصية في التطبيقات المتخصصة.

اتجاهات التطوير

تشمل اتجاهات البحث الحالية تطوير طرق غير مدمرة للتنبؤ بتقليل المساحة من خلال تقنيات الموجات فوق الصوتية المتقدمة والخوارزميات المستندة إلى التعلم الآلي المطبقة على الصور المجهرية.

تشمل التقنيات الناشئة للقياس أنظمة تتبع الصور الرقمية عالية الدقة التي تتعقب أنماط تشوه السطح خلال اختبارات الشد، مما يوفر قياسًا مستمرًا للتغييرات العرضية أثناء التضييق.

من المحتمل أن تركز التطورات المستقبلية على إقامة علاقات أوضح بين الخصائص المجهرية وتقليل المساحة من خلال تقنيات تحديد أكثر دقة مثل انكسار الإلكترون العائد (EBSD) واختبارات الشد SEM في الموقع، مما يمكّن من تحسين التنسيق المجهرية لهذه الخاصية الحيوية.