Properties of Materials MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Properties of Materials - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

व्याख्या:

पदार्थों की संपीडन सामर्थ्य

• संपीडन सामर्थ्य किसी पदार्थ की अक्षीय दिशा में लगने वाले धकेलने वाले बलों का सामना करने की क्षमता है। जब संपीडन सामर्थ्य की सीमा पहुँच जाती है, तो पदार्थ चूर-चूर हो जाते हैं। इसे पदार्थ पर तब तक बल लगाकर मापा जाता है जब तक वह विफल न हो जाए और प्रति इकाई क्षेत्रफल पर बल की मात्रा दर्ज की जाए।

ढलवाँ लोहा:

• ढलवाँ लोहा लोहे का एक मिश्र धातु है जिसमें 2-4% कार्बन होता है, साथ ही अलग-अलग मात्रा में सिलिकॉन और मैंगनीज और अशुद्धियों जैसे सल्फर और फास्फोरस के निशान होते हैं। उच्च कार्बन सामग्री ढलवाँ लोहे को बहुत भंगुर बनाती है, लेकिन यह इसकी संपीडन सामर्थ्य को भी काफी बढ़ाती है। ढलवाँ लोहे की संपीडन सामर्थ्य 600 MPa (मेगापास्कल) से 700 MPa तक होती है, जो इसे उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाती है जहाँ उच्च संपीडन भार मौजूद होते हैं। यह उच्च संपीडन सामर्थ्य ही कारण है कि ढलवाँ लोहा स्तंभों, आधारों और अन्य भार वहन करने वाली संरचनाओं के निर्माण में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

अतिरिक्त जानकारीविकल्प 1: ताँबा

ताँबा एक तन्य धातु है जिसमें उत्कृष्ट विद्युत चालकता, तापीय चालकता और संक्षारण प्रतिरोध है। हालाँकि, इसकी संपीडन सामर्थ्य ढलवाँ लोहे की तुलना में काफी कम है। ताँबे की संपीडन सामर्थ्य लगभग 210 MPa है। जबकि ताँबा विभिन्न इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से विद्युत घटकों और नलसाजी में, इसकी संपीडन सामर्थ्य ढलवाँ लोहे की तुलना में नहीं है।

विकल्प 2: मृदु इस्पात

मृदु इस्पात, जिसे निम्न कार्बन इस्पात के रूप में भी जाना जाता है, में लगभग 0.05-0.25% कार्बन होता है। यह अपनी तन्यता, वेल्डेबिलिटी और अपेक्षाकृत कम लागत के लिए जाना जाता है। मृदु इस्पात की संपीडन सामर्थ्य लगभग 250 MPa से 400 MPa होती है, जो ताँबे से अधिक है लेकिन फिर भी ढलवाँ लोहे से कम है। जबकि मृदु इस्पात का व्यापक रूप से निर्माण, ऑटोमोटिव और विनिर्माण उद्योगों में इसकी बहुमुखी प्रतिभा के कारण उपयोग किया जाता है, यह ढलवाँ लोहे की संपीडन सामर्थ्य से मेल नहीं खाता है।

विकल्प 3: रबर

रबर एक अत्यधिक लोचदार पदार्थ है जिसका उपयोग आमतौर पर उन अनुप्रयोगों में किया जाता है जहाँ लचीलेपन और लचीलेपन की आवश्यकता होती है। हालाँकि, धातुओं और मिश्र धातुओं की तुलना में रबर की संपीडन सामर्थ्य बहुत कम होती है। रबर की संपीडन सामर्थ्य इसके निर्माण के आधार पर भिन्न होती है लेकिन आमतौर पर 10 MPa से 20 MPa तक होती है। रबर के प्राथमिक अनुप्रयोगों में सील, गैस्केट और लचीले जोड़ शामिल हैं, जहाँ इसकी कम संपीडन सामर्थ्य सीमित कारक नहीं है।

व्याख्या:

सामग्रियों में भंगुरता

परिभाषा: भंगुरता सामग्रियों का एक गुण है जिसके कारण तनाव के अधीन होने पर वे महत्वपूर्ण विकृति के बिना टूट जाते हैं या चूर-चूर हो जाते हैं। भंगुर सामग्री भंग से पहले बहुत कम ऊर्जा अवशोषित करती है, जिससे वे अचानक विनाशकारी विफलता के लिए अतिसंवेदनशील हो जाते हैं।

सही विकल्प विश्लेषण:

सही विकल्प है:

विकल्प 2: भारी प्रभाव का सामना करने वाले औजारों में।

भारी प्रभाव का सामना करने वाले औजारों में भंगुरता सबसे अवांछनीय होगी। हथौड़े, छेनी, या निर्माण और विनिर्माण प्रक्रियाओं में उपयोग किए जाने वाले किसी भी उपकरण जैसे औजारों को अक्सर भारी प्रभाव और तनाव के अधीन किया जाता है। यदि ये उपकरण भंगुर सामग्री से बने होते, तो वे प्रभाव पर टूटने या चूर-चूर होने का खतरा होता, जिससे उपयोगकर्ताओं के लिए महत्वपूर्ण सुरक्षा जोखिम होता और कार्यक्षेत्र को नुकसान हो सकता है। इसलिए, ऐसे अनुप्रयोगों के लिए उच्च क्रूरता और बिना फ्रैक्चर के प्रभाव को अवशोषित करने की क्षमता वाली सामग्री को प्राथमिकता दी जाती है।

अतिरिक्त जानकारी

विश्लेषण को और समझने के लिए, आइए अन्य विकल्पों का मूल्यांकन करें:

विकल्प 1: उच्च गति वाले अनुप्रयोगों में प्रयुक्त सामग्रियों में।

उच्च गति वाले अनुप्रयोगों में, सामग्रियों को उच्च शक्ति और स्थायित्व की आवश्यकता होती है, लेकिन भंगुरता आवश्यक रूप से सबसे अवांछनीय गुण नहीं है। विशिष्ट अनुप्रयोग के आधार पर, सामग्री को उच्च गति पर तनाव और तनाव को समायोजित करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, कुछ उच्च गति वाली मशीनरी में, घटकों को भारी प्रभाव का अनुभव नहीं हो सकता है, बल्कि निरंतर और समान भार हो सकता है, जहाँ भंगुरता भारी प्रभाव के अधीन उपकरणों की तुलना में उतनी महत्वपूर्ण चिंता का विषय नहीं हो सकती है।

विकल्प 3: स्थिर भार के अधीन संरचनात्मक बीम में।

स्थिर भार के अधीन संरचनात्मक बीम को मुख्य रूप से उच्च शक्ति और अत्यधिक विकृति के बिना भार वहन करने की क्षमता की आवश्यकता होती है। जबकि भंगुरता अवांछनीय हो सकती है, यह इस संदर्भ में सबसे महत्वपूर्ण कारक नहीं है। संरचनात्मक बीम के लिए अचानक विफलता को रोकने और यह सुनिश्चित करने के लिए कि संरचना समय के साथ सुरक्षित रूप से भार का समर्थन कर सकती है, लचीलापन और शक्ति अधिक महत्वपूर्ण गुण हैं। प्राथमिक चिंता अत्यधिक विक्षेपण या विफलता के बिना स्थिर भार का सामना करने की बीम की क्षमता होगी, न कि प्रभाव प्रतिरोध।

विकल्प 4: उच्च तापमान के संपर्क में आने वाली सामग्रियों में।

उच्च तापमान सामग्रियों के यांत्रिक गुणों को प्रभावित कर सकते हैं, लेकिन भंगुरता एकमात्र चिंता का विषय नहीं है। उच्च तापमान के संपर्क में आने वाली सामग्रियों को अपनी शक्ति, तापीय स्थिरता और तापीय प्रसार के प्रतिरोध को बनाए रखना चाहिए। जबकि उच्च तापमान पर भंगुरता समस्याग्रस्त हो सकती है, इसे आमतौर पर उन सामग्रियों का चयन करके संबोधित किया जाता है जो तापीय क्षरण का विरोध करती हैं और ऊंचे तापमान पर भी लचीलापन और क्रूरता बनाए रखती हैं।

निष्कर्ष:

विभिन्न अनुप्रयोगों में भंगुरता जैसे सामग्री गुणों के महत्व को समझना सुरक्षा और कार्यक्षमता सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है। भारी प्रभाव का सामना करने वाले औजारों के संदर्भ में, भंगुरता अत्यधिक अवांछनीय है क्योंकि इससे अचानक और विनाशकारी विफलता हो सकती है, जिससे महत्वपूर्ण सुरक्षा जोखिम उत्पन्न होते हैं। अन्य अनुप्रयोगों में, जैसे कि उच्च गति वाली मशीनरी, स्थिर भार के अधीन संरचनात्मक बीम, और उच्च तापमान के संपर्क में आने वाली सामग्री, भंगुरता को प्रबंधित किया जा सकता है या शक्ति, लचीलापन और तापीय स्थिरता जैसे अन्य सामग्री गुणों की तुलना में कम महत्वपूर्ण है।

व्याख्या:

जंग लगने से स्टेनलेस स्टील क्यों बच जाता है जबकि साधारण कार्बन स्टील नहीं?

सही विकल्प विश्लेषण:

सही विकल्प है:

विकल्प 2: स्टेनलेस स्टील में एक सुरक्षात्मक क्रोमियम ऑक्साइड परत होती है जो जंग लगने से रोकती है।

स्टेनलेस स्टील जंग और संक्षारण के प्रतिरोध के लिए जाना जाता है, एक विशेषता जो इसे साधारण कार्बन स्टील से अलग करती है। यह प्रतिरोध मुख्य रूप से स्टेनलेस स्टील में क्रोमियम की उपस्थिति के कारण होता है, जो सतह पर क्रोमियम ऑक्साइड की एक सुरक्षात्मक परत बनाता है। यह परत एक अवरोधक के रूप में कार्य करती है, ऑक्सीजन और नमी को अंतर्निहित धातु तक पहुँचने से रोकती है, जिससे जंग बनने की प्रक्रिया बाधित होती है।

विस्तृत समाधान:

स्टेनलेस स्टील एक मिश्र धातु है जिसमें लोहा और कम से कम 10.5% क्रोमियम होता है, साथ ही अन्य तत्व जैसे निकेल, मोलिब्डेनम और कभी-कभी टाइटेनियम भी होते हैं। इसके संक्षारण प्रतिरोध की कुंजी क्रोमियम सामग्री में है, जो पर्यावरण में ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करके स्टील की सतह पर क्रोमियम ऑक्साइड (Cr₂O₃) की एक पतली, स्थिर परत बनाती है।

क्रोमियम ऑक्साइड परत का निर्माण:

जब स्टेनलेस स्टील ऑक्सीजन के संपर्क में आता है, चाहे हवा में हो या पानी में, स्टील में मौजूद क्रोमियम ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करके क्रोमियम ऑक्साइड बनाता है। यह परत अविश्वसनीय रूप से पतली होती है, आमतौर पर केवल कुछ नैनोमीटर मोटी होती है, लेकिन यह स्टील की रक्षा करने में अत्यधिक प्रभावी होती है। क्रोमियम ऑक्साइड परत सतह पर दृढ़ता से चिपक जाती है और पानी और हवा के लिए अभेद्य होती है, जिससे ये तत्व स्टील में लोहे तक पहुँचने और प्रवेश करने से रुक जाते हैं। परिणामस्वरूप, लोहा ऑक्सीकरण से सुरक्षित रहता है, जो वह रासायनिक प्रक्रिया है जो जंग का कारण बनती है।

स्व-उपचार संपत्ति:

क्रोमियम ऑक्साइड परत की उल्लेखनीय विशेषताओं में से एक इसकी स्व-उपचार करने की क्षमता है। यदि स्टेनलेस स्टील की सतह खरोंच या क्षतिग्रस्त हो जाती है, जिससे नंगी धातु उजागर हो जाती है, तो स्टील में क्रोमियम फिर से ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करके नया क्रोमियम ऑक्साइड बनाएगा। यह स्व-मरम्मत करने की क्षमता सुनिश्चित करती है कि सुरक्षात्मक परत जल्दी से बहाल हो जाती है, समय के साथ स्टील के जंग के प्रतिरोध को बनाए रखती है।

साधारण कार्बन स्टील के साथ तुलना:

दूसरी ओर, साधारण कार्बन स्टील में यह सुरक्षात्मक क्रोमियम ऑक्साइड परत नहीं होती है। कार्बन स्टील मुख्य रूप से लोहे और कार्बन से बना होता है, जिसमें बहुत कम या कोई क्रोमियम सामग्री नहीं होती है। क्रोमियम के बिना, कार्बन स्टील एक सुरक्षात्मक ऑक्साइड परत नहीं बना सकता है। जब कार्बन स्टील नमी और ऑक्सीजन के संपर्क में आता है, तो लोहा इन तत्वों के साथ प्रतिक्रिया करके आयरन ऑक्साइड (Fe₂O₃) बनाता है, जिसे आमतौर पर जंग के रूप में जाना जाता है। क्रोमियम ऑक्साइड के विपरीत, आयरन ऑक्साइड चिपकने वाला या सुरक्षात्मक नहीं होता है; यह टूट जाता है और अधिक लोहे को आगे ऑक्सीकरण के लिए उजागर करता है, जिससे स्टील का निरंतर जंग लगना और क्षरण होता है।

अतिरिक्त मिश्र धातु तत्व:

क्रोमियम के अलावा, स्टेनलेस स्टील में अक्सर अन्य मिश्र धातु तत्व होते हैं जो इसके गुणों को बढ़ाते हैं। निकेल को आमतौर पर लचीलापन और कठोरता में सुधार के लिए जोड़ा जाता है, जबकि मोलिब्डेनम क्लोराइड वातावरण में पिंड और दरार संक्षारण के प्रतिरोध को बढ़ाता है। टाइटेनियम संरचना को स्थिर करने और क्रोमियम कार्बाइड के निर्माण को रोकने के लिए जोड़ा जा सकता है, जो क्रोमियम सामग्री को कम कर सकता है और संक्षारण प्रतिरोध को कम कर सकता है।

स्टेनलेस स्टील के अनुप्रयोग:

इसके संक्षारण प्रतिरोध के कारण, स्टेनलेस स्टील का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है, जिनमें शामिल हैं:

• भवनों और बुनियादी ढांचे के लिए निर्माण सामग्री, विशेष रूप से नमी के संपर्क में आने वाले वातावरण में।
• चिकित्सा उपकरण और शल्य चिकित्सा प्रत्यारोपण, जहाँ स्वच्छता और स्थायित्व महत्वपूर्ण हैं।
• रसोई के बर्तन और खाद्य प्रसंस्करण उपकरण, जहाँ जंग के प्रतिरोध से सुरक्षा और दीर्घायु सुनिश्चित होती है।
• ऑटोमोटिव और एयरोस्पेस घटक, जिनके लिए ऐसी सामग्री की आवश्यकता होती है जो कठोर परिस्थितियों का सामना कर सकें और समय के साथ अखंडता बनाए रख सकें।

निष्कर्ष:

स्टेनलेस स्टील का संक्षारण प्रतिरोध एक सुरक्षात्मक क्रोमियम ऑक्साइड परत के निर्माण का परिणाम है, जो स्टील में लोहे तक पहुँचने से ऑक्सीजन और नमी को रोककर जंग को रोकता है। यह विशेषता, क्रोमियम ऑक्साइड परत की स्व-उपचार संपत्ति के साथ मिलकर, स्टेनलेस स्टील को उन अनुप्रयोगों के लिए एक आदर्श सामग्री बनाती है जहाँ स्थायित्व और पर्यावरणीय कारकों के प्रतिरोध की आवश्यकता होती है। इसके विपरीत, साधारण कार्बन स्टील में यह सुरक्षात्मक परत नहीं होती है और नमी और हवा के संपर्क में आने पर जंग लगने का खतरा होता है।

अतिरिक्त जानकारी:

विश्लेषण को और समझने के लिए, आइए अन्य विकल्पों का मूल्यांकन करें:

विकल्प 1: स्टेनलेस स्टील में आयरन की मात्रा अधिक होती है।

यह विकल्प गलत है क्योंकि स्टेनलेस स्टील में आयरन की मात्रा जरूरी नहीं कि अधिक हो। मुख्य अंतर क्रोमियम और अन्य मिश्र धातु तत्वों की उपस्थिति में है जो संक्षारण प्रतिरोध प्रदान करते हैं, न कि लोहे की मात्रा में।

विकल्प 3: स्टेनलेस स्टील में कार्बन की मात्रा अधिक होती है जो इसे संक्षारणरोधी बनाती है।

यह विकल्प भी गलत है। उच्च कार्बन सामग्री संक्षारण प्रतिरोध में योगदान नहीं करती है; वास्तव में, यह स्टील को जंग लगने के लिए अधिक प्रवण बना सकता है। स्टेनलेस स्टील का संक्षारण प्रतिरोध इसकी क्रोमियम सामग्री के कारण होता है, कार्बन के कारण नहीं।

विकल्प 4: स्टेनलेस स्टील पर एक विशेष जंगरोधी रसायन का लेप होता है।

यह विकल्प भी गलत है। स्टेनलेस स्टील का संक्षारण प्रतिरोध इसकी सतह पर स्वाभाविक रूप से बनने वाली क्रोमियम ऑक्साइड परत के कारण होता है। यह किसी बाहरी कोटिंग या रासायनिक उपचार का परिणाम नहीं है।

स्टेनलेस स्टील बनाम साधारण कार्बन स्टील की संरचना और गुणों को समझना विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त सामग्री का चयन करने के लिए महत्वपूर्ण है, जिससे उन वातावरणों में दीर्घायु और प्रदर्शन सुनिश्चित होता है जहाँ संक्षारण प्रतिरोध सर्वोपरि है।

व्याख्या:

निम्नलिखित में से कौन सा कारक सामान्यतः किसी पदार्थ की भंगुरता को बढ़ाता है?

परिभाषा: भंगुरता एक पदार्थ का गुण है जो यह दर्शाता है कि कोई पदार्थ बिना महत्वपूर्ण विकृति के कितनी आसानी से फ्रैक्चर या टूट सकता है। यह लचीलेपन के विपरीत है। भंगुर पदार्थ फ्रैक्चर से पहले अपेक्षाकृत कम ऊर्जा अवशोषित करते हैं, यहां तक कि उच्च शक्ति वाले भी। भंगुर पदार्थों के सामान्य उदाहरणों में काँच और सिरेमिक शामिल हैं।

सही विकल्प विश्लेषण:

सही विकल्प है:

विकल्प 2: निम्न तापमान

यह विकल्प सही ढंग से एक ऐसे कारक की पहचान करता है जो सामान्यतः किसी पदार्थ की भंगुरता को बढ़ाता है। जब किसी पदार्थ का तापमान कम किया जाता है, तो टूटने से पहले उसकी प्लास्टिक रूप से विकृत होने की क्षमता कम हो जाती है, और यह फ्रैक्चर के लिए अधिक प्रवण हो जाता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि निम्न तापमान पदार्थ की क्रिस्टल संरचना के भीतर विस्थापन की गतिशीलता को कम करते हैं, जो इसके प्लास्टिक विकृति से गुजरने की क्षमता में बाधा डालता है। परिणामस्वरूप, पदार्थ निम्न तापमान पर अधिक भंगुर व्यवहार प्रदर्शित करते हैं।

अतिरिक्त व्याख्या:

जब पदार्थ निम्न तापमान के अधीन होते हैं, तो उनके क्रिस्टल जालक में परमाणु कम कंपन करते हैं। इस कम परमाणु कंपन से पदार्थ की प्लास्टिक रूप से विकृत होने की क्षमता में कमी आती है। उदाहरण के लिए, धातुओं में, विस्थापन (क्रिस्टल जालक में दोष जो प्लास्टिक विकृति की अनुमति देते हैं) की गतिशीलता निम्न तापमान पर काफी कम हो जाती है। विस्थापन गतिशीलता में यह कमी का मतलब है कि पदार्थ प्लास्टिक विकृति के माध्यम से ऊर्जा को अवशोषित करने में कम सक्षम है, जिससे यह भंगुर तरीके से फ्रैक्चर करने की अधिक संभावना बन जाता है।

यह घटना विशेष रूप से स्टील जैसी सामग्रियों में महत्वपूर्ण है, जो एक महत्वपूर्ण तापमान पर लचीले से भंगुर व्यवहार में संक्रमण कर सकती है जिसे लचीला-से-भंगुर संक्रमण तापमान (DBTT) के रूप में जाना जाता है। DBTT से नीचे, स्टील बहुत अधिक भंगुर हो जाता है और तनाव के अधीन होने पर विनाशकारी रूप से विफल होने की अधिक संभावना होती है।

अतिरिक्त जानकारी

विश्लेषण को और समझने के लिए, आइए अन्य विकल्पों का मूल्यांकन करें:

विकल्प 1: उच्च मिश्र धातु सामग्री

उच्च मिश्र धातु सामग्री विभिन्न तरीकों से किसी पदार्थ के यांत्रिक गुणों को प्रभावित कर सकती है, जो शामिल विशिष्ट मिश्र धातु तत्वों पर निर्भर करता है। जबकि कुछ मिश्र धातु तत्व किसी पदार्थ की कठोरता और शक्ति को बढ़ा सकते हैं, वे जरूरी नहीं कि उसकी भंगुरता को बढ़ाएँ। कुछ मामलों में, मिश्र धातु तत्व वास्तव में किसी पदार्थ की सख्ती और लचीलेपन में सुधार कर सकते हैं। इसलिए, उच्च मिश्र धातु सामग्री एक सामान्य कारक नहीं है जो भंगुरता को बढ़ाता है।

विकल्प 3: उच्च तापमान

उच्च तापमान सामान्यतः पदार्थों की लचीलेपन को उनकी भंगुरता के बजाय बढ़ाते हैं। ऊंचे तापमान पर, किसी पदार्थ में परमाणुओं में उच्च गतिज ऊर्जा होती है, जिससे परमाणु कंपन और विस्थापन की अधिक गतिशीलता होती है। यह बढ़ी हुई विस्थापन गतिशीलता पदार्थ को अधिक आसानी से प्लास्टिक रूप से विकृत करने की अनुमति देती है, जिससे यह भंगुर फ्रैक्चर के लिए कम प्रवण हो जाता है। इसलिए, उच्च तापमान एक ऐसा कारक नहीं है जो भंगुरता को बढ़ाता है।

विकल्प 4: उच्च विकृति दर

उच्च विकृति दर किसी पदार्थ की भंगुरता को बढ़ा सकती है, लेकिन यह प्रभाव अधिक जटिल है और पदार्थ और विशिष्ट परिस्थितियों पर निर्भर करता है। जब किसी पदार्थ को उच्च विकृति दर के अधीन किया जाता है, तो उसके पास प्लास्टिक विकृति से गुजरने का कम समय होता है, जिससे अधिक भंगुर व्यवहार हो सकता है। हालाँकि, यह प्रभाव भंगुरता पर निम्न तापमान के प्रभाव जितना सामान्य या महत्वपूर्ण नहीं है। इसलिए, जबकि उच्च विकृति दर भंगुरता में योगदान कर सकती है, यह प्राथमिक कारक नहीं है।

निष्कर्ष:

किसी पदार्थ की भंगुरता को प्रभावित करने वाले कारकों को समझना विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त सामग्री का चयन करने के लिए महत्वपूर्ण है, खासकर उन वातावरणों में जहां निम्न तापमान का सामना करना पड़ता है। निम्न तापमान एक प्राथमिक कारक है जो सामान्यतः पदार्थों की भंगुरता को बढ़ाता है, क्योंकि यह उनकी प्लास्टिक विकृति से गुजरने की क्षमता को कम करता है। यह ज्ञान उन सामग्रियों और संरचनाओं को डिजाइन करने के लिए आवश्यक है जिन्हें तापमान की एक विस्तृत श्रृंखला के तहत विश्वसनीय रूप से संचालित करना चाहिए।

व्याख्या:

भंगुर फ्रैक्चर

• भंगुर फ्रैक्चर एक प्रकार की विनाशकारी विफलता है जो सामग्रियों में तब होती है जब वे महत्वपूर्ण प्लास्टिक विरूपण के बिना अचानक टूट जाती हैं। यह सामग्री के माध्यम से दरारों के तेजी से प्रसार की विशेषता है, अक्सर विशिष्ट तलों या अनाज की सीमाओं के साथ। इस प्रकार की विफलता उच्च तनन सामर्थ्य लेकिन निम्न तन्यता वाली सामग्रियों में सबसे आम है।

भंगुर फ्रैक्चर का तंत्र:

• भंगुर फ्रैक्चर आमतौर पर तनन प्रतिबल के तहत होता है और सामग्री में दोषों, रिक्तियों या तेज कोनों जैसे प्रतिबल सांद्रता पर दरारों के निर्माण से शुरू होता है। तन्य फ्रैक्चर के विपरीत, जिसमें पर्याप्त प्लास्टिक विरूपण शामिल है, भंगुर फ्रैक्चर तेजी से फैलता है, अक्सर सामग्री के भीतर ध्वनि की गति से। भंगुर विफलता में फ्रैक्चर सतहें अक्सर एक दानेदार या क्रिस्टलीय उपस्थिति प्रदर्शित करती हैं, जो इसकी अचानक और भंगुर प्रकृति का संकेत है।

भंगुर फ्रैक्चर के कारण होने वाले कारक:

• कम तन्यता: जिन सामग्रियों में तन्यता की कमी होती है (जैसे सिरेमिक, कांच और कुछ उच्च-शक्ति वाले स्टील) भंगुर फ्रैक्चर के लिए अधिक प्रवण होते हैं।
• उच्च तनन सामर्थ्य: जबकि उच्च तनन सामर्थ्य वाली सामग्री महत्वपूर्ण भार का सामना कर सकती है, प्लास्टिक रूप से विकृत होने में उनकी असमर्थता उन्हें प्रतिबल के तहत दरार प्रसार के लिए अतिसंवेदनशील बनाती है।
• कम परिचालन तापमान: कम तापमान पर भंगुर फ्रैक्चर होने की अधिक संभावना होती है जहाँ सामग्री तन्यता खो देती है और अधिक भंगुर हो जाती है।
• प्रतिबल सांद्रता: तेज notches, छेद, या अन्य ज्यामितीय अनियमितताएँ प्रतिबल सांद्रता के रूप में कार्य कर सकती हैं, जिससे सामग्री भंगुर विफलता के लिए अधिक दुर्बल हो जाती है।
• उच्च तनाव दर: तेजी से भारण या प्रभाव भंगुर फ्रैक्चर का कारण बन सकता है, क्योंकि सामग्री के पास प्लास्टिक रूप से विकृत होने के लिए पर्याप्त समय नहीं होता है।

अवधारणा:

• खनिज की कठोरता को कठोरता के मोह स्केल पर परिभाषित किया जाता है। इस पैमाने में, एक खनिज को उसकी ताकत के आधार पर 1-10 के बीच में रेट किया जाता है।
• इसका उपयोग न केवल धातुओं, बल्कि विभिन्न प्रकार के पदार्थों और तत्वों की कठोरता को रेट करने के लिए किया जाता है। सबसे नरम पदार्थ जिन्हें यह रेट करता है उन्हें 1 रेटिंग दी जाती है; सबसे कठोर की रेटिंग 10 होती हैं। 

व्याख्या:

नीचे दिखाए गए विभिन्न खनिजों के मोह का पैमाना -

• टंगस्टन सबसे कठोर धातु है। ∴ विकल्प 4 सही है।
• प्लेटिनम सबसे नरम धातु में से एक है। इसीलिए इसका उपयोग ज्वैलरी में किया जाता है। यह जटिल डिजाइन बना सकता है। यह अत्यधिक नमनीय है।
• टंगस्टन नाम की उत्पत्ति स्वीडिश नाम तुंग स्टेन से हुई है जिसका अर्थ भारी पत्थर होता है।
• कठोरता धातु की सतह पर एक दांत बनाने के लिए खरोंच करने की क्षमता है। यह सिर्फ एक संख्या का उपयोग करके मापा जाता है (रॉकवेल, ब्रिनेल, विकर्स टेस्ट) जिसमें से ब्रिनेल सबसे सटीक है।
• सोना: 25 Mpa
• प्लैटिनम: 40 Mpa
• टंगस्टन: 310 Mpa
• लोहा: 150 Mpa
• हीरा: 10000 Mpa (अधातु)
• यह परमाणु संख्या 74 के साथ एक रासायनिक तत्व है जिसकी तन्यता दुनिया में मौजूद सभी धातुओं से उच्चतम होती है। इसका प्रतीक "W" हैl
• कार्बन के साथ संयुक्त होने पर टंगस्टन मजबूत और अधिक टिकाऊ हो जाता है। टंगस्टन कार्बाइड कार्बन के साथ टंगस्टन को मिलाने का अंतिम उत्पाद है। टंगस्टन कार्बाइड मोह के पैमाने पर 9 की कठोरता रेटिंग के साथ प्लैटिनम की तुलना में 4 गुना अधिक मजबूत है, केवल हीरे की तुलना में नरम है।
• ऊपर से 310 > 40 तो प्लेटिनम की तुलना में टंगस्टन कठिन है।

Additional Information

• टंगस्टन का यंग का मापांक मान 34.48 × 10¹⁰ Pa है और
• प्लेटिनम का यंग का मापांक मान 14.48 × 10¹⁰ Pa है

वर्णन:

• एक मिश्रधातु दो या दो से अधिक धातुओं या अधातुओं का समरूप मिश्रण है। 
• मिश्रधातु अन्य तत्वों वाले धातु मिश्रण हैं और दोनों के संयोजन को आवश्यक गुणों द्वारा नियंत्रित किया जाता है। 
• निम्नलिखित तालिका अन्य मिश्रधातुओं के साथ कुछ धातुओं को दर्शाता है। 

Important Points

डूरैलूमिन: यह एक एल्युमीनियम मिश्रधातु है। इसमें 3.5 से 4.5% तक तांबा, 0.4 से 0.7% तक मैंगनीज, 0.4 से 0.7% तक मैग्नीशियम है और शेष एल्युमीनियम है। इसका प्रयोग व्यापक रूप से फोर्जन, मुद्रांकन, बार, शीट, किलक और इसी तरह आगे के विमान उद्योगों में किया जाता है। 

हिंडलियम: इसमें 5% तांबा और शेष एल्युमीनियम शामिल होता है। इसका प्रयोग डब्बों, बर्तनों, ट्यूबों, किलक, इत्यादि के लिए किया जाता है। 

तन्यता

• तन्यता धातु का वह गुणधर्म है जो इसे विदर प्राप्त होने से पहले पर्याप्त सीमा तक कर्षित या दीर्घित करनें में सक्षम बनाता है।
• परीक्षण के नमूने में विदर होने से पहले क्षेत्र में प्रतिशत में दीर्घीकरण या प्रतिशत में कमी, तन्यता का एक माप है। आम तौर पर यदि प्रतिशत में दीर्घीकरण 15% से अधिक है तो धातु तन्य होती है और यदि यह 5% से कम है तो धातु भंगुर होती है।
• लैड,काॅपर,एल्युमिनीयम,मृदू स्टील विशिष्ट तन्य धातु है।

भंगुरता

• भंगुरता, तन्यता के विपरीत होती है। भंगुर धातु विभंग से पहले थोड़ा विरूपण दिखाती है और विफलता बिना किसी चेतावनी के अचानक होती है यानी यह अधिक स्थायी विरूपण के बिना वियोजन का गुमधर्म है। आम तौर पर अगर दीर्घीकरण 5% से कम होता है तो धातु भंगुर होती है, जैसे ढलवा लोहा, कांच, चीनी मिट्टी की चीज़ें विशिष्ट भंगुर धातु हैं।

आघातवर्धनीयता

• आघातवर्धनीयता वह गुण है जिसके आधार पर एक धातु को बिना किसी विदर के पतली शीट में अंकित या वेल्लित किया जा सकता है। यह गुणधर्म आमतौर पर पर तापमान में वृद्धि के साथ बढ़ता है।
• संपीडक बल के अधीन होने पर आघातवर्धनीयता एक धातु में अधिक विरूपण या प्लास्टिक प्रतिक्रिया दर्शाने की क्षमता है।
•  लचीलेपन का हृासमान कम करने के लिए लेड, मृदू स्टील, ताड्य लौह, तांबा और एल्युमीनियम कुछ धातुयाँ हैं।
• एक धातु जिसे पतली प्लेट में पीटा जा सकता है,वह लचीलेपन गुणधर्म युक्त होती है।

प्रत्यास्थता: 

• जब कोई बाह्य बल निकाय पर कार्यरत होता है, तो निकाय कुछ विरुपण से गुजरता है।
• यदि बाह्य बल को हटा दिया जाता है, तो शरीर अपनी मूल आकृति और आकार में वापस आ जाता है, इस निकाय को प्रत्यास्थ निकाय के रूप में जाना जाता है और इस गुण को प्रत्यास्थता कहा जाता है।

सुनम्यता:

• एक प्लास्टिक धातु भार हटाने के बाद अपने मूल आकार को पुनः प्राप्त नहीं कर सकती। एक प्रत्यास्थ धातु भार हटाने के बाद अपने मूल आकार को पुन: प्राप्त कर सकती है।

तन्यता:  

• एक गुणधर्म जिसके आधार पर उस पदार्थ को किसी तार के रुप में कर्षित किया जा सकता है, तन्य पदार्थ कहलाता है।

वर्णन:

प्रत्यास्थता एक निकाय की क्षमता है जो किसी भी बल के अंतर्गत निकाय के विरुपण का प्रतिरोध करती है और जब बल को हटा दिया जाता है तो अपने मूल आकृति और आकार में लौटने की कोशिश करता है।

प्रत्यास्थता को प्रत्यास्थता के मापांक से मापा जाता है जिसे प्रत्यास्थ सीमा तक प्रतिबल और विकृति के अनुपात के रूप में परिभाषित किया जाता है।

प्रत्यास्थता का मापांक या यंग का मापांक प्रत्यास्थ क्षेत्र में प्रतिबल-विकृति वक्र का ढलान होता है।

\(E = \frac{\sigma }{\epsilon}\)

प्रत्यास्थता का मापांक दिए गए पदार्थों में से इस्पात के लिए अधिकतम होता है और इसे 200 GPa के रूप में लिया जाता है।

Explanation:

स्टील लोहा और कार्बन  के साथ ही अन्य मिश्र धातु तत्वों या अवशिष्ट तत्वों की छोटी मात्रा के साथ बनाई गई एक मिश्र धातु है।सादे लौह-कार्बन की मिश्रित धातु (स्टील) में  कार्बन 0.002 - 2.1% वजन का होता है। अधिकांश सामग्रियों के लिए, यह 0.1-1.5% तक परिवर्तित होता है।

सादा कार्बन स्टील के 3 प्रकार होते हैं:

(i) निम्न कार्बन स्टील्स: कार्बन सामग्री <0.3% की श्रेणी में होती है।

(ii) मध्यम कार्बन स्टील्स: कार्बन सामग्री 0.3 - 0.6% की श्रेणी में होती है।

(iii) उच्च-कार्बन स्टील्स: कार्बन सामग्री 0.6 - 1.4% की श्रेणी में होती है।

संक्षारण से प्रतिरोध: यह एक सामग्री की क्षमता है जो संक्षारक तत्वों के साथ क्रिया का प्रतिरोध करती है जो सामग्री को संक्षारित होने या  निम्नीकृत होने से बचाती है।

अंतिम क्षमता: सामग्री  का अधिकतम सामर्थ्य जो  बिना टूटे सहन कर सकती है।

कठोरता को सामग्री का अन्तर्वेशन या स्थायी विरुपण के प्रतिरोध के रूप में परिभाषित किया जाता है। यह आमतौर पर अपघर्षण, खरोंच, कर्तन या आकार देने के लिए प्रतिरोध की ओर इशारा करता है।

तन्यता एक सामग्री की तनन बल सहन करने की क्षमता है जब इसे उस पर लागू किया जाता है क्योंकि यह प्लास्टिक विरूपण से गुजरता है, यह अक्सर सामग्री की एक तार में विस्तारित होने की क्षमता द्वारा चिन्हित की जाती है।

कार्बन सामग्री में वृद्धि के साथ सामर्थ्य,कठोरता और भंगुरता बढ़ जाती है, लेकिन तन्यता और दृढ़ता कम हो जाती है।

क्योंकि कार्बन में वृद्धि के साथ सामग्री में सीमेंटाइट फेज में वृद्धि होती है और चूंकि सीमेंटाइट कठोर और भंगुर होता है इसलिए कार्बन में वृद्धि के साथ तन्यता कम हो जाती है।

नरम चुम्बकीय पदार्थो में शैथिल्य लूप का सबसे छोटा क्षेत्रफल होता है

शैथिल्य लूप (B.H वक्र):

• माना कि एक पूर्ण रूप से विचुम्बकित लौहचौम्बिक पदार्थ लेते हैं (अर्थात् B = H = 0)। 
• यह मापित चुम्बकीय क्षेत्र दृढ़ता (H) और संबंधित प्रवाह घनत्व (B) के संवर्धित मान के अधीन होगा परिणाम को नीचे दी गयी आकृति में वक्र O-a-b द्वारा द्वारा दर्शाया गया है। 
• बिंदु b पर यदि क्षेत्र तीव्रता (H) आगे बढ़ जाती है, तो प्रवाह घनत्व (B’) और नहीं बढ़ेगी, इसे संतृप्त b-y कहा जाता है, जो विलयन प्रवाह घनत्व कहलाता है। 
• अब यदि क्षेत्र तीव्रता (H) कम हो जाती है, तो प्रवाह घनत्व (B) वक्र b-c का अनुसरण करेगी। जब क्षेत्र तीव्रता (H) शून्य तक कम हो जाती है, तो लोहे में शेष प्रवाह रहता है, इसे अवशिष्‍ट प्रवाह घनत्व या पुनरावृत्ति कहा जाता है, इसे आकृति O - C में दर्शाया गया है। 
• अब यदि H विपरीत दिशा में बढ़ती है, तो प्रवाह घनत्व बिंदु d तक कम होती है, यहाँ प्रवाह घनत्व (B) शून्य है। 
• चुम्बकीय क्षेत्र दृढ़ता (O और d के बीच का बिंदु) अवशिष्ट चुम्बकत्व को हटाने के लिए आवश्यक होता है अर्थात् B शून्य तक कम हो जाता है, उसे प्रतिरोधी बल कहा जाता है। 
• अब यदि H विपरीत दिशा में आगे बढ़ती है, जो सभी संतृप्त बिंदु e की विपरीत दिशा में प्रवाह घनत्व के बढ़ने के कारण होती है। 
• यदि H OX से O-Y तक पीछे की ओर भिन्न होती है, तो प्रवाह घनत्व (B) वक्र b-c-d-d का पालन करता है। 
• नीचे दी गयी आकृति से स्पष्ट रूप से देखा जाता है कि प्रवाह घनत्व चुम्बकीय क्षेत्र घनत्व में परिवर्तन के पीछे परिवर्तित हो जाती है, इस प्रकार को शैथिल्य कहा जाता है। 
• बंद आकृति b-c-d-e-f-g-b को शैथिल्य लूप कहा जाता है। 

• शैथिल्य के साथ संबंधित ऊर्जा नुकसान शैथिल्य लूप के क्षेत्रफल के समानुपाती होता है। 
• शैथिल्य लूप का क्षेत्रफल पदार्थ के प्रकार से भिन्न होता है। 
• कठोर पदार्थ के लिए: शैथिल्य लूप क्षेत्रफल बड़ा होता है → शैथिल्य नुकसान भी अधिक होता है → उच्च पुनरावृत्ति (O-C) और बड़ी निग्राहिता (O-d)। 
• नरम पदार्थ के लिए: शैथिल्य लूप क्षेत्रफल छोटा होता है → शैथिल्य नुकसान कम होता है → बड़ी पुनरावृत्ति और छोटी निग्राहिता। 

सूचना:

नरम चुम्बकीय पदार्थ और कठोर चुम्बकीय पदार्थो के बीच अंतर को नीचे दर्शाया गया है:

चार विभिन्न प्रकार के चुंबकीय पदार्थों के चक्रणों की योजनाबद्ध व्यवस्था इस प्रकार है:

व्याख्या:

विस्तार का गुणांक:

•  जब सामग्री को 1 °C तक गर्म किया जाता है तो सामग्री के विस्तार का गुणांक संख्यात्मक रूप से लंबाई, क्षेत्रफल या आयतन में वृद्धि के अनुपात के बराबर होता है।

इकाई - °C-1 या K-1

महत्वपूर्ण बिंदु

• इन्वार- यह निकल (36%) और आयरन (64%) का मिश्र धातु है।

स्पष्टीकरण:

टंगस्टन:

• धातु टंगस्टन का उपयोग तापदीप्त बल्बों में फिलामेंट के लिए किया जाता है।
• इसमें उच्च गलनांक होता है और गर्म होने पर अपनी ताकत बरकरार रखता है।
• प्रकाश बल्ब के फिलामेंट टंगस्टन तत्व से बने होते हैं।
• इसके वैज्ञानिक नाम’ वोल्फ्राम' के कारण इसका प्रतीक 'W' है और इसकी परमाणु संख्या 74 है।
• प्रतिरोध कम होने के कारण , ऊष्मा ऊर्जा का उत्पादन बहुत कम होता है जो बिजली के बल्ब को चमकाने के लिए पर्याप्त नहीं होता है इसलिए प्रतिरोध उच्च रखा जाता है ।
• टंगस्टन जंग के लिए बहुत प्रतिरोधी है और इसमें सबसे अधिक गलनांक (गलनांक = 3380 K) और किसी भी तत्व की उच्चतम तन्य ताकत है।
• टंगस्टन का उपयोग तापदीप्त लैंप के बल्ब फिलामेंट बनाने के लिए किया जाता है क्योंकि इसमें सबसे अधिक गलनांक होता है और यह लंबे समय तक चमकते हुए भी पिघलता नहीं है।
• टंगस्टन के कारण प्रकाश बल्ब फिलामेंट प्रतिरोधक नहीं होते हैं।
• वे अपनी बहुत लंबी लंबाई और बहुत पतले तार के कारण प्रतिरोधक हैं।

वर्णन:

प्रतिबल-विकृति आरेख:

यह भार के तहत पदार्थ के व्यवहार को समझने वाला एक उपकरण है। यह विशिष्ट भारण स्थितियों के लिए सही सामग्री का चयन करने में मदद करता है। 

विभिन्न बिंदु प्रतिबल-विकृति आरेख में उल्लेखित हैं, वर्णन नीचे उल्लेखित हैं:

समानुपात सीमा (हुक का नियम):

• केंद्र से बिंदु 'P' तक समानुपात सीमा कहलाती है, इसलिए प्रतिबल-विकृति वक्र एक सीधी रेखा अर्थात् σ ∝ ε है। 
• यदि प्रतिबल बिंदु P से आगे बढ़ता है, तो आलेख अब सीधी रेखा नहीं रहती है और हुक के नियम का पालन नहीं किया जाता है। 

प्रत्यास्थ सीमा:

• बिंदु 'E' उस प्रत्यास्थ सीमा को दर्शाती है, जिस सीमा तक पदार्थ भार हटाए जाने पर अपने वास्तविक आकृति और आकार में वापस आ जायेगा। 
• बिंदु E के बाद प्रतिबल में एक छोटी वृद्धि होती है, इसलिए विकृति तीव्रता से बढ़ती है और आलेख विकृति अक्ष की ओर झुकती है, तथा फिर यदि भार को हटाया जाता है, तो पदार्थ अपने वास्तविक आकार और आकृति को आवृत्त करने में असक्षम होती है। 

प्रतिफल बिंदु (Yp):

• यह वह बिंदु है जिसपर पदार्थ में प्रत्यास्थ सीमा से ऊपर प्रतिबल में काफी दीर्घीकरण या थोड़ी वृद्धि होगी जिसके परिणामस्वरूप स्थायी विरूपण होता है। इस व्यवहार को नमनीय पदार्थो के लिए सुनम्य कहा जाता है। इसे Yp द्वारा दर्शाया जाता है। 
• कम नमनीय वाले पदार्थो में अच्छी-तरह से परिभाषित प्रतिफल बिंदु नहीं होते हैं, जिसे ऑफसेट विधि द्वारा निर्धारित किया जाता है जिसके द्वारा एक रेखा को वक्र के रैखिक भाग के समानांतर और सामान्यतौर पर अधिकांश 0.2 % के कुछ मानों पर प्रतिच्छेदन द्वारा खिंचा गया है। इसे बिंदु S द्वारा दर्शाया गया है। 

विभंजन प्रतिबल/अंतिम प्रतिबल:

• प्रतिबल-विकृति आरेख में वह अधिकतम कोटि अंक (प्रतिबल) जो उस अधिकतम भार को दर्शाता है जिसे पदार्थ विफलता के बिना उठा सकता है। इसे बिंदु N द्वारा दर्शाया गया है। 
• नेकिंग: अंतिम प्रतिबल के बाद अनुप्रस्थ-काट क्षेत्रफल प्रतिरूप के एक क्षेत्र में कम होना शुरू हो जाती है जो प्रत्यक्ष प्रतिबल के तीव्रता से कम होने का कारण बनता है। इस घटना को नेकिंग के रूप में जाना जाता है। 

भंजन बिंदु:

एक बाद नैक निर्मित होता है, वैसे ही पदार्थ स्थानीय रूप से पतला होना शुरू हो जाती है, जहाँ विकृति तीव्रता से बढ़ती है भले ही प्रतिबल कम होता है और पदार्थ अंतिम में बिंदु B पर टूट जाती है जिसे भंजन बिंदु कहा जाता है।