Surface Engineering for Corrosion and Wear Resistance (Matsci)

در مواجهه با طیف گسترده و گاه سردرگم‌کنندهٔ روش‌های اصلاح سطح برای مقابله با خوردگی و سایش، مهندسان همواره به دنبال منبعی جامع و کاربردی برای انتخاب بهترین گزینه بوده‌اند. کتاب «مهندسی سطح برای مقاومت در برابر خوردگی و سایش» (Surface Engineering for Corrosion and Wear Resistance) که به ویرایش جی. آر. دیویس و توسط انتشارات انجمن بین‌المللی مواد (ASM International) منتشر شده است، دقیقاً همین نیاز را پاسخ می‌دهد و راهنمایی عملی برای انتخاب بهینهٔ فرایندهای اصلاح سطح ارائه می‌کند.

دربارهٔ کتاب «مهندسی سطح برای مقاومت در برابر خوردگی و سایش»

این کتاب که در سال ۲۰۰۱ منتشر شده است، منبعی مرجع و گردآوری‌شده از اطلاعات چندین جلد از کتاب‌های راهنمای انجمن بین‌المللی مواد و همچنین انتشارات مؤسسهٔ مواد (Institute of Materials) است. مطالب این کتاب با دقت سازماندهی، ویرایش و بازنویسی شده تا راهنمایی جامع، به‌روز و کاربرپسند برای این حوزه فراهم آورد. ساختار کتاب به گونه‌ای طراحی شده که مخاطب را گام‌به‌گام با اصول پایه آشنا کرده و سپس به فرایندهای تخصصی‌تر و در نهایت، به فرایند انتخاب می‌رساند. کتاب با فصول مقدماتی دربارهٔ اهمیت مهندسی سطح، اصول خوردگی و اصول اصطکاک و سایش آغاز می‌شود. در ادامه، سه فصل به روش‌های مختلف اصلاح سطح اختصاص یافته است که شامل تغییر متالورژی سطح، تغییر شیمیای سطح و افزودن لایه یا پوشش به سطح می‌شود. فرایندهایی نظیر سخت‌کاری سطحی فلزات، آندایزینگ، آلیاژسازی لیزری، پوشش‌های آلی و سرامیکی، رسوب‌دهی الکتروشیمیایی، پوشش‌های پاشش حرارتی و فرایندهای رسوب‌دهی بخار در این بخش‌ها توضیح داده شده‌اند. باارزش‌ترین بخش کتاب، دو فصل پایانی آن است که به مقایسهٔ فرایندها و ارائهٔ دستورالعمل‌های عملی طراحی برای انتخاب بهترین روش اصلاح سطح می‌پردازد و به مهندس طراح در انتخاب آگاهانه یاری می‌رساند.

دربارهٔ نویسنده

ویراستار این کتاب، جوزف آر. دیویس (Joseph R. Davis) است که به عنوان یکی از ویراستاران برجسته در حوزهٔ علوم و مهندسی مواد شناخته می‌شود. او سابقهٔ ویرایش و تألیف مجموعه‌های مرجع متعددی را در کارنامه دارد که از جملهٔ آن‌ها می‌توان به کتاب‌های مرجع تخصصی انجمن بین‌المللی مواد در زمینهٔ فولادهای کربنی و آلیاژی، مواد ابزارآلات و سایر حوزه‌های مرتبط اشاره کرد. دیویس با گردآوری و ساماندهی اطلاعات از منابع گوناگون، توانسته اثری یکدست و منسجم خلق کند که به‌عنوان یک مرجع معتبر در کتابخانه‌های دانشگاهی و مراکز پژوهشی جهان شناخته می‌شود.

چرا باید «مهندسی سطح برای مقاومت در برابر خوردگی و سایش» را بخوانید؟

• دسترسی به جدول‌ها و نمودارهای مقایسه‌ای جامع: این کتاب شامل ده‌ها جدول و شکل مفید است که مشخصات مهمی مانند محدودهٔ ضخامت و سختی عملیات سطحی، مقاومت به سایش و خوردگی، زمان، دما و فشار فرایند، هزینه‌ها و گرایش به اعوجاج را با یکدیگر مقایسه می‌کند.
• ارائهٔ دستورالعمل‌های عملی طراحی: فصلی مجزا به رویکردهای عملی برای تطبیق عملیات سطحی با الزامات طراحی و عملکرد اختصاص دارد که به مهندسان در تصمیم‌گیری کمک می‌کند.
• پوشش جامع فرایندهای گوناگون: از تغییر متالورژی و شیمیای سطح گرفته تا افزودن پوشش‌های مختلف، طیف وسیعی از تکنیک‌های مهندسی سطح در این کتاب بررسی شده است.
• منبعی یکپارچه و کاربرپسند: این کتاب اطلاعات پراکنده از کتاب‌های راهنمای متعدد را در یک مجلد واحد گردآوری کرده و با زبانی روشن و قابل‌درک ارائه نموده است.
• ارائهٔ واژه‌نامهٔ جامع: وجود واژه‌نامه‌ای مفصل در انتهای کتاب، به مبتدیان این حوزه در آشنایی با اصطلاحات تخصصی یاری می‌رساند.

این کتاب برای چه کسانی مناسب است؟

این کتاب منبعی ارزشمند برای طیف وسیعی از متخصصان و دانشجویان رشته‌های مهندسی مواد، مهندسی مکانیک، مهندسی خوردگی و متالورژی محسوب می‌شود. مهندسان طراح که با چالش انتخاب یک عملیات سطحی مناسب برای کاربردهای خاص مواجه هستند، مخاطب اصلی این کتاب به شمار می‌روند. همچنین، این اثر برای دانشجویان سال‌های بالاتر این رشته‌ها به‌عنوان یک کتاب درسی کاربردی و منبعی برای انجام پروژه‌های طراحی و تحقیق قابل استفاده است. با توجه به رویکرد عملی و مقایسه‌ای کتاب، هر کسی که در صنعت با مسائل خوردگی و سایش مواد درگیر است، از مطالعهٔ آن بهره‌خواهد برد.

سوالات متداول

تفاوت اصلی این کتاب با دیگر منابع مشابه در چیست؟

نقطهٔ قوت اصلی این کتاب، تمرکز ویژه‌اش بر روی «فرایند انتخاب» است. در حالی که بسیاری از منابع صرفاً به معرفی فرایندها می‌پردازند، این کتاب با ارائهٔ فصل‌های مقایسه‌ای و دستورالعمل‌های عملی، به مهندس کمک می‌کند تا بر اساس نیازمندی‌های خاص خود، بهترین گزینه را انتخاب کند.

آیا مطالب کتاب برای مبتدیان قابل درک است؟

بله، کتاب با ارائهٔ اصول پایه‌ای خوردگی و سایش در فصول ابتدایی، زمینه را برای درک مفاهیم پیشرفته‌تر فراهم می‌کند. همچنین وجود واژه‌نامهٔ جامع در انتهای کتاب، به مبتدیان در درک اصطلاحات تخصصی کمک شایانی می‌کند.

آیا کتاب صرفاً به جنبه‌های نظری پرداخته یا کاربردهای صنعتی را نیز پوشش می‌دهد؟

این کتاب ترکیبی متعادل از تئوری و عمل است. در کنار توضیح مبانی علمی هر فرایند، با ارائهٔ جداول مقایسه‌ای، دستورالعمل‌های طراحی و مثال‌هایی از محیط‌های خورندهٔ خاص، بر جنبه‌های کاربردی و حل مسئله در صنعت تأکید دارد.

Engineers are faced with a bewildering array of choices when selecting a surface treatment for a specific corrosion or wear application. This book provides practical information to help them select the best possible treatment. An entire chapter is devoted to process comparisons, and dozens of useful tables and figures compare surface treatment thickness and hardness ranges; abrasion and corrosion resistance; processing time, temperature, and pressure; costs; distortion tendencies; and other critical process factors and coating characteristics. The chapter 'Practical Guidelines for Surface Engineering' describes hands-on approaches for matching surface treatments with design and performance requirements. The book includes the content from an Institute of Materials design guide publication, combined with information from several ASM Handbook volumes and other ASM and industry sources. All the material has been carefully organized, edited, and rewritten as needed to provide a comprehensive, up-to-date, and user-friendly guide to the subject. Introduction; Principles of Corrosion; Principles of Friction and Wear; Surface Engineering to Change the Surface Metallurgy; Surface Engineering to Change the Surface Chemistry; Surface Engineering to Add a Layer or Coating; Process Comparisons; Practical Design Guidelines for Surface Engineering; Glossary; Index. Front Matter......Page 1 Preface......Page 3 Table of Contents......Page 5 A......Page 266 Front Matter......Page 0 1. Introduction to Surface Engineering for Corrosion and Wear Resistance......Page 10 Surface Engineering to Combat Corrosion and Wear......Page 12 Electrochemical Corrosion Basics......Page 20 Corrosive Conditions......Page 22 Uniform Corrosion......Page 24 Galvanic Corrosion......Page 25 Pitting......Page 28 Crevice Corrosion......Page 30 Erosion-corrosion......Page 31 Cavitation......Page 32 Fretting Corrosion......Page 33 Intergranular Corrosion......Page 34 Dealloying Corrosion......Page 35 Stress-corrosion Cracking......Page 36 Corrosion Fatigue......Page 38 Hydrogen Damage......Page 39 Coatings and Corrosion Prevention......Page 40 Corrosion Testing......Page 44 Simulated Service Tests......Page 45 Salt Spray Tests......Page 47 Electrochemical Tests......Page 48 Friction......Page 52 Classification of Wear......Page 63 Abrasive Wear......Page 65 Solid Particle Erosion......Page 70 Liquid Erosion......Page 77 Slurry Erosion......Page 78 Adhesive Wear......Page 81 Galling......Page 84 Fretting......Page 85 Rolling-contact Wear......Page 86 Lubrication......Page 87 Lubricants......Page 88 Test Methods......Page 91 Flame Hardening......Page 97 Induction Hardening......Page 98 High-energy Beam Hardening......Page 100 Laser Melting......Page 101 Shot Peening......Page 103 Phosphate Chemical Conversion Coatings......Page 105 Types of Phosphate Coatings......Page 106 Applications......Page 108 Chromate Chemical Conversion Coatings......Page 110 Chromic Anodizing......Page 112 Sulfuric Anodizing......Page 113 Hardcoat Anodizing......Page 114 Sealing of Anodized Coatings......Page 115 Corrosion Resistance of Anodized Aluminum......Page 116 Oxidation Treatments......Page 118 Diffusion Heat Treatment Coatings......Page 120 Carburizing......Page 122 Nitriding......Page 123 Carbonitriding and Ferritic Nitrocarburizing......Page 125 Pack-cementation Diffusion Coatings......Page 126 Ion Implantation......Page 130 Laser Alloying......Page 132 6. Surface Engineering to Add a Surface Layer or Coating......Page 135 Organic Coatings......Page 137 Paints......Page 138 Glass Linings......Page 142 Porcelain Enamels......Page 143 Concrete and Cementatious Coatings and Linings......Page 144 High-performance Ceramic Coatings and Linings......Page 146 Coating Microstructure......Page 148 Galvanized Coatings......Page 149 Zinc-aluminum Coatings......Page 152 Aluminum Coatings......Page 153 Terne Coatings......Page 154 Aqueous Solution Electroplating......Page 155 Continuous Electrodeposition......Page 157 Fused-salt Electroplating......Page 158 Precious Metal Plating......Page 159 Electroless Plating......Page 160 Composite Coatings......Page 161 Weld-overlay Coatings......Page 164 Thermal Spray Coatings......Page 171 Corrosion Control through Cladding......Page 177 Chemical Vapor Deposition......Page 179 Physical Vapor Deposition Processes......Page 183 Thermoreactive Deposition/Diffusion Process......Page 187 7. Process Comparisons......Page 194 Process Availability......Page 195 Corrosion Resistance......Page 196 Wear Resistance......Page 197 Cost of Surface Treatments......Page 201 Distortion or Size Change Tendencies......Page 202 Coating Thickness Attainable......Page 203 8. Practical Design Guidelines for Surface Engineering......Page 205 Surface-engineering Solutions for Specific Problems......Page 206 Specific Corrosive Environments......Page 207 Contact Conditions......Page 209 Base Material......Page 210 Parts in Sliding or Rolling Contact with Another Surface......Page 211 General Contact Conditions......Page 212 Surface-engineering Options......Page 213 Specific Contact Conditions......Page 215 Base Material......Page 216 Specific Applications......Page 217 Parts in Contact with Another Engineering Component in the Presence of an Abrasive and Corrosion Product or Environment......Page 218 Preprocessing and Postprocessing Heat Treatment......Page 219 Coating Thickness, Case Depth, and Component Distortion Considerations......Page 220 General Design Principles Related to Surface Engineering......Page 223 Design Guidelines for Surface Preparation Processes......Page 228 Design Guidelines for Organic Coating Processes......Page 229 Design Guidelines for Inorganic Coating Processes......Page 232 Other Important Considerations for the Design Engineer......Page 236 Glossary......Page 240 B......Page 271 C......Page 272 D......Page 284 E......Page 287 F......Page 291 G......Page 294 H......Page 296 I......Page 299 K......Page 301 L......Page 302 M......Page 304 N......Page 306 O......Page 307 P......Page 308 R......Page 313 S......Page 314 T......Page 321 V......Page 325 W......Page 326 Z......Page 327