Ett av de vanligaste materialen som används inom industri och byggnation är metall. Även mot bakgrund av framväxten av tekniska glasfiber och kompositer förlorar inte dess unika kombinationer av prestandaegenskaper sin relevans. Faktorer som metallåldring, utmattningseffekter, korrosion och andra nedbrytningsprocesser begränsar dock dess tillämpning, vilket tvingar teknologer att leta efter sätt att öka strukturens hållbarhet.
Åldrandeprocessen
Åldrandet av metallegeringar och rena grundämnen förstås som en förändring i deras prestanda. Med tiden förändras design och delar i sin struktur, vilket återspeglas i prestanda. Man tror att metallåldringsprocessen har negativa konsekvenser, även om det också orsakar en ökning av vissa användbara tekniska och fysiska egenskaper. Till exempel ökar materialets hårdhet, även om sprödheten också ökar parallellt. Hur som helst avviker strukturförändringen från den prestation som förväntas, till exempel vid utveckling av ett bygg- eller ingenjörsprojekt.
Tid är den främsta orsaken till åldrande, men inte den enda. Yttre förhållanden kan spela en betydande roll i denna process.speciellt kemiskt aggressiva miljöer som materialet kommer i kontakt med. Under normala driftsförhållanden sker en långsam mekanisk åldring av metallen, mot vilken produktens atomer genomgår diffusion.
Artificiellt åldrande
Eftersom denna process inte alltid leder till en fullständig förlust av materialets driftsvärde, och även bidrar till tillväxten av vissa kvaliteter, används ofta artificiell åldring. Till exempel tillämpas denna teknik på aluminium och titanlegeringar för att öka deras styrka. Denna effekt uppnås genom värmebehandling. Om metallens naturliga åldrande kan ske mycket långsamt även vid normal rumstemperatur, kräver den konstgjorda processen speciell härdning. Men det är viktigt att ta hänsyn till den grundläggande skillnaden mellan denna metod och metallhärdningsteknik. Åldrande under artificiellt skapade förhållanden orsakar en ökning av hårdhet och styrka, men bidrar också till en minskning av duktiliteten.
Åtgärder för att förhindra åldrande
I princip kan denna process inte stoppas. Men det är fullt möjligt att sakta ner eller eliminera de faktorer som stimulerar åldrandet, med varierande framgång. Till exempel, i vissa industrier behandlas metaller av individuella strukturer periodiskt med skyddande lösningar och polermedel, vilket minimerar påverkan av negativa driftsfaktorer - kemiska, temperatur, mekaniska, etc. När det gäller att bromsa effekten av metallåldring under normala driftsförhållanden, iBeroende på typ av struktur eller del kan samma värmebehandling tillämpas. Svetsare utsätter till exempel sömmar för höga temperaturer vid 600-650 °C. Denna teknik liknar mer metallhärdning, men den minskar också intensiteten av åldrande.
Kemisk korrosion
Rostprocessen är farligare för metaller när det gäller förändringar i tekniska och fysiska egenskaper. Korrosion kan uppstå under inverkan av kemisk eller elektrokemisk påverkan på strukturen. Och om åldrandet av metallen är långsam, kan rostspridningshastigheten vara mycket hög beroende på de yttre förhållandena.
Kemiska korrosionsprocesser äger vanligtvis rum i de fall där metallen är i direkt kontakt med sura lösningar, gasformiga medier, s alter och alkalier. Dessa är de mest aktiva korrosionsfrämjande medel som alltid finns i miljön, men i olika former. I slutändan bildas ett sprött och löst lager på det drabbade området, vars närvaro minskar materialets hållbarhet.
Elektrisk korrosion
I det här fallet finns det en process av spontan interaktion mellan metallprodukter och det elektrolytiska mediet. Mot bakgrunden genomgår delen oxidation och den flytande aktiva komponenten återställs. Sådana processer kan inträffa vid kontaktpunkterna mellan legeringar som har olika elektrodladdningar. Om det i sådana områden finns s alt ellersura lösningar, då bildas ett galvaniskt par, där anodfunktionen utförs av ett element med låg elektrodladdning. Följaktligen gör en hög potential metallen till en katod.
Det är viktigt att notera att både åldrande och korrosion av metall kan inträffa även utan starka stimulantia. För elektrokemisk rost räcker det med minimal exponering för en sur miljö, som även kan förekomma inomhus. Men oftast utsätts sådana processer för elementbasen av bilar. Orsaken till elektrokemisk korrosion i sådana situationer kan vara igensättning av förgasarstrålar, bränsleventiler, överträdelser i ledningar av elektriska utrustningspar, etc.
Korrosionsskyddsåtgärder
De flesta skyddsutrustningar är en yttre beläggning, från vilken förstörelsen av strukturen börjar. För detta kan speciella beläggningar, färger, pulver, emaljer och lackkompositioner användas. En effektiv barriär mot korrosionsskador bildas också genom förgalvaniseringsmetoder innan en struktur eller del tas i drift.
Seriösare förberedelser inbegriper också legering. En sådan modifiering av strukturen kan i synnerhet förändra metallens åldringshastighet, både uppåt och nedåt. Det finns också speciella högteknologiska metoder som används inom produktion och industri. Dessa inkluderar faolitering, avluftning och termisk gasbehandling.
Slutsats
De uppräknade processerna för förstörelse och förändringar i metallers struktur är bara en del av de fenomen som kan påverka materialets egenskaper. En speciell plats bland dem är upptagen av effekten av trötthet. Detta är en process där gradvis ackumulerade skador orsakar en ökning av spänningen i strukturen, vilket sedan leder till förlust av driftsegenskaper. Men till skillnad från åldrandet av metall, orsakas dess trötthet nästan alltid av yttre fysisk påverkan.
För att säkerställa att ingen av de övervägda processerna har en negativ inverkan på produktens strukturella stabilitet, är det nödvändigt att initi alt bedöma dess känslighet för påverkan av vissa faktorer. För detta utvecklar teknologer speciella metoder för att övervaka arbetsstycken, vilket indikerar deras svaga och starka tekniska och fysiska egenskaper för designmaterial.
