Az iparban és az építőiparban az egyik leggyakrabban használt anyag a fém. Még a technológiai üvegszálak és kompozitok megjelenése ellenére sem veszítik el relevanciájukat a teljesítménytulajdonságok egyedi kombinációi. Azonban olyan tényezők, mint a fémöregedés, a fáradási hatások, a korrózió és más lebomlási folyamatok korlátozzák alkalmazását, és arra kényszerítik a technológusokat, hogy keressenek módokat a szerkezet tartósságának növelésére.
Az öregedési folyamat
A fémötvözetek és a tiszta elemek öregedése teljesítményükben bekövetkezett változásként értendő. Idővel a tervek és az alkatrészek szerkezete megváltozik, ami a teljesítményben is megmutatkozik. Úgy gondolják, hogy a fémek öregedésének folyamata negatív következményekkel jár, bár bizonyos hasznos műszaki és fizikai tulajdonságok növekedését is okozza. Például nő az anyag keménysége, bár ezzel párhuzamosan a ridegség is nő. A szerkezetváltás mindenesetre eltér az elvárt teljesítménytől, például egy épület vagy mérnöki projekt kidolgozásakor.
Az idő a fő oka az öregedésnek, de nem az egyetlen. A külső körülmények jelentős szerepet játszhatnak ebben a folyamatban.különösen kémiailag agresszív környezet, amellyel az anyag érintkezésbe kerül. Normál üzemi körülmények között a fém lassú mechanikai öregedése megy végbe, ami ellen a termék atomjai diffúzión mennek keresztül.
Mesterséges öregedés
Mivel ez a folyamat nem mindig vezet az anyag üzemi értékének teljes elvesztéséhez, és hozzájárul bizonyos tulajdonságok növekedéséhez is, gyakran alkalmaznak mesterséges öregítést. Ezt a technikát például alumínium- és titánötvözeteknél alkalmazzák szilárdságuk növelése érdekében. Ezt a hatást hőkezeléssel érik el. Ha a fém természetes öregedése normál szobahőmérsékleten is nagyon lassan mehet végbe, akkor a mesterséges eljárás speciális edzést igényel. Fontos azonban figyelembe venni az alapvető különbséget e módszer és a fémedesztési technológia között. A mesterségesen létrehozott körülmények között történő öregedés a keménység és a szilárdság növekedését okozza, de hozzájárul a hajlékonyság csökkenéséhez is.
Intézkedések az öregedés megelőzésére
Elvileg ezt a folyamatot nem lehet megállítani. De lelassítani vagy kiküszöbölni az öregedést serkentő tényezőket teljesen lehetséges, változó sikerrel. Például egyes iparágakban az egyes szerkezetek fémeit időszakonként védőoldatokkal és polírozószerekkel kezelik, amelyek minimalizálják a negatív működési tényezők hatását - vegyi, hőmérsékleti, mechanikai stb., ban benA szerkezet vagy alkatrész típusától függően ugyanaz a hőkezelés alkalmazható. A hegesztők például a varratokat 600-650 °C-os magas hőmérsékletnek teszik ki. Ez a technika jobban hasonlít a fém temperálására, de csökkenti az öregedés intenzitását is.
Kémiai korrózió
A rozsdásodási folyamat a fémekre veszélyesebb a műszaki és fizikai tulajdonságok változása szempontjából. Korrózió léphet fel a szerkezetre gyakorolt kémiai vagy elektrokémiai hatás hatására. És ha a fém öregedése lassú, akkor a rozsda terjedésének sebessége a külső körülményektől függően nagyon magas lehet.
A kémiai korróziós folyamatok általában olyan esetekben mennek végbe, amikor a fém közvetlenül érintkezik savas oldatokkal, gáznemű közegekkel, sókkal és lúgokkal. Ezek a legaktívabb korrózióvédők, amelyek mindig megtalálhatók a környezetben, de különböző formákban. Végül egy rideg és laza réteg képződik az érintett területen, amelynek jelenléte csökkenti az anyag tartósságát.
Elektromos korrózió
Ebben az esetben a fémtermékek és az elektrolitikus közeg közötti spontán kölcsönhatás folyamata zajlik. Ennek hátterében az alkatrész oxidáción megy keresztül, és a folyékony aktív komponens helyreáll. Ilyen folyamatok az eltérő elektródtöltésű ötvözetek érintkezési pontjain fordulhatnak elő. Ha az ilyen területeken só, illsavas oldatok, akkor galvanikus pár jön létre, amelyben az anód funkciót egy kis elektródtöltésű elem látja el. Ennek megfelelően a nagy potenciál katóddá teszi a fémet.
Fontos megjegyezni, hogy a fémek öregedése és korróziója is előfordulhat erős stimulánsok nélkül is. Az elektrokémiai rozsdásodáshoz elegendő minimális savas környezeti hatás, ami beltéren is jelen lehet. De leggyakrabban az ilyen folyamatokat az autók elembázisának vetik alá. Ilyen helyzetekben az elektrokémiai korrózió oka lehet a karburátorfúvókák, üzemanyagszelepek eltömődése, az elektromos berendezések párjainak huzalozásának megsértése stb.
Korrózióvédelmi intézkedések
A legtöbb védőfelszerelés egy külső bevonat, amelytől a szerkezet tönkremenetele kezdődik. Ehhez speciális bevonatok, festékek, porok, zománcok és lakkkészítmények használhatók. A korróziós károk ellen hatékony gátat képeznek a szerkezet vagy alkatrész üzembe helyezése előtti előhorganyzás is.
A komolyabb előkészítés az ötvözéssel is jár. A szerkezet ilyen módosítása különösen megváltoztathatja a fém öregedésének sebességét, mind felfelé, mind lefelé. A termelésben és az iparban is léteznek speciális high-tech módszerek. Ide tartozik a phaoliting, a légtelenítés és a gáz hőkezelés.
Következtetés
A felsorolt roncsolási folyamatok és a fémek szerkezetének megváltozása csak egy része azoknak a jelenségeknek, amelyek befolyásolhatják az anyag tulajdonságait. Különleges helyet foglal el köztük a fáradtság hatása. Ez egy olyan folyamat, amelyben a fokozatosan felhalmozódó sérülések a szerkezet feszültségének növekedését okozzák, ami ezt követően az üzemi tulajdonságok elvesztéséhez vezet. De a fém öregedésével ellentétben a fém kifáradását szinte mindig külső fizikai hatások okozzák.
Annak érdekében, hogy a vizsgált folyamatok egyike se legyen negatív hatással a termék szerkezeti stabilitására, először fel kell mérni a termék bizonyos tényezők hatására való érzékenységét. Ehhez a technológusok speciális módszereket dolgoznak ki a munkadarabok megfigyelésére, jelezve azok gyenge és erős műszaki és fizikai tulajdonságait a tervezési anyagoknál.
