Unul dintre cele mai frecvente materiale folosite în industrie și construcții este metalul. Chiar și pe fondul apariției fibrei de sticlă tehnologică și a compozitelor, combinațiile sale unice de proprietăți de performanță nu își pierd relevanța. Cu toate acestea, factori precum îmbătrânirea metalului, efectele de oboseală, coroziunea și alte procese de degradare limitează aplicarea acestuia, forțând tehnologii să caute modalități de a crește durabilitatea structurii.
Procesul de îmbătrânire
Îmbătrânirea aliajelor metalice și a elementelor pure este înțeleasă ca o schimbare a performanței acestora. În timp, design-urile și piesele se schimbă în structura lor, ceea ce se reflectă în performanță. Se crede că procesul de îmbătrânire a metalelor are consecințe negative, deși provoacă și o creștere a anumitor proprietăți tehnice și fizice utile. De exemplu, duritatea materialului crește, deși fragilitatea crește și în paralel. În orice caz, modificarea structurii se abate de la performanța așteptată, de exemplu, la dezvoltarea unui proiect de clădire sau de inginerie.
Timpul este principala cauză a îmbătrânirii, dar nu singura. Condițiile externe pot juca un rol important în acest proces.în special medii chimice agresive cu care materialul intră în contact. În condiții normale de funcționare, are loc o îmbătrânire mecanică lentă a metalului, împotriva căreia atomii produsului suferă difuzie.
Îmbătrânire artificială
Deoarece acest proces nu duce întotdeauna la o pierdere completă a valorii operaționale a materialului și, de asemenea, contribuie la creșterea unor calități, se folosește adesea îmbătrânirea artificială. De exemplu, această tehnică se aplică aliajelor de aluminiu și titan pentru a le crește rezistența. Acest efect este obținut prin tratament termic. Dacă îmbătrânirea naturală a metalului poate avea loc foarte lent chiar și la temperatura normală a camerei, atunci procesul artificial necesită o întărire specială. Dar este important să se țină cont de diferența fundamentală dintre această metodă și tehnologia de revenire a metalelor. Îmbătrânirea în condiții create artificial determină o creștere a durității și rezistenței, dar contribuie și la scăderea ductilității.
Măsuri pentru prevenirea îmbătrânirii
În principiu, acest proces nu poate fi oprit. Dar este foarte posibil să o încetinești sau să elimini factorii care stimulează îmbătrânirea, cu diferite grade de succes. De exemplu, în unele industrii, metalele structurilor individuale sunt tratate periodic cu soluții de protecție și lustruire, care reduc la minimum impactul factorilor negativi de operare - chimici, temperatură, mecanici etc. În ceea ce privește încetinirea efectului îmbătrânirii metalelor în condiții normale de funcționare, înÎn funcție de tipul structurii sau piesei, se poate aplica același tratament termic. Sudorii, de exemplu, expun cusăturile la temperaturi ridicate la 600-650 °C. Această tehnică seamănă mai mult cu călirea metalelor, dar reduce și intensitatea îmbătrânirii.
Coroziunea chimică
Procesul de ruginire este mai periculos pentru metale în ceea ce privește modificările calităților tehnice și fizice. Coroziunea poate apărea sub influența unei influențe chimice sau electrochimice asupra structurii. Și dacă îmbătrânirea metalului este lentă, atunci viteza de propagare a ruginii poate fi foarte mare în funcție de condițiile externe.
Procesele de coroziune chimică au loc de obicei în cazurile în care metalul este în contact direct cu soluții acide, medii gazoase, săruri și alcalii. Aceștia sunt cei mai activi promotori de coroziune care se găsesc întotdeauna în mediu, dar sub diferite forme. În cele din urmă, pe zona afectată se formează un strat fragil și liber, a cărui prezență reduce durabilitatea materialului.
Coroziunea electrică
În acest caz, există un proces de interacțiune spontană a produselor metalice cu mediul electrolitic. Pe fondul său, piesa suferă oxidare, iar componenta activă lichidă este restabilită. Astfel de procese pot avea loc la punctele de contact dintre aliajele care au sarcini diferite ale electrozilor. Dacă în astfel de zone există sare sausoluții acide, apoi se formează o pereche galvanică, în care funcția de anod este îndeplinită de un element cu o sarcină scăzută a electrodului. În consecință, un potențial ridicat face din metal un catod.
Este important de reținut că atât îmbătrânirea, cât și coroziunea metalului pot apărea chiar și fără stimulenți puternici. Pentru ruginirea electrochimică este suficientă expunerea minimă la un mediu acid, care poate fi prezent și în interior. Dar cel mai adesea astfel de procese sunt supuse elementului de bază al mașinilor. Cauza coroziunii electrochimice în astfel de situații poate fi înfundarea jeturilor carburatorului, supapelor de combustibil, încălcări ale cablajului perechilor de echipamente electrice etc.
Măsuri de control al coroziunii
Majoritatea echipamentului de protecție este un strat exterior, de la care începe distrugerea structurii. Pentru aceasta, pot fi folosite acoperiri speciale, vopsele, pulberi, emailuri si compozitii de lacuri. O barieră eficientă împotriva deteriorarii coroziunii este, de asemenea, formată prin metodele de pre-galvanizare înainte de punerea în funcțiune a unei structuri sau a unei piese.
Pregătirea mai serioasă implică și aliere. O astfel de modificare a structurii, în special, poate modifica rata de îmbătrânire a metalului, atât în sus, cât și în jos. Există și metode speciale de în altă tehnologie utilizate în producție și industrie. Acestea includ faolitarea, dezaerarea și tratamentul termic cu gaz.
Concluzie
Procesele enumerate de distrugere și modificări în structura metalelor sunt doar o parte a acelor fenomene care pot afecta caracteristicile materialului. Un loc aparte printre ele îl ocupă efectul oboselii. Acesta este un proces în care daunele acumulate treptat determină o creștere a tensiunii în structură, ceea ce duce ulterior la o pierdere a proprietăților operaționale. Dar, spre deosebire de îmbătrânirea metalului, oboseala acestuia este aproape întotdeauna cauzată de influențe fizice externe.
Pentru a ne asigura că niciunul dintre procesele avute în vedere nu are un impact negativ asupra stabilității structurale a produsului, este necesar să se evalueze inițial susceptibilitatea acestuia la influența anumitor factori. Pentru aceasta, tehnologii dezvoltă metode speciale de monitorizare a pieselor de prelucrat, indicând calitățile lor tehnice și fizice slabe și puternice pentru materialele de proiectare.
