Jedan od najčešćih materijala koji se koriste u industriji i građevinarstvu je metal. Čak i na pozadini pojave tehnoloških fiberglasa i kompozita, njegove jedinstvene kombinacije svojstava performansi ne gube na važnosti. Međutim, faktori kao što su starenje metala, efekti zamora, korozija i drugi procesi degradacije ograničavaju njegovu primjenu, prisiljavajući tehnologe da traže načine za povećanje trajnosti konstrukcije.
Proces starenja
Starenje metalnih legura i čistih elemenata shvata se kao promena u njihovim performansama. Vremenom se dizajn i dijelovi mijenjaju u svojoj strukturi, što se odražava na performanse. Smatra se da proces starenja metala ima negativne posljedice, iako uzrokuje i povećanje određenih korisnih tehničkih i fizičkih svojstava. Na primjer, povećava se tvrdoća materijala, iako se paralelno povećava i lomljivost. U svakom slučaju, promjena strukture odstupa od performansi koje se očekuju, na primjer, pri razvoju građevinskog ili inženjerskog projekta.
Vrijeme je glavni uzrok starenja, ali ne i jedini. Vanjski uslovi mogu igrati značajnu ulogu u ovom procesu.posebno hemijski agresivne sredine sa kojima materijal dolazi u kontakt. U normalnim radnim uslovima dolazi do sporog mehaničkog starenja metala, prema kojem atomi proizvoda prolaze kroz difuziju.
Umjetno starenje
Pošto ovaj proces ne dovodi uvijek do potpunog gubitka operativne vrijednosti materijala, a doprinosi i rastu nekih kvaliteta, često se koristi vještačko starenje. Na primjer, ova tehnika se primjenjuje na legure aluminija i titana kako bi se povećala njihova čvrstoća. Ovaj efekat se postiže termičkom obradom. Ako se prirodno starenje metala može odvijati vrlo sporo čak i pri normalnoj sobnoj temperaturi, tada je za umjetni proces potrebno posebno očvršćavanje. Ali važno je uzeti u obzir fundamentalnu razliku između ove metode i tehnologije kaljenja metala. Starenje u umjetno stvorenim uvjetima uzrokuje povećanje tvrdoće i čvrstoće, ali i doprinosi smanjenju duktilnosti.
Mjere za sprječavanje starenja
U principu, ovaj proces se ne može zaustaviti. Ali sasvim je moguće usporiti ili eliminisati faktore koji podstiču starenje, sa različitim stepenom uspeha. Na primjer, u pojedinim industrijama metali pojedinih konstrukcija se periodično tretiraju zaštitnim otopinama i poliranjima, koji minimiziraju utjecaj negativnih faktora rada – kemijskih, temperaturnih, mehaničkih itd. Što se tiče usporavanja efekta starenja metala u normalnim radnim uvjetima, inOvisno o vrsti konstrukcije ili dijela, može se primijeniti ista termička obrada. Zavarivači, na primjer, izlažu šavove visokim temperaturama na 600-650 °C. Ova tehnika je sličnija kaljenju metala, ali takođe smanjuje intenzitet starenja.
Hemijska korozija
Proces rđe je opasniji za metale u smislu promjena tehničkih i fizičkih kvaliteta. Korozija može nastati pod uticajem hemijskog ili elektrohemijskog uticaja na strukturu. A ako je starenje metala sporo, onda stopa širenja rđe može biti veoma visoka u zavisnosti od spoljašnjih uslova.
Proces hemijske korozije se obično odvija u slučajevima kada je metal u direktnom kontaktu sa rastvorima kiselina, gasovitim medijima, solima i alkalijama. To su najaktivniji promotori korozije koji se uvijek nalaze u okolišu, ali u različitim oblicima. Na kraju se na zahvaćenom području formira krhki i labav sloj, čije prisustvo smanjuje trajnost materijala.
Električna korozija
U ovom slučaju dolazi do procesa spontane interakcije metalnih proizvoda sa elektrolitičkim medijumom. Na njegovoj pozadini, dio prolazi kroz oksidaciju, a tečna aktivna komponenta se obnavlja. Takvi procesi se mogu dogoditi na mjestima kontakta između legura koje imaju različite naboje elektroda. Ako u takvim područjima ima soli ilikiselih otopina, tada se formira galvanski par u kojem anodnu funkciju obavlja element s malim nabojem elektrode. Shodno tome, visok potencijal čini metal katodom.
Važno je napomenuti da se starenje i korozija metala mogu javiti čak i bez jakih stimulansa. Za elektrohemijsko rđanje dovoljna je minimalna izloženost kiseloj sredini, koja može biti prisutna i u zatvorenom prostoru. Ali najčešće su takvi procesi podvrgnuti elementarnoj bazi automobila. Uzrok elektrohemijske korozije u takvim situacijama može biti začepljenje mlaznica karburatora, ventila za gorivo, kršenja u ožičenju parova električne opreme, itd.
Mjere kontrole korozije
Većina zaštitne opreme je vanjski premaz, od kojeg počinje uništavanje strukture. Za to se mogu koristiti posebni premazi, boje, prahovi, emajli i lakovi. Efikasna barijera protiv oštećenja od korozije takođe se formira metodama prethodnog pocinčavanja pre puštanja strukture ili dela u rad.
Ozbiljnija priprema uključuje i legiranje. Takva modifikacija strukture, posebno, može promijeniti brzinu starenja metala, kako prema gore tako i prema dolje. Postoje i posebne visokotehnološke metode koje se koriste u proizvodnji i industriji. To uključuje phaoliting, deaeraciju i termičku obradu plina.
Zaključak
Navedeni procesi destrukcije i promjene u strukturi metala samo su dio onih pojava koje mogu uticati na karakteristike materijala. Posebno mjesto među njima zauzima efekat umora. To je proces u kojem postupno nagomilana oštećenja uzrokuju povećanje naprezanja u konstrukciji, što potom dovodi do gubitka radnih svojstava. Ali za razliku od starenja metala, njegov zamor je gotovo uvijek uzrokovan vanjskim fizičkim utjecajima.
Kako bi se osiguralo da nijedan od razmatranih procesa nema negativan utjecaj na strukturnu stabilnost proizvoda, potrebno je na početku procijeniti njegovu osjetljivost na utjecaj određenih faktora. Za to, tehnolozi razvijaju posebne metode za praćenje radnih komada, ukazujući na njihove slabe i jake tehničke i fizičke kvalitete za materijale za dizajn.
