Jedan od najčešćih materijala koji se koriste u industriji i građevinarstvu je metal. Čak i na pozadini pojave tehnoloških staklenih vlakana i kompozita, njegove jedinstvene kombinacije svojstava izvedbe ne gube svoju važnost. Međutim, čimbenici kao što su starenje metala, učinci zamora, korozija i drugi procesi degradacije ograničavaju njegovu primjenu, prisiljavajući tehnologe da traže načine za povećanje trajnosti strukture.
Proces starenja
Starenje metalnih legura i čistih elemenata shvaća se kao promjena u njihovoj izvedbi. S vremenom se dizajn i dijelovi mijenjaju u svojoj strukturi, što se odražava na performanse. Smatra se da proces starenja metala ima negativne posljedice, iako također uzrokuje 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 učinka koji se očekuje, na primjer, pri razvoju građevinskog ili inženjerskog projekta.
Vrijeme je glavni uzrok starenja, ali ne i jedini. Vanjski uvjeti mogu igrati značajnu ulogu u ovom procesu.posebno kemijski agresivne sredine s kojima materijal dolazi u dodir. U normalnim radnim uvjetima dolazi do sporog mehaničkog starenja metala, prema kojem atomi proizvoda podliježu difuziji.
Umjetno starenje
Budući da ovaj proces ne dovodi uvijek do potpunog gubitka operativne vrijednosti materijala, a pridonosi i rastu nekih kvaliteta, često se koristi umjetno starenje. Na primjer, ova tehnika se primjenjuje na aluminijske i titanijeve legure kako bi se povećala njihova čvrstoća. Ovaj učinak postiže se toplinskom obradom. Ako se prirodno starenje metala može odvijati vrlo sporo čak i pri normalnoj sobnoj temperaturi, tada umjetni proces zahtijeva posebno otvrdnjavanje. Ali važno je uzeti u obzir temeljnu razliku između ove metode i tehnologije kaljenja metala. Starenje u umjetno stvorenim uvjetima uzrokuje povećanje tvrdoće i čvrstoće, ali također doprinosi smanjenju duktilnosti.
Mjere za sprječavanje starenja
U principu, ovaj proces se ne može zaustaviti. No sasvim ga je moguće usporiti ili eliminirati čimbenike koji potiču starenje, s različitim stupnjevima uspjeha. Primjerice, u nekim industrijama metali pojedinih konstrukcija se povremeno tretiraju zaštitnim otopinama i polirima, čime se minimizira utjecaj negativnih čimbenika rada – kemijskih, temperaturnih, mehaničkih itd. Što se tiče usporavanja učinka starenja metala u normalnim radnim uvjetima, uOvisno o vrsti strukture ili dijela, može se primijeniti ista toplinska obrada. Zavarivači, na primjer, izlažu šavove visokim temperaturama na 600-650 °C. Ova tehnika je sličnija kaljenju metala, ali također smanjuje intenzitet starenja.
Kemijska korozija
Proces hrđe je opasniji za metale u smislu promjena tehničkih i fizičkih kvaliteta. Korozija može nastati pod utjecajem kemijskog ili elektrokemijskog utjecaja na strukturu. A ako je starenje metala sporo, tada stopa širenja hrđe može biti vrlo visoka ovisno o vanjskim uvjetima.
Postupci kemijske korozije obično se odvijaju u slučajevima kada je metal u izravnom kontaktu s kiselinskim otopinama, plinovitim medijima, solima i lužinama. To su najaktivniji promotori korozije koji se uvijek nalaze u okolišu, ali u različitim oblicima. Na kraju se na zahvaćenom području stvara krhki i labav sloj, čija prisutnost smanjuje trajnost materijala.
Električna korozija
U ovom slučaju dolazi do procesa spontane interakcije metalnih proizvoda s elektrolitičkim medijem. Na njegovoj pozadini, dio prolazi oksidaciju, a tekuća aktivna komponenta se obnavlja. Takvi se procesi mogu dogoditi na mjestima kontakta između legura koje imaju različite naboje elektroda. Ako u takvim područjima ima soli ilikiselih otopina, tada nastaje galvanski par, u kojem anodnu funkciju obavlja element s malim nabojem elektrode. Sukladno tome, visoki potencijal čini metal katodom.
Važno je napomenuti da se starenje i korozija metala mogu pojaviti čak i bez jakih stimulansa. Za elektrokemijsko hrđanje dovoljna je minimalna izloženost kiseloj sredini, koja može biti prisutna i u zatvorenom prostoru. Ali najčešće su takvi procesi podvrgnuti elementarnoj bazi automobila. Uzrok elektrokemijske korozije u takvim situacijama može biti začepljenje mlaznica rasplinjača, ventila goriva, 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. Učinkovita barijera protiv oštećenja od korozije također se formira metodama prethodnog pocinčavanja prije puštanja strukture ili dijela u rad.
Ozbiljnija priprema također uključuje legiranje. Takva modifikacija strukture, posebice, 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 toplinsku obradu plina.
Zaključak
Navedeni procesi destrukcije i promjene u strukturi metala samo su dio onih pojava koje mogu utjecati na karakteristike materijala. Posebno mjesto među njima zauzima učinak 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 umor gotovo je uvijek uzrokovan vanjskim fizičkim utjecajima.
Kako bi se osiguralo da nijedan od razmatranih procesa nema negativan utjecaj na strukturnu stabilnost proizvoda, potrebno je prvotno procijeniti njegovu osjetljivost na utjecaj određenih čimbenika. Za to tehnolozi razvijaju posebne metode za praćenje izradaka, ukazujući na njihove slabe i jake tehničke i fizičke kvalitete za konstrukcijske materijale.
