Eden najpogostejših materialov, ki se uporabljajo v industriji in gradbeništvu, je kovina. Tudi v ozadju nastanka tehnoloških steklenih vlaken in kompozitov njegove edinstvene kombinacije lastnosti delovanja ne izgubijo pomena. Vendar pa dejavniki, kot so staranje kovin, učinki utrujenosti, korozija in drugi procesi razgradnje, omejujejo njegovo uporabo, zaradi česar so tehnologi prisiljeni iskati načine za povečanje vzdržljivosti konstrukcije.
Proces staranja
Staranje kovinskih zlitin in čistih elementov se razume kot sprememba njihove učinkovitosti. Sčasoma se dizajni in deli spreminjajo v svoji strukturi, kar se odraža v zmogljivosti. Menijo, da ima proces staranja kovin negativne posledice, čeprav povzroča tudi povečanje nekaterih uporabnih tehničnih in fizikalnih lastnosti. Na primer, trdota materiala se poveča, čeprav se vzporedno povečuje tudi krhkost. V vsakem primeru sprememba strukture odstopa od pričakovane zmogljivosti, na primer pri razvoju stavbe ali inženirskega projekta.
Čas je glavni vzrok staranja, a ne edini. Zunanji pogoji lahko igrajo pomembno vlogo pri tem procesu.predvsem kemično agresivna okolja, s katerimi pride material v stik. V normalnih delovnih pogojih pride do počasnega mehanskega staranja kovine, proti kateremu se atomi izdelka difuzijo.
Umetno staranje
Ker ta postopek ne vodi vedno do popolne izgube operativne vrednosti materiala in prispeva tudi k rasti nekaterih lastnosti, se pogosto uporablja umetno staranje. Ta tehnika se na primer uporablja za aluminijeve in titanove zlitine, da se poveča njihova trdnost. Ta učinek se doseže s toplotno obdelavo. Če lahko naravno staranje kovine poteka zelo počasi tudi pri normalni sobni temperaturi, potem umetni proces zahteva posebno utrjevanje. Vendar je pomembno upoštevati temeljno razliko med to metodo in tehnologijo kaljenja kovin. Staranje v umetno ustvarjenih pogojih povzroči povečanje trdote in trdnosti, prispeva pa tudi k zmanjšanju duktilnosti.
Ukrepi za preprečevanje staranja
Načeloma tega procesa ni mogoče ustaviti. A dejavnike, ki spodbujajo staranje, ga je povsem mogoče upočasniti ali odpraviti z različno uspešnostjo. Na primer, v nekaterih panogah se kovine posameznih konstrukcij občasno obdelajo z zaščitnimi raztopinami in polirnimi polirji, ki zmanjšujejo vpliv negativnih dejavnikov delovanja - kemičnih, temperaturnih, mehanskih itd. Kar zadeva upočasnitev učinka staranja kovin v normalnih pogojih delovanja, vGlede na vrsto strukture ali dela se lahko uporabi enaka toplotna obdelava. Varilci, na primer, izpostavljajo šive visokim temperaturam pri 600-650 °C. Ta tehnika je bolj podobna kaljenju kovin, vendar zmanjšuje tudi intenzivnost staranja.
Kemična korozija
Proces rjavenja je za kovine bolj nevaren v smislu sprememb tehničnih in fizičnih lastnosti. Korozija se lahko pojavi pod vplivom kemičnega ali elektrokemičnega vpliva na strukturo. In če je staranje kovine počasno, je lahko stopnja širjenja rje zelo visoka, odvisno od zunanjih pogojev.
Postopki kemične korozije običajno potekajo v primerih, ko je kovina v neposrednem stiku s kislinskimi raztopinami, plinastimi mediji, solmi in alkalijami. To so najaktivnejši pospeševalci korozije, ki jih vedno najdemo v okolju, vendar v različnih oblikah. Na koncu se na prizadetem območju oblikuje krhka in ohlapna plast, katere prisotnost zmanjša obstojnost materiala.
Električna korozija
V tem primeru gre za proces spontane interakcije kovinskih izdelkov z elektrolitskim medijem. V ozadju se del oksidira in tekoča aktivna komponenta se obnovi. Takšni procesi se lahko pojavijo na stičnih točkah med zlitinami, ki imajo različne naboje elektrod. Če so na takih območjih sol ozkislinskih raztopin, potem nastane galvanski par, v katerem anodno funkcijo opravlja element z nizkim nabojem elektrode. V skladu s tem visok potencial naredi kovino katodo.
Pomembno je omeniti, da lahko pride do staranja in korozije kovine tudi brez močnih stimulansov. Za elektrokemično rjavenje zadostuje minimalna izpostavljenost kislemu okolju, ki je lahko prisotno tudi v zaprtih prostorih. Toda najpogosteje so takšni procesi podvrženi elementarni bazi avtomobilov. Vzrok za elektrokemično korozijo v takih situacijah je lahko zamašitev šobe uplinjača, ventilov za gorivo, kršitve v ožičenju parov električne opreme itd.
ukrepi proti koroziji
Večina zaščitne opreme je zunanji premaz, iz katerega se začne uničenje strukture. Za to se lahko uporabljajo posebni premazi, barve, praški, emajli in laki. Učinkovito oviro proti korozijskim poškodbam tvorijo tudi metode predhodnega pocinkanja pred začetkom obratovanja konstrukcije ali dela.
Resnejša priprava vključuje tudi legiranje. Zlasti takšna sprememba strukture lahko spremeni hitrost staranja kovine, tako navzgor kot navzdol. V proizvodnji in industriji se uporabljajo tudi posebne visokotehnološke metode. Ti vključujejo phaoliting, odzračevanje in toplotno obdelavo s plinom.
Sklep
Našteti procesi uničenja in spremembe v strukturi kovin so le del tistih pojavov, ki lahko vplivajo na lastnosti materiala. Posebno mesto med njimi zavzema učinek utrujenosti. To je proces, pri katerem postopoma nakopičena poškodba povzroči povečanje napetosti v konstrukciji, kar posledično vodi do izgube operativnih lastnosti. Toda za razliko od staranja kovine je njena utrujenost skoraj vedno posledica zunanjih fizičnih vplivov.
Za zagotovitev, da noben od obravnavanih procesov ne vpliva negativno na strukturno stabilnost izdelka, je treba na začetku oceniti njegovo dovzetnost za vpliv določenih dejavnikov. Za to tehnologi razvijejo posebne metode za spremljanje obdelovancev, ki kažejo na njihove šibke in močne tehnične in fizične lastnosti za konstrukcijske materiale.
