Một trong những vật liệu phổ biến nhất được sử dụng trong công nghiệp và xây dựng là kim loại. Ngay cả trong bối cảnh của sự xuất hiện của sợi thủy tinh và vật liệu tổng hợp công nghệ, sự kết hợp độc đáo của các đặc tính hiệu suất của nó không làm mất đi sự liên quan của chúng. Tuy nhiên, các yếu tố như lão hóa kim loại, hiệu ứng mỏi, ăn mòn và các quá trình xuống cấp khác hạn chế ứng dụng của nó, buộc các nhà công nghệ phải tìm cách để tăng độ bền của cấu trúc.
Quá trình lão hóa
Sự lão hóa của hợp kim kim loại và các nguyên tố tinh khiết được hiểu là sự thay đổi tính năng của chúng. Theo thời gian, thiết kế và các bộ phận thay đổi trong cấu trúc của chúng, điều này được phản ánh qua hiệu suất. Người ta tin rằng quá trình lão hóa kim loại có những hậu quả tiêu cực, mặc dù nó cũng gây ra sự gia tăng các đặc tính vật lý và kỹ thuật hữu ích nhất định. Ví dụ, độ cứng của vật liệu tăng lên, mặc dù độ giòn cũng tăng song song. Trong bất kỳ trường hợp nào, sự thay đổi trong cấu trúc sẽ sai lệch so với hiệu suất được mong đợi, chẳng hạn như khi phát triển một tòa nhà hoặc dự án kỹ thuật.
Thời gian là nguyên nhân chính dẫn đến lão hóa, nhưng không phải là duy nhất. Các điều kiện bên ngoài có thể đóng một vai trò quan trọng trong quá trình này.đặc biệt là môi trường xâm thực hóa học mà vật liệu tiếp xúc. Trong điều kiện vận hành bình thường, kim loại bị lão hóa cơ học chậm xảy ra, khiến các nguyên tử của sản phẩm bị khuếch tán.
Lão hóa nhân tạo
Vì quá trình này không phải lúc nào cũng làm mất hoàn toàn giá trị hoạt động của vật liệu và cũng góp phần vào sự phát triển của một số phẩm chất, nên quá trình lão hóa nhân tạo thường được sử dụng. Ví dụ, kỹ thuật này được áp dụng cho hợp kim nhôm và titan để tăng độ bền của chúng. Hiệu ứng này đạt được thông qua xử lý nhiệt. Nếu quá trình lão hóa tự nhiên của kim loại có thể xảy ra rất chậm ngay cả ở nhiệt độ phòng bình thường, thì quá trình nhân tạo đòi hỏi phải làm cứng đặc biệt. Nhưng điều quan trọng là phải tính đến sự khác biệt cơ bản giữa phương pháp này và công nghệ tôi luyện kim loại. Lão hóa trong các điều kiện nhân tạo làm tăng độ cứng và độ bền, nhưng cũng góp phần làm giảm độ dẻo.
Biện pháp ngăn ngừa lão hóa
Về nguyên tắc, quá trình này không thể dừng lại. Nhưng hoàn toàn có thể làm chậm lại hoặc loại bỏ các yếu tố kích thích lão hóa, với mức độ thành công khác nhau. Ví dụ, trong một số ngành công nghiệp, kim loại của các cấu trúc riêng lẻ được xử lý định kỳ bằng các dung dịch bảo vệ và đánh bóng, nhằm giảm thiểu tác động của các yếu tố vận hành tiêu cực - hóa học, nhiệt độ, cơ học, v.v. Cũng như làm chậm tác động của quá trình lão hóa kim loại trong điều kiện hoạt động bình thường, trongTùy thuộc vào loại kết cấu hoặc bộ phận, có thể áp dụng cùng một phương pháp xử lý nhiệt. Ví dụ, thợ hàn để các đường nối tiếp xúc với nhiệt độ cao ở 600-650 ° C. Kỹ thuật này gần giống với tôi luyện kim loại, nhưng nó cũng làm giảm cường độ lão hóa.
Ăn mòn hóa học
Quá trình gỉ nguy hiểm hơn đối với kim loại về sự thay đổi chất lượng kỹ thuật và vật lý. Ăn mòn có thể xảy ra dưới tác động của ảnh hưởng hóa học hoặc điện hóa đối với kết cấu. Và nếu kim loại bị lão hóa chậm, thì tốc độ lan truyền rỉ sét có thể rất cao tùy thuộc vào điều kiện bên ngoài.
Quá trình ăn mòn hóa học thường diễn ra trong trường hợp kim loại tiếp xúc trực tiếp với dung dịch axit, môi trường khí, muối và kiềm. Đây là những chất xúc tiến ăn mòn tích cực nhất luôn được tìm thấy trong môi trường, nhưng ở các dạng khác nhau. Cuối cùng, một lớp giòn và lỏng lẻo hình thành trên khu vực bị ảnh hưởng, sự hiện diện của lớp này làm giảm độ bền của vật liệu.
Ăn mòn điện
Trong trường hợp này, có một quá trình tương tác tự phát của các sản phẩm kim loại với môi trường điện phân. Trong bối cảnh của nó, bộ phận trải qua quá trình oxy hóa và thành phần hoạt tính lỏng được phục hồi. Các quá trình như vậy có thể xảy ra tại các điểm tiếp xúc giữa các hợp kim có điện tích điện cực khác nhau. Nếu trong những khu vực như vậy có muối hoặcdung dịch axit, sau đó một cặp galvanic được hình thành, trong đó chức năng anot được thực hiện bởi một phần tử có điện tích điện cực thấp. Do đó, khả năng cao làm cho kim loại trở thành cực âm.
Điều quan trọng cần lưu ý là cả quá trình lão hóa và ăn mòn kim loại đều có thể xảy ra ngay cả khi không có chất kích thích mạnh. Đối với rỉ điện hóa, chỉ cần tiếp xúc tối thiểu với môi trường axit là đủ, môi trường này cũng có thể xuất hiện trong nhà. Nhưng hầu hết các quá trình như vậy đều phụ thuộc vào cơ sở phần tử của ô tô. Nguyên nhân của ăn mòn điện hóa trong những tình huống như vậy có thể là tắc nghẽn các vòi phun của bộ chế hòa khí, van nhiên liệu, vi phạm trong hệ thống dây điện của các cặp thiết bị điện, v.v.
Biện pháp kiểm soát ăn mòn
Hầu hết các thiết bị bảo vệ là một lớp phủ bên ngoài, từ đó sự phá hủy cấu trúc bắt đầu. Đối với điều này, có thể sử dụng các chất phủ đặc biệt, sơn, bột, men và các chế phẩm vecni. Một rào cản hiệu quả chống lại sự phá hủy do ăn mòn cũng được hình thành bằng phương pháp mạ kẽm trước khi đưa một cấu trúc hoặc bộ phận vào hoạt động.
Chuẩn bị nghiêm túc hơn cũng liên quan đến hợp kim hóa. Đặc biệt, một sự thay đổi cấu trúc như vậy có thể làm thay đổi tốc độ lão hóa của kim loại, theo cả hướng lên và xuống. Ngoài ra còn có các phương pháp công nghệ cao đặc biệt được sử dụng trong sản xuất và công nghiệp. Chúng bao gồm phaoliting, khử khí và xử lý nhiệt khí.
Kết
Các quá trình phá hủy và thay đổi cấu trúc của kim loại được liệt kê chỉ là một phần của những hiện tượng có thể ảnh hưởng đến các đặc tính của vật liệu. Một vị trí đặc biệt trong số họ bị chiếm đóng bởi hiệu ứng của sự mệt mỏi. Đây là một quá trình trong đó hư hỏng tích lũy dần dần gây ra sự gia tăng ứng suất trong kết cấu, sau đó dẫn đến mất các đặc tính hoạt động. Nhưng không giống như sự lão hóa của kim loại, sự mệt mỏi của nó hầu như luôn luôn do các tác động vật lý bên ngoài gây ra.
Để đảm bảo rằng không có quy trình nào được coi là có tác động tiêu cực đến tính ổn định cấu trúc của sản phẩm, cần phải đánh giá ban đầu tính nhạy cảm của sản phẩm đối với ảnh hưởng của các yếu tố nhất định. Vì vậy, các nhà công nghệ phát triển các phương pháp đặc biệt để theo dõi phôi, chỉ ra chất lượng vật lý và kỹ thuật yếu và mạnh của chúng cho vật liệu thiết kế.
