یکی از متداول ترین مصالح مورد استفاده در صنعت و ساختمان فلز است. حتی در برابر پس‌زمینه ظهور فایبرگلاس و کامپوزیت‌های فن‌آوری، ترکیبات منحصربه‌فرد خواص عملکردی آن ارتباط خود را از دست نمی‌دهند. با این حال، عواملی مانند پیری فلز، اثرات خستگی، خوردگی و سایر فرآیندهای تخریب، کاربرد آن را محدود می‌کند و فن‌آوران را مجبور می‌کند به دنبال راه‌هایی برای افزایش دوام سازه باشند.
فرایند پیری
پیری آلیاژهای فلزی و عناصر خالص به عنوان تغییر در عملکرد آنها درک می شود. با گذشت زمان، طرح ها و قطعات در ساختار خود تغییر می کنند که در عملکرد منعکس می شود. اعتقاد بر این است که فرآیند پیری فلز عواقب منفی دارد، اگرچه باعث افزایش برخی خواص فنی و فیزیکی مفید می شود. به عنوان مثال، سختی مواد افزایش می یابد، اگرچه شکنندگی نیز به طور موازی افزایش می یابد. در هر صورت، تغییر در ساختار از عملکرد مورد انتظار، برای مثال، هنگام توسعه یک ساختمان یا پروژه مهندسی منحرف می‌شود.
زمان عامل اصلی پیری است، اما نه تنها علت. شرایط بیرونی می تواند نقش بسزایی در این فرآیند داشته باشد.به خصوص محیط های تهاجمی شیمیایی که مواد با آنها تماس پیدا می کند. در شرایط عملیاتی معمولی، پیری مکانیکی آهسته فلز رخ می‌دهد که در برابر آن اتم‌های محصول تحت نفوذ قرار می‌گیرند.
پیری مصنوعی
از آنجایی که این فرآیند همیشه منجر به از بین رفتن کامل ارزش عملیاتی مواد نمی شود و همچنین به رشد برخی از کیفیت ها کمک می کند، اغلب از پیری مصنوعی استفاده می شود. به عنوان مثال، این تکنیک برای آلیاژهای آلومینیوم و تیتانیوم به منظور افزایش استحکام آنها اعمال می شود. این اثر از طریق عملیات حرارتی به دست می آید. اگر پیری طبیعی فلز حتی در دمای معمولی اتاق بسیار آهسته اتفاق بیفتد، فرآیند مصنوعی نیاز به سخت شدن خاصی دارد. اما مهم است که تفاوت اساسی بین این روش و فناوری تمپر فلز را در نظر بگیرید. پیری در شرایط ایجاد شده مصنوعی باعث افزایش سختی و استحکام می شود، اما همچنین به کاهش شکل پذیری کمک می کند.
اقدامات پیشگیری از پیری
در اصل، این روند نمی تواند متوقف شود. اما کاهش سرعت آن یا حذف عوامل تحریک کننده پیری با درجات مختلف موفقیت کاملاً ممکن است. به عنوان مثال، در برخی از صنایع، فلزات ساختارهای فردی به طور دوره‌ای با محلول‌های محافظ و پولیش‌ها درمان می‌شوند که تأثیر عوامل منفی عملکردی - شیمیایی، دما، مکانیکی و غیره را به حداقل می‌رساند. ، که دربسته به نوع ساختار یا قطعه، عملیات حرارتی یکسان ممکن است اعمال شود. به عنوان مثال، جوشکارها، درزها را در دمای بالا در دمای 600-650 درجه سانتیگراد قرار می دهند. این تکنیک بیشتر شبیه به حرارت دادن فلز است، اما شدت پیری را نیز کاهش می دهد.
خوردگی شیمیایی
فرآیند زنگ زدگی برای فلزات از نظر تغییرات کیفیت فنی و فیزیکی خطرناکتر است. خوردگی می تواند تحت تأثیر تأثیر شیمیایی یا الکتروشیمیایی بر ساختار رخ دهد. و اگر پیری فلز کند باشد، سرعت انتشار زنگ بسته به شرایط خارجی می تواند بسیار زیاد باشد.
فرایندهای خوردگی شیمیایی معمولاً در مواردی انجام می شود که فلز در تماس مستقیم با محلول های اسیدی، محیط های گازی، نمک ها و قلیاها باشد. اینها فعال ترین محرک های خوردگی هستند که همیشه در محیط یافت می شوند، اما به اشکال مختلف. در نهایت یک لایه شکننده و شل بر روی ناحیه آسیب دیده ایجاد می شود که وجود آن باعث کاهش دوام مواد می شود.
خوردگی الکتریکی
در این مورد، فرآیند برهمکنش خود به خودی محصولات فلزی با محیط الکترولیتی وجود دارد. در پس زمینه آن، قطعه تحت اکسیداسیون قرار می گیرد و جزء فعال مایع بازسازی می شود. چنین فرآیندهایی می توانند در نقاط تماس بین آلیاژهایی که بارهای الکترود متفاوتی دارند رخ دهد. اگر در چنین مناطقی نمک یامحلول های اسیدی، سپس یک جفت گالوانیکی تشکیل می شود که در آن عملکرد آند توسط عنصری با بار الکترود کم انجام می شود. بر این اساس، پتانسیل بالا، فلز را به یک کاتد تبدیل می کند.
مهم است که توجه داشته باشید که هم پیری و هم خوردگی فلز می تواند حتی بدون محرک های قوی رخ دهد. برای زنگ زدگی الکتروشیمیایی، حداقل قرار گرفتن در معرض یک محیط اسیدی کافی است، که می تواند در داخل خانه نیز وجود داشته باشد. اما اغلب چنین فرآیندهایی در معرض پایه عنصر اتومبیل ها قرار می گیرند. علت خوردگی الکتروشیمیایی در چنین شرایطی می تواند گرفتگی جت کاربراتور، سوپاپ سوخت، تخلف در سیم کشی جفت تجهیزات الکتریکی و غیره باشد.
اقدامات کنترل خوردگی
بیشتر تجهیزات حفاظتی یک پوشش بیرونی است که تخریب سازه از آن آغاز می شود. برای این کار می توان از پوشش ها، رنگ ها، پودرها، لعاب ها و ترکیبات لاک مخصوص استفاده کرد. یک مانع موثر در برابر آسیب خوردگی نیز با روش های پیش گالوانیزه قبل از راه اندازی یک سازه یا قطعه ایجاد می شود.
آماده سازی جدی تر نیز شامل آلیاژسازی است. چنین تغییری در ساختار، به ویژه، می تواند سرعت پیری فلز را به سمت بالا و پایین تغییر دهد. همچنین روش های ویژه ای با تکنولوژی بالا در تولید و صنعت استفاده می شود. اینها شامل فائولینگ، هوازدایی و عملیات حرارتی گاز است.
نتیجه گیری
فرایندهای ذکر شده تخریب و تغییرات در ساختار فلزات تنها بخشی از آن پدیده هایی هستند که می توانند بر ویژگی های ماده تأثیر بگذارند. جایگاه ویژه ای در بین آنها اثر خستگی است. این فرآیندی است که در آن آسیب انباشته تدریجی باعث افزایش تنش در سازه می شود که متعاقباً منجر به از دست دادن ویژگی های عملیاتی می شود. اما برخلاف پیری فلز، خستگی آن تقریباً همیشه ناشی از تأثیرات فیزیکی خارجی است.
برای اطمینان از اینکه هیچ یک از فرآیندهای در نظر گرفته شده تأثیر منفی بر پایداری ساختاری محصول ندارد، لازم است در ابتدا حساسیت آن به تأثیر عوامل خاص ارزیابی شود. برای این کار، فن‌آوران روشهای خاصی را برای نظارت بر قطعات کار ایجاد می‌کنند که نشان‌دهنده ویژگی‌های فنی و فیزیکی ضعیف و قوی آنها برای مواد طراحی است.
