Eines der am häufigsten verwendeten Materialien in Industrie und Bauwesen ist Metall. Auch vor dem Hintergrund des Aufkommens von technologischen Glasfasern und Verbundwerkstoffen verlieren seine einzigartigen Kombinationen von Leistungseigenschaften nicht an Relevanz. Faktoren wie Metall alterung, Ermüdungseffekte, Korrosion und andere Abbauprozesse schränken jedoch seine Anwendung ein und zwingen Technologen, nach Wegen zu suchen, um die H altbarkeit der Struktur zu erhöhen.
Der Alterungsprozess
Die Alterung von Metalllegierungen und reinen Elementen wird als Veränderung ihrer Leistungsfähigkeit verstanden. Im Laufe der Zeit verändern sich Konstruktionen und Teile in ihrer Struktur, was sich in der Leistungsfähigkeit widerspiegelt. Es wird angenommen, dass der Prozess der Metall alterung negative Folgen hat, obwohl er auch eine Verbesserung bestimmter nützlicher technischer und physikalischer Eigenschaften bewirkt. So steigt beispielsweise die Härte des Materials, parallel nimmt aber auch die Sprödigkeit zu. In jedem Fall weicht die Strukturänderung von der Leistung ab, die beispielsweise bei der Entwicklung eines Bau- oder Ingenieurprojekts erwartet wird.
Zeit ist die Hauptursache des Alterns, aber nicht die einzige. Äußere Bedingungen können bei diesem Prozess eine bedeutende Rolle spielen.besonders chemisch aggressive Umgebungen, mit denen das Material in Kontakt kommt. Unter normalen Betriebsbedingungen findet eine langsame mechanische Alterung des Metalls statt, gegen die die Atome des Produkts diffundieren.
Künstliche Alterung
Da dieser Prozess nicht immer zu einem vollständigen Verlust des Gebrauchswertes des Materials führt und auch zum Wachstum einiger Qualitäten beiträgt, wird häufig auf künstliche Alterung zurückgegriffen. Diese Technik wird beispielsweise bei Aluminium- und Titanlegierungen angewendet, um deren Festigkeit zu erhöhen. Dieser Effekt wird durch eine Wärmebehandlung erreicht. Wenn die natürliche Alterung des Metalls auch bei normaler Raumtemperatur nur sehr langsam erfolgen kann, erfordert der künstliche Prozess eine spezielle Härtung. Es ist jedoch wichtig, den grundlegenden Unterschied zwischen diesem Verfahren und der Technologie des Metallhärtens zu berücksichtigen. Die Alterung unter künstlich geschaffenen Bedingungen bewirkt eine Erhöhung der Härte und Festigkeit, trägt aber auch zu einer Abnahme der Duktilität bei.
Maßnahmen zur Vorbeugung des Alterns
Dieser Prozess kann prinzipiell nicht gestoppt werden. Aber es ist durchaus möglich, es zu verlangsamen oder die Faktoren zu beseitigen, die das Altern anregen, mit unterschiedlichem Erfolg. Beispielsweise werden in einigen Branchen Metalle einzelner Strukturen regelmäßig mit Schutzlösungen und Polituren behandelt, die die Auswirkungen negativer Betriebsfaktoren minimieren - chemisch, temperaturbedingt, mechanisch usw. Um die Auswirkungen der Metall alterung unter normalen Betriebsbedingungen zu verlangsamen, inAbhängig von der Art der Struktur oder des Teils kann die gleiche Wärmebehandlung angewendet werden. Schweißer beispielsweise setzen Nähte hohen Temperaturen von 600-650 °C aus. Diese Technik ähnelt eher dem Anlassen von Metall, verringert jedoch auch die Intensität der Alterung.
Chemische Korrosion
Der Prozess des Rostens ist für Metalle im Hinblick auf Änderungen der technischen und physikalischen Eigenschaften gefährlicher. Korrosion kann unter dem Einfluss chemischer oder elektrochemischer Einflüsse auf die Struktur auftreten. Und wenn das Metall langsam altert, kann die Rostausbreitungsgeschwindigkeit je nach äußeren Bedingungen sehr hoch sein.
Chemische Korrosionsprozesse finden meist dort statt, wo das Metall in direkten Kontakt mit sauren Lösungen, gasförmigen Medien, Salzen und Laugen kommt. Dies sind die aktivsten Korrosionsförderer, die immer in der Umwelt vorkommen, jedoch in unterschiedlicher Form. Letztlich bildet sich an der betroffenen Stelle eine spröde und lockere Schicht, deren Anwesenheit die H altbarkeit des Materials mindert.
Elektrokorrosion
In diesem Fall gibt es einen Prozess der spontanen Wechselwirkung von Metallprodukten mit dem elektrolytischen Medium. Vor seinem Hintergrund wird das Teil oxidiert und die flüssige aktive Komponente wird wiederhergestellt. Solche Prozesse können an Kontaktstellen zwischen Legierungen mit unterschiedlichen Elektrodenladungen auftreten. Wenn in solchen Gebieten Salz oderSäurelösungen, dann bildet sich ein galvanisches Paar, bei dem die Anodenfunktion von einem Element mit geringer Elektrodenladung übernommen wird. Entsprechend macht ein hohes Potential das Metall zur Kathode.
Es ist wichtig zu beachten, dass sowohl Alterung als auch Korrosion von Metall auch ohne starke Stimulanzien auftreten können. Für das elektrochemische Rosten genügt eine minimale Einwirkung einer sauren Umgebung, die auch in Innenräumen vorhanden sein kann. Meistens werden solche Prozesse jedoch der Elementbasis von Autos unterzogen. Die Ursache für elektrochemische Korrosion in solchen Situationen kann das Verstopfen von Vergaserdüsen, Kraftstoffventilen, Verletzungen in der Verkabelung von elektrischen Gerätepaaren usw. sein.
Korrosionsschutzmaßnahmen
Die meisten Schutzausrüstungen sind eine äußere Beschichtung, von der aus die Zerstörung der Struktur beginnt. Hierfür können spezielle Beschichtungen, Farben, Pulver, Emails und Lackzusammensetzungen verwendet werden. Eine wirksame Barriere gegen Korrosionsschäden wird auch durch Vorverzinkungsverfahren gebildet, bevor eine Struktur oder ein Teil in Betrieb genommen wird.
Eine ernsthaftere Vorbereitung beinh altet auch das Legieren. Insbesondere eine solche Veränderung des Gefüges kann die Alterungsgeschwindigkeit des Metalls sowohl nach oben als auch nach unten verändern. Hinzu kommen spezielle Hightech-Verfahren in Produktion und Industrie. Dazu gehören Phaoliting, Entlüftung und thermische Gasbehandlung.
Schlussfolgerung
Die aufgeführten Zerstörungsprozesse und Veränderungen in der Struktur von Metallen sind nur ein Teil jener Phänomene, die die Eigenschaften des Materials beeinflussen können. Eine besondere Stellung unter ihnen nimmt die Wirkung der Ermüdung ein. Dies ist ein Prozess, bei dem allmählich kumulierte Schäden zu einer Spannungserhöhung in der Struktur führen, was in der Folge zu einem Verlust der Betriebseigenschaften führt. Aber im Gegensatz zur Alterung von Metall wird seine Ermüdung fast immer durch äußere physikalische Einflüsse verursacht.
Um sicherzustellen, dass keiner der betrachteten Prozesse einen negativen Einfluss auf die Strukturstabilität des Produktes hat, ist es notwendig, zunächst dessen Anfälligkeit gegenüber dem Einfluss bestimmter Faktoren zu beurteilen. Zu diesem Zweck entwickeln Technologen spezielle Methoden zur Überwachung von Werkstücken und zeigen ihre schwachen und starken technischen und physikalischen Eigenschaften für Designmaterialien an.
