Właściwości mechaniczne materiałów

Prezentacja na temat: "Właściwości mechaniczne materiałów"— Zapis prezentacji:

1 Właściwości mechaniczne materiałów
moduł sprężystości, granica plastyczności, wytrzymałość, twardość, odporność na pękanie, wytrzymałość zmęczeniowa, odporność na pełzanie Zjawiska występujące w materiałach w trakcie eksploatacji nagłe pękanie zmęczenie materiału pełzanie utlenianie i korozja tarcie i zużycie trybologiczne

2 Korozja Korozja jest to proces niszczenia materiałów w wyniku reakcji chemicznych i elektrochemicznych zachodzących podczas zetknięcia się materiału z otaczającym je środowiskiem gazowym lub ciekłym. Proces zaczyna się na powierzchni. Ze względu na przyczyny zjawiska rozróżnia się dwa rodzaje korozji: chemiczną (utlenianie) elektrochemiczną Rozpoczęty proces korozji, o ile nie ulegnie zahamowaniu, prowadzi do całkowitego zniszczenia detalu. Odporność na korozję materiałów zależy głównie od: 1. Rodzaju materiału - składu chemicznego 2. Struktury 3. Stanu powierzchni

3 Korozja chemiczna metali - utlenianie - tworzenie tlenków

4 Szybkość utleniania zależna jest od szybkości dyfuzji jonów tlenu lub metalu przez powstającą warstwę tlenku, jej przewodnictwa elektrycznego i szczelności. Tlenki o właściwościach ochronnych: Cr2O3, Al2O3, SiO2, TiO2

5 Korozja elektrochemiczna
Korozja elektrochemiczna zachodzi w cieczach, zwykle w roztworach wodnych, na skutek przepływu prądu elektrycznego, z jednej części metalu do drugiej, za pośrednictwem elektrolitu. Przykładem jej może być rozpuszczanie metali w kwasach. Korozja elektrochemiczna (w środowisku wilgotnym) zachodzi znacznie szybciej niż utlenianie w suchych gazach Korozja elektrochemiczna jest wynikiem działania lokalnych ogniw galwanicznych tworzących się na powierzchni metalu.

6 Lokalne ogniwa korozyjne mogą powstawać:
wskutek zetknięcia dwóch różnych metali w wyniku zetknięcia metalu z wtrąceniami niemetalicznymi wskutek częściowej pasywacji metalu, tj. częściowego pokrycia go tlenkami w rezultacie naprężeń mechanicznych, występujących w metalu jako ogniwa stężeniowe tworzące się wówczas, gdy kawałek metalu styka się z roztworami o różnych stężeniach soli lub tlenu.

7 Każdy metal tego szeregu wypiera następne metale z roztworu ich soli.
Szereg elektrochemiczny metali: Na< Mg< Al< Zn< Fe< Cd< Co< Ni< Pb< H< Cu< Hg< Ag< Au ujemne potencjały normalne dodatnie potencjały normalne metale “nieszlachetne” metale “szlachetne” Każdy metal tego szeregu wypiera następne metale z roztworu ich soli. Im bardziej ujemna jest wartość potencjału normalnego metalu tym większą posiada on tendencję do przechodzenia do roztworu, czyli mniejszą odporność na korozję elektrochemiczną.

8 Przez pasywację rozumiemy zwiększenie odporności metalu na korozję przez utworzenie na jego powierzchni szczelnej i silnie przylegającej ochronnej warstewki tlenków, która chroni metal przed oddziaływaniem otaczającego środowiska. Warstewka ochronna może być wytworzona przez utlenienie powierzchni przez tlen gazowy lub jako wynik procesu elektrochemicznego.

9 Ze względu na skutki zniszczenia rozróżnia się korozję:
równomierną międzykrystaliczną lokalną: wżerową naprężeniową selektywną kontaktową Korozja międzykrystaliczna Korozja równomierna

10 Korozja lokalna: Korozja wżerowa Korozja naprężeniowa
F Korozja naprężeniowa zachodzi na skutek istnienia w metalu naprężeń o kierunku rozciągającym oraz ośrodka aktywnego.

11 Korozja selektywna Korozja kontaktowa zachodzi w miejscu styku różnych stopów metali np. stali ze stopem miedzi, dzięki czemu powstają lokalne ogniwa prowadzące do znacznego ubytku metalu.

12 Ochrona przed korozją Istnieje kilka sposobów ochrony przed korozją: Dobór odpowiedniego metalu lub stopu. 2. Osłabienie agresywności środowiska. Sposób ten można stosować, gdy ilość ośrodka atakującego jest ograniczona. przez usuwanie tlenu z elektrolitów o odczynie obojętnym np. odpowietrzanie wody kotłowej stosowanie inhibitorów (opóźniaczy). Są to substancje, które dodane do środowiska agresywnego, zmniejszają wybitnie szybkość procesów korozyjnych. 3. Stosowanie ochrony katodowej i protektorowej 4. Stosowanie powłok ochronnych

13 ochrona katodowa (zewnętrzym zródłem prądu) - polega na utrzymywaniu takiej różnicy potencjałów, aby chroniony metal był zawsze katodą. ochrona protektorowa - jest odmianą ochrony katodowej przy użyciu zewnętrzej elektrody o dostatecznie niskim potencjale w szeregu elektrochemicznym

14 Tarcie i zużycie trybologiczne
F = m P Wartości współczynników tarcia: Idealnie czyste metale w próżni >5 Czyste metale w powietrzu 0,5 - 2 Stal - stopy łożyskowe 0,1 – 0,5 Stal – ceramika 0,1 – 0,5 Metale i ceramika po polimerach 0,04 – 0,5 Smarowanie graniczne metali 0,05 – 0,2 Smarowanie hydrodynamiczne 0,001 – 0,005

15 Smarowanie graniczne Smarowanie hydrodynamiczne

16 Zużycie trybologiczne spowodowane jest procesami tarcia.
Intensywność tego zużycia zależy od odporności obszarów tarcia warstw wierzchnich i od rodzaju oddziaływania Bruzdowanie Ścinanie nierówności Ścinanie nierówności ścierniwem Odkształcenie plastyczne materiału

17 Zużycie ścierne: W obszarach tarcia występują cząstki ścierniwa (utwierdzone lub luźne) Zużycie adhezyjne Polega na lokalnym sczepianiu się powierzchni trących, na wierzchołkach nierówności powierzchni i następnym ich rozrywaniu. Występuje dla materiałów o dużym powinowactwie chemicznym. Warstwa tlenków na powierzchni zmniejsza oddziaływanie adhezyjne Zużycie zmęczeniowe Występuje na skutek oddziaływania cyklicznych naprężeń kontaktowych w warstwie wierzchniej. Zmęczenie materiału w warstwie wierzchniej powoduje miejscowe ubytki materiału