Korózia trenia je komplexný jav, ktorý kombinuje účinky mechanického opotrebenia a chemickej korózie, ktorá sa často vyskytuje v komponentoch pri oscilačnom pohybe s malou amplitúdou, ako sú kĺby, ložiská a spojky. Na zvýšenie životnosti týchto komponentov sa v takýchto prostrediach bežne používajú zliatiny odolné voči opotrebovaniu. Ako popredný dodávateľ zliatin odolných voči opotrebovaniu som bol svedkom toho, aké dôležité je pochopiť odolnosť týchto materiálov voči opotrebovaniu v podmienkach korózie spôsobenej trením.
Mechanizmus trenia - korózia
Korózia trenia zahŕňa sériu fyzikálnych a chemických procesov. Oscilačný pohyb s malou amplitúdou medzi dvoma kontaktnými povrchmi spočiatku spôsobí deformáciu a zlomenie povrchových nerovností. Toto mechanické pôsobenie odhaľuje čerstvé kovové povrchy, ktoré sú vysoko reaktívne. Súčasne prítomnosť korozívnych médií, ako je kyslík a vlhkosť v prostredí, vedie k tvorbe oxidových vrstiev na týchto čerstvých povrchoch. Oxidové častice generované počas procesu môžu pôsobiť ako abrazíva, čo ďalej urýchľuje opotrebovanie povrchov.
Mechanizmy opotrebovania pri trecej korózii zahŕňajú najmä adhézne opotrebenie, abrazívne opotrebenie a oxidačné opotrebenie. Adhézne opotrebovanie nastáva, keď sa nerovnosti dvoch povrchov dostanú do kontaktu a navzájom sa prilepia, po čom nasleduje prenos materiálu medzi povrchmi. Abrazívne opotrebovanie je spôsobené časticami tvrdých oxidov alebo úlomkami, ktoré obrusujú povrchy. Oxidačné opotrebovanie je výsledkom nepretržitej tvorby a odstraňovania oxidových vrstiev na povrchoch.
Odolnosť proti opotrebeniu rôzneho opotrebenia - odolné zliatiny
Zliatiny na báze karbidu chrómu
Zliatiny na báze karbidu chrómu sú široko používané v aplikáciách vyžadujúcich vysokú odolnosť proti opotrebovaniu.Opotrebovacia doska z karbidu chrómuaDoska z karbidu chrómusú typickými príkladmi takýchto materiálov. Karbid chrómu má vysokú tvrdosť, ktorá poskytuje vynikajúcu odolnosť proti abrazívnemu opotrebovaniu. V podmienkach trenia a korózie pôsobia častice karbidu chrómu v matrici zliatiny ako tvrdé výstuže, ktoré zabraňujú prenikaniu abrazívnych častíc a znižujú straty materiálu.
Chróm v zliatine tiež zohráva kľúčovú úlohu v odolnosti proti korózii. Na povrchu vytvára pasívnu oxidovú vrstvu, ktorá pôsobí ako bariéra proti koróznemu prostrediu. Avšak v podmienkach trenia môže mechanické pôsobenie narušiť túto pasívnu vrstvu, čo vedie k lokálnej korózii. Napriek tomu vysoká tvrdosť fázy karbidu chrómu pomáha do určitej miery zachovať celistvosť povrchu a znižuje celkovú mieru opotrebovania.
Bimetalické materiály odolné voči opotrebovaniu
Bimetalický materiál odolný voči opotrebovaniukombinuje dva rôzne kovy alebo zliatiny, aby sa využili ich príslušné vlastnosti. Jedna vrstva má zvyčajne vysokú odolnosť proti opotrebeniu, zatiaľ čo druhá vrstva poskytuje dobrú húževnatosť alebo odolnosť proti korózii. V podmienkach trenia a korózie môže vrstva odolná proti opotrebovaniu účinne odolávať mechanickému opotrebovaniu, zatiaľ čo druhá vrstva môže zabrániť šíreniu trhlín a poskytnúť stabilný substrát.
Napríklad bimetalový materiál s tvrdou povrchovou vrstvou zo zliatiny odolnej voči opotrebovaniu a húževnatou nosnou vrstvou zo zliatiny ocele môže ponúknuť vynikajúci výkon. Tvrdá povrchová vrstva môže odolať abrazívnemu a adhéznemu opotrebovaniu spôsobenému trením, zatiaľ čo pevná zadná vrstva môže absorbovať energiu oscilačného pohybu a zabrániť praskaniu materiálu.
Faktory ovplyvňujúce odolnosť proti opotrebeniu - Zliatiny odolné proti opotrebeniu - Korózia
Oscilačná amplitúda
Amplitúda kmitavého pohybu s malou amplitúdou má významný vplyv na odolnosť zliatin odolných voči opotrebovaniu pri trecej korózii. Väčšia amplitúda kmitov zvyčajne vedie k vážnejšiemu opotrebovaniu. Ako sa amplitúda zvyšuje, relatívny pohyb medzi dvoma povrchmi sa stáva výraznejším, čo vedie k väčšej deformácii nerovností povrchu a intenzívnejšiemu adhéznemu a abrazívnemu opotrebovaniu. Navyše väčšia amplitúda môže tiež ľahšie narušiť vrstvu pasívneho oxidu, čím sa urýchli proces korózie.
Načítať
Zaťaženie aplikované medzi dvoma kontaktnými povrchmi ovplyvňuje rýchlosť opotrebovania. Vyššie zaťaženie zvyšuje kontaktný tlak medzi povrchmi, čo môže viesť k výraznejšej plastickej deformácii nerovností povrchu a zvýšiť opotrebenie lepidla. Okrem toho zvýšený prítlačný tlak môže tiež podporovať prenikanie abrazívnych častíc do materiálu, čím sa urýchľuje abrazívne opotrebovanie. Zároveň môže vyššie zaťaženie spôsobiť rýchlejšie rozpadnutie pasívnej oxidovej vrstvy, čím sa zvyšuje náchylnosť na koróziu.
Korozívne prostredie
Povaha korozívneho prostredia, ako je prítomnosť kyslíka, vlhkosti a korozívnych chemikálií, má hlboký vplyv na korózne správanie zliatin odolných voči opotrebovaniu. Kyslík a vlhkosť sú nevyhnutné pre tvorbu oxidových vrstiev na povrchu. Vo vysoko okysličovanom a vlhkom prostredí je rýchlosť tvorby oxidu rýchlejšia, čo môže viesť k závažnejšiemu oxidačnému opotrebovaniu. Korozívne chemikálie, ako sú kyseliny alebo soli, môžu ďalej urýchliť proces korózie napadnutím kovovej matrice alebo rozpustením oxidových vrstiev.
Testovanie a hodnotenie odolnosti proti opotrebeniu pri otere - korózii
Na presné posúdenie odolnosti zliatin odolných voči opotrebovaniu v podmienkach trenia a korózie sa používajú rôzne skúšobné metódy. Jednou z bežných metód je test opotrebenia trením, ktorý zahŕňa vystavenie skúšobných vzoriek oscilačnému pohybu s malou amplitúdou pri kontrolovanom zaťažení a v špecifickom korozívnom prostredí. Objem opotrebovania alebo strata hmotnosti vzoriek sa meria po určitom počte cyklov, aby sa vyhodnotila odolnosť proti opotrebovaniu.
Okrem tradičných testov opotrebovania sa na analýzu mechanizmov opotrebovania a zloženia a štruktúry opotrebovaných povrchov používajú pokročilé charakterizačné techniky, ako je skenovacia elektrónová mikroskopia (SEM), energeticky disperzná röntgenová spektroskopia (EDS) a röntgenová difrakcia (XRD). SEM môže poskytnúť podrobné informácie o morfológii povrchu, ako je prítomnosť stôp opotrebovania, úlomkov a trhlín. EDS možno použiť na určenie elementárneho zloženia opotrebovaných povrchov, čo pomáha identifikovať produkty korózie a rozsah prenosu materiálu. XRD dokáže analyzovať kryštálovú štruktúru materiálov a detegovať akékoľvek fázové zmeny počas procesu trenia – korózie.
Aplikácie zliatin odolných voči opotrebovaniu v prostrediach náchylných na koróziu
Zliatiny odolné voči opotrebovaniu sa široko používajú v mnohých priemyselných odvetviach, kde je korózia spôsobená trením veľkým problémom. V leteckom a kozmickom priemysle sú komponenty, ako sú ložiská a kĺby leteckých motorov, často vystavené korózii v dôsledku vibrácií a pohybu s malou amplitúdou počas letu. Použitie zliatin odolných voči opotrebovaniu môže výrazne zlepšiť spoľahlivosť a životnosť týchto komponentov.
V automobilovom priemysle sú komponenty motora, ako sú piestne krúžky a vedenia ventilov, tiež náchylné na koróziu. Zliatiny odolné voči opotrebovaniu môžu znížiť opotrebovanie a koróziu týchto komponentov, čím sa zlepší výkon motora a spotreba paliva.
V priemysle výroby energie sú lopatky turbín a spojky vystavené korózii pod vplyvom vibrácií a prostredia s vysokou teplotou a vysokým tlakom. Použitie zliatin odolných voči opotrebovaniu môže zvýšiť trvanlivosť týchto komponentov a znížiť náklady na údržbu.
Záver
Odolnosť zliatin odolných voči opotrebovaniu v podmienkach korózie spôsobenej trením je zložitý problém, ktorý je ovplyvnený viacerými faktormi vrátane zloženia zliatiny, amplitúdy oscilácií, zaťaženia a korózneho prostredia. Pochopenie mechanizmov opotrebovania a faktorov ovplyvňujúcich odolnosť proti opotrebovaniu je rozhodujúce pre výber a aplikáciu zliatin odolných voči opotrebovaniu v prostrediach náchylných na koróziu.
Ako dodávateľ zliatin odolných voči opotrebovaniu sa zaviazali poskytovať vysoko kvalitné materiály, ktoré dokážu účinne odolávať korózii. nášOpotrebovacia doska z karbidu chrómu,Doska z karbidu chrómu, aBimetalický materiál odolný voči opotrebovaniuboli starostlivo vyvinuté a testované, aby zabezpečili vynikajúci výkon v rôznych podmienkach odierania - korózie.
Ak hľadáte zliatiny odolné voči opotrebeniu pre vaše špecifické aplikácie, pozývame vás, aby ste nás kontaktovali pre viac informácií a prediskutovali vaše potreby obstarávania. Náš tím odborníkov je pripravený poskytnúť vám profesionálne poradenstvo a riešenia na mieru.
Referencie
- Hutchings, IM (1992). Tribológia: trenie a opotrebovanie inžinierskych materiálov. CRC Press.
- ASTM G115 - 13 (2019). Štandardná príručka na vykonávanie testov opotrebenia. ASTM International.
- Kato, K. a Adams, M. (Eds.). (2000). Nepokojná únava: súčasná technológia a postupy. ASM International.
