A kopás-korrózió egy összetett jelenség, amely egyesíti a mechanikai kopás és a kémiai korrózió hatásait, amely gyakran előfordul kis amplitúdójú oszcillációs mozgás alatt álló alkatrészekben, például csuklókban, csapágyakban és tengelykapcsolókban. Az ilyen környezetben általában kopásálló ötvözeteket használnak az alkatrészek élettartamának növelésére. A kopásálló ötvözetek vezető szállítójaként első kézből tapasztaltam, hogy mennyire fontos megérteni ezeknek az anyagoknak a kopásállóságát a kopás-korróziós körülmények között.
A kopás mechanizmusa – korrózió
A kopás-korrózió számos fizikai és kémiai folyamatot foglal magában. Kezdetben a két érintkező felület közötti kis amplitúdójú oszcillációs mozgás a felületi asperitások deformálódását és törését okozza. Ez a mechanikai hatás feltárja a friss fémfelületeket, amelyek nagyon reakcióképesek. Ugyanakkor a korrozív közegek jelenléte, mint például az oxigén és a nedvesség a környezetben, oxidrétegek kialakulásához vezet ezeken a friss felületeken. A folyamat során keletkező oxidszemcsék csiszolóanyagként működhetnek, tovább gyorsítva a felületek kopását.
A kopás-korróziós mechanizmusok főként a tapadó kopást, a kopásos kopást és az oxidatív kopást foglalják magukban. A ragasztókopás akkor következik be, amikor a két felület aszpiritásai érintkeznek és egymáshoz tapadnak, majd anyagcsere következik be a felületek között. A kopást a felületeket koptató kemény oxid részecskék vagy törmelék okozzák. Az oxidatív kopás a felületeken lévő oxidrétegek folyamatos képződéséből és eltávolításából ered.
Különböző kopásállóságok – Ellenálló ötvözetek
Króm-karbid – alapú ötvözetek
A króm-karbid alapú ötvözetek széles körben használatosak a nagy kopásállóságot igénylő alkalmazásokban.Króm-karbid kopólemezésKróm-karbid lemeztipikus példák az ilyen anyagokra. A króm-karbid nagy keménységű, ami kiváló ellenállást biztosít a kopásállósággal szemben. Bordás-korróziós körülmények között az ötvözetmátrixban lévő króm-karbid részecskék kemény megerősítésként működnek, megakadályozva a koptató részecskék behatolását és csökkentve az anyagveszteséget.
Az ötvözetben lévő króm a korrózióállóságban is döntő szerepet játszik. Passzív oxidréteget képez a felületen, amely gátat képez a korrozív környezettel szemben. A mechanikai hatás azonban ingerlékeny körülmények között megbonthatja ezt a passzív réteget, ami helyi korrózióhoz vezethet. Mindazonáltal a króm-karbid fázis nagy keménysége bizonyos mértékig segít megőrizni a felület integritását, és csökkenti az általános kopási arányt.
Bimetál kopásálló anyagok
Bimetál kopásálló anyagkét különböző fémet vagy ötvözetet egyesít, hogy kihasználja a megfelelő tulajdonságaikat. Az egyik réteg általában nagy kopásállósággal rendelkezik, míg a másik réteg jó szívósságot vagy korrózióállóságot biztosít. Kopás-korróziós körülmények között a kopásálló réteg hatékonyan ellenáll a mechanikai kopásnak, míg a másik réteg megakadályozza a repedések továbbterjedését és stabil hordozót biztosít.
Például egy bimetál anyag egy kopásálló ötvözet kemény felületi rétegével és egy acélötvözet kemény hátrétegével kiváló teljesítményt nyújthat. A kemény felületi réteg ellenáll a súrlódás okozta csiszoló- és ragasztókopásnak, míg a szívós hátlap elnyeli az oszcilláló mozgás energiáját és megakadályozza az anyag repedését.
A kopás kopásállóságát befolyásoló tényezők - Ellenálló ötvözetek kopásban - Korrózió
Oszcillációs amplitúdó
A kis amplitúdójú oszcillációs mozgás amplitúdója jelentős hatással van a kopásálló ötvözetek kopásállóságára rántáskorrózióban. A nagyobb oszcillációs amplitúdó általában súlyosabb kopáshoz vezet. Az amplitúdó növekedésével a két felület közötti relatív mozgás jelentősebbé válik, ami a felületi asperitások nagyobb deformációját és intenzívebb ragasztó- és kopáskopását eredményezi. Ezenkívül a nagyobb amplitúdó a passzív oxidréteget is könnyebben megbonthatja, felgyorsítva a korróziós folyamatot.
Terhelés
A két érintkező felület között fellépő terhelés befolyásolja a kopási sebességet. A nagyobb terhelés növeli a felületek közötti érintkezési nyomást, ami a felületi aszpiritások súlyosabb képlékeny deformációjához vezethet, és fokozza a ragasztókopást. Ezenkívül a megnövekedett érintkezési nyomás elősegítheti a csiszolórészecskék behatolását az anyagba, felgyorsítva a csiszolókopást. Ugyanakkor a nagyobb terhelés hatására a passzív oxidréteg gyorsabban lebomlik, növelve a korrózióra való hajlamot.
Maró környezet
A korrozív környezet természete, mint például az oxigén, a nedvesség és a korrozív vegyszerek jelenléte, nagymértékben befolyásolja a kopásálló ötvözetek kopásálló-korróziós viselkedését. Az oxigén és a nedvesség elengedhetetlen a felszínen lévő oxidrétegek kialakulásához. Erősen oxigéntartalmú és párás környezetben az oxidképződés sebessége gyorsabb, ami súlyosabb oxidatív kopáshoz vezethet. A korrozív vegyszerek, például a savak vagy sók tovább gyorsíthatják a korróziós folyamatot azáltal, hogy megtámadják a fémmátrixot vagy feloldják az oxidrétegeket.
Kopásállóság vizsgálata és értékelése kopásállóság korrózió esetén
A kopásálló ötvözetek kopásállóságának korróziós körülmények között történő pontos felmérésére különféle vizsgálati módszereket alkalmaznak. Az egyik elterjedt módszer a fröccsöntési kopásvizsgálat, amelynek során a próbatesteket kis amplitúdójú oszcilláló mozgásnak vetik alá, szabályozott terhelés mellett, meghatározott korrozív környezetben. A próbatestek kopástérfogatát vagy tömegveszteségét bizonyos számú ciklus után mérik a kopásállóság értékeléséhez.
A hagyományos kopástesztek mellett fejlett jellemzési technikákat, például pásztázó elektronmikroszkópot (SEM), energia-diszperzív röntgenspektroszkópiát (EDS) és röntgendiffrakciót (XRD) alkalmaznak a kopásmechanizmusok, valamint a kopott felületek összetételének és szerkezetének elemzésére. A SEM részletes információkat nyújthat a felület morfológiájáról, például a kopásnyomok, törmelék és repedések jelenlétéről. Az EDS segítségével meghatározható a kopott felületek elemi összetétele, amely segít azonosítani a korróziós termékeket és az anyagátadás mértékét. Az XRD képes elemezni az anyagok kristályszerkezetét, és detektálni tudja az esetleges fázisváltozásokat a fretling-korróziós folyamat során.
Kopásálló ötvözetek alkalmazása kopásállóságban - korrózióra hajlamos környezetben
A kopásálló ötvözetek széles körben használatosak számos olyan iparágban, ahol a korrózió jelentős problémát jelent. A repülőgépiparban az olyan alkatrészek, mint a repülőgép-hajtóművek csapágyai és csuklói, gyakran ki vannak téve a repülés közben fellépő vibráció és kis amplitúdójú mozgás miatti korróziónak. A kopásálló ötvözetek használata jelentősen javíthatja ezen alkatrészek megbízhatóságát és élettartamát.
Az autóiparban a motoralkatrészek, például a dugattyúgyűrűk és a szelepvezetők is hajlamosak a korrózióra. A kopásálló ötvözetek csökkenthetik ezen alkatrészek kopását és korrózióját, javítva a motor teljesítményét és az üzemanyag-hatékonyságot.
Az energiatermelő iparban a turbinalapátok és a tengelykapcsolók rezgés-korróziónak vannak kitéve, rezgés és magas hőmérsékletű és nagynyomású környezet hatására. A kopásálló ötvözetek alkalmazása növelheti ezen alkatrészek tartósságát és csökkentheti a karbantartási költségeket.
Következtetés
A kopásálló ötvözetek kopásállósága bordás-korróziós körülmények között összetett kérdés, amelyet számos tényező befolyásol, beleértve az ötvözet összetételét, az oszcillációs amplitúdót, a terhelést és a korrozív környezetet. A kopásálló ötvözetek kiválasztásánál és alkalmazásánál a kopásállóság és a kopásállóságot befolyásoló tényezők ismerete döntő fontosságú a kopásálló - korrózióra hajlamos környezetben.
Kopásálló ötvözetek beszállítójaként elkötelezettek vagyunk amellett, hogy kiváló minőségű anyagokat biztosítsunk, amelyek hatékonyan ellenállnak a kopásnak - korróziónak. A miénkKróm-karbid kopólemez,Króm-karbid lemez, ésBimetál kopásálló anyagGondosan fejlesztették és tesztelték, hogy kiváló teljesítményt biztosítsanak különféle szaggatott korróziós körülmények között.
Ha kopásálló ötvözeteket keres speciális alkalmazási területeihez, kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot további információért és beszerzési igényeinek megvitatásához. Szakértői csapatunk készen áll arra, hogy professzionális tanácsokkal és személyre szabott megoldásokkal álljon rendelkezésére.
Hivatkozások
- Hutchings, IM (1992). Tribológia: mérnöki anyagok súrlódása és kopása. CRC Press.
- ASTM G115 – 13 (2019). Szabványos útmutató a kopásos kopási tesztek elvégzéséhez. ASTM International.
- Kato, K. és Adams, M. (szerk.). (2000). Borzasztó fáradtság: jelenlegi technológia és gyakorlatok. ASM International.
