background image

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

background image

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. 

Korozja 

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

background image

Korozja chemiczna metali - utlenianie - tworzenie tlenków 

background image

Szybkość utleniania zależna jest od szybkości dyfuzji jonów tlenu 

lub metalu przez powstającą warstwę tlenku, jej przewodnictwa 

elektrycznego i szczelności.

Tlenki o właściwościach ochronnych: Cr

2

O

3

, Al

2

O

3

, SiO

2

, TiO

2

background image

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

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.

background image

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. 

background image

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.

background image

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. 

background image

Ze względu na skutki zniszczenia 
rozróżnia się korozję:

 równomierną 

• międzykrystaliczną

•lokalną:

• wżerową

• naprężeniową

• selektywną

• kontaktową

Korozja równomierna

Korozja międzykrystaliczna

background image

Korozja wżerowa

Korozja naprężeniowa

F

F

Korozja lokalna:

zachodzi  na skutek  istnienia  w  metalu  naprężeń    o kierunku 
rozciągającym  oraz  ośrodka aktywnego.

background image

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. 

background image

Ochrona przed korozją

Istnieje kilka sposobów ochrony przed korozją:
1. 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

background image

• 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 

background image

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

Tarcie i zużycie trybologiczne

F = 

 

P

background image

Smarowanie graniczne

Smarowanie hydrodynamiczne

background image

Zużycie trybologiczne spowodowane jest procesami tarcia
Intensywność tego zużycia zależy od odporności obszarów tarcia 
warstw wierzchnich i od rodzaju oddziaływania

a) Bruzdowanie
b) Ścinanie nierówności
c) Ścinanie nierówności ścierniwem 
d) Odkształcenie plastyczne materiału

background image

Zużycie zmęczeniowe
Występuje na skutek oddziaływania cyklicznych naprężeń 
kontaktowych w warstwie wierzchniej. 
Zmęczenie materiału w warstwie wierzchniej powoduje miejscowe 
ubytki materiału

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 ścierne:
W obszarach tarcia występują cząstki ścierniwa (utwierdzone 
lub luźne)


Document Outline