DEGRADACJA MATERIAA
ÓW
Zmęczenie materiałów
" Proces polegający na wielokrotnym
obciążaniu próbki wywołującym zmienny
stan naprężeń
" Zmienność w czasie t wyraża się
częstotliwością, wielkością i rodzajem
naprężeń oraz współczynnikiem asymetrii
cyklu R = �min/�maks
" Średnie naprężenie
�m = (�min + �maks )/ 2
" Nieograniczona wytrzymałość zmęczeniowa ZG -
maksymalną wartość okresowo zmieniającego się naprężenia �max , przy
której materiał może pracować nieograniczenie długo, bez pojawienia się
rys zmęczeniowych i zniszczenia materiału. W praktyce przyjmuje się, że
wytrzymałość ta osiągnięta jest już po przekroczeniu umownej granicznej
liczby cykli NG.
" Graniczna liczba cykli NG (podstawa próby
zmęczeniowej) 108 cykli
" Ograniczona wytrzymałość zmęczeniowa
Wykresy zmęczeniowe Woehlera
Zjawiska towarzyszące zmęczeniu metali
" Lokalne odkształcenie plastyczne z pasmami
poślizgu i bliz
niakami oraz ekstruzjami
(wyciśnięciami) i intruzjami (wciśnięciami)
" Cykliczne umocnienie i osłabienie
" Zarodkowanie, rozwój i łączenie się mikropęknięć
zmęczeniowych
Wysokotemperaturowe niszczenie materiałów
" Pełzanie
" Zmęczenie mechaniczne
" Zmęczenie cieplne
Zjawisko powolnego odkształcania się ciał pod wpływem ustalonych
obciążeń, w wysokich temperaturach, nazywamy pełzaniem.
Zjawisko spadku naprężenia w ciałach poddanych ustalonym
odkształceniom nazywamy relaksacją.
Co to znaczy wysoka temperatura?
" należy porównać temperaturę pracy z temperaturą
topnienia materiału TM
" Zjawiska pełzania dotyczą zakresu dla T> 0.3-0.4 TM
(w K) dla metali i T> 0.4-0.5 TM (w K) dla ceramiki.
Włókno wolframowe żarówki
" TM~ 3000�C (3273K)
" temperatura pokojowa (300K) jest bardzo niska
dla wolframu
" Temperatura pracy (2273K) jest wysoka
" Włókno wolframowe pełza w temperaturze pracy!
" Wydłuża się i zwisa pod własnym ciężarem
dopóki nie dojdzie do zwarcia.
Pełzanie
Występuje w podwyższonych temperaturach, T > 0.4 T topnienia (TM )
Wyczerpanie i uszkodzenie w wyniku
pełzania
" Wyczerpanie: utrata zdolności materiału wskutek
odkształcenia plastycznego w wyniku pełzania
" Uszkodzenie: nieodwracalne zmiany struktury,
spowodowane przez oddziaływanie temperatury i
naprężenia mechanicznego
Korozja
" Oddziaływanie fizykochemiczne i
elektrochemiczne między materiałem a
środowiskiem, w wyniku którego następuje
pogorszenie własności materiału
" Korozja: ogólna, lokalna, selektywna,
międzykrystaliczna, naprężeniowa,
zmęczeniowa i wodorowa, gazowa
Mechanizmy
" Korozja ogólna: różnica potencjałów między
mikroanodami i mikrokatodami
" Korozja galwaniczna: różnica potencjałów między
dwoma obszarami konstrukcji
" Korozja lokalna wżerowa i szczelinowa: różnica
potencjałów między wnętrzem wżeru (szczeliny) a resztą
metalu
" Korozja selektywna: selektywne rozpuszczanie się
jednej z faz stopu (grafityzacja żeliw, odcynkowanie
mosiądzów)
" Korozja międzykrystaliczna: różnica potencjałów między
obszarem granicy ziarna a wnętrzem ziarna
" Korozja naprężeniowa, zmęczeniowa, wodorowa: wynik
współdziałania czynnika agresywnego i naprężeń
" Korozja gazowa: wynik reakcji chemicznej metalu i
środowiska
Zużycie tribologiczne
" Zużycie spowodowane procesami tarcia,
w którym następuje zmiana masy oraz
struktury i własności fizycznych warstw
wierzchnich
" Zużycie: adhezyjne, ścierne, scuffing, z
udziałem utleniania, zmęczeniowe
" Zużycie ścierne: gdy w obszarach współpracujących
elementów są obecne utwierdzone lub luz
ne cząstki
ścierniwa albo nierówności materiału
" Zużycie adhezyjne: lokalne sczepianie się powierzchni
trących w mikroobszarach, zwłaszcza najwyższych
wierzchołków chropowatości i następnie ich rozrywanie
" Scuffing: gwałtowne zużycie w wyniku przerwania warstwy
olejowej lub zbyt małej jej grubości w stosunku do
wysokości nierówności (elementy zużycia ściernego i
adhezyjnego)
" Zużycie zmęczeniowe: wynik cyklicznego oddziaływania
naprężeń kontaktowych w warstwach wierzchnich (przez
łuszczenie  spalling oraz gruzełkowe  pitting)
" Fretting: zużycie ścierne wskutek drgań o bardzo małych
amplitudach