Jedním z nejběžnějších materiálů používaných v průmyslu a stavebnictví je kov. Dokonce i na pozadí vzniku technologických skelných vláken a kompozitů neztrácejí jeho jedinečné kombinace výkonnostních vlastností svůj význam. Faktory jako stárnutí kovů, únavové efekty, koroze a další degradační procesy však její použití omezují, což nutí technology hledat způsoby, jak zvýšit odolnost konstrukce.
Proces stárnutí
Stárnutí kovových slitin a čistých prvků je chápáno jako změna jejich výkonu. V průběhu času se konstrukce a díly mění ve své struktuře, což se odráží na výkonu. Předpokládá se, že proces stárnutí kovů má negativní důsledky, i když také způsobuje zvýšení určitých užitečných technických a fyzikálních vlastností. Například se zvyšuje tvrdost materiálu, i když paralelně roste i křehkost. V každém případě se změna struktury odchyluje od výkonu, který se očekává například při vývoji budovy nebo inženýrského projektu.
Čas je hlavní příčinou stárnutí, ale ne jedinou. Vnější podmínky mohou v tomto procesu hrát významnou roli.zejména chemicky agresivní prostředí, se kterým materiál přichází do styku. Za normálních provozních podmínek dochází k pomalému mechanickému stárnutí kovu, proti kterému procházejí atomy produktu difúzí.
Umělé stárnutí
Protože tento proces nevede vždy k úplné ztrátě provozní hodnoty materiálu a přispívá také k růstu některých kvalit, často se používá umělé stárnutí. Tato technika se například používá u slitin hliníku a titanu za účelem zvýšení jejich pevnosti. Tohoto efektu je dosaženo tepelným zpracováním. Pokud k přirozenému stárnutí kovu může dojít velmi pomalu i při normální pokojové teplotě, pak umělý proces vyžaduje speciální kalení. Je ale důležité vzít v úvahu zásadní rozdíl mezi touto metodou a technologií temperování kovů. Stárnutí za uměle vytvořených podmínek způsobuje zvýšení tvrdosti a pevnosti, ale také přispívá ke snížení tažnosti.
Opatření proti stárnutí
Tento proces v zásadě nelze zastavit. Ale je docela možné jej zpomalit nebo odstranit faktory, které stárnutí stimulují, s různou mírou úspěchu. Například v některých průmyslových odvětvích jsou kovy jednotlivých konstrukcí periodicky upravovány ochrannými roztoky a leštidly, které minimalizují vliv negativních provozních faktorů – chemických, teplotních, mechanických atd. Co se týče zpomalení vlivu stárnutí kovů za běžných provozních podmínek, vV závislosti na typu konstrukce nebo části lze použít stejné tepelné zpracování. Svářeči například vystavují švy vysokým teplotám 600-650 °C. Tato technika je více podobná temperování kovů, ale také snižuje intenzitu stárnutí.
Chemická koroze
Proces rezivění je pro kovy nebezpečnější z hlediska změn technických a fyzikálních vlastností. Koroze může nastat pod vlivem chemického nebo elektrochemického vlivu na konstrukci. A pokud je stárnutí kovu pomalé, pak může být rychlost šíření rzi velmi vysoká v závislosti na vnějších podmínkách.
Chemické korozní procesy obvykle probíhají v případech, kdy je kov v přímém kontaktu s roztoky kyselin, plynnými médii, solemi a zásadami. Jedná se o nejaktivnější promotory koroze, které se vždy nacházejí v prostředí, ale v různých formách. Nakonec se na postiženém místě vytvoří křehká a uvolněná vrstva, jejíž přítomnost snižuje odolnost materiálu.
Elektrická koroze
V tomto případě dochází k procesu spontánní interakce kovových produktů s elektrolytickým prostředím. Na pozadí díl prochází oxidací a obnovuje se kapalná aktivní složka. Takové procesy mohou nastat v místech kontaktu mezi slitinami, které mají různé elektrodové náboje. Pokud se v takových oblastech nachází sůl popřroztoky kyselin, pak vzniká galvanický pár, ve kterém funkci anody plní prvek s nízkým nábojem elektrody. Vysoký potenciál tedy dělá z kovu katodu.
Je důležité si uvědomit, že ke stárnutí a korozi kovu může dojít i bez silných stimulantů. Pro elektrochemické rezivění stačí minimální působení kyselého prostředí, které se může vyskytovat i v interiéru. Nejčastěji jsou však takové procesy podrobeny elementární základně automobilů. Příčinou elektrochemické koroze v takových situacích může být ucpání trysek karburátoru, palivových ventilů, porušení elektroinstalace párů elektrických zařízení atd.
Opatření proti korozi
Většina ochranných prostředků je vnější nátěr, od kterého začíná destrukce konstrukce. K tomu lze použít speciální nátěry, barvy, prášky, emaily a lakové kompozice. Účinná bariéra proti poškození korozí je rovněž tvořena metodami předběžného zinkování před uvedením konstrukce nebo dílu do provozu.
Serióznější příprava také zahrnuje legování. Taková úprava struktury může zejména změnit rychlost stárnutí kovu, a to jak směrem nahoru, tak směrem dolů. Existují také speciální high-tech metody používané ve výrobě a průmyslu. Patří mezi ně phaoliting, odvzdušnění a tepelné zpracování plynem.
Závěr
Uvedené procesy destrukce a změny ve struktuře kovů jsou pouze částí těch jevů, které mohou ovlivnit vlastnosti materiálu. Zvláštní místo mezi nimi zaujímá účinek únavy. Jedná se o proces, při kterém postupně nahromaděná poškození způsobí zvýšení napětí v konstrukci, což následně vede ke ztrátě provozních vlastností. Ale na rozdíl od stárnutí kovu je jeho únava téměř vždy způsobena vnějšími fyzikálními vlivy.
Aby se zajistilo, že žádný z uvažovaných procesů nebude mít negativní dopad na strukturální stabilitu výrobku, je nutné nejprve posoudit jeho náchylnost k vlivu určitých faktorů. Za tímto účelem technologové vyvíjejí speciální metody pro monitorování obrobků, které ukazují jejich slabé a silné technické a fyzikální vlastnosti pro konstrukční materiály.
