Kolika je otpornost na habanje legura otpornih na habanje u uvjetima korozije s trenjem?

Fretting-korozija je složena pojava koja kombinira učinke mehaničkog trošenja i kemijske korozije, koja se često pojavljuje u komponentama pod oscilatornim gibanjem male amplitude, kao što su zglobovi, ležajevi i spojke. Legure otporne na habanje obično se koriste u takvim okruženjima kako bi se produžio radni vijek ovih komponenti. Kao vodeći dobavljač legura otpornih na habanje, iz prve sam ruke svjedočio važnosti razumijevanja otpornosti na habanje ovih materijala u uvjetima fretting-korozije.

Mehanizam trzanja - korozija

Fretting-korozija uključuje niz fizičkih i kemijskih procesa. U početku, oscilatorno gibanje male amplitude između dviju dodirnih površina uzrokuje deformaciju i lomljenje površinskih neravnina. Ovo mehaničko djelovanje izlaže svježe metalne površine, koje su vrlo reaktivne. Istodobno, prisutnost korozivnih medija, poput kisika i vlage u okolišu, dovodi do stvaranja oksidnih slojeva na ovim svježim površinama. Čestice oksida nastale tijekom procesa mogu djelovati kao abrazivi, dodatno ubrzavajući trošenje površina.

Mehanizmi trošenja kod fretting-korozije uglavnom uključuju adhezivno trošenje, abrazivno trošenje i oksidativno trošenje. Adhezivno trošenje nastaje kada neravnine dviju površina dođu u dodir i prianjaju jedna uz drugu, nakon čega slijedi prijenos materijala između površina. Abrazivno trošenje uzrokovano je česticama tvrdog oksida ili krhotinama koje oštećuju površine. Oksidativno trošenje rezultat je kontinuiranog stvaranja i uklanjanja oksidnih slojeva na površinama.

Otpornost na habanje različitih legura otpornih na habanje

Legure na bazi krom karbida

Legure na bazi krom karbida naširoko se koriste u aplikacijama koje zahtijevaju visoku otpornost na trošenje.Zaštitna ploča od krom karbidaiPloča od krom karbidatipični su primjeri takvih materijala. Krom karbid ima visoku tvrdoću, što pruža izvrsnu otpornost na abrazivno trošenje. U uvjetima fretting-korozije, čestice krom karbida u matrici legure djeluju kao tvrda ojačanja, sprječavajući prodiranje abrazivnih čestica i smanjujući gubitak materijala.

Krom u leguri također igra ključnu ulogu u otpornosti na koroziju. Na površini stvara pasivni oksidni sloj koji djeluje kao barijera protiv korozivnog okruženja. Međutim, pod uvjetima trzanja, mehaničko djelovanje može poremetiti ovaj pasivni sloj, što dovodi do lokalne korozije. Unatoč tome, visoka tvrdoća faze krom karbida pomaže u održavanju cjelovitosti površine do određene mjere i smanjuje ukupnu stopu trošenja.

Bimetalni materijali otporni na trošenje

Bimetalni materijal otporan na habanjekombinira dva različita metala ili legure kako bi se iskoristila njihova svojstva. Jedan sloj obično ima visoku otpornost na trošenje, dok drugi sloj pruža dobru žilavost ili otpornost na koroziju. U uvjetima fretting-korozije, sloj otporan na habanje može se učinkovito oduprijeti mehaničkom trošenju, dok drugi sloj može spriječiti širenje pukotina i osigurati stabilnu podlogu.

Na primjer, bimetalni materijal s tvrdim površinskim slojem od legure otporne na habanje i čvrstim pozadinskim slojem od legure čelika može ponuditi izvrsne performanse. Tvrdi površinski sloj može izdržati abrazivno i adhezivno trošenje uzrokovano struganjem, dok čvrsti stražnji sloj može apsorbirati energiju oscilirajućeg gibanja i spriječiti pucanje materijala.

Čimbenici koji utječu na otpornost na habanje legura otpornih na habanje u koroziji

Amplituda oscilacije

Amplituda oscilirajućeg gibanja male amplitude ima značajan utjecaj na otpornost na habanje legura otpornih na habanje kod fretting-korozije. Veća amplituda oscilacija obično dovodi do jačeg trošenja. Kako se amplituda povećava, relativno gibanje između dviju površina postaje značajnije, što rezultira većom deformacijom neravnina površine i intenzivnijim adhezivnim i abrazivnim trošenjem. Osim toga, veća amplituda također može lakše poremetiti sloj pasivnog oksida, ubrzavajući proces korozije.

Opterećenje

Opterećenje između dviju dodirnih površina utječe na stopu trošenja. Veće opterećenje povećava kontaktni pritisak između površina, što može dovesti do jače plastične deformacije površinskih neravnina i pojačanog trošenja ljepila. Štoviše, povećani kontaktni pritisak također može pospješiti prodiranje abrazivnih čestica u materijal, ubrzavajući abrazivno trošenje. U isto vrijeme, veće opterećenje također može uzrokovati brže raspadanje sloja pasivnog oksida, povećavajući osjetljivost na koroziju.

Korozivna okolina

Priroda korozivnog okruženja, kao što je prisutnost kisika, vlage i korozivnih kemikalija, ima veliki utjecaj na korozijsko ponašanje legura otpornih na habanje. Kisik i vlaga neophodni su za stvaranje oksidnih slojeva na površini. U visoko oksigeniranom i vlažnom okruženju, stopa stvaranja oksida je brža, što može dovesti do ozbiljnijeg oksidativnog trošenja. Korozivne kemikalije, poput kiselina ili soli, mogu dodatno ubrzati proces korozije napadajući metalnu matricu ili otapajući slojeve oksida.

Ispitivanje i procjena otpornosti na trošenje u koroziji

Za točnu procjenu otpornosti na habanje legura otpornih na habanje u uvjetima fretting-korozije, koriste se različite metode ispitivanja. Jedna uobičajena metoda je ispitivanje habanja zbog trzanja, koje uključuje podvrgavanje ispitnih uzoraka oscilatornom gibanju male amplitude pod kontroliranim opterećenjem iu specifičnom korozivnom okruženju. Volumen trošenja ili gubitak mase uzoraka mjeri se nakon određenog broja ciklusa kako bi se procijenila otpornost na trošenje.

Uz tradicionalna ispitivanja trošenja, napredne tehnike karakterizacije, kao što su skenirajuća elektronska mikroskopija (SEM), energijsko-disperzijska spektroskopija X-zraka (EDS) i difrakcija X-zraka (XRD), koriste se za analizu mehanizama trošenja te sastava i strukture istrošenih površina. SEM može pružiti detaljne informacije o morfologiji površine, kao što je prisutnost tragova habanja, krhotina i pukotina. EDS se može koristiti za određivanje elementarnog sastava istrošenih površina, što pomaže u identificiranju proizvoda korozije i opsega prijenosa materijala. XRD može analizirati kristalnu strukturu materijala i detektirati sve fazne promjene tijekom procesa frettinga - korozije.

Primjena legura otpornih na habanje u okolinama sklonim koroziji

Legure otporne na habanje naširoko se koriste u mnogim industrijama u kojima je korozija zbog struganja značajan problem. U zrakoplovnoj industriji, komponente kao što su ležajevi i zglobovi motora zrakoplova često su izloženi koroziji zbog vibracija i gibanja male amplitude tijekom leta. Korištenje legura otpornih na habanje može značajno poboljšati pouzdanost i vijek trajanja ovih komponenti.

U automobilskoj industriji, komponente motora, kao što su klipni prstenovi i vodilice ventila, također su sklone koroziji. Legure otporne na habanje mogu smanjiti trošenje i koroziju ovih komponenti, poboljšavajući performanse motora i učinkovitost goriva.

U industriji proizvodnje električne energije, turbinske lopatice i spojke su pod utjecajem vibracija i okoline visoke temperature i visokog tlaka izložene koroziji. Primjena legura otpornih na habanje može povećati trajnost ovih komponenti i smanjiti troškove održavanja.

Zaključak

Otpornost na habanje legura otpornih na habanje u uvjetima fretting-korozije složeno je pitanje na koje utječe više čimbenika, uključujući sastav legure, amplitudu oscilacija, opterećenje i korozivno okruženje. Razumijevanje mehanizama trošenja i čimbenika koji utječu na otpornost na habanje ključno je za odabir i primjenu legura otpornih na habanje u okruženjima sklona koroziji.

Kao dobavljač legura otpornih na habanje, predani smo pružanju visokokvalitetnih materijala koji se mogu učinkovito oduprijeti koroziji. NašeZaštitna ploča od krom karbida,Ploča od krom karbida, iBimetalni materijal otporan na habanjepažljivo su razvijeni i testirani kako bi se osigurala izvrsna učinkovitost u različitim uvjetima korozije.

Ako tražite legure otporne na habanje za svoje posebne primjene, pozivamo vas da nas kontaktirate za više informacija i kako bismo razgovarali o vašim potrebama nabave. Naš tim stručnjaka spreman je pružiti Vam stručne savjete i rješenja prilagođena Vašim potrebama.

Reference

1. Hutchings, IM (1992). Tribologija: trenje i trošenje inženjerskih materijala. CRC Press.
2. ASTM G115 - 13 (2019). Standardni vodič za provođenje testova trošenja zbog trzanja. ASTM International.
3. Kato, K. i Adams, M. (Ur.). (2000). Umor od trenja: trenutna tehnologija i praksa. ASM International.