Odporność na korozję jest jedną z najważniejszych właściwości metali, która decyduje o ich trwałości i właściwościach użytkowych. Wpływy środowiska, w tym wilgoć, agresywne związki chemiczne i naprężenia mechaniczne, mogą znacznie pogorszyć właściwości materiałów, powodując korozję. Obróbka cieplna metali jest ważnym narzędziem, które nie tylko poprawia właściwości mechaniczne, takie jak twardość i wytrzymałość, ale także wpływa na odporność na korozję. W tym artykule przyjrzymy się, jak różne metody obróbki cieplnej wpływają na odporność korozyjną metali oraz jakie technologie obróbki najlepiej nadają się do zwiększenia ich właściwości ochronnych.
Mechanizm korozji metali
Korozja metali to proces ich niszczenia pod wpływem czynników zewnętrznych, takich jak wilgoć, kwasy czy sole. Główne rodzaje korozji to:
Korozja chemiczna: zachodzi bez udziału prądów elektrycznych, zwykle w wysokich temperaturach, gdy metal wchodzi w interakcję z agresywnymi mediami, na przykład gazami.
Korozja elektrochemiczna: powstaje w wyniku reakcji elektrochemicznych zachodzących na powierzchni metali w obecności elektrolitu (woda, kwasy, sole). Najczęściej spotykany w warunkach naturalnych.
Obróbka cieplna pozwala na zmianę struktury i składu metali, co bezpośrednio wpływa na ich odporność na tego typu korozję.
Wyżarzanie i jego wpływ na odporność na korozję
Wyżarzanie to proces nagrzewania metalu do określonej temperatury, po którym następuje powolne chłodzenie. Wyżarzanie służy do usuwania naprężeń wewnętrznych, poprawy plastyczności i jednorodności konstrukcji metalowej.
Wpływ na odporność na korozję: Wyżarzanie ma pozytywny wpływ na odporność na korozję stali nierdzewnych i niektórych stopów. Proces ten pozwala zwiększyć jednorodność konstrukcji metalu, eliminuje przemieszczenia i mikropęknięcia, które mogą być ogniskami początku korozji. Jest to szczególnie ważne w przypadku stali odpornych na korozję, takich jak stale austenityczne i ferrytyczne. Poprawa struktury po wyżarzaniu przyczynia się do równomiernego rozmieszczenia pierwiastków stopowych (na przykład chromu), co zwiększa odporność na korozję w agresywnym środowisku.
Zastosowanie: Wyżarzanie jest często stosowane do stali nierdzewnych stosowanych w przemyśle chemicznym, spożywczym, a także przy produkcji urządzeń mających kontakt ze środowiskiem agresywnym.
Normalizacja i jej rola w ochronie przed korozją
Normalizacja metalu polega na nagrzaniu do temperatury, w której następuje całkowite rozpuszczenie faz, a następnie ochłodzeniu w powietrzu. Metodę tę stosuje się w celu poprawy właściwości mechanicznych i wyeliminowania niejednorodności strukturalnej.
Wpływ na odporność korozyjną: Normalizacja poprawia strukturę metalu, czyniąc go bardziej jednolitym i drobnoziarnistym, co zmniejsza ryzyko korozji międzykrystalicznej. Jest to szczególnie ważne w przypadku stali podatnych na korozję międzykrystaliczną podczas pracy w warunkach wysokich temperatur lub agresywnych środowisk.
Zastosowania: Normalizowanie jest często stosowane w przypadku stali węglowych i niskostopowych, które są podatne na korozję, na przykład w systemach rurociągów, przemyśle stoczniowym i inżynierii mechanicznej.
Hartowanie i jego wpływ na właściwości korozyjne
Hartowanie polega na nagrzaniu metalu, a następnie szybkim schłodzeniu w wodzie, oleju lub innym czynniku chłodzącym. Proces ten zmienia strukturę krystaliczną metalu, zwiększając jego twardość i odporność na zużycie.
Wpływ na odporność na korozję: Samo hartowanie może nieznacznie zmniejszyć odporność metali na korozję, ponieważ szybkie zmiany strukturalne mogą powodować naprężenia szczątkowe, mikropęknięcia i niejednorodności. Wady te mogą być źródłem korozji, szczególnie w agresywnym środowisku. Jednakże zastosowanie hartowania w połączeniu z późniejszą obróbką cieplną, taką jak odpuszczanie lub pasywacja, może znacząco poprawić odporność metali na korozję.
Zastosowanie: Hartowanie jest szczególnie ważne w przypadku stali narzędziowych, które wymagają dużej twardości i jednocześnie odporności na korozję przy użytkowaniu w agresywnych warunkach.
Zwolnić po stwardnieniu
Odpuszczanie to proces ponownego nagrzewania metalu po hartowaniu do temperatury poniżej temperatury rekrystalizacji, a następnie powolne chłodzenie. Łagodzi naprężenia wewnętrzne powstałe podczas procesu hartowania i zwiększa plastyczność metalu.
Wpływ na odporność na korozję: Odpuszczanie eliminuje defekty strukturalne powstałe w wyniku hartowania, co poprawia odporność na korozję. Proces ten zapewnia równomierne rozprowadzenie pierwiastków stopowych, takich jak chrom czy nikiel, co zwiększa odporność stali nierdzewnych na korozję. W niektórych przypadkach pasywację przeprowadza się po wakacjach, co zwiększa odporność na korozję.
Zastosowanie: Odpuszczanie stosuje się w przypadku części narażonych zarówno na obciążenia mechaniczne, jak i środowiska korozyjne, na przykład armatury, elementy złączne i części maszyn.
Hartowanie w środowiskach ochronnych
Hartowanie w środowiskach ochronnych, takich jak próżnia lub gazy obojętne, stosuje się w celu zapobiegania utlenianiu i tworzeniu się kamienia na powierzchni metali. Metoda ta jest szczególnie ważna w przypadku metali, które łatwo ulegają utlenieniu w wysokich temperaturach