فرتینگ-خوردگی یک پدیده پیچیده است که اثرات سایش مکانیکی و خوردگی شیمیایی را ترکیب می کند که اغلب در اجزای تحت حرکت نوسانی با دامنه کوچک مانند اتصالات، یاتاقان ها و کوپلینگ ها رخ می دهد. معمولاً در چنین محیط هایی از آلیاژهای مقاوم در برابر سایش برای افزایش طول عمر این قطعات استفاده می شود. به عنوان یک تامین کننده پیشرو در آلیاژهای مقاوم در برابر سایش، من از نزدیک شاهد اهمیت درک مقاومت به سایش این مواد در شرایط فرسایشی- خوردگی بوده ام.
مکانیسم فرتینگ - خوردگی
فرتینگ - خوردگی شامل یک سری فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی است. در ابتدا، حرکت نوسانی با دامنه کوچک بین دو سطح در تماس باعث تغییر شکل و شکستن ناهمواریهای سطح میشود. این عمل مکانیکی سطوح فلزی تازه را در معرض دید قرار می دهد که بسیار واکنش پذیر هستند. در عین حال، وجود مواد خورنده مانند اکسیژن و رطوبت در محیط، منجر به تشکیل لایههای اکسیدی بر روی این سطوح تازه میشود. ذرات اکسید تولید شده در طول فرآیند می توانند به عنوان ساینده عمل کنند و سایش سطوح را تسریع کنند.
مکانیسم های سایش در خوردگی فرتینگ عمدتاً شامل سایش چسب، سایش ساینده و سایش اکسیداتیو است. سایش چسب زمانی اتفاق میافتد که ناهمواریهای دو سطح با هم تماس پیدا میکنند و به یکدیگر میچسبند و به دنبال آن مواد بین سطوح منتقل میشود. سایش ساینده ناشی از ذرات اکسید سخت یا زباله هایی است که سطوح را ساییده می کنند. سایش اکسیداتیو از تشکیل و حذف مداوم لایههای اکسید روی سطوح حاصل میشود.
مقاومت در برابر سایش مختلف - آلیاژهای مقاوم
کروم کاربید - آلیاژهای مبتنی بر
آلیاژهای مبتنی بر کاربید کروم به طور گسترده در کاربردهایی که به مقاومت در برابر سایش بالا نیاز دارند استفاده می شود.صفحه پوشیدن کاربید کروموصفحه کروم کاربیدنمونه های معمولی از این گونه مواد هستند. کاربید کروم دارای سختی بالایی است که مقاومت بسیار خوبی در برابر سایش ساینده ایجاد می کند. در شرایط فرسایشی-خوردگی، ذرات کاربید کروم در زمینه آلیاژ به عنوان تقویت کننده های سخت عمل می کنند و از نفوذ ذرات ساینده جلوگیری می کنند و از دست دادن مواد را کاهش می دهند.
کروم موجود در آلیاژ نیز نقش مهمی در مقاومت در برابر خوردگی دارد. این یک لایه اکسید غیرفعال بر روی سطح تشکیل می دهد که به عنوان یک مانع در برابر محیط خورنده عمل می کند. با این حال، در شرایط فرسایشی، عمل مکانیکی می تواند این لایه غیرفعال را مختل کند و منجر به خوردگی موضعی شود. با این وجود، سختی بالای فاز کروم کاربید به حفظ یکپارچگی سطح تا حدی کمک می کند و میزان سایش کلی را کاهش می دهد.
سایش دو فلزی - مواد مقاوم
مواد دو فلزی مقاوم در برابر سایشدو فلز یا آلیاژ مختلف را با هم ترکیب می کند تا از خواص مربوطه آنها استفاده کند. یک لایه معمولاً مقاومت به سایش بالایی دارد، در حالی که لایه دیگر چقرمگی یا مقاومت در برابر خوردگی خوبی را ارائه می دهد. در شرایط فرسایش خوردگی، لایه مقاوم در برابر سایش میتواند به طور موثر در برابر سایش مکانیکی مقاومت کند، در حالی که لایه دیگر میتواند از انتشار ترکها جلوگیری کرده و بستری پایدار را فراهم کند.
به عنوان مثال، یک ماده دو فلزی با یک لایه سطح سخت از یک آلیاژ مقاوم در برابر سایش و یک لایه پشتی سخت از یک آلیاژ فولادی می تواند عملکرد عالی ارائه دهد. لایه سطح سخت می تواند در برابر سایش ساینده و چسب ناشی از خراش مقاومت کند، در حالی که لایه پشتی سخت می تواند انرژی حرکت نوسانی را جذب کند و از ترک خوردن مواد جلوگیری کند.
عوامل موثر بر مقاومت به سایش - آلیاژهای مقاوم در برابر سایش - خوردگی
دامنه نوسان
دامنه حرکت نوسانی با دامنه کوچک تأثیر قابل توجهی بر مقاومت در برابر سایش آلیاژهای مقاوم در برابر سایش در فرسایش خوردگی دارد. دامنه نوسان بزرگتر معمولاً منجر به سایش شدیدتر می شود. با افزایش دامنه، حرکت نسبی بین دو سطح قابل توجهتر میشود، که منجر به تغییر شکل بیشتر ناهنجاریهای سطح و سایش شدیدتر چسب و ساینده میشود. علاوه بر این، دامنه بزرگتر نیز میتواند لایه اکسید غیرفعال را راحتتر مختل کند و روند خوردگی را تسریع کند.
بارگذاری کنید
بار اعمال شده بین دو سطح در تماس بر میزان سایش تأثیر می گذارد. بار بیشتر فشار تماس بین سطوح را افزایش میدهد که میتواند منجر به تغییر شکل پلاستیک شدیدتر ناهنجاریهای سطح و افزایش سایش چسب شود. علاوه بر این، افزایش فشار تماس همچنین می تواند باعث نفوذ ذرات ساینده به مواد شود و سایش ساینده را تسریع کند. در عین حال، بار بیشتر ممکن است باعث شود لایه اکسید غیرفعال سریعتر شکسته شود و حساسیت به خوردگی را افزایش دهد.
محیط خورنده
ماهیت محیط خورنده، مانند وجود اکسیژن، رطوبت، و مواد شیمیایی خورنده، تأثیر عمیقی بر رفتار فرسایشی- خوردگی آلیاژهای مقاوم در برابر سایش دارد. اکسیژن و رطوبت برای تشکیل لایه های اکسیدی روی سطح ضروری هستند. در یک محیط بسیار اکسیژن و مرطوب، سرعت تشکیل اکسید سریعتر است، که می تواند منجر به سایش شدید اکسیداتیو شود. مواد شیمیایی خورنده، مانند اسیدها یا نمک ها، می توانند با حمله به ماتریکس فلزی یا حل کردن لایه های اکسید، روند خوردگی را تسریع کنند.
آزمایش و ارزیابی مقاومت به سایش در فرسایش - خوردگی
برای ارزیابی دقیق مقاومت به سایش آلیاژهای مقاوم در برابر سایش در شرایط فرسایشی-خوردگی، روشهای آزمایش مختلفی استفاده میشود. یکی از روشهای رایج، تست سایش فرتینگ است که شامل قرار دادن نمونههای آزمایشی در معرض حرکت نوسانی با دامنه کوچک تحت یک بار کنترلشده و در یک محیط خورنده خاص است. حجم سایش یا کاهش جرم نمونه ها پس از تعداد معینی چرخه برای ارزیابی مقاومت به سایش اندازه گیری می شود.
علاوه بر تستهای سایش سنتی، تکنیکهای توصیف پیشرفته مانند میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیفسنجی پرتو ایکس پراکنده انرژی (EDS) و پراش پرتو ایکس (XRD)، برای تجزیه و تحلیل مکانیسمهای سایش و ترکیب و ساختار سطوح فرسوده استفاده میشوند. SEM می تواند اطلاعات دقیقی در مورد مورفولوژی سطح، مانند وجود آهنگ های سایش، زباله ها و ترک ها ارائه دهد. EDS را می توان برای تعیین ترکیب عنصری سطوح فرسوده استفاده کرد که به شناسایی محصولات خوردگی و میزان انتقال مواد کمک می کند. XRD می تواند ساختار کریستالی مواد را تجزیه و تحلیل کند و هرگونه تغییر فاز را در طول فرآیند فرتینگ - خوردگی تشخیص دهد.
کاربردهای آلیاژهای مقاوم در برابر سایش در محیط های مستعد خوردگی
آلیاژهای مقاوم در برابر سایش به طور گسترده در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می گیرند که در آن خوردگی خراش یک نگرانی قابل توجه است. در صنعت هوافضا، قطعاتی مانند یاتاقانها و اتصالات موتور هواپیما به دلیل ارتعاش و حرکت با دامنه کم در طول پرواز اغلب در معرض خوردگی-فرستگی قرار میگیرند. استفاده از آلیاژهای مقاوم در برابر سایش می تواند به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان و عمر مفید این قطعات را بهبود بخشد.
در صنعت خودروسازی، اجزای موتور مانند رینگهای پیستون و راهنماهای سوپاپ نیز مستعد خوردگی هستند. آلیاژهای مقاوم در برابر سایش می توانند سایش و خوردگی این اجزا را کاهش دهند و عملکرد موتور و راندمان سوخت را بهبود بخشند.
در صنعت تولید برق، پرهها و کوپلینگهای توربین تحت تأثیر ارتعاش و محیطهای با دمای بالا و فشار بالا در معرض خوردگی - فرسایشی قرار میگیرند. استفاده از آلیاژهای مقاوم در برابر سایش می تواند دوام این قطعات را افزایش داده و هزینه های نگهداری را کاهش دهد.
نتیجه گیری
مقاومت در برابر سایش آلیاژهای مقاوم در برابر سایش در شرایط فرسایشی - خوردگی موضوع پیچیده ای است که تحت تأثیر عوامل متعددی از جمله ترکیب آلیاژ، دامنه نوسان، بار و محیط خورنده قرار می گیرد. درک مکانیسمهای سایش و عوامل مؤثر بر مقاومت در برابر سایش برای انتخاب و کاربرد آلیاژهای مقاوم در برابر سایش در محیطهای مستعد خوردگی بسیار مهم است.
به عنوان یک تامین کننده آلیاژهای مقاوم در برابر سایش، ما متعهد به ارائه مواد با کیفیت بالا هستیم که می توانند به طور موثر در برابر خوردگی مقاومت کنند. ماصفحه پوشیدن کاربید کروم،صفحه کروم کاربید، ومواد دو فلزی مقاوم در برابر سایشبرای اطمینان از عملکرد عالی در شرایط مختلف فرسایشی - خوردگی به دقت توسعه یافته و آزمایش شده اند.
اگر به دنبال آلیاژهای مقاوم در برابر سایش برای کاربردهای خاص خود هستید، از شما دعوت می کنیم برای اطلاعات بیشتر و بحث در مورد نیازهای تهیه خود با ما تماس بگیرید. تیم کارشناسان ما آماده ارائه مشاوره حرفه ای و راه حل های سفارشی به شما هستند.
مراجع
- Hutchings، IM (1992). تریبولوژی: اصطکاک و سایش مواد مهندسی. مطبوعات CRC.
- ASTM G115 - 13 (2019). راهنمای استاندارد برای انجام تستهای سایش فرتینگ. ASTM International.
- Kato, K., & Adams, M. (ویرایشات). (2000). خستگی مضطرب: فناوری و شیوه های فعلی ASM International.
