La corrosione da sfregamento è un fenomeno complesso che combina gli effetti dell'usura meccanica e della corrosione chimica, che spesso si verifica nei componenti sottoposti a movimento oscillatorio di piccola ampiezza, come giunti, cuscinetti e accoppiamenti. Le leghe resistenti all'usura sono comunemente utilizzate in tali ambienti per migliorare la durata di questi componenti. In qualità di fornitore leader di leghe resistenti all'usura, ho potuto constatare in prima persona l'importanza di comprendere la resistenza all'usura di questi materiali in condizioni di corrosione da sfregamento.
Il meccanismo del fretting - Corrosione
La corrosione da sfregamento comporta una serie di processi fisici e chimici. Inizialmente, il movimento oscillatorio di piccola ampiezza tra due superfici in contatto provoca la deformazione e la rottura delle asperità superficiali. Questa azione meccanica espone superfici metalliche fresche, che sono altamente reattive. Allo stesso tempo, la presenza di mezzi corrosivi, come ossigeno e umidità nell'ambiente, porta alla formazione di strati di ossido su queste superfici fresche. Le particelle di ossido generate durante il processo possono agire come abrasivi, accelerando ulteriormente l'usura delle superfici.
I meccanismi di usura nella corrosione da sfregamento comprendono principalmente usura adesiva, usura abrasiva e usura ossidativa. L'usura adesiva si verifica quando le asperità delle due superfici entrano in contatto e aderiscono tra loro, con conseguente trasferimento di materiale tra le superfici. L'usura per abrasione è causata dalle particelle di ossido duro o dai detriti che abradono le superfici. L'usura ossidativa risulta dalla continua formazione e rimozione di strati di ossido sulle superfici.
Resistenza all'usura di diverse leghe resistenti all'usura
Leghe a base di carburo di cromo
Le leghe a base di carburo di cromo sono ampiamente utilizzate in applicazioni che richiedono un'elevata resistenza all'usura.Piastra antiusura in carburo di cromoEPiastra in carburo di cromosono tipici esempi di tali materiali. Il carburo di cromo ha un'elevata durezza, che fornisce un'eccellente resistenza all'usura abrasiva. In condizioni di corrosione da sfregamento, le particelle di carburo di cromo nella matrice della lega agiscono come rinforzi duri, impedendo la penetrazione di particelle abrasive e riducendo la perdita di materiale.
Anche il cromo presente nella lega svolge un ruolo cruciale nella resistenza alla corrosione. Forma uno strato di ossido passivo sulla superficie, che funge da barriera contro l'ambiente corrosivo. Tuttavia, in condizioni di sfregamento, l’azione meccanica può distruggere questo strato passivo, provocando corrosione locale. Tuttavia, l'elevata durezza della fase di carburo di cromo aiuta in una certa misura a mantenere l'integrità della superficie e riduce il tasso di usura complessivo.
Usura bimetallica - Materiali resistenti
Materiale bimetallico resistente all'usuracombina due diversi metalli o leghe per sfruttare le rispettive proprietà. Uno strato solitamente ha un'elevata resistenza all'usura, mentre l'altro strato fornisce una buona tenacità o resistenza alla corrosione. In condizioni di corrosione da sfregamento, lo strato resistente all'usura può resistere efficacemente all'usura meccanica, mentre l'altro strato può prevenire la propagazione di crepe e fornire un substrato stabile.
Ad esempio, un materiale bimetallico con uno strato superficiale duro di una lega resistente all'usura e uno strato di supporto resistente di una lega di acciaio può offrire prestazioni eccellenti. Lo strato superficiale duro può resistere all'usura abrasiva e adesiva causata dallo sfregamento, mentre lo strato di supporto resistente può assorbire l'energia del movimento oscillatorio e impedire la rottura del materiale.
Fattori che influenzano la resistenza all'usura delle leghe resistenti all'usura nel fretting - Corrosione
Ampiezza di oscillazione
L'ampiezza del movimento oscillatorio di piccola ampiezza ha un impatto significativo sulla resistenza all'usura delle leghe resistenti all'usura nella corrosione da sfregamento. Un'ampiezza di oscillazione maggiore porta solitamente ad un'usura più grave. All'aumentare dell'ampiezza, il movimento relativo tra le due superfici diventa più significativo, determinando una maggiore deformazione delle asperità superficiali e una più intensa usura adesiva e abrasiva. Inoltre, un’ampiezza maggiore può anche distruggere più facilmente lo strato di ossido passivo, accelerando il processo di corrosione.
Carico
Il carico applicato tra le due superfici a contatto influisce sul tasso di usura. Un carico maggiore aumenta la pressione di contatto tra le superfici, il che può portare ad una deformazione plastica più grave delle asperità superficiali e ad aumentare l'usura adesiva. Inoltre, la maggiore pressione di contatto può anche favorire la penetrazione di particelle abrasive nel materiale, accelerando l'usura abrasiva. Allo stesso tempo, il carico più elevato può anche causare la rottura più rapida dello strato di ossido passivo, aumentando la suscettibilità alla corrosione.
Ambiente corrosivo
La natura dell'ambiente corrosivo, come la presenza di ossigeno, umidità e sostanze chimiche corrosive, ha una profonda influenza sul comportamento alla corrosione da sfregamento delle leghe resistenti all'usura. L'ossigeno e l'umidità sono essenziali per la formazione di strati di ossido sulla superficie. In un ambiente altamente ossigenato e umido, il tasso di formazione dell’ossido è più rapido, il che può portare a un’usura ossidativa più grave. Le sostanze chimiche corrosive, come acidi o sali, possono accelerare ulteriormente il processo di corrosione attaccando la matrice metallica o dissolvendo gli strati di ossido.
Test e valutazione della resistenza all'usura nel fretting - corrosione
Per valutare accuratamente la resistenza all'usura delle leghe resistenti all'usura in condizioni di corrosione da sfregamento, vengono utilizzati vari metodi di prova. Un metodo comune è il test di usura da sfregamento, che prevede il sottoporre i provini a un movimento oscillatorio di piccola ampiezza sotto un carico controllato e in un ambiente corrosivo specifico. Il volume di usura o la perdita di massa dei provini viene misurato dopo un certo numero di cicli per valutare la resistenza all'usura.
Oltre ai tradizionali test di usura, tecniche avanzate di caratterizzazione, come la microscopia elettronica a scansione (SEM), la spettroscopia a raggi X a dispersione di energia (EDS) e la diffrazione dei raggi X (XRD), vengono utilizzate per analizzare i meccanismi di usura e la composizione e struttura delle superfici usurate. Il SEM può fornire informazioni dettagliate sulla morfologia superficiale, come la presenza di tracce di usura, detriti e crepe. L'EDS può essere utilizzato per determinare la composizione elementare delle superfici usurate, il che aiuta a identificare i prodotti della corrosione e l'entità del trasferimento di materiale. XRD è in grado di analizzare la struttura cristallina dei materiali e rilevare eventuali cambiamenti di fase durante il processo di corrosione da sfregamento.
Applicazioni di leghe resistenti all'usura in ambienti soggetti a corrosione
Le leghe resistenti all'usura sono ampiamente utilizzate in molti settori in cui la corrosione da sfregamento rappresenta un problema significativo. Nell'industria aerospaziale, componenti come cuscinetti e giunti di motori aeronautici sono spesso esposti alla corrosione da sfregamento a causa delle vibrazioni e del movimento di piccola ampiezza durante il volo. L'uso di leghe resistenti all'usura può migliorare significativamente l'affidabilità e la durata di questi componenti.
Nell'industria automobilistica, anche i componenti del motore, come le fasce elastiche e le guide delle valvole, sono soggetti a corrosione da sfregamento. Le leghe resistenti all'usura possono ridurre l'usura e la corrosione di questi componenti, migliorando le prestazioni del motore e l'efficienza del carburante.
Nel settore della produzione di energia, le pale e i giunti delle turbine sono soggetti a corrosione da sfregamento sotto l'influenza di vibrazioni e ambienti ad alta temperatura e alta pressione. L'applicazione di leghe resistenti all'usura può aumentare la durata di questi componenti e ridurre i costi di manutenzione.
Conclusione
La resistenza all'usura delle leghe resistenti all'usura in condizioni di corrosione da sfregamento è un problema complesso che viene influenzato da molteplici fattori, tra cui la composizione della lega, l'ampiezza delle oscillazioni, il carico e l'ambiente corrosivo. Comprendere i meccanismi di usura e i fattori che influenzano la resistenza all'usura è fondamentale per la selezione e l'applicazione di leghe resistenti all'usura in ambienti soggetti a corrosione.
In qualità di fornitore di leghe resistenti all'usura, ci impegniamo a fornire materiali di alta qualità che possano resistere efficacemente alla corrosione da sfregamento. NostroPiastra antiusura in carburo di cromo,Piastra in carburo di cromo, EMateriale bimetallico resistente all'usurasono stati attentamente sviluppati e testati per garantire prestazioni eccellenti in varie condizioni di corrosione.
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Riferimenti
- Hutchings, IM (1992). Tribologia: attrito e usura dei materiali tecnici. Stampa CRC.
- ASTM G115-13(2019). Guida standard per l'esecuzione di prove di usura da sfregamento. ASTM Internazionale.
- Kato, K. e Adams, M. (a cura di). (2000). Fatica da stress: tecnologia e pratiche attuali. ASM Internazionale.
