Что такое старение материала
Старение материалов
Старение материалов — медленное самопроизвольное необратимое изменение свойств материалов. Старение происходит под действием теплового движения молекул и атомов, светового и иного излучения, механических воздействий, гравитационных и магнитных полей и других факторов. В результате материал переходит в более равновесное состояние. В экономике считается вредным процессом, так как свойства материала с течением времени отклоняются от спроектированных, обычно в худшую сторону.
Старение происходит, как правило, в твёрдых телах, полимерах и жидких смесях. В газах и низкомолекулярных чистых жидкостях старения не происходит из-за того, что они крайне быстро приходят в термодинамическое равновесие.
Основные виды старения:
Чтобы изготавливаемый материал имел стабильные свойства, нередко применяют искусственное старение.
Литература
Полезное
Смотреть что такое «Старение материалов» в других словарях:
Старение материалов — – изменение (ухудшение) физико химических и механических свойств, структуры материалов при эксплуатации и длительном хранении. [Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИЖБ им. А. А. Гвоздева, Москва,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
СТАРЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ — изменение физико химических и механических свойств и структуры материалов при эксплуатации и длительном хранении. Происходит в материалах с повышенным уровнем внутренней энергии … Большой Энциклопедический словарь
старение материалов — изменение физико химических и механических свойств и структуры материалов при эксплуатации и длительном хранении. Наиболее заметно в материалах с повышенным уровнем внутренней энергии. * * * СТАРЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ СТАРЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ, 1) изменение… … Энциклопедический словарь
СТАРЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ — самопроизвольное или искусственное изменение величины механических характеристик материалов во времени (Болгарский язык; Български) стареене на материалите (Чешский язык; Čeština) stárnutí materiálu (Немецкий язык; Deutsch) Alterung (Венгерский… … Строительный словарь
Старение металлов — – изменение механических, физических и химических свойств металлов и сплавов, протекающее либо самопроизвольно, в процессе длительной выдержки при комнатной температуре (естественное старение), либо при нагреве (искусственное старение).… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Старение — (деструкция) – необратимое изменение свойств материала в результате протекания внутренних физико химических процессов, вследствие влияния внешней среды и условий работы материала; способность переходить с течением времени из одного… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Старение полимеров — – самопроизвольное необратимое изменение важнейших технических характеристик, происходящее в результате сложных химических и физических процессов, развивающихся в материале при эксплуатации и хранении. Причинами старения являются свет,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Старение лакокрасочного покрытия — – необратимые изменения свойств лакокрасочного покрытия, наступающие со временем. [ГОСТ 28246 2006] Старение лакокрасочного покрытия – процесс необратимого изменения строения и (или) состава лакокрасочного покрытия, происходящий с… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Старение пленки — – необратимые изменения свойств пленки, которые протекают во времени. [ГОСТ 28246 89] Рубрика термина: Дефекты краски Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Старение конденсатора — процесс необратимого изменения структуры и состава материалов диэлектрика конденсатора, приводящих к ухудшению его эксплуатационных свойств. Источник: ГОСТ 27390 87 (СТ СЭВ 5020 85). Конденсаторы самовосстанавливающиеся для повышения… … Официальная терминология
старение материалов
Полезное
Смотреть что такое «старение материалов» в других словарях:
Старение материалов — медленное самопроизвольное необратимое изменение свойств материалов. Старение происходит под действием теплового движения молекул и атомов, светового и иного излучения, механических воздействий, гравитационных и магнитных полей и других факторов … Википедия
Старение материалов — – изменение (ухудшение) физико химических и механических свойств, структуры материалов при эксплуатации и длительном хранении. [Терминологический словарь по бетону и железобетону. ФГУП «НИЦ «Строительство» НИИЖБ им. А. А. Гвоздева, Москва,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
СТАРЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ — изменение физико химических и механических свойств и структуры материалов при эксплуатации и длительном хранении. Происходит в материалах с повышенным уровнем внутренней энергии … Большой Энциклопедический словарь
СТАРЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ — самопроизвольное или искусственное изменение величины механических характеристик материалов во времени (Болгарский язык; Български) стареене на материалите (Чешский язык; Čeština) stárnutí materiálu (Немецкий язык; Deutsch) Alterung (Венгерский… … Строительный словарь
Старение металлов — – изменение механических, физических и химических свойств металлов и сплавов, протекающее либо самопроизвольно, в процессе длительной выдержки при комнатной температуре (естественное старение), либо при нагреве (искусственное старение).… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Старение — (деструкция) – необратимое изменение свойств материала в результате протекания внутренних физико химических процессов, вследствие влияния внешней среды и условий работы материала; способность переходить с течением времени из одного… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Старение полимеров — – самопроизвольное необратимое изменение важнейших технических характеристик, происходящее в результате сложных химических и физических процессов, развивающихся в материале при эксплуатации и хранении. Причинами старения являются свет,… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Старение лакокрасочного покрытия — – необратимые изменения свойств лакокрасочного покрытия, наступающие со временем. [ГОСТ 28246 2006] Старение лакокрасочного покрытия – процесс необратимого изменения строения и (или) состава лакокрасочного покрытия, происходящий с… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Старение пленки — – необратимые изменения свойств пленки, которые протекают во времени. [ГОСТ 28246 89] Рубрика термина: Дефекты краски Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Старение конденсатора — процесс необратимого изменения структуры и состава материалов диэлектрика конденсатора, приводящих к ухудшению его эксплуатационных свойств. Источник: ГОСТ 27390 87 (СТ СЭВ 5020 85). Конденсаторы самовосстанавливающиеся для повышения… … Официальная терминология
Что такое старение материала
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР
Единая система защиты от коррозии и старения
СТАРЕНИЕ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Термины и определения
Unified system of corrosion and ageing protection.
Ageing of polymeric materials. Terms and definitions
Дата введения 1986-01-01
ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 18 декабря 1984 г. N 4507
ПЕРЕИЗДАНИЕ. Февраль 1988 г.
Настоящий стандарт устанавливает применяемые в науке, технике и производстве термины и определения понятий в области старения полимерных материалов.
Термины, установленные стандартом, обязательны для применения в документации всех видов, научно-технической, учебной и справочной литературе.
Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин. Применение терминов-синонимов стандартизованного термина запрещается. Недопустимые к применению термины-синонимы приведены в стандарте в качестве справочных и обозначены “Ндп”.
Для отдельных стандартизованных терминов в стандарте приведены в качестве справочных краткие формы, которые разрешается применять в случаях, исключающих возможность их различного толкования.
Установленные определения можно, при необходимости, изменять по форме изложения, не допуская нарушения границ понятий.
В случаях, когда необходимые и достаточные признаки понятия содержатся в буквальном значении термина, определение не приведено и, соответственно, в графе «Определение» поставлен прочерк.
В стандарте приведен алфавитный указатель содержащихся в нем терминов, а также справочное приложение, содержащее термины и определения общих понятий, применяемых в смежных областях науки и техники.
Данный стандарт применяется совместно с ГОСТ 21964-76.
Старение металла, виды, искусственное, естественное, как происходит и от чего зависит
Старение металлов достаточно медленный процесс, в результате которого происходят механические изменения, изменение физических и химических свойств.
На старение металлов оказывает влияние целый ряд факторов, среди которых:
Суть старения металла заключается в том, что происходит процесс равновесного состояния, при котором свойства металла отклоняются от нормы. А именно, материал может стать более мягким, хрупким, менее упругим и т.д.
Типы старения металлов
Различают естественное старение и искусственное.
Искусственное старение металла это когда металл, быстро приобретает тот состав и те свойства, которые необходимы. Достигается искусственное старение путем воздействия термообработкой и пластическим деформированием. Например, при получении дюралюминия его подвергают на несколько часов искусственному старению.
Естественное старение происходит соответственно естественным путем и не требует создания дополнительных условий. Хотя более интенсивно процесс идет при большой длительности по времени и температуре, приближенной к 20°С.
Применение процессов старения в металлургии и металлообработке
Старение в качестве дополнительной обработки применяется как заключительная операция. Используется к некоторым металлам и сплавам, у которых пресыщенный твердый раствор может выделять избыточный компонент и распадаться самопроизвольно с течением времени. Особенно актуален метод для подготовки материалов при создании отдельных узлов и деталей, для которых описанный выше процесс будет критичен.
После старения у металла возрастают показатели твердости с прочности, но при этом снижаются вязкость с пластичностью, однако важно отметить, что эти значения сохраняются на протяжении всего срока службы материала.
Старение стали выполняют для изменения внутренней структуры и применяется после закалки. Так, полученный твердый раствор феррита пресыщенный азотом и углеродом при нагревании распадается. В зависимости от объема включений углерода в «стареющем» материале, внутренняя структура приобретает формы:
Термообработка (искусственное старение металла) применяется к тем сплавам, в которых растворяемость одного элемента в твердом состоянии значительно снижена. Это свойство ярко проявляется при снижении температуры.
В сталях с низким содержанием углерода, не выше 0,05%, при искусственном старении, распадается пресыщенный твердый альфа раствор. Как результат выделяются избыточные фазы. После такой обработки снижается пластичность, но явно увеличивается твердость и прочность. А именно эти качества часто требуются в конечном продукте металлургии.
На показанном рисунке продемонстрирована модель Орована, наглядно иллюстрирующая перемещение дислокаций. Получить максимальный эффект можно при естественном старении, Однако на это дело потребуется большое количество времени, что не выгодно и не практично в случае с постоянным и объемным производством (это ведь не вино/коньяк в бочках отстаиватьJ). Поэтому существуют искусственные методы по ускорению этих естественных процессов (жаль такого не провернуть с вискарикомJ). Но стоит отметить, что при искусственном «старении» прочностные характеристики материала будут заметно снижены.
Твердость в зависимости от времени старения
Показанный график наглядно демонстрирует описанную выше проблему – сокращение времени старения металла не увеличивает его прочностных характеристик.
Течение процесса старения во многом зависит от углерода и азота. Особенно это заметно в малоуглеродистых сталях. Азот с уменьшением температуры начинает хуже растворятся в альфа железе. Например, при температуре 590°С растворенного азота содержится 0,1%, но уже при 20°С его содержание снижается до 0,004%. При старении альфа раствор выделяет нитриды. Поэтому влияние азота менее выражено по сравнению с тем же углеродом при температурном воздействии.
Старение материалов
Старением называются процессы изменения свойств материалов во времени при длительной эксплуатации или хранения.
Старение материалов обусловлено в основном рекристаллизацией материалов, диффузией, хемосорбцией, химическими реакциями, коррозионными процессами и увлажнением, вызывающих изменение начальных свойств материалов, из которых изготовлены элементы. Эти изменения могут привести к повреждению элемента и к опасности возникновения критического отказа системы.
При старении может происходить как ухудшение, так и улучшение определенных свойств материалов или нередко – улучшение одних свойств при одновременном ухудшении других. Иногда применяют искусственное старение материалов с целью улучшения или стабилизации некоторых их характеристик.
Изменения свойств в процессе старения, как правило, обусловлены постепенными переходами от исходных нестабильности или неравновесного состояния к равновесному, которые сопровождаются структурными превращениями или релаксационными явлениями. Естественно, что на скорость старения влияют внешние условия (эксплуатации или хранения).
В металлах и сплавах процессы старения могут быть связаны с аллотропическими или мартенситными превращениями, упорядочением и разупорядочением твердых растворов, распадом мартенситной структуры, образованием твердых растворов и их распадом и др. все это сопровождается либо изменением кристаллической структуры, либо образованием фаз и изменением химического состава. Для металлов и сплавов наиболее существенны процессы распада пересыщенных твердых растворов и распада мартенситной структуры. Следствием старения металлов и сплавов является изменение прочности, твёрдости, коррозионной стойкости и т.д. Аллотропические изменения характерны для некоторых чистых металлов: железо, титан, цирконий, олово и др. В аллотропических превращениях возможны существенные изменения объема материала. Как правило, эти превращения развиваются автокаталитически.
Старение, обусловленное распадом пересыщенных твердых растворов, вызывает изменение механических и физических свойств сплава: прочности, твердости, электросопротивления, коэрцитивной силы, стойкости против коррозии и др. Процессы, протекающие на первых стадиях старения (появление субмикроскопической неоднородности в распределении атомов растворенного компонента, когерентная связь двух различных решеток, выпадение весьма дисперсных частиц), приводят к упрочнению сплава, увеличению его твердости, повышению сопротивления пластической деформации, связанному с тем, что изменения структуры сплавов на этих стадиях старения затрудняют перемещение дислокаций при пластической деформации.
При распаде пересыщенных растворов снижается сопротивляемость сплава коррозии. В стареющих сплавах часто наблюдается коррозионное распределение под напряжением, связанное с локализованным выделением по границам зерен. Присутствие даже малых компонентов локализованных выделений может привести к возникновению растрескивания по границам зерен на участке детали, подвергнутом большим напряжениям.
Мартенситное превращение состоит в перестройке решетки, при которой атомы не обмениваются местами, а лишь смещаются относительно друг друга на расстояния, не превышающие межатомные. По сравнению с другими структурами стали мартенситная структура отличается наибольшей твердостью (а также наибольшими коэрцитивной силой и электросопротивлением), но одновременно и повышенной хрупкостью.
Физико-механические свойства полимеров зависят от их химического состава и структуры. Старение полимеров в основном обусловлено процессами, вызывающими деструкцию, т.е. распад основных цепей макромолекул или изменение их строения. Отрицательно сказываются и обратные процессы образования новых связей и сшивка макромолекул. Макромолекулы полимеров в основном подвергаются термической, фотохимической и окислительной деструкции.
Процессы (реакции) деструкции делят на четыре группы, различающиеся механизмом и кинетикой:
1) реакции, индуцированные физическими факторами, протекающие: а) с разрывом цепи; б) без разрыва цепи;
2) реакции, индуцированные химическими агентами, протекающие: а) с разрывом цепи; б) без разрыва цепи.
При старении пластических материалов могут изменяться структура, молекулярный вес, химический состав, взаимодействие макромолекул, определяющие физико-механические свойства этих материалов. Происходящее часто при старении в результате деструкции уменьшение длины цепи и молекулярного веса полимеров существенно ухудшает их механические свойства: снижает прочность при растяжении, увеличивает хрупкость при низких температурах, снижает стойкость к истиранию. В результате процессов структурирования повышаются нерастворимость полимеров, их твердость и прочность; при этом увеличивается хрупкость и снижаются пластичность и эластичность. При длительной выдержке полимера в условиях постоянной достаточно высокой температуры его прочность может сначала уменьшиться вследствие деструкции цепи, а затем вновь увеличиться благодаря структурированию. В конце концов, прочность понижается в результате полного разложения полимера.
Ухудшение со временем параметров и характеристик полупроводниковых приборов обусловлено физико-химическими процессами в полупроводниках, механизм которых определяется главным образом двумя их особенностями:
— высокой чувствительностью поверхности полупроводников с (p-n)-переходами как к физическим условиям, так и к химической природе окружающей среды;
— высокой чувствительностью свойств полупроводников к примесям, неоднородностям и дефектам структуры полупроводников.
Процессы, вызывающие изменения параметров и характеристик приборов, в значительной степени зависят от внешних условий и режимов работы: окружающей температуры, влажности, давления, состава окружающей газовой среды, механических нагрузок, рассеиваемой мощности, вида электрической нагрузки, длительности работы и других факторов. Характер влияния ряда внешних воздействий показан в табл. 1. Во всех случаях окружающая температура и рассеиваемая мощность в наибольшей степени ускоряют процессы изменения параметров, определяющих отказы. Значительная зависимость параметров от температуры является принципиальной особенностью полупроводниковых приборов, связанной с физическими свойствами полупроводников.