التآكل في الفولاذ: الآليات، المقاومة والتطبيقات الصناعية

التعريف والمفهوم الأساسي

التآكل هو التقليل الميكانيكي أو الطحن أو الفرك لمادة من خلال الاحتكاك بين الأسطح. يمثل فقدانًا تدريجيًا للمادة من سطح صلب نتيجة للعمل الميكانيكي، وعادة ما يتضمن جزيئات صلبة أو نتوءات تنزلق أو تتدحرج عبر السطح تحت الضغط.

في علم المواد والهندسة، مقاومة التآكل هي خاصية حاسمة تحدد متانة المادة وعمرها الافتراضي في التطبيقات التي تنطوي على التآكل الميكانيكي. تؤثر هذه الخاصية مباشرة على متطلبات الصيانة، وعمر المكونات، وموثوقية النظام بشكل عام في العديد من التطبيقات الصناعية.

داخل علم المعادن، تمثل مقاومة التآكل جانبًا واحدًا من السلوك التربولوجي الأوسع للمعادن، إلى جانب الالتصاق، والتآكل، وإجهاد السطح. تعتمد قدرة الفولاذ على تحمل القوى الكاشطة على بنيته المجهرية، وصلابته، وصلابته، وخصائص العمل الصلب، مما يجعلها خاصية معقدة تربط بين الخصائص الميكانيكية وتخصصات الهندسة السطحية.

الطبيعة الفيزيائية والأساس النظري

الآلية الفيزيائية

على المستوى المجهرى، يحدث التآكل عندما تخترق النتوءات (عدم انتظامات دقيقة على السطح) أو الجسيمات الصلبة سطح مادة أكثر ليونة، مما يخلق أخاديد ويزيح المادة. قد تتشكل المادة المزيحة معالم على طول حواف الأخاديد، في النهاية تنفصل كحطام تآكل من خلال آليات قطع دقيقة، أو كسر دقيق، أو حراثة دقيقة.

في الفولاذ، تحكم مقاومة التآكل التفاعل بين الجسيمات الكاشطة وخصائص المادة المجهرية. يمكن أن تقاوم الأطوار الصلبة مثل الكربيدات الاختراق، بينما تحدد المرحلة الأساسية كيف تستجيب المادة للتشوه. يؤثر نطاق التفاعل بين الجسيمات الكاشطة وخصائص المادة المجهرية بشكل كبير على آلية التآكل ومعدل إزالة المادة.

النماذج النظرية

تمثل معادلة تآكل أتشارد النموذج النظري الرئيسي لوصف التآكل الكاشط. تم تطوير هذا النموذج في الخمسينيات بواسطة ج.ف. أتشارد، ويربط بين فقدان حجم المادة والحمل المطبق، ومسافة الانزلاق، وصلابة المادة.

تطور الفهم التاريخي للتآكل من الملاحظات التجريبية المبكرة من قبل مهندسين مثل تشارلز هاتشيت في أوائل القرن التاسع عشر إلى الدراسات المنهجية من قبل الباحثين مثل تابور وبودن في منتصف القرن العشرين. أسست أعمالهم العلاقة الأساسية بين الصلابة ومقاومة التآكل.

تتضمن الأساليب الحديثة نموذج رابينووفيتش للتآكل الكاشط، الذي يأخذ في الاعتبار هندسة الجسيمات وتأثيرات الاندماج، ونموذج زوم غاهر، الذي يدمج العوامل المجهرية بخلاف الصلابة. تقدم هذه النماذج وجهات نظر مكملة لسيناريوهات التآكل المختلفة وأنظمة المواد.

أساس علم المواد

يؤثر التركيب البلوري على مقاومة التآكل من خلال توفر أنظمة الانزلاق وإجهاد القص المحلول الحرج. توفر الهياكل ذات الشبكة المكعبة المتمركزة في الجسم (BCC) خصائص تآكل مختلفة مقارنة بالهياكل ذات الشبكة المكعبة المتمركزة في الوجه (FCC) في الأوستينيت، حيث تقدم BCC عادةً صلابة أعلى ولكن متانة أقل.

تعمل الحدود الحبيبية كعوائق لحركة التشوه وانتشار الشقوق، مما يجعل الفولاذات ذات الحبيبات الدقيقة أكثر مقاومة للتآكل عمومًا من المتغيرات ذات الحبيبات الخشنة. ومع ذلك، تصبح هذه العلاقة معقدة عند النظر في العمل الصلب والتحولات الطورية خلال عملية التآكل.

ترتبط مبادئ صلابة الإجهاد، واستقرار الطور، وتنقيح التركيب المجهرية بشكل أساسي بمقاومة التآكل. توفر الأساليب في علم المواد مثل التقوية بالتساقط، والتحول المارتنسيتية، وتطوير التركيب المجهرى المركب طرقًا لتعزيز مقاومة الفولاذ للتآكل الكاشط.

التعبير الرياضي وطرق الحساب

صيغة التعريف الأساسية

توفر معادلة تآكل أتشارد الوصف الرياضي الأساسي للتآكل الكاشط:

$$V = k \frac{F_N \cdot s}{H}$$

حيث:
- $V$ هو حجم المادة المزالة (مم³)
- $k$ هو معامل التآكل غير بعدي
- $F_N$ هو الحمل العمودي (نيوتن)
- $s$ هو مسافة الانزلاق (متر)
- $H$ هو صلابة المادة الأكثر ليونة (ميغاباسكال أو HV)

الصيغ الحسابية ذات الصلة

معدل التآكل المحدد، الذي يقوم بتطبيع فقدان الحجم وفقًا للحمل والمسافة، يتم حسابه كما يلي:

$$w_s = \frac{V}{F_N \cdot s} = \frac{k}{H}$$

حيث:
- $w_s$ هو معدل التآكل المحدد (مم³/نيوتن·متر)
- المتغيرات الأخرى هي كما تم تعريفها سابقًا

يُقارن مؤشر مقاومة التآكل (ARI) أداء مادة ما بمادة مرجعية:

$$ARI = \frac{w_{s,reference}}{w_{s,test}}$$

حيث:
- $w_{s,reference}$ هو معدل التآكل المحدد للمادة المرجعية
- $w_{s,test}$ هو معدل التآكل المحدد لمادة الاختبار

الشروط التطبيقية والقيود

تفترض هذه النماذج حالات تآكل مستقرة وهي الأكثر دقة لتآكل الجسمين مع حمل وسرعة ثابتين. تصبح أقل موثوقية عندما ترتفع درجة الحرارة بشكل كبير أثناء الاختبار أو عندما تحدث تفاعلات كيميائية عند الواجهة.

تفترض معادلة أتشارد التناسب بين حجم التآكل والحمل العمودي، والذي قد لا ينطبق عند الأحمال العالية جدًا حيث تسيطر التشوهات البلاستيكية. بالإضافة إلى ذلك، تفترض هذه النماذج عادةً مواد متجانسة، مما يتطلب تعديلات للهياكل المجهرية المركبة مثل تلك الموجودة في العديد من الفولاذات التجارية.

يتغير معامل التآكل k بشكل كبير مع ظروف التشحيم، والعوامل البيئية، وخشونة السطح، مما يجعل المعايرة التجريبية ضرورية للتنبؤات الدقيقة في التطبيقات المحددة.

طرق القياس والتوصيف

مواصفات الاختبار القياسية

• ASTM G65: طريقة اختبار قياسية لقياس التآكل باستخدام جهاز العجلة الجافة من الرمل/المطاط (تحاكي تآكل الجسم الثلاثي منخفض الضغط)
• ASTM G81: طريقة اختبار قياسية لاختبار التآكل الجاوي في الكسارات (يقيّم التآكل الكاشط تحت ضغط عالٍ)
• ASTM G132: طريقة اختبار قياسية لاختبار تآكل الدبوس (تقيس التآكل الكاشط من جسمين)
• ISO 28080: المعادن الصلبة - الاختبارات التآكلية للموازيين الصلبة (تقوم بموحد اختبار التآكل لكربيدات الأسمنت)

معدات ومبادئ الاختبار

يعمل اختبار العجلة الجافة من الرمل/المطاط على دفع جزيئات الرمل بين عجلة مطاطية دوارة ونموذج اختبار ثابت، مما ينتج تآكل الجسم الثلاثي. يتم تحديد فقدان المادة عن طريق قياس الوزن بدقة قبل وبعد الاختبار.

يطبق جهاز اختبار الدبوس على القرص قوة منضبطة بين دبوس (مادة الاختبار) وقرص كاشط دوار، مع قياس قوة الاحتكاك وحجم التآكل في الوقت نفسه. تسمح هذه الإعدادات بالتحكم الدقيق في الحمل، والسرعة، والظروف البيئية.

تشمل المعدات المتقدمة المدواح الناعمة لتوصيف التآكل على المقياس الدقيق وأجهزة قياس الزخم في الموقع التي تمكّن من المراقبة في الوقت الفعلي لآليات التآكل تحت تكبير عالٍ.

متطلبات العينة

تقاس العيّنات القياسية عمومًا 25×75×12 مم لاختبار ASTM G65، مع أسطح مسطحة ومتوازية مصنوعة بدقة وفقًا للتسامحات المحددة. بالنسبة لاختبارات الدبوس على القرص، تكون الدبابيس الأسطوانية بقطر 6-10 مم وطول 15-30 مم شائعة.

تتطلب تهيئة السطح صقلًا للانتهاء بشكل متسق (عادةً 600 حصى)، تليها تنظيف باستخدام الأسيتون أو الكحول لإزالة الملوثات. يجب قياس خشونة السطح النهائية وتسجيلها لأنها تؤثر بشكل كبير على سلوك التآكل الأولي.

يجب أن تكون العيّنات خالية من التشوهات السابقة، ومناطق التأثير الحراري، أو المعالجات السطحية ما لم تكن هذه الأشياء قد تم تقييمها تحديدًا. يجب التحقق من تجانس العينة من خلال رسم خريطة الصلابة أو الفحص المجهرى.

بارامترات الاختبار

تتم الاختبارات القياسية عادة في درجة حرارة الغرفة (23±2°C) مع رطوبة مضبوطة (50±10% RH)، على الرغم من أن الاختبارات المتخصصة قد تُقيِّم الأداء عند درجات حرارة مرتفعة أو في بيئات تآكل.

تختلف معدلات التحميل حسب طريقة الاختبار: حيث يطبق ASTM G65 قوة ثابتة قدرها 130 نيوتن، بينما قد تستخدم اختبارات الدبوس على القرص 5-50 نيوتن حسب صلابة المادة. تتراوح سرعات الانزلاق من 0.1-2.0 م/ث، وتحدد مدة الاختبار إما بمسافة ثابتة (مثل 4309 م لاختبار ASTM G65) أو زمن.

تتضمن الملامح الحرجة توزيع حجم الجسيمات الكاشطة، وصلابة، وزاوية الجسيمات، والتي يجب التحكم فيها وتوثيقها للحصول على نتائج قابلة للتكرار.

معالجة البيانات

يتضمن جمع البيانات الأولية قياس فقدان الكتلة بدقة باستخدام ميزان تحليلي (بدقة ±0.1 ملغ)، والذي يتم تحويله إلى فقدان الحجم باستخدام كثافة المادة. توفّر القياسات البعدية باستخدام ميكرومترات أو قياسات السطح تقييمًا مباشرًا لفقدان الحجم.

تشمل التحليلات الإحصائية عادةً حساب القيم المتوسطة والانحرافات المعيارية من ثلاثة اختبارات مكررة على الأقل. يتبع اكتشاف القيم الشاذة وإزالتها الإجراءات المحددة في المعايير ذات الصلة.

تُحتسب القيم النهائية عن طريق تطبيع فقدان الحجم بواسطة معلمات الاختبار (الحمل، المسافة) لتحديد معدلات التآكل المحددة، والتي تُقارن بعد ذلك بالمواد المرجعية أو تُحوّل إلى معاملات تآكل باستخدام معادلة أتشارد.

نطاقات القيم النموذجية

تصنيف الفولاذ	نطاق القيمة النموذجي (مم³/نيوتن·متر)	شروط الاختبار	المعيار المرجعي
فولاذ الكربون المنخفض (1020)	1.5-2.5×10⁻⁴	عجلة الرمل/المطاط الجافة، 130 نيوتن	ASTM G65
فولاذ الكربون المتوسط (1045)	0.8-1.5×10⁻⁴	عجلة الرمل/المطاط الجافة، 130 نيوتن	ASTM G65
فولاذ الأدوات (D2)	0.2-0.5×10⁻⁴	عجلة الرمل/المطاط الجافة، 130 نيوتن	ASTM G65
فولاذ المنغنيز هادفيلد	0.3-0.7×10⁻⁴	عجلة الرمل/المطاط الجافة، 130 نيوتن	ASTM G65

تنشأ التباينات داخل كل تصنيف من الاختلافات في المعالجة الحرارية، والأعمال السابقة، والاختلافات الطفيفة في التركيب. بشكل عام، تُحسن محتويات الكربون الأعلى من مقاومة التآكل، لكن فقط عند المعالجة الحرارية بشكل صحيح لتشكيل هياكل الكربيد المناسبة.

يجب تفسير هذه القيم كقيم مقارنة وليستabsolute، حيث قد يختلف أداء الميدان بشكل كبير عن نتائج المختبر. غالبًا ما تبقى تصنيفات المواد متسقة عبر طرق الاختبار، لكن معدلات التآكل المطلق تكون خاصة بالتطبيق.

تتمثل اتجاه ملحوظ في أن الصلابة وحدها لا تتنبأ بمقاومة التآكل عبر أنواع الفولاذ المختلفة، خاصة عند مقارنة درجات العمل الصلب مثل فولاذ هادفيلد إلى الفولاذ العالي الصلابة الأدوات.

تحليل تطبيقات الهندسة

اعتبارات التصميم

يعمل المهندسون عادةً على دمج مقاومة التآكل في التصميم من خلال spécification متطلبات الحد الأدنى من الصلابة والهياكل المجهرية المناسبة. تعتبر عوامل الأمان 1.5-2.5 شائعة لعناصر ذات أهمية تآكل، مع استخدام قيم أعلى عند عدم وضوح الظروف التشغيلية أو تغيرها.

توازن قرارات اختيار المواد مقاومة التآكل مقابل القابلية للتصنيع، والتكلفة، والخصائص الميكانيكية الأخرى. يؤدي هذا غالبًا إلى التسويات، مثل استخدام تشطيبات اللحام أو المعالجات السطحية لتعزيز مقاومة التآكل محليًا مع الحفاظ على المتانة في المادة الأساسية.

يجب أن يأخذ المصممون في الاعتبار ما إذا كان التآكل يحدث تحت ظروف ضغط عالية أو منخفضة، حيث إن هذا يغير بشكل أساسي الاختيار الأمثل للمادة. يتطلب التآكل تحت الضغط العالي عموماً مواد ذات صلابة ومتانة، بينما يمكن معالجة التآكل تحت الضغط المنخفض بأقصى صلابة.

مجالات التطبيق الرئيسية

تمثل معدات التعدين قطاع تطبيق حاسم حيث تؤثر مقاومة التآكل مباشرة على التكاليف التشغيلية. تتعرض المكونات مثل أسنان الدلاء، وحواف الكسارات، والممرات الناقلة للتآكل الشديد من المعادن الصلبة، مما يتطلب فولاذات متخصصة بصلابة 400-600 HB وهياكل مجهرية مُحسَّنة.

تقدم الأدوات الزراعية متطلبات مختلفة، حيث تحقق توازنًا بين مقاومة التآكل المتوسطة مع متانة التأثير وقابلية التشكيل. يجب أن تتحمل أدوات الحراثة، على سبيل المثال، تآكل التربة بينما تمتص التأثيرات من الصخور دون فشل كارثي.

تتطلب معدات معالجة الفولاذ، خاصةً في مصانع التكليس وأفران الصهر، مقاومة التآكل عند درجات حرارة مرتفعة. هنا، يجب أن تحافظ المواد على مقاومتها للتآكل أثناء تعرضها لدرجات حرارة تزيد عن 500 درجة مئوية، مما يؤدي غالبًا إلى درجات خاصة مقاومة للحرارة مع هياكل كربيد مستقرة.

تجارة الأداء

تتعارض مقاومة التآكل عادة مع المتانة، حيث أن الميزات المجهرية التي تعزز الصلابة (المارتنسيت، الكربيدات) غالبًا ما تقلل من مقاومة التأثير. تظهر هذه التجارة بشكل خاص في تطبيقات السحق والطحن حيث تكون كلا الخصائص أساسية.

تنخفض قابلية التشكيل مع زيادة مقاومة التآكل، مما يجعل التصنيع أكثر صعوبة وتكلفة. غالبًا ما يقوم المصنعون بمعالجة هذا من خلال استخدام هياكل مركبة—مواد أساسية أكثر ليونة ومرونة مع أسطح صلبة مقاومة للتآكل تم تحقيقها من خلال اللحام أو المعالجة الحرارية.

يوازن المهندسون هذه المتطلبات المتنافسة من خلال اختيار المواد بعناية، وتصميم المكونات الاستراتيجي، والهندسة السطحية الانتقائية. على سبيل المثال، قد تستخدم دلاء الحفارات فولاذ هيكلي عالي المتانة لجسمها الرئيسي مع ألواح تآكل قابلة للاستبدال أو معالجة في مناطق التآكل العالية.

تحليل الفشل

يمثل التآكل الجاوي نمط فشل شائع حيث تنشئ الحبيبات الكبيرة والحادة أخاديد عميقة وإزالة المادة تحت ضغط عالٍ. يتقدم هذه الآلية من خلال تشوه السطح الأولي، تليه إزاحة المادة والانفصال النهائي، وغالبًا ما يتسارع ذلك من خلال العمل الصلب والتشقق الدقيق اللاحق.

يحدث تآكل كاشط للجسم الثلاثي عندما تدور الجزيئات بين سطحين، مما ينشئ انطباعات متعددة بدلاً من خدوش اتجاهية. يمكن أن تكون هذه الآلية ضارة بشكل خاص عندما تصبح الجزيئات مدمجة في أسطح أكثر ليونة وتؤدي بعد ذلك إلى تآكل ضد الأوجه الأكثر صلابة.

تشمل استراتيجيات التخفيف زيادة صلابة السطح من خلال المعالجة الحرارية أو الهندسة السطحية، وتحسين استبعاد الجسيمات من خلال أنظمة الإغلاق، وتنفيذ جداول صيانة استنادًا إلى نماذج تآكل تنبؤية بدلاً من الانتظار للانهيار الكارثي.

العوامل المؤثرة وطرق التحكم

تأثير التركيب الكيميائي

يحدد محتوى الكربون بشكل أساسي مقاومة التآكل من خلال التحكم في حجم الكربيدات وصلابتها. يمكن أن يؤدي زيادة الكربون من 0.2% إلى 0.8% إلى تحسين مقاومة التآكل بمقدار 2-3 مرات، على الرغم من أن المحتوى الأمثل يعتمد على متطلبات التطبيق والعناصر السبائكية الأخرى.

تعزز الكروم مقاومة التآكل بشكل كبير من خلال تشكيل كربيدات صلبة ومقاومة للتآكل (بشكل رئيسي M₇C₃ وM₂₃C₆). عند 12-18% Cr، توفر هذه الكربيدات مقاومة ممتازة لكل من التآكل المنخفض والمرتفع الضغط، خاصة عند الجمع مع مستويات كربون تزيد عن 1%.

يحسن المنغنيز مقاومة التآكل من خلال العمل الصلب في الفولاذات الأوستينيتية (12-14% Mn)، بينما يعزز الموليبدينوم (0.5-3%) الصلابة الثانوية خلال التسخين. يشكل الفاناديوم والنيوبيوم كربيدات دقيقة وصلبة تقاوم التآكل بشكل جيد بشكل خاص في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية.

تأثير التركيب المجهرى

يعزز تقليل حجم الحبيبات مقاومة التآكل من خلال زيادة القوة المحورية والصلابة. يمكن أن يؤدي تقليل حجم الحبيبة من ASTM 5 إلى ASTM 10 إلى تحسين مقاومة التآكل بنسبة 15-30%، خاصة في الفولاذات المارتنسيتية والبينيتيكية.

تؤثر توزيع الأطوار بشكل كبير على الأداء، حيث يوفر المارتنسيت أفضل مصفوفة لمقاومة التآكل، يليه البينيتيك، ثم البيرليتي. يمكن أن تكون الأوستينيتة المحفوظة مفيدة في بعض التطبيقات بسبب قدرتها على العمل الصلب أثناء التآكل.

تشكل الشوائب والعيوب نقاط تركيز للإجهاد تؤدي إلى تسريع التآكل من خلال التشقق الدقيق وإزالة المادة. يمكن أن يؤدي التحكم في مستويات الأكسجين والكبريت إلى أقل من 30 جزء في المليون و20 جزء في المليون على التوالي إلى تحسين مقاومة التآكل بشكل كبير في الفولاذات عالية الأداء.

تأثير المعالجة

تؤثر المعالجة الحرارية بشكل عميق على مقاومة التآكل، حيث يوفر التبريد والتسخين في العادة أفضل تركيبات من الصلابة والمتانة. تسخين عند 850-950 درجة مئوية يليه التبريد بالزيت والتسخين عند 200-250 درجة مئوية يحقق أقصى مقاومة للتآكل للعديد من الفولاذات المتوسطة الكربون.

يمكن أن يؤدي العمل الميكانيكي من خلال الدرفلة أو التشكيل إلى محاذاة الميزات المجهرية لتعزيز مقاومة التآكل في اتجاهات معينة. يزيد العمل البارد من صلابة السطح من خلال العمل الصلب، مما قد يضاعف مقاومة التآكل للفولاذات الأوستينيتية.

تتحكم سرعة التبريد خلال المعالجة الحرارية في حجم الكربيد وتوزيعه، حيث تنتج سرعة التبريد الأسرع بشكل عام كربيدات أدق تعزز مقاومة التآكل. ومع ذلك، يمكن أن تؤدي السرعات العالية جدًا إلى إدخال الإجهادات المتبقية التي قد تؤدي إلى تشققات مبكرة خلال الخدمة.

العوامل البيئية

تؤثر درجة الحرارة بشكل كبير على مقاومة التآكل، مع ظهور معظم الفولاذات بمقاومة تآكل منقوصة فوق 200 درجة مئوية بسبب اللين. تحافظ الدرجات المتخصصة التي تحتوي على عناصر تقوية ثانوية على أداء أفضل عند درجات حرارة مرتفعة.

تسارع البيئات التآكلية فقدان المادة من خلال مجموعات من الآليات الكيميائية والميكانيكية. حتى التآكل الخفيف يمكن أن يزيد من معدلات التآكل بمقدار 3-5 مرات من خلال إزالة مستمرة للطبقات الواقية من الأكسيد وكشف معدن جديد للتآكل.

تشمل الآثار الزمنية العمل الصلب، الذي يمكن أن يحسن مقاومة التآكل خلال الخدمة الأولية، والتغيرات المجهرية مثل تكبير الكربيدات، التي قد تقلل من الأداء على مدى فترات ممتدة في درجات حرارة مرتفعة.

طرق تحسين

يمكن أن تزيد تقوية السطح من خلال الكربنة أو النيتريد أو البورودين من مقاومة التآكل من خلال إنشاء طبقات سطحية صلبة (700-1200 HV) مع الحفاظ على نواة متينة. تعتبر عمق الحالات من 0.5-2.0 مم نموذجية للتطبيقات الصناعية.

تطبق تقنيات الكسوة من خلال عمليات اللحام طبقات مقاومة للتآكل تحتوي على مستويات عالية من الكروم، والكربون، وأحيانًا التنغستن أو الفاناديوم. يمكن أن تحقق هذه الموديلات قيم صلابة تتراوح بين 55-70 HRC مع مقاومة تآكل استثنائية.

يتضمن تحسين التصميم دمج مكونات تآكل قابلة للاستبدال، وتوجيه تدفق الكشط بعيدا عن الأسطح الضعيفة، وإنشاء أشكال ذاتية الشحذ تحافظ على فعاليتها حتى مع تقدم التآكل.

المصطلحات والمعايير ذات الصلة

المصطلحات ذات الصلة

التآكل يشير إلى إزالة المادة عن طريق تصادم الجسيمات أو السوائل بزاوية على السطح، وتميز من التآكل بمكونها الضعي. بينما ينطوي التآكل على الاتصال الانزلاقي، يشمل التآكل تأثيرات جزيئية منفصلة تؤدي إلى إزالة المادة من خلال آليات مختلفة.

تمثل الصلابة مقاومة المادة للتشوه البلاستيكي المحلي، وغالبًا ما تقاس من خلال اختبارات الضغط (برينل، روكويل، فيكرز). على الرغم من ارتباطها الوثيق بمقاومة التآكل، فإن العلاقة ليست دائمًا خطية، خاصة عند مقارنة فئات المواد المختلفة.

تشمل التريبولوجيا العلوم الأوسع حول الأسطح المتفاعلة في الحركة النسبية، بما في ذلك الاحتكاك، والتشحيم، والتآكل. يمثل التآكل آلية تآكل محددة داخل هذا المجال، جنبًا إلى جنب مع الالتصاق، والتعب، وتآكل كيميائي.

المعايير الرئيسية

يوفر معيار ASTM G190 دليل اختيار لاختبارات التآكل القياسية يساعد المهندسين في اختيار طرق الاختبار المناسبة بناءً على آليات التآكل المحددة ومتطلبات التطبيق. يُعتبر هذا المعيار ذا قيمة خاصة لترابط اختبارات المختبر بأداء الميدان.

يتعامل المعيار الأوروبي EN 14879 مع حماية التآكل والتآكل لمعدات الصناعة من خلال أنظمة تبطين وتغطية، مع أحكام محددة لمكونات الفولاذ في البيئات العدائية.

يختلف المعيار الصيني GB/T 4340 عن نهج ASTM من خلال التركيز على اختبارات مركزة وفقًا للتطبيق لمعدات التعدين والزراعة، مع تركيز أكبر على سيناريوهات تآكل الضغوط الجانبية الشائعة في هذه الصناعات.

اتجاهات التطوير

يركز البحث الحالي على تطوير الفولاذات النانوية المهيكلة مع توزيعات محسنة من الأطوار الصلبة في مصفوفات قوية. تهدف هذه المواد إلى التغلب على التجارة التقليدية بين الصلابة والمتانة من خلال الهندسة المجهرية التي تتحكم في المقياس.

تشمل التكنولوجيا الناشئة نماذج التآكل الحاسوبية التي تتنبأ بمعدلات التآكل بناءً على الميزات المجهرية وظروف التشغيل. تدمج هذه النماذج بشكل متزايد طرق تعلم الآلة المعتمدة على مجموعات البيانات التجريبية الكبيرة.

من المحتمل أن تشمل التطورات المستقبلية مواد مقاومة للتآكل "ذكية" تتكيف مع الظروف المتغيرة من خلال تحولات الطور أو آليات الشفاء الذاتي. بالإضافة إلى ذلك، ستمكن تقنيات المراقبة غير التدميرية التقييم الفوري للتآكل، مما يحول الصيانة من جداول محددة إلى نهج قائم على الحالة.