ווירקונגען פון אומריינקייטן אויף מעטאַל אייגנשאַפטן
מעטאַלן זענען ברייט באַקאַנט פֿאַר זייער שטאַרקייט, האַרטקייט, הויך עלעקטרישע און טערמישע קאַנדאַקטיוויטי, און גרינגקייט פון פאָרמירונג אין פֿאַרשידענע קאָמפּאָנענטן. אָבער, די אייגנשאַפֿטן ווערן באַשטימט ניט בלויז דורך דעם טיפּ מעטאַל אַליין, נאָר אויך דורך וואָס ווערט "געטראָגן" אין אים. קליינע מאָסן פון פרעמדע סאַבסטאַנסן - גערופן ימפּיוראַטיז - קענען באַדייטנד ענדערן די נאַטור פון אַ מעטאַל. אין פילע פאלן, קענען די ענדערונגען זיין שעדלעך, אָבער אונטער געוויסע באדינגונגען, קענען זיי ווערן גענוצט צו פֿאַרבעסערן די מאַטעריאַל'ס פאָרשטעלונג. דער אַרטיקל דיסקוטירט ווי ימפּיוראַטיז ווירקן די סטרוקטורעלע, מעכאַנישע, עלעקטרישע, טערמישע און קעראָוזשאַן קעגנשטעל אייגנשאַפֿטן פון מעטאַלן, צוזאַמען מיט ביישפילן פון זייער אַפּלאַקיישאַן אין אינדוסטריע.
וואָס זענען ימפּיוראַטיז אין מעטאַלן?
אומריינקייטן זענען עלעמענטן אדער פארבינדונגען וואָס זענען פאַראַן אין אַ מעטאַל אָבער זענען נישט טייל פון זיין געוואונטשענער קאָמפּאָזיציע. אומריינקייטן קענען קומען פון:
1. רויע ערץ מאַטעריאַלן וואָס זענען נישט גאָר אפגעשיידט געוואָרן בעת דעם עקסטראַקציע פּראָצעס.
2. צעשמעלצן און גיסן פּראָצעסן, למשל מעטאַל אַבזאָרבירט גאַז (וואַסערשטאָף, זויערשטאָף, שטיקשטאָף).
3. קאנטאמינאציע פון עקוויפמענט און די סביבה, ווי למשל טיילכלעך פון אויוון רעפראקטאריעס אדער שלאק.
4. פארגעשריטענע פאבריקאציע פראצעסן, ווי למשל שווייסן וואס נעמט אריין זויערשטאף אדער שטיקשטאף.
5. אפגעזונדערטקייט בעת איינפרירן, ווען געוויסע עלעמענטן זענען קאנצענטרירט ביי קערל גרענעצן אדער געוויסע געביטן.
אומריינקייטן קענען עקזיסטירן אין עטלעכע פארמען: אויפגעלייזט ווי פעסטע לייזונגען, פארכאפט ווי נישט-מעטאלישע איינשלוסן, אויסגעזעצט ווי אויסזעצונגען, אדער געזאמלט ביי קערנדל גרענעצן.
ווירקונג פון אומריינקייטן אויף מעטאַל מיקראָסטרוקטור
די אייגנשאפטן פון מעטאַלן ווערן שטארק באַאיינפלוסט דורך זייער מיקראָסטרוקטור: קערל גרייס, פאַזע פאַרשפּרייטונג, דיסלאָקאַציעס, און די בייַזייַן פון ינקלוזשאַנז. אומריינקייטן קענען זיין:
– ענדערן די גרייס פון די קערלעך: געוויסע עלעמענטן שטערן די וואוקס פון די קערלעך בעתן הייצן, וואס רעזולטירט אין פיינערע קערלעך וואס פארגרעסערן געווענליך די שטארקייט.
– פארשטארקט די פאָרמירונג פון נייע פאזעס: למשל קוילנשטאָף אין אייַזן פאָרמירט צעמענטיט (Fe₃C) אדער קאַרבייד פאזע.
– טריגערט סעגרעגאציע: עטלעכע עלעמענטן טענד צו זאַמלען זיך ביי קערל גרענעצן, וואָס קענען ווערן שוואַכע פונקטן פֿאַר קראַקינג און קעראָוזשאַן.
מיט אנדערע ווערטער, אומריינקייטן ווערן נישט נאר "שמוציק," נאר אויך באאיינפלוסן ווי דער מעטאל ווערט פעסט, ווערט היץ-באהאנדלט, און רעאגירט אין באנוץ.
השפּעה אויף מעכאַנישע אייגנשאַפטן: שטאַרקייט, דאַקטילאַטי און טאַפנאַס
1. פעסטע לייזונג פארשטארקן
ווען אומריינקייטן צעלאָזן זיך אין דער קריסטאַל גיטער, שאַפֿן די פרעמדע אַטאָמען פון פֿאַרשידענע גרייסן גיטער פֿאַרדרייענישן. די פֿאַרדרייענישן שטערן די באַוועגונג פֿון פֿאַרשפּרייטונגען, פֿאַרגרעסערנדיק שטאַרקייט און כאַרטקייט. אַ געוויינטלעכער בייַשפּיל:
– קוילנשטאָף אין אייַזן (ביז אַ געוויסן לעוועל) פאַרגרעסערט די שטאַרקייט פון שטאָל.
– צינק אין קופּער שאַפט מעסינג וואָס איז שטאַרקער ווי ריין קופּער.
אבער, פארגרעסערטע שטארקייט קומט אפט מיטן פרייז פון פארמינדערטע דאַקטילאַטי. דער מעטאַל ווערט ווייניקער פעהיג צו דורכגיין פּלאַסטישע דעפאָרמאַציע אָן ריסן.
2. פארשפּרייטקייט (ברעכקייט צוליב אומריינקייטן)
געוויסע אומריינקייטן, באַזונדערס די וואָס זאַמלען זיך אָן ביי די גרענעצן פון קערלעך, קענען דראַסטיש רעדוצירן די שטאַרקייט. א מעטאַל וואָס איז פריער געווען דאַקטיל קען ווערן שוואַך, באַזונדערס ביי געוויסע טעמפּעראַטורן. למשל:
– פאָספאָר און שוועבל אין שטאָל קענען פאַראורזאַכן שברייכקייט, ווײַל זיי פֿאָרמען קאַמפּאַונדז אָדער סעגרעגאַציע בײַ קערל גרענעצן.
– וואַסערשטאָף קען פאַראורזאַכן וואַסערשטאָף פאַרשפּרייטונג, וואָס רעזולטירט אין פּלוצעמדיקע ריסן אין הויך-שטאַרקייט שטאָל, באָלץ אָדער געשטרענגטע קאָמפּאָנענטן.
3. אינקלוזיע און מידקייט קעגנשטעל
איינשליסונגען ווי אקסיידן, סולפיידן, אדער סיליקאטן דינען אלס סטרעס קאנצענטראטארן. אונטער איבערגעחזרטע לאסטונג, הייבן זיך אפט אן מידקייט ריסן פון איינשליסונגען. אלס רעזולטאט:
– פארמינערטע מידקייט לעבן
– דער ריזיקע פון פּלוצעמדיקן דורכפאַל וואַקסט
דעריבער, שטאָל פֿאַר שאַפֿטן, פֿעדערן, אָדער ראָטירנדיקע אויטאָמאָטיוו קאָמפּאָנענטן ריקווייערז געוויינטלעך שטרענגע ריינקייט קאָנטראָלן.
ווירקונג אויף עלעקטרישע און טערמישע קאַנדאַקטיוויטי
ריינע מעטאַלן האָבן אַ הויכע קאַנדאַקטיוויטי ווײַל עלעקטראָנען קענען זיך באַוועגן רעלאַטיוו פֿרײַ. פֿאַרפּעסטיקונגען פֿאַרגרעסערן עלעקטראָן צעשפּרייטונג, אַזוי:
– קעגנשטאנד פארגרעסערט זיך
– עלעקטרישע קאַנדאַקטיוויטי פאַרקלענערט זיך
– טערמישע קאַנדאַקטיוויטי פאַרקלענערט זיך אויך בכלל
דער קלארסטער ביישפּיל איז קופּער: הויך-ריינקייט קופּער ווערט גענוצט פֿאַר קייבלען און מאָטאָר שפּולן, בשעת קופּער מיט מער אומריינקייטן איז ווייניקער פּאַסיק פֿאַר פּינקטלעכע עלעקטרישע אַפּליקאַציעס. אפילו קליינע מאָסן פון עלעמענטן ווי זויערשטאָף אָדער פאָספאָר קענען באַדייטנד רעדוצירן קאַנדאַקטיוויטי.
אבער, דעם עפעקט קען מען אויך אויסנוצן. צומישן ווי ניקראָום (Ni-Cr) ווערן באוואוסטזיניק געמאכט מער קעגנשטעליק פאר הייצונג עלעמענטן, און דאס פארוואנדלט עלעקטריע אין היץ מער עפעקטיוו.
השפּעה אויף קעראָוזשאַן און אָקסידאַציע קעגנשטעל
קאראזיע איז אן עלעקטראכעמישע רעאקציע וואס איז שטארק באאיינפלוסט דורך כעמישע קאמפאזיציע און מיקראסטרוקטור. אומריינקייטן קענען:
– פאָרמירט מיקראָ גאַלוואַנישע קאַפּאַלז אין דעם מעטאַל, שאַפֿנדיק לאָקאַלע אַנאָדעס און קאַטאָדעס וואָס באַשנעלערן קעראָוזשאַן.
– פארגרעסערט אינטערגראַנולאַרע קעראָוזשאַן אויב געוויסע עלעמענטן פאַלן אויס ביי די קערל גרענעצן.
– ענדערן די פעסטקייט פון דער פּראַטעקטיוו פּאַסיווער שיכט, למשל אויף ומבאַפלעקט שטאָל.
למשל, אין נישט-ראסטיקן שטאל, מוז מען קאנטראלירן די פארשפרייטונג פון קוילן-שטאל און כראם. אויב כראם קארבידן פאלן אויס ביי די גרענעצן פון די קערלעך (סענסיטיזאציע), ווערן די ארומיגע געגנטן כראם-פעלנדיק און אונטערטעניק צו קאראזיע. פון דער אנדערער זייט, די קאנטראלירטע צוגאב פון געוויסע עלעמענטן (ווי למשל מאליבדענום) פארגרעסערט טאקע די קעגנשטאנד קעגן גרוב-קעראזיע.
ווירקונג אויף טערמישע אייגנשאפטן און אויפפירונג ביי הויכע טעמפּעראַטורן
אומריינקייטן קענען זיך ענדערן:
– שמעלץ-פונקט און פריז-ראַנג
– פאַזע סטאַביליטעט ביי הויכע טעמפּעראַטורן
– קריכן (לאַנגזאַמע דעפאָרמאַציע צוליב לאַסט ביי הויכע טעמפּעראַטורן)
געוויסע אומריינקייטן רעדוצירן קריך-קעגנשטעל דורך שוואכן קערל גרענעצן, בשעת געוויסע צומיש עלעמענטן קענען פארשטארקן דעם מעטאל ביי הויכע טעמפעראטורן דורך שאפן סטאבעלע אויסזעצונגען. אין טורבין, בוילער, אדער מאטאר אפליקאציעס, ווערט קאמפאזיציע קאנטראל קריטיש.
די ראלע פון אומריינקייטן: שעדלעך אדער נוצלעך?
עס איז וויכטיג צו אונטערשיידן צווישן אומגעוואונטשע אומריינקייטן און באוואוסטזיניק צוגעגעבענע צומיש עלעמענטן. מאנchmal קען דער זעלבער עלעמענט זיין א "אומריינקייט" אין איין קאנטעקסט און א "צומיש" אין א צווייטן. למשל:
– קוילנשטאָף איז אַ "פֿאַרפּעסטיקונג" אין ריינעם אייַזן, אָבער איז דער הויפּט עלעמענט אין שטאָל.
– זויערשטאָף אין קופּער קען פֿאַרבעסערן געוויסע פּראָצעסאַביליטי, אָבער איז שעדלעך פֿאַר געוויסע עלעקטרישע אַפּליקאַציעס.
דער שליסל ליגט אין קאָנטראָלירן די לעוועלס, פֿאָרמען פֿון עקזיסטענץ (אויפֿגעלייזט, אינקלוזיעס, אָפּזעצונגען), און פֿאַרשפּרייטונג.
ווי אזוי צו קאנטראלירן אומריינקייטן אין אינדוסטריעלע פראקטיקעס
כּדי צו זיכער מאַכן אַז מעטאַל אייגנשאַפֿטן טרעפֿן די באַדערפֿנישן, נוצט די אינדוסטריע פֿאַרשידענע טעכניקן:
1. רייניקונג און ראַפינירן (למשל דעשוועפלעריזאַציע, דעאָקסידאַציע).
2. וואַקוום דעגאַסינג צו רעדוצירן אויפגעלייזטע גאַזן ווי וואַסערשטאָף און שטיקשטאָף.
3. נוצן פון פלאַקס און שלאַג קאָנטראָל צו בינדן אָקסיידן אָדער אַנוואָנטיד קאַמפּאַונדז.
4. היץ באַהאַנדלונג צו קאָנטראָלירן אָפּזאַץ און סעגרעגאַציע.
5. קאנטראלירן דעם גיס פראצעס צו מינימיזירן איינשליסונגען און פאראזיטעט.
6. קאָמפּאָזיציע סטאַנדאַרדן (ASTM, JIS, ISO) וואָס באַשטימען מאַקסימום פֿאַרפּעסטיקונג לימיטן.
קעסימפּולאַן
אומריינקייטן שפּילן אַ באַדײַטנדיקע ראָלע אין באַשטימען די אייגנשאַפֿטן פֿון מעטאַלן. אין קליינע מאָסן קענען זיי פֿאַרגרעסערן שטאַרקייט דורך פֿאַרשטאַרקונג פֿון פֿעסטע לייזונגען אָדער פֿאַרפֿײַנערונג פֿון קערלעך, אָבער זיי קענען אויך פֿאַרקלענערן דאַקטילאַטי, טײַפֿקייט, מידקייט־לעבן, קאָנדוקטיוויטעט און קעראָוזשאַן־קעגנשטעל — לויט זייער טיפּ און פֿאַרשפּרייטונג. דעריבער, פֿאָקוסירט מאָדערנע מעטאַלורגישע טעכנאָלאָגיע אויף שטרענגער קאָנטראָל פֿון אומריינקייט, סײַ דורך רייניקונג און סײַ דורך מיקראָסטרוקטור־באַאַרבעטונג. לעצטנס, פֿאַרשטייט די ווירקונגען פֿון אומריינקייטן העלפֿט אונדז אויסקלײַבן דאָס ריכטיקע מאַטעריאַל פֿאַר אַ באַזונדערער אַפּליקאַציע: פֿון הויך־קאָנדוקטיוויטעט קופּער דראָטן ביז שטאַרקע סטרוקטורעלע שטאָל ביז היץ־קעגנשטעליקע אַלויז פֿאַר עקסטרעמע סביבות.
אויב איר ווילט, קען איך אַדאַפּטירן דעם אַרטיקל אין אַ מער אַקאַדעמישע ווערסיע (מיט ציטאַטן), אָדער צולייגן ספּעציפֿישע פאַל שטודיעס ווי דער ווירקונג פון שוועבל אויף שטאָל, וואַסערשטאָף אויף הויך שטאַרקייט שטאָל, אָדער זויערשטאָף אויף קופּער פֿאַר עלעקטרישע אַפּליקאַציעס.
