Рассмотрение прочности и коррозии металла и сплава, следует начать с краткого ознакомления с самим понятием-сплав. Что такое сплавы, и как их получают? Сплавом является соединение нескольких веществ ( от 2х и более), которые образовались за счет процесса кристаллизации, или иначе говоря, в результате затвердевания расплавов.

Сплави металлов

Сплав может состоять из металлических и неметаллических элементов: углерода, кремния, мышьяка, фосфора и других. Эти элементы и их химические связи называются компонентами сплава.

В жидком состоянии они сплавляются растворяяся друг в друге.

В результате кристаллизации сплавов образовываются растворы, химические или механические смеси.

Различают 2 вида твердых кристаллических растворов: 

• неограниченно растворимые,
• ограниченно растворимые.

В раствор с неограниченной растворимостью вступают компоненты с одинаковыми кристаллическими решетками. При этом атомы растворенного элемента вытесняют атомы растворителя в его кристаллической решетки и занимают их место.

Такие растворы называются растворами замещения. Сплав получается совершенно однородным- однофазным. В неограниченные растворы компоненты выступают в любых соотношениях.

Вещества с одинаковыми кристаллическими решетками образуют растворы с ограниченной растворимостью, причём, атомы растворенного компонента располагаются в решетке растворителя, между его атомами, образуя твердые растворы внедрения. Химические соединения получаются в процессе внутримолекулярного межатомного взаимодействия. Решетка химического соединения и решетки компонентов различны.

В зависимости от числа компонентов сплав может быть: 

• однофазным,
• двухфазным,
• трехфазным,
• многофазным.

Сплавы металлов или металлов с неметаллами могут быть получены:

• сплавлением,
• спеканием,
• электролизом и прочими способами.

А теперь перейдем к рассмотрению прочности металлов или сплавов. Прочность - способность металла не разрушаться под воздействием внешних нагрузок.

Ценность металла в строительстве и машиностроении в комплексе с другими характеристиками определяется и его прочностью.

Величина прочности указывает, какая сила необходима, чтобы преодолеть внутреннюю связь между атома. Силами притяжения и ионно-электронной связью определяется прочность связей между атомами в кристаллической решетке. То-есть, чем ближе атомы друг к другу, тем выше сила сцепления между ними. Электроны притягиваются к ионам.

В металлах значительная часть электронов покидает ионы образуя электронный газ. Под действием внешних усилий, стремящихся оторвать потому друг от друга, в неметаллах электроны следует за ионами, когда сила отрыва оказывается больше силы притяжения, материал разрушается, в металлах электроны электронного газа связывает соединения ионами ( электронная связь металлическая связь) и разрушения не происходит, а лишь увеличивается расстояние между атомами, то есть происходит пластическая деформация. Необходимо дополнительные усилия чтобы оторвать друг от друга. Поэтому неметаллические тела обладают хрупкостью, металлические - пластичностью.

Химические соединения, представляет собой исключительно прочную связь в твердом состоянии, обладают высокой твердостью, прочностью и хрупкостью, так как электронны, связанные с ионами, трудно отделяется от них.

В твердых растворах по мере повышения их концентрации все больше связываются электронны, и металлическая связь понижается, потому они обладают более высокой прочностью и меньшей пластичностью, чем их компоненты. В механических смесях прочности сплава зависят от соотношения фаз.

Более твердая фаза упрочняет сплав, однако прочность сплава зависит не только от количества твердой фазы, но и от ее дисперсности. Мелкозернистая структура делает его более прочным и погружает его ударную вязкость. Другими словами, предел прочности характеризуется максимальным напряжением, которое может испытывать материал до его разрушения.

Разрушение или коррозия металла

Коррозия металла это процесс разрушения его под воздействием внешней среды.

Вопрос по коррозии и мера борьбы с ней особенно актуален.

Различают два вида коррозии:

• электрохимическую,
• химическую.

Электрохимическая коррозия является результатом воздействие электролита на металл. Электролитами являются не только растворы солей, кислот и щелочей, но и атмосфера, в которой постоянно имеются водяные пары, насыщенные солями, морская и речная вода, масло и другие среды, соприкасающиеся с металлом.

Металл, погруженный в электролит, выделят в него положительно заряженные ионы и сам заряжается отрицательно, то есть приобретает электрический потенциал.

Электрохимическая коррозия не столько подвержены металлические детали вместе их сопряжения, сколько сами сплавы, структура которых неоднородна. Микрокоррозии не поддаются только чистые металлы и однофазные сплавы (медно-никелевые)

Химическая коррозия- происходящая без влияния электролита. Она состоит в том, что поверхностные слои металла вступают в химическую связь с окружающей средой: например, газовая- кислород воздуха или жидкой-, бензин масло. В этом случае металл покрывается пленкой окислов, которая у некоторых металлов или железо является непрочным и легко отделяется. Особенно стойки против химической коррозии металла и однофазные сплавы, склонная к пассивированию.

Пассивирование заключается образование на поверхности металла, под воздействием окружающей атмосферы, тонкой пленки окислов. Это плёнка прочно связана с металлом, не отслаивается - является антикоррозионная. Для борьбы с коррозией применяются различные методы, из которых наиболее распространенными являются нанесения покрытий и применения антикоррозионных сплавов.

Различают два типа антикоррозионного покрытия: 

• металлическое (никель, хром, цинк),
• неметаллическое (лаки,краски, масла, окисные пленки (воронение).

В тех случаях, когда покрытие не могут обеспечить защиты деталей от коррозии, их изготавливают из антикоррозионных сплавов, таких как нержавеющая, кислотоупорная стали, бронзы и других.

Подавляющее большинство металлических изделий изготовлено из сплавов.