Vad är ytdefekter? - Definition från Kunskaper.se

Vad betyder ytdefekter?

Ytdefekter är de gränser eller plan som separerar ett material i regioner, där varje region har samma kristallina struktur men en annan orientering. Ytdefekter bildas vanligtvis av ytbehandlingsmetoder som prägling eller genom nedbrytning orsakad av väderpåverkan eller sprickbildning i miljön. Defekter kan också uppstå under bearbetning och användning av metaller i drift.

När defekter skapas tidigt i bearbetningskedjan tenderar de vanligtvis att orsaka bearbetningsproblem eller initiera fel i senare etapper. Vissa av dessa defekter är typiska för komplexa metallurgiska, kemiska och fysikaliska reaktioner som metaller genomgår under dessa bearbetningsoperationer och är ibland omöjliga att undvika.

Ytdefekter kan orsaka korrosion och beläggningsfel. Närvaron av ytdefekter kan dramatiskt förändra ett materials korrosionsbeständighet och mekaniska egenskaper. En kombination av korrosion och cyklisk belastning kan potentiellt förstöra materialen, vilket resulterar i en oförutsägbar kort livslängd och utsläpp av skadliga korrosionsprodukter.

Gropbildning kan initieras av en liten ytdefekt såsom en repa eller en lokal förändring i sammansättningen, eller genom skada på en skyddande beläggning. Olika ytdefekter uppstår oundvikligen i produktionsområden som under tillverkningsprocessen för stålband på grund av dess fysikaliska och kemiska egenskaper. Defekter tenderar att förstöra inte bara utseendet på stålband, utan också deras viktiga prestandaegenskaper såsom korrosionsbeständighet, slitstyrka och utmattningshållfasthet. Omvänt uppvisar polerade ytor en högre motståndskraft mot gropfrätning.

Ytdefekter på kristallina material

Ytdefekter är gränser som har två dimensioner och normalt separata områden av materialen som har olika kristallstrukturer och/eller kristallografiska orienteringar. Dessa brister inkluderar:

Yttre ytor – Materialets yttre dimensioner representerar ytor där gallret plötsligt slutar. Den yttre ytan kan också vara mycket grov, kan innehålla små skåror och kan vara mycket mer reaktiv än huvuddelen av materialet.

Korngränser – Orienteringen av atomarrangemanget, eller den kristallina strukturen, är olika för varje angränsande korn. Atomerna är så nära på vissa platser i korngränsen att de orsakar ett område av kompression, och i andra områden är de så långt ifrån varandra att de orsakar ett område av spänning.

Staplingsfel – Dessa förekommer i ytacentrerade kubiska (FCC) metaller och representerar ett fel i staplingssekvensen för tätpackade plan. Staplingsfel stör glidprocessen.

Tvillinggränser – En tvillinggräns är en speciell typ av korngräns över vilken det finns en specifik spegelgittersymmetri. Tvillinggränser stör glidprocessen och ökar styrkan hos en metall. Rörelsen av tvillinggränser kan också orsaka att en metall deformeras.

Effektiviteten av ytdefekter som stör glidprocessen kan bedömas utifrån ytenergierna. Högenergikorngränserna är mycket effektivare för att blockera dislokationer än antingen staplingsfel eller tvillinggränser. Ytdefekter observeras vanligtvis vid gränsen mellan två korn eller mellan små kristaller i en större kristall. Detta beror på de något olika riktningar som rader av atomer i två olika korn kan löpa i, vilket leder till en obalans över korngränsen.

Den yttre ytan av en kristall är också tekniskt sett en ytdefekt eftersom atomer på ytan justerar sina positioner för att tillgodose frånvaron av angränsande atomer utanför ytan.