Przykładem tego, jak jakość stopów może wpływać na nasz świat, jest tragedia RMS Titanic. Statek zatonął w zimną noc, 15 kwietnia 1912 r. Ta tragedia do dziś rozpala wyobraźnię, a pytania o jej powody ciągle pozostają otwarte. Bez wątpienia najważniejszą przyczyną było zderzenie z górą lodową, co jednak nie powinno spowodować aż takich uszkodzeń nowego solidnego statku. Dlatego nieustannie poszukuje się innych przyczyn. Ciekawa i bardzo długo niekwestionowana hipoteza wskazywała jako przyczynę użycie przez budowniczych okrętu stali o niskiej jakości. Miała być ona bardzo krucha, a pod wpływem uderzenia (w tym przypadku otarcia się o górę lodową) mogła łatwo pęknąć. By zweryfikować te przypuszczenia wydobyto fragment kadłuba Titanica. Przeprowadzone badania wykazały, że jakość stali była faktycznie niska. Z drugiej jednak strony nie była to jakość odbiegająca od tej używanej do budowy innych statków z czasów, kiedy powstawał Titanic. Wręcz przeciwnie – przewyższała inne jakości stali. Czym więc różni się stal wytwarzana obecnie, od tej, z której zbudowano Titanica? Otóż ta druga zawierała dużo siarki, co mogło powodować kruchośćkruchośćkruchość, szczególnie w niskich temperaturach. W tej chwili wraca się do tej hipotezy z zastrzeżeniem, że o ile jakość blach była wystarczająca, to jakość nitów użytych do ich łączenia nie była najlepsza.

Właściwości wielu stopów, w zależności od ich składu i warunków wytwarzania, są dobrze poznane i opisane. Dlatego jakość stopów zależy zarówno od procesu wytwarzania, jak i od proporcji użytych składników. Ważne są również procesy zmiany struktury materiału już po jego wytworzeniu, np. odprężanie, kucie, itp. Stopy o niewystarczającej jakości mogą się charakteryzować jednocześnie zbyt dużą twardością (i/lub kruchością) i miękkością. Tylko materiał wolny od wad, zanieczyszczeń i o ściśle określonym składzie będzie zachowywał pożądane właściwości, co jest tak istotne z punktu praktycznego zastosowania metali.

Zanieczyszczenia stopów

Duża zawartość zanieczyszczeń (np. siarki, ale także innych niemetali) może generować niejednorodność w składzie, co oczywiście może być przyczyną pękania i tworzenia się tzw. wtrąceń w stopach (takie defekty czasami przypominają źle rozrobioną mąkę w cieście naleśnikowym). Bardzo często takie mankamenty utrudniają późniejszą mechaniczną obróbkę przez kucie czy walcowanie. W rezultacie powstaje materiał niejednorodny wewnętrznie lub obciążony naprężeniami, które mogą powodować w niekorzystnych warunkach przedwczesne zużywanie materiału, zmniejszenie odporności, a nawet mogą prowadzić do pęknięć. Niska jakość może także w istotny sposób wpływać na procesy korozji. Stopy różnią się między sobą nie tylko składem czy wyglądem, ale również jakością. Dla stopu o dobrej jakości, zarówno w obrazie mikroskopowym, jak i „gołym okiem”, nie powinno być widać żadnych defektów typu niejednorodności (składu i struktury), wolnych przestrzeni, pęknięć czy przebarwień. Ważne jest także, aby stopy stosować zgodnie z ich przeznaczeniem i nie obciążać ponad miarę elementów z nich wykonanych.

Przykład Titanica pokazuje nam, jak jakość materiału może wpłynąć na ludzkie życie. Udowadnia również, że standardy jakości stopów z czasem się zmieniają. Współczesne metody wytwarzania stopów oraz badania ich składu i struktury wewnętrznej pozwalają stawiać im coraz wyższe wymagania. Muszą być często spójne z kryteriami ekonomicznymi. Jak dla każdego materiału, podwyższenie jego jakości na ogół wiąże się ze wzrostem kosztu wytworzenia. Warto o tym pamiętać, ponieważ stopy są i pozostaną jednym z głównych materiałów wykorzystywanych przez człowieka w praktycznie każdej dziedzinie gospodarki. Ich jakość decyduje o tym, czy mogą być używane np. jako materiały konstrukcyjne lub dekoracyjne, czy nie. Dzięki tej świadomości wiemy, że stopy, jak każdy materiał, rzadko bywają idealne, co nie przeszkadza, aby znalazły zastosowanie w życiu codziennym. Ulegają jednak zużyciu i tzw. zmęczeniu materiału.zmęczenie materiałuzmęczeniu materiału. Na szczęście nie stanowi to problemu, jeśli użyte zostaną materiały o lepszej jakości niż minimalne wymagania. Ważne jest, by nie eksploatować ich ponad wytrzymałość lub przez zbyt długi czas. Mając na uwadze powyższą zależność, sprawdź z wykorzystaniem grafiki interaktywnej, jak wybrane parametry wpływają na jakość i koszt stopów. Porównaj swoje przemyślenia z grafiką.

RO7veeA0UgTcy

Na zdjęciu fragment metalowej powierzchni z głębokim pęknięciem.

RkAtEu55tb3gw

Na zdjęciu ciekły metal, który jest wylewny z wiszącego na łańcuchu tygla do formy. Metal jest bardzo rozżarzony i ma kolor jasnożółty, prawie biały. Wokół wylewającej się z tygla ciekłej postaci metalu widać płomienie.

Słownik

Bibliografia:

Butler D. A., Niezatapialny. Pełna historia RMS Titanic, Łódź 1998.

Greenwood N. N., Earnshaw A., Chemistry of the Elements, 2nd Edition, Oksford 1997.

Jones L., Atkins P., Kuryłowicz J., Chemia Ogólna, Warszawa 2004.

Lautenschlager K. H., Schroter W., Wanninger A., Mlostoń G., Nowoczesne Kompendium Chemii, Warszawa 2007.

Rudnik S., Metaloznawstwo, Warszawa 1998.