Vanheneminen (materiaalin)

Vanheneminen tarkoittaa materiaalitekniikassa rakenneaineiden mekaanisten ominaisuuksien heikkenemistä iän myötä. Vanhenemisilmiöitä ovat muun muassa lämpöhaurastuminen ja säteilyhaurastuminen.

Lämpöhaurastuminen 
Austeniittiset teräkset voivat tietyissä olosuhteissa haurastua iän myötä. Lämpöhaurastumisen tapauksessa ilmiön fysikaalinen mekanismi liittyy teräksen rakenteen atomitason muutoksiin. Teräksen raerajojen keskialueilla esiintyy tiheästi kidehilan vääristyneitä yksikkökoppeja, joissa monien seosaineiden atomien energia on alhaisempi kuin ehjässä hilassa. Luonnollisesti atomit kertyvät hanakasti alueille, joissa niiden energia on alhaisempi. Siksi seosaineet muodostavat herkästi noin yhden atomin paksuisen vyöhykkeen teräksen raerajalle. Tällä kasautumisella on monia vaikutuksia, se esimerkiksi selittää herkistymistä.

Kasautumista tapahtuu lämpötilan laskiessa teräksessä, voimakkaimmin alueella 400–550 °C. Tämä johtuu atomien energian vähenemisestä, mikä saa ne hakeutumaan matalaenergiaisempiin sijainteihin aineen rakenteessa. Hitaat jäähtymiset edistävät kasautumista, nopeissa jäähtymisissä ilmiötä ei tavallisesti ilmene. Haurastumisen syitä ei täysin tyhjentävästi ymmärretä, mutta ilmiö on muuten hyvin tunnettu ja sitä koskevaa kokeellista tietoa on laajalti saatavissa.

Säteilyhaurastuminen 
Säteilyhaurastuminen on materiaalin, yleensä teräksen, kovuuden ja haurauden kasvua sen altistuessa neutronisäteilylle. Säteilyhaurastumista ilmenee ydinvoimalaitoksissa, erityisesti ydinreaktorissa ja siihen liittyvissä laitteissa. Säteilyhaurastumisen seuraaminen ja korjaaminen tarvittaessa esimerkiksi hehkuttamalla ovat ydinturvallisuuden kannalta tärkeitä tehtäviä.

Lähteet 
 Guttman, M.: Interfacial Segregation and Temper Embrittlement, Encyclopedia of Materials, Elsevier, Oxford, 2001.

Materiaalitekniikka
Raaka-aineet