Zrna na sloupech
Veliká zrna
Pozinkovaný sloup
Narazil jsi též?
Pokud chodíte zamyšleně po ulici jako já, už jste možná někdy měli blízké setkání se sloupem dopravní značky. Nejspíše jste v tu chvíli měli jiné starosti, než zkoumat jeho povrch - není však od věci se na něj někdy podívat zblízka. Uvidíte na něm nejspíše mozaiku kovově šedých zrn, některých tmavších a jiných světlejších. Abychom zjistili, co to je, musíme nejprve zjistit, z čeho jsou sloupy vyrobeny a co se při tom děje.
Samotné sloupy se vyrábějí z docela obyčejné oceli, protože na ně nemáme bůhvíjaké požadavky. Kdybychom však nechali takovou ocel stát venku na dešti, začala by nám brzy korodovat a takový sloup by neměl dlouhou životnost. Proto se pokrývá bariérou, která zabrání tomu, aby ocel přišla do styku se vzdušnou vlhkostí a korodovala. V Česku se nejčastěji setkáte s pozinkovanými sloupy - to znamená, že na ocelový sloup se jako ochrana nanese tenoučká vrstva zinku. Zinek se však nenanese v jeden okamžik naráz - nejprve se na několika náhodných místech usadí první atomy, kolem kterých pak rostou krystaly. Výsledkem toho, je že zinkový povrch není jednolitý, ale složený z mnoha a mnoha krystalických zrn. A právě tato zrna tvoří onu mozaiku na povrchu sloupů. Každé zrno má také trochu jinou orientaci krystalů, což způsobuje, že se od něj trochu jinak odráží světlo a my ho vidíme v jiném odstínu šedé.
Zajímavá je i velikost zrn. Na sloupu dopravní značky vidíme velká zrna, samotná ocel pod sloupem značky má však zrna mnohem menší. Kdyby je měla podobně velká jako zinek, moc by nevydržela. Pevnost kovu je totiž nepřímo úměrná velikosti zrn (podle tzv. Hall-Petchova vztahu). Jak to? Je to tím, že hranice zrn brání v pohybu dislokacím (o těch si více můžete přečíst v tomto článku) a tím omezují možnost deformace kovu. Čím menší zrna, tím více hranic a tím pádem větší odolnost proti deformaci.
(Pro zájemce: přesná podoba Hall-Petchova vztahu je: Re = R0 + k/√d, kde Re je mez kluzu (odolnost materiálu proti plastické deformaci), R0 je odpor proti pohybu dislokací, k je konstanta závislá na materiálu a d je průměrný průměr zrna.
Zdroje:
- PTÁČEK, Luděk a kol. Nauka o materiálu I. 2., opr. a rozš. vyd. Brno: CERM, ©2003. xii, 516 s. ISBN 80-7204-283-1.
- ČIŽMÁROVÁ, Elena a Sobotová JANA. Nauka o materiálu I. a II.: cvičení. V Praze,: ČVUT, 2014. ISBN 978-80-01-05550-2.