Badania materiałowe. Czym są i czemu służą?

Jak opisać czym są badania materiałowe, unikając przy tym naukowego żargonu? Intuicja podpowiada nam, że jest to działanie zmierzające do poprawienia oraz określenia właściwości cech użytkowych materiałów lub do znalezienia ich nowych, lepszych odpowiedników. Bez wiedzy uzyskanej dzięki takim badaniom budowanie lub produkowanie czegokolwiek byłoby obarczone sporym ryzykiem niepowodzenia i przypominałoby szukanie czegoś po omacku.

Badania materiałowe w ujęciu bardziej naukowym

Chcąc ściślej wyjaśnić pojęcie stanowiące główny temat naszego artykułu, musimy jednak siłą rzeczy, sięgnąć do opisów oficjalnych. Badania materiałowe to interdyscyplinarna dziedzina nauki, której zadaniem jest analizowanie chemicznej i fizycznej struktury materiałów oraz określenie, jaki ma ona wpływ na ich właściwości mechaniczne, elektryczne, magnetyczne, termiczne, powierzchniowe i wszelkie inne, słowem na wszystko, co ma znaczenie dla ich przydatności. Mówiąc krócej: mamy tu do czynienia z określaniem zależności między strukturą materiału, a jego właściwościami. Dalszym celem, któremu te badania służą, jest opracowywanie metod produkowania, użytkowania oraz ochrony różnego rodzaju materiałów użytkowych. Jakość produktów końcowych, a więc tego wszystkiego, co nam już bezpośrednio służy, jest w największym stopniu uzależniona właśnie od badań materiałowych. Aby dokładniej zobrazować to, o czym tu mówimy, w dalszych naszych wywodach sięgniemy po przykład wyrobów ze stali, przy czym skorzystamy tu z informacji, które zebraliśmy, dzięki wywiadowi, udzielonego nam przez specjalistów z firmy MTM Stal S.C. Stal jakościowa z Tarnowskich Gór.

Badania materiałowe na przykładzie wyrobów ze stali

Wydaje się, że to właśnie stal jest tym materiałem, który w kontekście badań materiałowych może najbardziej przemawiać do wyobraźni, nawet tych, którzy w omawianym temacie mają mniejszą orientację. Różne konstrukcje stalowe takie jak hale, mosty, wiadukty, estakady wieże widokowe czy maszty telekomunikacyjne otaczają nas zewsząd i każdy, kto je ogląda, ma świadomość tego, jak wiele zależy od trwałości materiału, z którego są zbudowane. Wymieńmy najpierw niektóre z badań, jakim stal, a także stopy innych metali są poddawane:

• badania wytrzymałościowe
• badania nieniszczące
• badania metalograficzne
• badania składu chemicznego

Rzecz jasna nie wyliczamy, wszystkich „tortur”, którymi traktowana jest stal, ponieważ nie mamy ambicji pisania tutaj dysertacji naukowej.

Konstrukcje, o których wspomnieliśmy nieco wcześniej, budowane są ze stalowych prętów, kątowników, teowników, ceowników, rur grubościennych, blach, różnego rodzaju odkuwek, pierścieni itd. Projektant takiej budowli musi brać pod uwagę nie tylko parametry wytrzymałościowe tych materiałów, takie jak np. odporność na zginanie i rozrywanie, ale także zmiany ich rozmiarów powodowane niskimi lub wysokimi temperaturami, a nawet przyczepność do ich powierzchni różnych farb i powłok ochronnych. Również takie prace jak spawanie lub cięcie stali, czy innego rodzaju jej obróbka muszą być prowadzone zgodnie z zasadami opracowanymi na podstawie właściwych badań materiałowych.

Nie wszystko zbudowane jest ze stali

Większość z nas z pewnością bardziej zainteresowana jest trwałością swojego smartfona, telewizora, samochodu, endoprotezy czy swoich butów niż jakiegoś masztu przekaźnikowego. Badania materiałowe dotyczą niemal każdej dziedziny naszego życia, tak więc poddaje się im nie tylko stal, lecz także drewno, tworzywa sztuczne, skórę, materiały ceramiczne, zaprawy budowlane, betony, kleje, tkaniny itd.; wyliczankę ową można by prowadzić bardzo długo. Chcąc mieć produkty o wymaganej jakości oraz trwałości, a do tego bezpieczne dla naszego życia i zdrowia, musimy te badania uważać za niezbędny element całej naszej gospodarczej aktywności.