【進(jìn)口軸承專家】軸承套圈表面的小孔腐蝕

  濟(jì)南市鴻慷機(jī)電設(shè)備有限公司位于交通便利的泉城濟(jì)南，是全球生產(chǎn)滾動軸承和直線運(yùn)動產(chǎn)品的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)---德國舍弗勒集團(tuán)在山東的授權(quán)代理商。公司專營舍弗勒集團(tuán)旗下兩大品牌INA軸承和FAG軸承，是一家順應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要而誕生的專業(yè)化新型高端軸承公司。多年來一直從事軸承的銷售和售后技術(shù)支持，在機(jī)械行業(yè)技術(shù)方面有著非常豐富的經(jīng)驗，今天濟(jì)南鴻慷機(jī)電進(jìn)口軸承專家為大家介紹一下軸承套圈表面的小孔腐蝕。

　1　小孔腐蝕的特征

　　近期以來，在軸承生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，常發(fā)現(xiàn)軸承套圈表面出現(xiàn)單點(diǎn)或多點(diǎn)的準(zhǔn)圓形或長圓形黑點(diǎn)狀缺陷，如圖1所示。特別是單點(diǎn)缺陷，經(jīng)常會誤認(rèn)為是材料缺陷，對套圈進(jìn)行金相制樣發(fā)現(xiàn)，與材料缺陷不同的是，它們都發(fā)生在套圈的表面，內(nèi)部尖深，內(nèi)部的顯微金相組織并無異常。進(jìn)一步的微觀分析可知，這些缺陷實(shí)質(zhì)是一種表面局部腐蝕——小孔腐蝕。

圖1 軸承套圈表面的局部腐蝕 （10×）

　　小孔腐蝕外觀為圓形或長圓形的黑（深灰）點(diǎn)，最大直徑一般不超過0.2mm，隨機(jī)分布且較分散。

　　將點(diǎn)狀缺陷進(jìn)行縱向解剖，進(jìn)行顯微觀察，腐蝕孔的截面形態(tài)為腐蝕垂直于表面向縱深發(fā)展（圖2）。經(jīng)分析，坑底物質(zhì)主要是FeCl2•4H2O和Fe3O4，為腐蝕產(chǎn)物[1]。嚴(yán)重的小孔腐蝕還可能伴生氫脆或應(yīng)力腐蝕，所以這是一種危害很大的缺陷。

圖2 小孔腐蝕

　　2　小孔腐蝕形成機(jī)理

　　正常情況下，金屬表面都有一層鈍化膜，保護(hù)金屬不發(fā)生氧化和腐蝕，但由于金屬表面存在化學(xué)或物理性質(zhì)的不均勻性，例如較大的成分波動、非金屬夾雜、異物粘附、機(jī)械損傷、氧化膜裂隙等等，使得表面鈍化膜可能被破壞。失去了鈍化膜的金屬表面即處于活性溶解狀態(tài)，此時如果遇到一定濃度的電解質(zhì)溶液，電解質(zhì)溶液中的侵蝕性陰離子（如Cl-）會受活性的金屬表面陽離子作用而發(fā)生電遷移，富集于金屬陽極表面，引起金屬電極的腐蝕電位升高;當(dāng)金屬陽極腐蝕電位高到一定程度，達(dá)到形成腐蝕核的臨界值，陽極開始溶解，陽極電流急劇增大，同時在金屬表面形成凹坑。這是一個不可逆反應(yīng)[1]，如下

　　Fe→Fe2++2e　?。?）

　　又由于表面的凹陷阻滯了陰離子（Cl-）和金屬陽離子的向外擴(kuò)散，凹坑內(nèi)繼Fe的陽極溶解反應(yīng)之后，又進(jìn)行了Fe2+的水解反應(yīng)（可逆反應(yīng)）：

　　Fe2++H2O⇔FeOH++H+　?。?）

　　使得孔內(nèi)H+的濃度增高，同時離子的電遷移過程也增加了孔內(nèi)陰離子的濃度。如果陰離子為Cl-，這就相當(dāng)于隨著腐蝕孔的發(fā)展，不斷向孔內(nèi)添加HCl溶液一樣。

　　上述過程不斷循環(huán)，腐蝕坑不斷加深，形成小孔腐蝕（圖3）。

圖3 鋼在含Cl-溶液中的小孔腐蝕機(jī)理

　　文獻(xiàn)[2]示出了孔底陽極電流密度I=1A/cm2時，孔內(nèi)的pH值隨孔深度x的變化曲線，如圖4所示。從圖中曲線可以看到，若在孔外（x=0處）pH=10，那么孔深x=0.01cm處的pH值已劇降至4以下，亦即，此時孔底的H+的濃度比孔外的高一百萬倍以上。

圖4 孔內(nèi)溶液的pH值隨孔深的變化

　　3　小孔腐蝕再現(xiàn)試驗

　　取2個6205軸承內(nèi)圈車制件，切割成兩半，一半用于檢查，一半用于小孔腐蝕再現(xiàn)試驗。

　　依據(jù)GB/T18254-2002，分別取2個套圈的一半，檢查其低倍、非金屬夾雜物、顯微組織和碳化物均勻性（表1），均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 套圈材料組織檢查　級

　　再將2個套圈的另一半置于10%的HCl水溶液（pH=5）中，加熱至50e（模擬南方夏日室外溫度），保溫30min，然后將試樣用清水沖洗并拭干，樣品表面會呈現(xiàn)一些很小的黑色腐蝕點(diǎn)。在腐蝕點(diǎn)位置切開樣品，從截面觀察腐蝕點(diǎn)，其形態(tài)特征及坑底腐蝕產(chǎn)物與圖2和圖3一致。

　　4　小孔腐蝕預(yù)防與處理

　　一般來說，光滑、清潔和干燥的表面上不易發(fā)生小孔腐蝕。軸承零件發(fā)生腐蝕的原因有很多，最常見的是潮濕空氣、海風(fēng)海水、汗液的侵蝕，防銹油（脂）氧化變質(zhì)，以及工序間各種化學(xué)處理過程（如酸洗、酸印等）未能及時中和并清洗干凈等等；還有目前一些地區(qū)環(huán)境污染嚴(yán)重，酸雨、酸霧頻繁發(fā)生，其中富含的硝酸、鹽酸使得零件產(chǎn)生小孔腐蝕的傾向大增[3]。

　　小孔腐蝕的形成必須具備2個條件：金屬表面鈍化膜有局部破壞和金屬表面有侵蝕性陰離子（如Cl-）存在。因此要預(yù)防零件發(fā)生小孔腐蝕，首先要保持零件表面清潔和避免物理和化學(xué)損傷，特別注意要避免接觸含鹽（NaCl）或酸的溶液。

　　在軸承生產(chǎn)過程中，很多環(huán)節(jié)都有可能產(chǎn)生小孔腐蝕，特別是套圈車加工后的儲存和周轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)。有時套圈車削后，沒有馬上進(jìn)行熱處理，這時表面的鈍化膜比較脆弱易發(fā)生小孔腐蝕;由于車制件是毛坯零件，常常不重視對其進(jìn)行必要的表面防護(hù)，提供良好的儲存環(huán)境，避免磕碰傷，也導(dǎo)致了小孔腐蝕的發(fā)生；隨著車制件儲存時間的持續(xù)，可能會生成較深的腐蝕孔，以致于磨加工都不能消除這些小孔。

　　一旦零件表面形成小孔腐蝕，如果其尺寸允許，應(yīng)采用適當(dāng)?shù)哪ハ髁?，盡可能將腐蝕坑磨去，不留殘余；并通過如噴淋防銹液等化學(xué)或電化學(xué)方法，重新建立表面鈍化膜，以防腐蝕再次發(fā)生[3]。但在生產(chǎn)中亦應(yīng)注意，由于小孔腐蝕深度較深，直徑也較小，往往去除不徹底，導(dǎo)致孔底繼續(xù)陽極反應(yīng)，使小孔繼續(xù)變深。因此，除過銹的零件最好在防銹液中浸泡一段時間，以改善金屬陽極電位，恢復(fù)金屬表面鈍化膜。

　　5　結(jié)束語

　　小孔腐蝕不僅影響軸承的精度和表面粗糙度，而且還降低其使用壽命，甚至導(dǎo)致報廢，因此應(yīng)引起人們的充分重視。特別是處于潮濕、炎熱、近海的氣候環(huán)境，更要避免小孔腐蝕這類問題的產(chǎn)生。嚴(yán)格按照清洗防銹規(guī)程對加工過程中的軸承套圈進(jìn)行防銹處理，使用的清洗液、防銹油（液）應(yīng)滿足工藝技術(shù)規(guī)定的要求;同時加快生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的周轉(zhuǎn)速度，防止各種磕碰傷。

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——責(zé)任編輯：濟(jì)南鴻慷機(jī)電設(shè)備公司01銷售顧問

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