第四章 腐蚀磨损

钢的腐蚀磨损失效及其分析方法郑文龙上海材料研究所机械工业理化检验人员技术培训和资格鉴定委员会1、钢的腐蚀失效腐蚀的破坏性遍及国民经济和国防建设的各个部门，从日常生活、仓库储存、交通运输、通信、建筑、机械、化工、冶金、国防等，凡是使用金属材料的地方就有各种各样的腐蚀问题存在，而工业生产中，腐蚀问题尤为严重。

腐蚀使完好的金属构件失效而最终导致设备的报废，甚至造成重大的伤亡事故，危害极大。

因此，它已引起各国政府有关部门的日益不安和重视。

1937年由壳牌公司（The Shell Company）在布鲁塞尔举办的一次腐蚀展览会上，有如下的一块展牌：即当你用不到5秒钟的时间来读这块牌时，将近一吨的铁变为废物。

据统计，每年由于腐蚀造成的金属损失在一亿吨以上，占世界金属总产量的20-40%。

金属与环境介质之间的化学或电化学作用，而引起变质和破坏，这个过程称为金属的腐蚀，其中包括上述因素与机械或生物等因素的共同作用。

在大多数情况下，腐蚀是具有破坏性的，它不仅使金属材料遭到破坏，有进甚至危及生命。

腐蚀在经济上造成的损失是巨大的，自1922年英国Hadfid发表文章指出钢铁由于生锈（包括防蚀和因腐蚀而更换的材料费在内）全世界一年损失额超过15亿美元，1975年的年腐蚀损失为700亿美元以来，许多国家的腐蚀工作者都在做这方面的调查工作。

特别是Hoar委员会，表1-1列出了世界有关国家对因腐蚀而造成经济损失统计。

从这统计数字看出，每年因腐蚀造成的损失总额达国民经济总收入（G、N、P）的1～4%，相当于全球人均40美元至50美元。

同时，从一个国家（如美国）不同年份统计的结果来看，腐蚀损失额还在不断地增加。

目前我国每年腐蚀掉的钢材超过500万吨。

以上这些估计不包括无法计算、且通常数目很大的间接损失。

这些间接损失来源于装置的损坏、爆炸及停产、产品的损失且环境的污染，甚至生命安全。

例如：1969年日本一艘5万吨级矿石专用运输船，因腐蚀性破坏而突然沉没，1974年日本沿海地区一石油化工厂的贮罐因腐蚀损坏，大量重油流出海面，造成这一地区的严重污染。

机械零件的磨损 - 腐蚀磨损在摩擦过程中，金属同时与周围介质发生化学反应或电化学反应，引起金属表面的腐蚀剥落，这种现象称为腐蚀磨损。

它是与机械磨损、粘着磨损、磨料磨损等相结合时才能形成的一种机械化学磨损。

因此，腐蚀磨损的机理与前述三种磨损的机理不同。

腐蚀磨损是一种极为复杂的磨损过程，经常发生在高温或潮湿的环境下，更容易发生在有酸、碱、盐等特殊介质的条件下。

按腐蚀介质的不同类型，腐蚀磨损可分为氧化磨损和特殊介质下的腐蚀磨损两大类。

1．氧化磨损我们知道，除金、铂等少数金属外，大多数金属表面都被氧化膜覆盖着。

若在摩擦过程中，氧化膜被磨掉，摩擦表面与氧化介质反应速度很快，立即又形成新的氧化膜，然后又被磨掉，这种氧化膜不断被磨掉又反复形成的过程，就是氧化磨损。

氧化磨损的产生必须同时具备以下条件：一是摩擦表面要能够发生氧化，而且氧化膜生成速度大于其磨损破坏速度；二是氧化膜与摩擦表面的结合强度大于摩擦表面承受的切应力；三是氧化膜厚度大于摩擦表面破坏的深度。

在通常情况下，氧化磨损比其他磨损轻微得多。

减少或消除氧化磨损的对策主要有：(1)控制氧化膜生长的速度与厚度在摩擦过程中，金属表面形成氧化物的速度要比非摩擦时快得多。

在常温下，金属表面形成的氧化膜厚度非常小，例如铁的氧化膜厚度为1～3mm，铜的氧化膜厚度约为5mm。

但是，氧化膜的生成速度随时间而变化。

(2)控制氧化膜的性质金属表面形成的氧化膜的性质对氧化磨损有重要影响。

若氧化膜紧密、完整无孔，与金属表面基体结合牢固，则有利于防止金属表面氧化；若氧化膜本身性脆，与金属表面基体结合差，则容易被磨掉。

例如铝的氧化膜是硬脆的，在无摩擦时，其保护作用大，但在摩擦时其保护作用很小。

低温下，铁的氧化物是紧密的，与基体结合牢固，但在高温下，随着厚度增大，内应力也增大，将导致膜层开裂、脱落。

(3)控制硬度当金属表面氧化膜硬度远大于与其结合的基体金属的硬度时，在摩擦过程中，即使在小的载荷作用下，也易破碎和磨损；当两者相近时，在小载荷、小变形条件下，因两者变形相近，故氧化膜不易脱落；但若受大载荷作用而产生大变形时，氧化膜也易破碎。

第四章摩擦、磨损、润滑〔摩擦学〕概述…第0节 摩擦学起源摩擦、磨损、润滑是一种古老的技术，但一直未成为一种独立的学科。

1964年英国以乔斯特为首的一个小组，受英国科研与教育部的委托，调查了润滑方面的科研与教育状况及工业在这方面的需求。

于1966年提出了一项调查报告。

这项报告提到，通过充分运用摩擦学的原理与知识，就可以使英国工业每年节约510,000,000英镑，相当于英国国民生产总值的1%。

这项报告引起了英国政府和工业部门的重视，同年英国开始将摩擦、磨损、润滑及有关的科学技术归并为一门新学科--摩擦学〔Tribology 〕。

第1节 摩擦一． 摩擦在外力作用下，一物体相对于另一物体运动或有运动趋势时，在接触外表上所产生的切向阻力叫摩擦力，这一现象叫摩擦。

二． 分类)摩擦系数μ=F μ/N四． 降低摩擦系数方法 镀软金属层在金属基体上涂敷一层极薄的软金属，此时σsc 仍取决于基体材料，而t B 那么取决于软金属。

载荷F F y F z vf 干摩擦粘着磨损机理第3节 边界摩擦一． 定义二． 边界膜的形成机理1. 物理吸附膜：润滑油中的极性分子与金属外表相互吸引而形成的吸附。

2. 化学吸附膜：靠油中的分子键与金属外表形成的吸附。

3.三． 影响边界膜摩擦的因素 1. 温度2. 添加剂3. 摩擦副材料：同性材料μ大4. 粗糙度第4节 磨损一． 磨损概念摩擦外表的物质不断损失的现象称为磨损。

二． 磨损过程Ⅰ.跑合阶段〔磨合阶段〕 Ⅱ.稳定磨损阶段 Ⅲ.剧烈磨损阶段三． 磨损机理1. 粘着磨损1) 定义：材料由一外表转移到另一外表。

2) 影响因素a. 温度、润滑油是否含油性与添加剂(此处插入解释原因)b.压强d.2. c.d.曲率半径〔赫兹公式解释〕3. 磨粒磨损〔50%磨损属于磨粒磨损〕1) 定2) 影响因素：a.摩擦副硬度b.磨粒大小与硬度承载能力增大摩擦系数μ摩擦外表工作温度磨损量时间磨损过程 磨损量磨损量4.腐蚀磨损：在摩擦过程中，摩擦副外表与周围介质发生化学反响或电化学反响第5节流体摩擦润滑一．润滑的作用1.减摩--降低能耗。

磨损腐蚀：在摩擦过程中伴有腐蚀作用的一种磨损。

金属件表面在液体、气体或润滑剂中发生化学或电化学反应，形成较易被磨损或剥离的腐蚀产物，在摩擦过程中腐蚀产物被剥离,暴露出的新的金属面又进入新的化学反应,如此交替出现腐蚀和磨损而使材料损失。

腐蚀磨损的破坏作用大大超过单纯的腐蚀或磨损。

一般金属洁净表面与空气接触后生成氧化膜，多数金属表面氧化膜的厚度为0.01微米。

当磨损速度低于氧化膜厚度的增长速度时，氧化和磨损尚不相互促进，膜层可起保护作用。

当磨损速度超过氧化速度，腐蚀磨损便变得剧烈。

但氧化膜又不宜过厚，否则易于脆性断裂,形成硬的氧化物磨粒,使磨损加速。

腐蚀磨损与环境、温度、滑动速度、载荷和润滑条件有关，相互关系极为复杂。

如内燃机轴承在湿空气中容易生锈，在润滑剂中工作也常会出现腐蚀磨损。

在特殊介质中工作的选矿机械和化工机械等的零件更常出现严重的腐蚀磨损。

防止腐蚀磨损应从选材（如用不锈钢和耐蚀合金等）、表面保护处理、降低表面工作温度和选择适当的润滑剂等入手。

腐蚀磨损是指摩擦副对偶表面在相对滑动过程中，表面材料与周围介质发生化学或电化学反应，并伴随机械作用而引起的材料损失现象，称为腐蚀磨损。

腐蚀磨损通常是一种轻微磨损，但在一定条件下也可能转变为严重磨损。

常见的腐蚀磨损有氧化磨损和特殊介质腐蚀磨损。

1．氧化磨损除金、铂等少数金属外，大多数金属表面都被氧化膜覆盖着，纯净金属瞬间即与空气中的氧起反应而生成单分子层的氧化膜，且膜的厚度逐渐增长，增长的速度随时间以指数规律减小，当形成的氧化膜被磨掉以后，又很快形成新的氧化膜，可见氧化磨损是由氧化和机械磨损两个作用相继进行的过程。

同时应指出的是，一般情况下氧化膜能使金属表面免于粘着，氧化磨损一般要比粘着磨损缓慢，因而可以说氧化磨损能起到保护摩擦副的作用。

2.特殊介质腐蚀磨损在摩擦副与酸、碱、盐等特殊介质发生化学腐蚀的情况下而产生的磨损，称为殊殊介质腐蚀磨损。

其磨损机理与氧化磨损相似，但磨损率较大，磨损痕迹较深。

腐蚀磨损的概念腐蚀磨损是一种常见的材料破坏方式，指的是物质表面与环境介质（如液体、气体、固体等）或其他材料的相互作用导致表面逐渐变坏、破损的过程。

腐蚀磨损可以发生在被腐蚀物体的表面，也可以发生在腐蚀物体表面与其他物体接触的界面处。

腐蚀磨损包括两个方面的过程：腐蚀和磨损。

腐蚀是指由于介质对物质表面的直接化学或电化学作用而导致的物质的破坏。

当物质与介质相互作用时，会发生化学反应，产生一系列的化学物质或气体，这些物质会侵蚀物质表面的原子、分子，破坏原有的结构和属性。

腐蚀的方式有很多种类，包括氧化、腐蚀、蚀刻等。

腐蚀会导致物质表面脱落、变薄、产生孔洞等。

而磨损是指物质表面由于摩擦力的作用而受到破坏。

当两个物体相对摩擦时，它们的表面产生相互穿插的微观凸起，随着摩擦的不断进行，这些凸起会被磨损，导致物质表面的变坏。

腐蚀磨损的发生通常涉及多个因素的综合作用。

首先，介质的性质对腐蚀磨损起着重要的影响。

在液体介质中，溶解的盐、酸碱等物质会与物质表面的金属原子发生反应，造成腐蚀。

在气体介质中，氧气、气体中的硫化物等会与表面金属形成氧化物或硫化物，导致腐蚀磨损。

其次，材料本身的性质决定了其对腐蚀磨损的抗性能。

例如，一些合金材料具有较高的抗腐蚀能力，因为其成分中加入了抗腐蚀元素或金属。

此外，还有温度、湿度、压力、流速、电位等外部条件对腐蚀磨损的发生也有重要的影响。

腐蚀磨损对材料和设备的破坏是十分严重的，它会导致设备的失效、材料的损坏甚至事故的发生。

因此，在实际应用中需要采取一系列的措施来延缓或防止腐蚀磨损的发生。

其中最常见的方法是选择合适的材料，具有良好的抗腐蚀磨损能力。

例如，不锈钢材料具有较强的抗腐蚀能力，经过特殊处理的金属材料也可以提高材料的抗腐蚀磨损性能。

此外，还可以采用涂层、防护涂料等方法来保护材料表面不受腐蚀磨损的影响。

总之，腐蚀磨损是一种常见的材料破坏方式，指的是物质表面与环境介质或其他材料的相互作用导致表面逐渐变坏、破损的过程。

腐蚀磨损一、定义：腐蚀磨损是指摩擦副对偶表面在相对滑动过程中，表面材料与周围介质发生化学或电化学反应，并伴随机械作用而引起的材料损失现象，称为腐蚀磨损。

腐蚀磨损通常是一种轻微磨损，但在一定条件下也可能转变为严重磨损。

危害：在农机、矿冶、建材、石油化工及水利电力部门的许多机械设备中工作的零件，不仅受到严重的磨料磨损或冲蚀磨损，还要受到环境介质的强烈腐蚀破坏。

据文献报道，受到无机肥料或农药强烈腐蚀磨损作用的喷撒机械，其使用寿命只达到设计指标的40 %--60%；在水田土壤中耕作的拖拉机履带板只有旱田使用寿命的五分之一左右,-]。

美国每年约育23万吨钢材，全世界约有45万吨钢材消耗于选矿设备的腐蚀磨损，其价值约为1-2亿美元。

二、基本原理、模型及影响因素（一）腐蚀磨损的基本原理腐蚀磨损是腐蚀介质和磨料或硬质微凸体共同作用于表面引起材料损失的过程，在此过程中，金属可以离子形式及整体方式脱离材料表面，其特点与单独作用有显著不同．腐蚀磨损量也远不是两者的简单叠加。

1．腐蚀对磨损的影响在腐蚀磨损过程中，由于腐蚀介质的作用，材料表面的机械性能将受到影响，从面降低材料的耐磨性。

如果腐蚀介质在材料表面生成的腐蚀产物是疏松的或脆性的，随后在磨料或其它微凸体的作用下就很容易破碎去除，从而导致材料磨损的增加。

即使材料表面不形成这种腐蚀产物，腐蚀过程也会导致材料表面组织结构的恶化，如产生晶间腐蚀。

2．磨损对腐蚀的影响腐蚀磨损的电化学试验表明，磨损过程可对腐蚀的阳极过程和阴极过程产生极大影响，腐蚀速度平均可增加2-4个数量级，最大可增加6—8个数量级。

大多数耐蚀金属都是通过在表面形成可阻止腐蚀进一步发展的表面膜（钝化膜）而具有良好的耐蚀性，但在磨损过程中，表面膜要受到不同程度的破坏，与作用力的大小，磨粒形状等因素有关。

由于表面膜的破坏．材料裸露出的新鲜表而直接与介质发生电化学反应，会使阳极溶解速度急剧提高。

在腐蚀磨损过程中，材料表面的介质溶液不断受到机械搅拌作用，其成分与溶液本体保持一致，从而消除了浓差极化现象，使腐蚀得以加速进行。

机械故障诊断考试--题库〔局部内容可变为填空题〕第一章：1、试分析一般机械设备的劣化进程。

答：1〕早期故障期时期特点：开始故障率高，随着运转时刻的增加，故障率特别快减小，且恒定。

早期故障率高的缘故在于：设计疏忽，制造、安装的缺陷，操作使用过失。

2〕偶发故障期时期特点：故障率恒定且最低，为产品的最正确工作期。

故障缘故：要紧是使用不当、操作失误或其它意外缘故。

3〕耗损故障期时期特点：故障率再度快速上升。

故障缘故：零件的正常磨损、化学腐蚀、物理性质变化以及材料的疲乏等老化过程。

2、依据机械故障诊断测试手段的不同，机械故障诊断的方法有哪些？答：1′直截了当瞧瞧法－传统的直截了当瞧瞧法如“听、摸、瞧、闻〞是最早的诊断方法，并一直沿用到现在，在一些情况下仍然十分有效。

2′振动噪声测定法－机械设备在动态下(包括正常和异常状态)都会产生振动和噪声。

进一步的研究还讲明，振动和噪声的强弱及其包含的要紧频率成分和故障的类型、程度、部位和缘故等有着紧密的联系。

3′无损检验－无损检验是一种从材料和产品的无损检验技术中开展起来的方法4′磨损剩余物测定法〔污染诊断法5′机器性能参数测定法－机器的性能参数要紧包括显示机器要紧功能的一些数据3、设备维修制度有哪几种？试对各种制度进行简要讲明。

答：1º事后维修特点是“不坏不修，坏了才修〞，现仍用于大批量的非重要设备。

2º预防维修〔定期维修〕在时刻根底上执行的周期性维修3º预知维修在状态监测的根底上，依据设备运行实际劣化的程度决定维修时刻和规模。

预知维修既防止了“过剩维修〞，又防止了“维修缺乏〞；既减少了材料消耗和维修工作量，又防止了因修理不当而引起的人为故障，从而保证了设备的可靠性和使用有效性。

第二章：1、什么是故障机理？答：机械故障的内因，即导致故障的物理、化学或机械过程，称为故障机理。

2、什么是机械的可靠性？机械可靠性的数量指标有哪两个？他们之间互什么缘故关系？答：1机械的可靠性是指机械产品在条件下，在时刻内，无故障地完成其功能的能力。