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)單點或多點的準(zhǔn)圓形或長圓形黑點狀缺陷,如下圖所示。特別是單點缺陷,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,這些缺陷實質(zhì)是一種表面局部腐蝕——小孔腐蝕。
小孔腐蝕外觀為圓形或長圓形的黑(深灰)點,最大直徑一般不超過0.2mm,隨機(jī)分布且較分散。
將點狀缺陷進(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。經(jīng)分析,坑底物質(zhì)主要是FeCl2?4H2O和Fe3O4,為腐蝕產(chǎn)物。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。
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。
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)哪ハ髁浚M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。
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。