磨损腐蚀03
铁系金属磨粒图谱识别 6.腐蚀磨损
铁系金属磨粒图谱识别
——腐蚀磨损
1.定义：摩擦副两表面在相对运动中，由于表面与带有腐蚀性介质的接触而发生化学或电化学反应，造成材料损失的现象称为腐蚀磨损。
腐蚀磨损实际上是一种特定条件下的金属材料氧化作用。
2.发生机理
（1）在摩擦副表面之间的相互继续摩擦，破坏了最外层具有一定保护作用的氧化膜后，金属材料直接与润滑介质中的水分、酸(碱)成分接触，就会发生氧化还原反应，造成表面的腐蚀。
（2）腐蚀的发生大大削弱了材料表面原有的耐磨性，加快材料的磨损，因此，腐蚀磨损是两表面的机械摩擦与化学腐蚀两种机理同时反复交替作用的结果.
3.谱片特征
（1）发生腐蚀磨损的摩擦副表面特征呈现出沿相对运动方向极匀细的磨痕。
在铁谱的形态特点也是极细和极均匀特征的亚微米级褐色颗粒。
（2）由于具有弱磁性，磨粒成片的出现在铁谱出口处，如果磨损极为普遍，则可能覆盖在整个谱片之上。
（3）若机械摩擦和化学腐蚀交替过程在高温环境下继续发展，会出现橙黄色Fe2O3磨粒(注意不是团粒)，乃至黑色的Fe3O4磨粒。
4.谱片分析
图6-1：铁谱片出口端一层厚的腐蚀磨损微粒沉积层
由于腐蚀磨损磨粒具有弱磁性，一般成片的出现在铁谱的出口处。
图6-2：图6-1局部放大
图6-2可以看出，腐蚀磨损磨粒为极细和极均匀的亚微米级褐色颗粒。
图6-3：图6-1局部放大
图6-3为的图6-1放大至1000倍的情况，在最高放大倍数下也难以区分单个的腐蚀微粒。
通过扫描电子显微镜的X━射线能谱分析表明沉积的主要冶金元素成分是Fe、Al和Pb，它们均系易腐蚀的金属。
第6章 磨损与腐蚀失效分析汇总
金属表面 发生局部 塑性变形
磨粒嵌入金属 表面，切割金 属表面
表面被 划伤
特点 • 普遍存在于机件中； • 磨损速度较大，0.5～5 μm/h 防止措施 • 提高表面硬度（从选材方面）； • 减少磨粒数量（从工作状况方面）。
（3）疲劳磨损的特征及判断。 它会引起表面金属小片状脱落，在金属表 面形成一个个麻坑，麻坑的深度多在几微 米到几十微米之间。 特点 产生接触疲劳的零件表面上出现许多针状 或痘状的凹坑，称麻点，故得名麻点磨损， 亦称疲劳磨损。 接触疲劳是裂纹形成和扩展的过程。
• 在化工、石油化工、轻工、能源、交通等 行业中，约60％的失效与腐蚀有关。化工与 石油化工行业腐蚀失效所占比例更高一些。 如近年来(1995 ～ 2000年)国内先后四次对石 化企业的压力容器使用情况进行调查，其中 对失效原因调查统计认为，在使用中因腐蚀 产生严重缺陷及材质劣化，是近年来引起容 器报废的主要原因。
6.2 腐蚀失效分析
6.2.1 腐蚀及腐蚀失效 1. 腐蚀的概念
腐 蚀 介 质
耐 蚀 金 属
（1）腐蚀的定义。 • 金属与环境介质发生化学或电化学作用，导致金 属的损坏或变质。OR在一定环境中，金属表面或界 面上进行的化学或电化学多相反应，结果使金属转 入氧化或离子状态。 （2）腐蚀介质。 • 通常不把所有的介质都称为腐蚀介质。例如，空 气、淡水、油脂等虽然对金属材料均有一定的腐蚀 作用，但并不称为腐蚀介质。一般仅把腐蚀性较强 的酸、碱、盐的溶液称为腐蚀介质。
• 腐蚀不仅损耗了地球的资源，而且因腐蚀而造成 的生产停顿、产品质量下降，甚至人身事故等损 失，更是无法估量。分析、材料腐蚀及控制的研究 给予了前所未有的关注。 （2）腐蚀介质。 • 通常不把所有的介质都称为腐蚀介质。例如，空 气、淡水、油脂等虽然对金属材料均有一定的腐蚀 作用，但并不称为腐蚀介质。一般仅把腐蚀性较强 的酸、碱、盐的溶液称为腐蚀介质。
什么是磨损,有哪些物品容易发生磨损？
什么是磨损，有哪些物品容易发生磨损？磨损是指物体在相互摩擦或运动中，由于相互之间的接触而产生的表面物质的破坏和损失。
在日常生活中，我们经常会遇到各种物品出现磨损的情况，它们的磨损程度不同，原因也不尽相同。
本文将从几个方面解释磨损的概念，并列举一些容易发生磨损的物品。
一、摩擦磨损摩擦磨损是指两个物体相互接触，因为摩擦力的作用，其中一个或双方物体的表面发生磨损。
摩擦磨损是最常见的一种磨损形式，它的发生主要受到物体表面的粗糙程度和物体间压力的影响。
车轮和道路之间的摩擦磨损是一个常见的例子，长时间的行驶会使车轮的胎面磨损严重。
1. 摩擦磨损的原因摩擦磨损的原因主要有两个：一是接触面的材料硬度差异引起的不匹配，例如金属与金属之间的摩擦磨损；二是物体之间的粘附力引起的磨损，例如液体摩擦磨损中的黏附磨损。
2. 摩擦磨损的影响摩擦磨损不仅会损耗物体的表面材料，还会产生摩擦热，造成能量的消耗和机械性能的下降。
此外，摩擦磨损还会产生颗粒物质，进一步加剧磨损的程度。
二、腐蚀磨损腐蚀磨损是指物体在化学环境中受到腐蚀作用而产生的表面磨损现象。
腐蚀磨损往往是由于物体表面与化学物质的相互作用而引起的，其特点是破坏性大，速度快。
1. 腐蚀磨损的原因腐蚀磨损的原因主要是物体表面受到腐蚀性介质的侵蚀，导致物体表面的材料被溶解、脱落或形成新的化合物。
例如，金属器皿在接触酸性食物时容易发生腐蚀磨损。
2. 腐蚀磨损的影响腐蚀磨损对物体的影响往往是不可逆的，一旦发生腐蚀磨损，物体的材料性能将会受到严重破坏，甚至失去使用价值。
此外，腐蚀磨损还会降低物体的耐久性和寿命。
三、疲劳磨损疲劳磨损是指物体在长期重复应力加载的情况下，由于材料的疲劳失效而导致的表面磨损现象。
疲劳磨损是一种慢性磨损形式，其破坏过程通常是渐进的。
1. 疲劳磨损的原因疲劳磨损的原因主要是物体在受到长期重复应力加载时，材料会发生微裂纹的生成和扩展。
一旦裂纹达到一定长度，就会引起表面的剥落和磨损。
机械零件的磨损 - 腐蚀磨损
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。
腐蚀与磨损
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。
腐蚀疲劳与磨损腐蚀
由于金属材料在承受摩擦力 （表面切应力）的同时，还与 环境介质发生化学或者电化学 反应，而导致表面上的材料出 现流失。因此也是应力作用下 腐蚀的形式之一。
腐蚀磨损过程中的腐蚀行为 与磨损行为与单独的腐蚀或 者磨损存在较大的差异，腐 蚀能够加速磨损，磨损也可 以促进腐蚀，从而加速了材 料的破坏失效。
2. 腐蚀磨损的影响因素
2.腐蚀疲劳机理
2.2 腐蚀疲劳扩展机制 腐蚀疲劳裂纹扩展时裂纹尖端的反应过程如图1所示。当金属材料暴露于腐蚀环 境中，腐蚀介质首先迁移到裂纹尖端，与裂纹尖端新鲜金属表面发生局部电化 学反应。该反应最简单的情况是阳极溶解与阴极放氢，反应可能产生的有害物 质氢吸附于金属表面。反应的速度、氢还原的量以及氢在裂纹尖端还原后成为 吸附氢将控制这个扩散过程。随着 裂纹尖端和金属滑移导致位错不断出现， 吸附氢沿着位错带或晶界迁移扩散，进 入裂纹尖端前沿区域的吸附氢向高应力 区富集，引起材料的局部损伤（如氢脆） 。裂纹尖端处电化学反应产生的腐蚀产 物，一方面会向外析出产生Wedge 效应， 另一方面腐蚀产物容易堆积在裂纹尖端 部位，改变裂纹尖端局部应力状态，引 起裂纹的闭合效应。
03
减缓腐蚀作用 常用的措施有施加表面涂（镀）层、 添加缓蚀剂和实施电化学保护技术。
1.什么是腐蚀磨损
目录
3.腐蚀磨损的控制措施
2.腐蚀磨损的影响因素
腐蚀磨损：腐蚀磨损通常是 指腐蚀环境中摩擦表面出现 的材料流失现象。
它包括摩擦副的腐蚀磨 损、腐蚀性浆料冲蚀、 腐蚀液流中的气蚀等类 型。腐蚀磨损现象广泛 存在于石油化工、矿山 机械、航空航天、建材、 水利电力等行业的机械 设备中。
01 材料自身因素影响
金属材料的成分、热处理方法及组织结构等特性是腐蚀疲劳的内在影响因素，对腐蚀疲劳裂纹萌 生与扩展影响至关重要。若金属材料含有杂质，会造成应力集中，增加材料腐蚀疲劳发生的概率 改变材料裂纹扩展速率
磨损机理(三)
环境对氧化速度起着决定性的作用，氧的渗入 量不断增加即形成氧化膜，当生成的氧化膜与 基体结合牢固时，它起到保护作用，提高了摩 擦副的减摩耐磨性能。氧化膜的厚度是逐渐生 长的，氧化物的增长量与时间成抛物线关系， 当达到一定厚度时容易变脆，摩擦时瞬间发生 破裂而脱落。氧化膜剥落后又会再生，可见， 氧化物的生成与破坏是交替进行的，这种周期 性的剥落即导致磨损。 金属氧化磨损的最显著特征是在摩擦表面沿滑 动方向呈均细的磨痕，并产生红褐色片状的 Fe2O3或灰黑色丝状的Fe3O4磨屑。
应当指出，化学或电化学反应与机械摩擦作用是交替 进行的，而且是相互促进的。有些情况腐蚀在先，机 械作用在后。在另一些情况下，则正好相反。大气中 的氧、二氧化碳以及摩擦副的相对电势都对腐蚀磨损 有影响。 因摩擦副的材料性能、周围介质的性质以及介质在金 属表面上造成的腐蚀情况不同，可将腐蚀磨损分为下 列四种类型。 （1）氧化磨损 与空气中的氧作用形成氧化磨损是最常见的一种腐蚀 磨损形式。氧化磨损是摩擦副表面金属材料与氧发生 化学反应生成氧化膜时的一种磨损。开始时，氧向金 属表面渗入并扩散，在分子引力的作用下即形成一流 动层，该层充满微凸体的凹谷；
如用光学显微镜则可看得更清晰。这种覆盖层由α -Fe2O3和 Fe3O4构成。若希望起保护作用并降低磨损，则主要是形成结合 强度高的反应层。如果表面上出现一定密度的松脱颗粒，若它 们起着磨料的作用，就可能使磨损量上升。
摩擦化学磨损是微动磨损的一个局部过程，但它并不 是这种损坏的唯一原因。摩擦化学磨损主要发生在金 属材料表面。即使是耐磨蚀的钢，如果其防锈的钝化 膜在摩擦作用下被磨掉，也避免不了要发生磨蚀磨损。 陶瓷和聚合物材料，发生摩擦化学磨损的可能性很小。 因为摩擦化学磨损的反应物会使滑动副的间隙减小或 者完全被阻塞，以致滑动副的相对运动受到阻滞，所 以在实际工程中对摩擦化学磨损要特别小心。由于反 应层会大大降低导电性能，故在继电器中必须避免这 种反应层。 其它磨损
腐蚀磨损
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。
机械密封常见的七种化学腐蚀
机械密封常见的七种化学腐蚀机械密封常见的化学腐蚀有七种形式;第一种：机械密封的点蚀点蚀又称坑蚀和小孔腐蚀。
点蚀有大有小，一般情况下，点蚀的深度要比其直径大的多。
点蚀经常发生在表面有钝化膜或保护膜的金属上。
在石油、化工的腐蚀失效类型统计中，点蚀约占20%～25%。
流动不畅的含活性阴离子的介质中容易形成活性阴离子的积聚和浓缩的条件，促使点蚀的生成。
机械密封的框架粗糙的表面比光滑的表面更容易发生点蚀。
PH值降低、温度升高都会增加点蚀的倾向。
氧化性金属离子(如Fe3+、Cu2+、Hg2+等)能促进点蚀的产生。
但某些含氧阴离子(如氢氧化物、铬酸盐、硝酸盐和硫酸盐等)能防止点蚀。
点蚀虽然失重不大，但由于阳极面积很小，所以腐蚀速率很快，严重时可造成机械密封损坏，点蚀会使晶间腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳等加剧，在很多情况下点蚀是这些类型腐蚀的起源。
第二种：机械密封的缝隙腐蚀在电解液中，金属与金属或金属与非金属表面之间构成狭窄的缝隙，缝隙内有关物质的移动受到了阻滞，形成浓差电池，从而产生局部腐蚀，这种腐蚀被称为缝隙腐蚀。
缝隙腐蚀常发生在轴套与介质的连接处，垫圈、衬板、缠绕与金属重叠处，它可以在不同的金属和不同的腐蚀介质中出现，从而给机械密封的正常运行造成严重障碍，甚至发生破坏事故。
对钛及钛合金来说，缝隙腐蚀是最应关注的腐蚀现象。
介质中，氧气浓度增加，缝隙腐蚀量增加;PH值减小，阳极溶解速度增加，缝隙腐蚀量也增加;活性阴离子的浓度增加，缝隙腐蚀敏感性升高。
但是，某些含氧阴离子的增加会减小缝隙腐蚀量。
第三种：磨损腐蚀(冲蚀)由磨损和腐蚀联合作用而产生的材料破坏过程叫磨损腐蚀。
磨损腐蚀可发生在高速流动的流体管道及载有悬浮摩擦颗粒流体的泵、管道等处。
有的过流部件，如高压减压阀中的阀瓣(头)和阀座、离心泵的叶轮、风机中的叶片等，在这些部位腐蚀介质的相对流动速度很高，使钝化型耐蚀金属材料表面的钝化膜，因受到过分的机械冲刷作用而不易恢复，腐蚀率会明显加剧，如果腐蚀介质中存在着固相颗粒，会大大加剧磨损腐蚀。
第35讲 腐蚀磨损
第35讲腐蚀磨损
第Ⅰ节：腐蚀磨损的定义及分类
氧化磨损及其影响因素第Ⅱ节：
35.1 腐蚀磨损的定义及分类
腐蚀磨损是摩擦面和周围介质发生化学或电化学反应，
形成的腐蚀产物并在摩擦过程中被剥离出来而造成的腐蚀磨损：
磨损。
☐腐蚀磨损过程常伴随着机械磨损，因此又叫腐蚀机械磨损。
☐按腐蚀介质的性质，腐蚀磨损可以分为化学腐蚀磨损和电化学腐蚀
磨损，在各类金属零件中经常见到的氧化磨损属于化学腐蚀磨损。
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35.2 氧化磨损及其影响因素
一般洁净的金属表面与空气中的氧接触时发生氧此而生成氧此膜。
摩擦状态下氧化反应速度比通常的氧化速度快。
摩擦过程发生氧化的同时，还会因发生塑性变形而使氧化膜在接触点处加速破坏,紧接着新鲜表面又因摩擦引起的温升及机械活化作用而加速氧化。
氧化磨损的膜厚逐渐增长。
35.2 氧化磨损及其影响因素
氧化磨损速率主要取决于所形成的氧化膜性质和它与基体的结合强度，同时也与金属表层的塑性变性抗力有关。
脆
性氧化膜与基体结合的抗剪切结合强度低，氧化膜易被磨损。
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磨损机理(三)
Hale Waihona Puke （4）摩擦热使温度升高； （5）塑性变形过程引起晶格结构破坏，出现有自由 键的的表面原子。 事实上，摩擦化学磨损的过程与某些添加剂通过生成 化学反应膜以防止以防止磨 损的过程基本相同。二 者的差别在于，化学生成物质是保护表面防止磨损， 还是促使表面脱落。化学生成物质的形成速度与被磨 掉速度之间存在平衡问题，两者相对 大小的不同， 将产生不同的效果。因此，应根据使用条件合理选择 添加剂化学活性。在最佳活性条件下，既有效的防止 了粘着，避免发生突然失效，又不至于产生过 度的 摩擦化学磨损，使总的磨损最小。 摩擦化学磨损的典型形貌：对于铁质材料，常常用肉 眼就可以辨认出红棕色或黑色的覆盖层；
除上述四种基本磨损类型外，还有以下几种。 (1) 浸蚀磨损 气蚀和冲蚀磨损统称浸蚀磨损，是疲 劳磨损的派 生型式。零件与液体接触并作相对运动， 当接触处的局部压力低于液体蒸发压力，将形成气泡。 另外，溶解在液体中的气体也会析出形成气泡；在液 体的流动中，由 于紊流的作用，液体内部压力不是 均衡的分布，当气泡内的压力大于液体压力时，，气 泡立即遭到溃灭，瞬间产生极大的冲击力和高温。气 泡形成和溃灭的反作用， 使零件表面产生疲劳破坏， 出现麻点直至扩展为海绵状空穴，这种磨损称气蚀磨 损。如水泵零件、水轮机叶片等都能见到这种磨损。 流体夹带尘埃、砂粒、矿物粉末等固体颗粒，以一定 的角度和速度冲击固体表面引起的磨损叫冲蚀磨损。 例如风机、水泵、水轮机的叶轮和气力输送管道的、 火箭尾部喷管管壁等产生的磨损。
磨损机理磨损机理三三腐蚀磨损?磨蚀磨损是在摩擦促进作用下摩擦副的一方或双方与中间物质或环境介质中的某些成分发生化学或电化学并生成反应产物的过程与此同时还有机械作用使反应产物脱落这种以腐蚀为主导的磨损即称为腐蚀磨损有时也称为摩擦化学磨损
腐蚀磨损概述.共34页
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
电偶腐蚀磨损腐蚀
22
实例3：酒精厂立式蒸煮罐破裂
• 工艺流程：5个蒸煮罐串联，第3个发 生事故。压缩机出口压力：0.5～ 0.6MPa，到第5个达： 0.1～0.2MPa 是降压过程。
• 结构特征：罐内介质下进上出，接管 端部与罐壁平齐。δn：10mm，裂纹 处仅剩0.4～0.9mm厚，进料口上部区 域严重减薄。壳体材料：Q235-C。
电偶腐蚀磨损腐蚀
常见腐蚀形态示意图
2
定义 特点
• 电偶腐蚀：两种金属在同一介质中接触时， 电位较低金属腐蚀速度加快，电位较高金 属腐蚀速度降低的局部腐蚀现象。
• 两种金属电位差↑，电偶腐蚀倾向↑。 • 阴极面积↑，阳极面积↓，阳极腐蚀↑。
3
材料 介质
• “电动序”——按金属标准电极电位大小 排列的顺序表。
上，采用SS筒节取代严重腐蚀筒节， 实践证明，效果良好。
12
实例2：氯化氢塔中段塔节电偶腐蚀
• 塔高28m，直径1m；顶部温度25℃， 塔底135℃，中部50～70℃；压力 1.2MPa；介质为HCl ，CCl4 ，CHCl3 ； 含水率<100ppm；
• 原用材质304L，因塔体中段腐蚀严重， 部分塔段改用316L内衬镍板更换
3. 浓度较低的部位——氧浓度较低部位，盐 离子浓度较低部位。缝隙腐蚀、点蚀、水 线腐蚀等；
4. 变形较大部位及应力集中处——焊接接头、 胀接处、弯曲处、划伤处等；
5. 钝化膜破损处——正确制定刷涂料方案； 6. 金属本体微观不均匀处——金相的基础。
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“性能”之六：“临界值”的讨 论
• 讨论SCC中，“材料”有临界应力Sc， “试样”有临界分压（浓度）。
腐蚀与磨损分析方法
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。
磨损及磨损理论
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汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题
02 磨 损 的 基 本 概 念
03 磨 损 理 论
04 磨 损 的 预 防 与 控 制
05 磨 损 的 检 测 与 评 定
Prt One
单击添加章节标题
Prt Two
磨损的基本概念
磨损的定义
磨损：物体表面在相对运动过程中产生的损耗和破坏 磨损类型：包括磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损等 磨损过程：包括初始阶段、稳定阶段、加速阶段和结束阶段 磨损影响因素：包括载荷、速度、温度、润滑、材料等
润滑：润滑不良会导致磨 损加剧
材料：材料的硬度、韧性 和耐磨性对磨损有直接影 响
环境：温度、湿度、腐蚀 性气体等环境因素也会影 响磨损
Prt Three
磨损理论
粘着磨损理论
粘着磨损是指两个接触表面 在相对滑动过程中由于粘着 作用而产生的磨损
粘着磨损理论是研究粘着磨 损现象的理论
粘着磨损理论主要包括粘着 磨损机理、粘着磨损模型和
磨损量的应用：在机械设计、材料察
磨损类型：磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损等 磨损程度：轻微磨损、中度磨损、严重磨损等 磨损部位：表面磨损、内部磨损、边缘磨损等 磨损特征：颜色变化、表面粗糙度、尺寸变化等
磨损性能的评定
磨损检测方法：光学显微镜、电子显微镜、X射线衍射等 磨损评定标准：磨损量、磨损率、磨损寿命等 磨损性能指标：耐磨性、抗磨性、耐蚀性等 磨损机理研究：摩擦学、材料科学、表面工程等
磨粒磨损理论
磨粒磨损：由硬质 颗粒引起的磨损
磨粒来源：自然界 中的砂石、金属颗 粒等
磨损过程：磨粒与 材料表面接触、摩 擦、剥落
磨损后果：材料表 面磨损、疲劳、断 裂等
机械零部件的磨损与损伤评估
机械零部件的磨损与损伤评估1. 引言机械设备在运行过程中，由于摩擦、冲击、磨损等作用，零部件会逐渐产生磨损和损伤。
对于机械性能和运行安全性的评估，磨损与损伤评估起着重要的作用。
本文将从机械零部件的磨损机理入手，介绍磨损和损伤的分类和评估方法。
2. 磨损机理磨损是机械零部件长期运行后所产生的表面质量减小的现象。
根据磨损机理的不同，磨损可以分为磨粒磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损等。
2.1. 磨粒磨损磨粒磨损是由于机械零部件表面与硬度较高的杂质或颗粒物发生摩擦和磨擦而引起的损伤。
这种磨损一般发生在机械零部件表面，并且会导致表面粗糙度增加，减小机械零部件的精度和寿命。
2.2. 疲劳磨损疲劳磨损是由于机械零部件在长期变动载荷下产生的疲劳断裂现象引起的磨损。
这种磨损一般发生在受到反复载荷的零部件上，例如轴承、齿轮等。
疲劳磨损会导致零部件的断裂和寿命减小。
2.3. 腐蚀磨损腐蚀磨损是由于机械零部件表面与环境中的腐蚀性介质发生反应产生的腐蚀磨粒而引起的损伤。
腐蚀磨损一般发生在机械零部件受到潮湿或腐蚀性气体等环境影响的部位，例如金属表面和焊缝等。
3. 损伤分类机械零部件的损伤可以根据形状、大小、位置等特征进行分类。
常见的损伤类型有划伤、疲劳裂纹、开裂、脆性断裂等。
3.1. 划伤划伤是机械零部件表面产生的细小划痕。
划伤一般是由于杂质粒子或硬颗粒物在表面摩擦时引起的，划伤的形状和深度取决于摩擦力和杂质粒子的硬度。
3.2. 疲劳裂纹疲劳裂纹是由于机械零部件在变动载荷下发生的多次循环应力引起的。
疲劳裂纹的形状和扩展速度取决于应力水平、材料性质和载荷次数等因素。
3.3. 开裂开裂是机械零部件在受到较大外力或应力作用下发生的断裂现象。
开裂可以分为纵向裂纹和横向裂纹等不同类型，根据裂纹的性质和位置决定其对零部件的影响。
3.4. 脆性断裂脆性断裂是机械零部件在受到高应力作用下突然断裂的现象。
脆性断裂的特点是裂纹传播速度快，通常没有明显的塑性变形现象。
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我的资料：
磨损腐蚀
磨损腐蚀:
腐蚀性流体与金属构件以较高
速度做相对运动而引起的金属
腐蚀损坏
磨损腐蚀
湍流腐蚀
空泡腐蚀
微振腐蚀
……
不同冲击功下试样冲击腐蚀磨损磨损面
转轴磨损腐蚀面
搅拌器
搅拌器磨损腐蚀面
浆液循环泵叶片磨损腐蚀（不到3个月）
弯头磨损腐蚀面
混流泵叶片受到的典型气蚀破坏
磨损腐蚀
湍流腐蚀机理
湍流腐蚀：流体速度达到湍流状态而导致加速 金属腐蚀的一种腐蚀形式 • 高速流体击穿了紧贴金属表面的边界液膜，
• 加速了去极剂的供应和阴、阳极腐蚀产物的迁移， 使阴、阳极的极化作用减小； • 高速湍流对金属表面产生了附加的剪切力。
磨损腐蚀
湍流腐蚀的破坏形态：深谷、马蹄形凹槽， 蚀谷光滑，无腐蚀产物积存，蚀坑形态判 断流体流向
磨损腐蚀
微振腐蚀：
• 在承受载荷的两金属部件相互接触的表面 上由于振动或滑动（往复的相对运动）而 引起的腐蚀加速现象。
磨损腐蚀
避免或减缓磨损腐蚀的办法：
• 合理的结构设计
适当增大流体转向部分的 曲率半径等结构设计尽量避 免流道截面的突然变化。 • 正确选材
选择能形成保护性好的表面
膜的材料、提高材料的硬度。 • 采用适当的涂层
磨损腐蚀
空泡腐蚀机理
• 流速足够高时，液体的静压力将低于液体的蒸汽 压，使液体蒸发在低压区形成气泡，高压区压过 来的流体使气泡崩溃，产生的冲击波强烈的锤击 金属表面，破坏表面膜，使膜下金属的晶粒产生 龟裂和剥落。
磨损腐蚀
空泡腐蚀破坏作用：破坏表面膜，使膜下 金属晶粒龟裂和剥落，金属表面产生紧密 相连的空穴 空泡腐蚀历程：
• 阴极保护
叶轮入口侧的速度分布