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金属锈蚀的主要原因分析

2025-08-20 08:22:59 分类:轴承知识
摘要:金属锈蚀

金属锈蚀是一种普遍且复杂的材料退化现象,既与金属自身的特性有关,也与外部环境和加工过程密切相关。下面从三个方面对金属锈蚀的原因进行系统分析。


一、金属锈蚀的内部因素

从热力学角度看,金属本身相较于其腐蚀产物处于较高能态,是一种不稳定的状态,因而具有自然转化为低能态腐蚀产物(如氧化物、氢氧化物等)的趋势。因此,金属发生锈蚀是自发的、不可逆的自然现象。

工业应用中,大多数金属采用的是多组分合金。由于其金相组织复杂,不同成分间存在物理、化学、电化学等方面的不均匀性,加之材料中可能存在的杂质、应力不均、机械加工变形等问题,这些内部结构缺陷在与外界介质(如水分、盐雾等)接触后极易形成微电池,从而诱发化学或电化学腐蚀。

二、金属腐蚀的外部因素

相对湿度
空气湿度越高,金属表面越容易形成水膜,为氧气渗透和电化学反应提供了介质。当相对湿度超过某一临界值(例如钢材约为70%)时,腐蚀速率会急剧上升。

温度
在干燥环境中,即便气温较高也不易发生锈蚀。但当湿度超过临界值时,温度对腐蚀的加速作用非常明显。一般情况下,温度每升高10℃,金属的腐蚀速率将增加约两倍,这也是为何热带潮湿地区或雨季设备更易生锈的原因。

氧气
氧是金属锈蚀过程中不可或缺的参与物。其典型反应过程包括:

Fe + H?O → Fe(OH)?

Fe(OH)? + H?O + O? → Fe(OH)?

Fe + H?O + O? → Fe(OH)?
由此可见,若没有水和氧的共同作用,铁锈不会生成。而空气中氧气体积分数约为20%,其渗透性极强。

其他大气污染物
若空气中含有盐雾、二氧化硫、硫化氢、粉尘等污染物,会显著加快腐蚀速率。因此,不同地区的腐蚀环境存在显著差异——如城市区域腐蚀性普遍高于农村,工业区高于生活区,沿海地区高于内陆,粉尘浓度高的区域高于清洁环境。

三、加工过程中的腐蚀诱因

金属在生产和使用过程中,一些工艺操作也可能成为腐蚀源头。

例如:

1.原材料表面已有锈蚀未彻底清理;

2.机械加工过程中残留切削液、润滑油;

3.酸洗处理后中和或冲洗不彻底;

4.热处理过程中发生氧化或碳层脱落;

5.清洗不净的残盐未完全去除;

6.装配或搬运时,操作人员手汗残留在金属表面;

7.应力或氢脆退火工艺不当;

8.工序间未及时防锈,或封存措施不合适。

上述因素都可能成为腐蚀的“触发点”,导致金属在未投入使用前就已出现锈蚀问题。

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