济南市鸿慷机电设备有限公司位于交通便利的泉城济南，是全球生产滚动轴承和直线运动产品的领导企业---德国舍弗勒集团在山东的授权代理商。公司专营舍弗勒集团旗下两大品牌INA轴承和FAG轴承，是一家顺应经济发展需要而诞生的专业化新型高端轴承公司。多年来一直从事轴承的销售和售后技术支持，在机械行业技术方面有着非常丰富的经验，今天济南鸿慷机电进口轴承专家为大家介绍一下轴承套圈表面的小孔腐蚀。
1 小孔腐蚀的特征
近期以来，在轴承生产的各个环节，常发现轴承套圈表面出现单点或多点的准圆形或长圆形黑点状缺陷，如图1所示。特别是单点缺陷，经常会误认为是材料缺陷，对套圈进行金相制样发现，与材料缺陷不同的是，它们都发生在套圈的表面，内部尖深，内部的显微金相组织并无异常。进一步的微观分析可知，这些缺陷实质是一种表面局部腐蚀——小孔腐蚀。
图1 轴承套圈表面的局部腐蚀 （10×）
小孔腐蚀外观为圆形或长圆形的黑（深灰）点，最大直径一般不超过0.2mm，随机分布且较分散。
将点状缺陷进行纵向解剖，进行显微观察，腐蚀孔的截面形态为腐蚀垂直于表面向纵深发展（图2）。经分析，坑底物质主要是FeCl2•4H2O和Fe3O4，为腐蚀产物[1]。严重的小孔腐蚀还可能伴生氢脆或应力腐蚀，所以这是一种危害很大的缺陷。
图2 小孔腐蚀
2 小孔腐蚀形成机理
正常情况下，金属表面都有一层钝化膜，保护金属不发生氧化和腐蚀，但由于金属表面存在化学或物理性质的不均匀性，例如较大的成分波动、非金属夹杂、异物粘附、机械损伤、氧化膜裂隙等等，使得表面钝化膜可能被破坏。失去了钝化膜的金属表面即处于活性溶解状态，此时如果遇到一定浓度的电解质溶液，电解质溶液中的侵蚀性阴离子（如Cl-）会受活性的金属表面阳离子作用而发生电迁移，富集于金属阳极表面，引起金属电极的腐蚀电位升高;当金属阳极腐蚀电位高到一定程度，达到形成腐蚀核的临界值，阳极开始溶解，阳极电流急剧增大，同时在金属表面形成凹坑。这是一个不可逆反应[1]，如下
Fe→Fe2++2e （1）
又由于表面的凹陷阻滞了阴离子（Cl-）和金属阳离子的向外扩散，凹坑内继Fe的阳极溶解反应之后，又进行了Fe2+的水解反应（可逆反应）：
Fe2++H2O⇔FeOH++H+ （2）
使得孔内H+的浓度增高，同时离子的电迁移过程也增加了孔内阴离子的浓度。如果阴离子为Cl-，这就相当于随着腐蚀孔的发展，不断向孔内添加HCl溶液一样。
上述过程不断循环，腐蚀坑不断加深，形成小孔腐蚀（图3）。
图3 钢在含Cl-溶液中的小孔腐蚀机理
文献[2]示出了孔底阳极电流密度I=1A/cm2时，孔内的pH值随孔深度x的变化曲线，如图4所示。从图中曲线可以看到，若在孔外（x=0处）pH=10，那么孔深x=0.01cm处的pH值已剧降至4以下，亦即，此时孔底的H+的浓度比孔外的高一百万倍以上。
图4 孔内溶液的pH值随孔深的变化
3 小孔腐蚀再现试验
取2个6205轴承内圈车制件，切割成两半，一半用于检查，一半用于小孔腐蚀再现试验。
依据GB/T18254-2002，分别取2个套圈的一半，检查其低倍、非金属夹杂物、显微组织和碳化物均匀性（表1），均符合标准要求。
表1 套圈材料组织检查 级
再将2个套圈的另一半置于10%的HCl水溶液（pH=5）中，加热至50e（模拟南方夏日室外温度），保温30min，然后将试样用清水冲洗并拭干，样品表面会呈现一些很小的黑色腐蚀点。在腐蚀点位置切开样品，从截面观察腐蚀点，其形态特征及坑底腐蚀产物与图2和图3一致。
4 小孔腐蚀预防与处理
一般来说，光滑、清洁和干燥的表面上不易发生小孔腐蚀。轴承零件发生腐蚀的原因有很多，最常见的是潮湿空气、海风海水、汗液的侵蚀，防锈油（脂）氧化变质，以及工序间各种化学处理过程（如酸洗、酸印等）未能及时中和并清洗干净等等；还有目前一些地区环境污染严重，酸雨、酸雾频繁发生，其中富含的硝酸、盐酸使得零件产生小孔腐蚀的倾向大增[3]。
小孔腐蚀的形成必须具备2个条件：金属表面钝化膜有局部破坏和金属表面有侵蚀性阴离子（如Cl-）存在。因此要预防零件发生小孔腐蚀，首先要保持零件表面清洁和避免物理和化学损伤，特别注意要避免接触含盐（NaCl）或酸的溶液。
在轴承生产过程中，很多环节都有可能产生小孔腐蚀，特别是套圈车加工后的储存和周转环节。有时套圈车削后，没有马上进行热处理，这时表面的钝化膜比较脆弱易发生小孔腐蚀;由于车制件是毛坯零件，常常不重视对其进行必要的表面防护，提供良好的储存环境，避免磕碰伤，也导致了小孔腐蚀的发生；随着车制件储存时间的持续，可能会生成较深的腐蚀孔，以致于磨加工都不能消除这些小孔。
一旦零件表面形成小孔腐蚀，如果其尺寸允许，应采用适当的磨削量，尽可能将腐蚀坑磨去，不留残余；并通过如喷淋防锈液等化学或电化学方法，重新建立表面钝化膜，以防腐蚀再次发生[3]。但在生产中亦应注意，由于小孔腐蚀深度较深，直径也较小，往往去除不彻底，导致孔底继续阳极反应，使小孔继续变深。因此，除过锈的零件最好在防锈液中浸泡一段时间，以改善金属阳极电位，恢复金属表面钝化膜。
5 结束语
小孔腐蚀不仅影响轴承的精度和表面粗糙度，而且还降低其使用寿命，甚至导致报废，因此应引起人们的充分重视。特别是处于潮湿、炎热、近海的气候环境，更要避免小孔腐蚀这类问题的产生。严格按照清洗防锈规程对加工过程中的轴承套圈进行防锈处理，使用的清洗液、防锈油（液）应满足工艺技术规定的要求;同时加快生产环节中的周转速度，防止各种磕碰伤。
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