機械加工中金屬材料腐蝕與防護措施

李永峰

河南省鼎瑞建工集團有限公司 河南新鄉 453400

1 金屬材料腐蝕實驗分類

1.1 戶外暴露腐蝕試驗

作為常規研究方法，戶外暴露腐蝕試驗更真實且可信，通過直接將金屬材料在大氣環境中暴露，然后觀察并記錄其腐蝕情況，然而其劣勢也較明顯，更長的試驗周期、試驗結果的地域局限性、易受人類活動影響等，也導致了戶外暴露試驗在科研價值上有所不足。為此，室內加速腐蝕試驗得以推廣，通過人為創造與大氣相似的環境，并對某腐蝕因素予以放大，加快金屬腐蝕實驗進程，以此對金屬大氣腐蝕進行推測。但加速試驗的局限性在于很難完全模擬大氣環境，要利用相關性研究的方式，來達到金屬材料大氣腐蝕研究的目的[1]。

1.2 干濕交替腐蝕行為

除冰鹽干濕交替加速腐蝕實驗不同時間的腐蝕形 貌 如 圖1 所 示，腐 蝕2h 時，Q345qENH 和Q420qENH 表面出現約20-30個銹點，對比試樣Q345qE 表面銹點約為兩種耐候橋梁鋼的3 倍。鋼絲表面修飾較為嚴重，成紅棕色或黑褐色，局部可見沿鋼絲縱向分布的半橢球腐蝕坑以及半球形腐蝕坑，同時還黑斑區域出現沿鋼絲橫向分布的半橢球腐蝕坑。除冰鹽具有較強的腐蝕性，實驗進行2h 后，新鮮的試樣表面與除冰鹽接觸時，引起電位差，從而產生一個個很小的微電池，其陽極反應即為 Fe = Fe2++2e-。局部出現面積很小的銹點相對于表面沒有被腐蝕的區域，這些銹點可以看成是小陽極，而此刻尚未被腐蝕的區域則可以看成是大陰極。大陰極、小陽極的組合就會加速已有銹點的進一步腐蝕，這時腐蝕產物會逐漸增多，以致附著在銹點周圍，不斷向未被腐蝕的區域蔓延。以腐蝕8d 為例，Q345qENH 和Q420qENH 的腐蝕程度明顯輕于對比試樣 Q345qE。圖2 為干濕交替腐蝕32d SEM 形貌，可以看出，耐候橋梁鋼 Q345qENH 和 Q420qENH 銹層表面均較平整，銹層顆粒平均尺寸較小，有利于銹層的保護性能；對比試樣 Q345qE 的銹層高低起伏較大，銹層均勻性較差，銹層顆粒平均尺寸較大，不利于銹層的保護性能。

2 金屬材料防腐蝕措施

2.1 對金屬材料進行切削處理

為生產出更高質量的機械產品，相關工作人員需要對金屬材料進行切削工作。在實際切削工作中，相關工作人員應該考慮其外在因素。不同的金屬材料、操作背景以及使用儀器均會使切削結果發生變化。其所處理的金屬材料在這一過程中，也會產生一些形態上的變化。為保證其形態穩定，相關工作人員可以進行事前的熱處理工作。人們通常將事前熱處理工作應用到機械產品相關的工具制造環節當中。在這一條件下展開工作，有助于實現更好的切削效果[2]。

2.2 使裂紋得以控制

由于金屬材料多數具有抗斷裂的材質特點，人們通常利用斷裂韌性去判斷材料的韌性程度。金屬材料中普遍具有微裂紋，其在外界環境影響下極容易出現斷裂的現象。這一現象對機械產品的質量安全造成極大的不利影響。經相關研究人員分析發現，將金屬材料中的晶體進行交叉擺放，有助于微裂紋的控制。在一定程度上，也使金屬材料更為結實耐用。相關工作人員可以利用該技術控制材料內部結晶，以便加強其堅實度。在這一工作環節，相關工作人員應該嚴格地控制其溫度，以便金屬材料內的結晶順利凝結。金屬材料的物理、化學性質較不穩定。當外力影響過大時，會出現材料腐蝕等質量問題，進而使金屬材料產生裂縫[3]。

2.3 相關性研究存在問題及改進

由于室內外金屬腐蝕試驗在材料、設備、環境等方面存在差異，使得相關性表現各異，這也正是大氣試驗相關性研究的難點，特別是在不同地區金屬材料腐蝕試驗所處環境中的大氣成分、濕度、污染情況等各不相同，甚至還在隨時間變化，金屬材料的腐蝕往往受多因素的復合作用，其腐蝕機理研究極為困難，對相關性研究帶來較多難題。擬合曲線將均勻腐蝕深度與腐蝕時間曲線分為兩段，其中，鹽霧腐蝕時間為40 天前表示表面鍍鋅層發生腐蝕的階段，而鹽霧腐蝕時間超過40 天時則為鋼絲基體的腐蝕；現如今，室內外金屬腐蝕試驗相關性研究受金屬腐蝕不確定性影響，數學關系建立困難，而且難以保證室內外大氣試驗的腐蝕機理一致。為改進相關性研究，主要有兩個方向：一方面要建立具有足夠腐蝕速度且可重復的室內試驗方案，而對大氣環境模擬效果要求不高，可用于金屬腐蝕質量評估工作；另一方面可設計多重影響因子，盡可能的去模擬室外大氣腐蝕環境，提高試驗的相關性。

3 結語

為使其發揮應有的效果，相關研究人員應該對其處理工作進行優化、完善。進行高效地、科學地熱處理工作，在一定程度上能夠保障產品質量安全，實現節能減排的綠色生產效果。我國在金屬材料的熱處理研究工作中，發展的時間較短，并且對該技術的應用并不具備豐富的認知，但是隨著這一技術在各個領域中的應用更加廣泛，有必要對金屬材料的熱處理技術進行更加深入的研究，將這一技術進行革新以適應新形勢下工作發展的需要。