机械加工中金属材料腐蚀与防护措施

李永峰

河南省鼎瑞建工集团有限公司 河南新乡 453400

1 金属材料腐蚀实验分类

1.1 户外暴露腐蚀试验

作为常规研究方法，户外暴露腐蚀试验更真实且可信，通过直接将金属材料在大气环境中暴露，然后观察并记录其腐蚀情况，然而其劣势也较明显，更长的试验周期、试验结果的地域局限性、易受人类活动影响等，也导致了户外暴露试验在科研价值上有所不足。为此，室内加速腐蚀试验得以推广，通过人为创造与大气相似的环境，并对某腐蚀因素予以放大，加快金属腐蚀实验进程，以此对金属大气腐蚀进行推测。但加速试验的局限性在于很难完全模拟大气环境，要利用相关性研究的方式，来达到金属材料大气腐蚀研究的目的[1]。

1.2 干湿交替腐蚀行为

除冰盐干湿交替加速腐蚀实验不同时间的腐蚀形 貌 如 图1 所 示，腐 蚀2h 时，Q345qENH 和Q420qENH 表面出现约20-30个锈点，对比试样Q345qE 表面锈点约为两种耐候桥梁钢的3 倍。钢丝表面修饰较为严重，成红棕色或黑褐色，局部可见沿钢丝纵向分布的半椭球腐蚀坑以及半球形腐蚀坑，同时还黑斑区域出现沿钢丝横向分布的半椭球腐蚀坑。除冰盐具有较强的腐蚀性，实验进行2h 后，新鲜的试样表面与除冰盐接触时，引起电位差，从而产生一个个很小的微电池，其阳极反应即为 Fe = Fe2++2e-。局部出现面积很小的锈点相对于表面没有被腐蚀的区域，这些锈点可以看成是小阳极，而此刻尚未被腐蚀的区域则可以看成是大阴极。大阴极、小阳极的组合就会加速已有锈点的进一步腐蚀，这时腐蚀产物会逐渐增多，以致附着在锈点周围，不断向未被腐蚀的区域蔓延。以腐蚀8d 为例，Q345qENH 和Q420qENH 的腐蚀程度明显轻于对比试样 Q345qE。图2 为干湿交替腐蚀32d SEM 形貌，可以看出，耐候桥梁钢 Q345qENH 和 Q420qENH 锈层表面均较平整，锈层颗粒平均尺寸较小，有利于锈层的保护性能；对比试样 Q345qE 的锈层高低起伏较大，锈层均匀性较差，锈层颗粒平均尺寸较大，不利于锈层的保护性能。

2 金属材料防腐蚀措施

2.1 对金属材料进行切削处理

为生产出更高质量的机械产品，相关工作人员需要对金属材料进行切削工作。在实际切削工作中，相关工作人员应该考虑其外在因素。不同的金属材料、操作背景以及使用仪器均会使切削结果发生变化。其所处理的金属材料在这一过程中，也会产生一些形态上的变化。为保证其形态稳定，相关工作人员可以进行事前的热处理工作。人们通常将事前热处理工作应用到机械产品相关的工具制造环节当中。在这一条件下展开工作，有助于实现更好的切削效果[2]。

2.2 使裂纹得以控制

由于金属材料多数具有抗断裂的材质特点，人们通常利用断裂韧性去判断材料的韧性程度。金属材料中普遍具有微裂纹，其在外界环境影响下极容易出现断裂的现象。这一现象对机械产品的质量安全造成极大的不利影响。经相关研究人员分析发现，将金属材料中的晶体进行交叉摆放，有助于微裂纹的控制。在一定程度上，也使金属材料更为结实耐用。相关工作人员可以利用该技术控制材料内部结晶，以便加强其坚实度。在这一工作环节，相关工作人员应该严格地控制其温度，以便金属材料内的结晶顺利凝结。金属材料的物理、化学性质较不稳定。当外力影响过大时，会出现材料腐蚀等质量问题，进而使金属材料产生裂缝[3]。

2.3 相关性研究存在问题及改进

由于室内外金属腐蚀试验在材料、设备、环境等方面存在差异，使得相关性表现各异，这也正是大气试验相关性研究的难点，特别是在不同地区金属材料腐蚀试验所处环境中的大气成分、湿度、污染情况等各不相同，甚至还在随时间变化，金属材料的腐蚀往往受多因素的复合作用，其腐蚀机理研究极为困难，对相关性研究带来较多难题。拟合曲线将均匀腐蚀深度与腐蚀时间曲线分为两段，其中，盐雾腐蚀时间为40 天前表示表面镀锌层发生腐蚀的阶段，而盐雾腐蚀时间超过40 天时则为钢丝基体的腐蚀；现如今，室内外金属腐蚀试验相关性研究受金属腐蚀不确定性影响，数学关系建立困难，而且难以保证室内外大气试验的腐蚀机理一致。为改进相关性研究，主要有两个方向：一方面要建立具有足够腐蚀速度且可重复的室内试验方案，而对大气环境模拟效果要求不高，可用于金属腐蚀质量评估工作；另一方面可设计多重影响因子，尽可能的去模拟室外大气腐蚀环境，提高试验的相关性。

3 结语

为使其发挥应有的效果，相关研究人员应该对其处理工作进行优化、完善。进行高效地、科学地热处理工作，在一定程度上能够保障产品质量安全，实现节能减排的绿色生产效果。我国在金属材料的热处理研究工作中，发展的时间较短，并且对该技术的应用并不具备丰富的认知，但是随着这一技术在各个领域中的应用更加广泛，有必要对金属材料的热处理技术进行更加深入的研究，将这一技术进行革新以适应新形势下工作发展的需要。