机构

机械材料的规格及选用

字号+ 作者/录入:3d3d 来源:工业设计.中国 2006-05-17 [在线反馈] 我要评论

1.了解机械材料规格的意义。
2.了解常用的机械材料规格。
3.了解各种规格编号的意义。
4.能选择适当的金属材料。

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1-4-6间隙腐蚀(Crevice corrosion)UDq大湾区工业设计网
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间隙腐蚀特别容易发生在机械组件接合的地方,例如金属垫圈或是铆接处。它也是属于一种电池效应,但是隙缝一般需在特定程度大小的范围内才会发生,例如:有足够的宽度可使容易进入,足够窄使容易可以停滞等,所以在应用上或工程上必须要小心,避免发生足以产生间隙腐蚀的环境。UDq大湾区工业设计网
间隙腐蚀的机构很类似穿孔腐蚀的情况,首先是均匀腐蚀,然后因氧浓淡电池会引起阳极反应(缺氧区)和阴极反应(富氧区),由于间隙内氧的并无法补充,因此阳极反应会继续在同一个位置进行,因此产生了严重的腐蚀结果。UDq大湾区工业设计网
在不锈钢发生间隙腐蚀的现象中,有氯离子Cl-存在是一个非常重要的因素,例如:在NaCl溶液中,不锈钢的间隙腐蚀,是先由于氧浓淡电池所产生,阳极反应在此时生成正离子M+。UDq大湾区工业设计网
Ma M++e-UDq大湾区工业设计网
接着因为缺氧,所以阳极反应持续进行,形成高浓度的M+,并与NaCl溶液中的Cl-,形成M+Cl-。UDq大湾区工业设计网
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1-4-7 应力腐蚀(stress corrosion)UDq大湾区工业设计网
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应力腐蚀是一种应力与腐蚀相互作用的结果,因为再材料受到局部应力或应力作用不平均时,受到高应力作用的区域会形成阳极,而受较低应力作用的区域则形成阴极,因此作用应力会使得腐蚀作用更为加速称谓应力电池(stress cells)。UDq大湾区工业设计网
应力腐蚀发生在冷加工的材料时,高度冷加工的区域会较低度冷加工的区域更具阳极性,另外在材料存在裂缝的情况下,也会造成应力腐蚀。所以材料在制造加工的过程,必须藉由热处理来降低其应力避免腐蚀,或是选用抗应力腐蚀的材料,例如:在海水环境中可以钛合金以取代不锈钢。在日常生活中,汽车板金经过敲击修整后会发生应力不均的现象,因而冷加工的部份较容易腐蚀,此部份必须由降低加工量或确实退火来防范。UDq大湾区工业设计网
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1-4-8 延晶腐蚀(Intergranular corrosion)UDq大湾区工业设计网
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又称为粒间腐蚀,是在金属晶界处发生局部腐蚀的现象。就电化学的观点来看,由于材料的晶粒为阴极,而晶界一般为阳极,因此在均匀腐蚀的情况下,晶界处的腐蚀性仍稍大于晶粒处,如果在特殊情况下,材料的晶界抗蚀元素又相对减少,延晶腐蚀的现象就会发生。UDq大湾区工业设计网
最显著的例子莫过于304不锈钢在焊接过程常发生的情况,这种不锈钢如果如果加热或冷却于450℃~900℃之间(又称为敏感化温度),在晶界就容易析出碳化铬(Cr23C6),而使得附近的铬量不足,发生"贫铬区"的现象,由于铬是不锈钢防蚀的主要元素,加上晶粒与晶界的电池效应,因此可以在短时间内就发生延晶腐蚀的现象。UDq大湾区工业设计网
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1-5防蚀的方法UDq大湾区工业设计网
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防止腐蚀最有效的方式是藉由暸解腐蚀机构与腐蚀的成因,再找出适当的防蚀方法。如前所述,发生腐蚀的主要原因包括电化学及化学作用,因此如果能阻止或抑制腐蚀的发生,诸如:选用耐蚀或适当处理的材料,使用涂料、腐蚀抑制剂将金属表面和其环境隔开,大量使用阴极防蚀以防止化学电池的发生,或是使阳极形成钝化层以保护内部金属,均是有效的方法。UDq大湾区工业设计网
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1-5-1 材料的选择和处理UDq大湾区工业设计网
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选择适当的材料是防蚀的基本方法,例如:在适当成本考虑下使用不锈钢或是其它耐蚀材料。UDq大湾区工业设计网
但是这样的材料也并不一定能防止腐蚀的发生,例如:沃斯田铁系的不锈钢料如果经由焊接或高温缓冷的过程,到达425℃附近,会在其晶界析出碳化铬,此后此区域将因缺乏铬而迅速发生腐蚀的现象(此种现象又称为不锈钢敏化现象),因此如果使用在这样的场合,配合适当的处理是必要的。此外,铸件在冷却过程发生的偏析现象会形成局部伽凡尼电池作用、材料经过冷加工所亦产生的应力腐蚀现象,都必须经由均质化退火、弛力退火等处理来防治腐蚀的发生。UDq大湾区工业设计网
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1-5-2覆层和抑制剂UDq大湾区工业设计网
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用来防蚀的覆层大致分为有机质覆层、无机涂层和金属覆层两大类,有机质涂层如:油漆或喷漆,无机涂层如:珐琅质涂层、水泥涂层等都是,金属涂层则如:电镀、热浸法,电镀以镀铬为主,而热浸法中热浸镀锌则日益受到重视,更是近年来在钢铁防蚀应用上常用的方法。UDq大湾区工业设计网
有机质覆层的目的是隔离阳极和阴极,而油漆(paints)就是一般最常用的有机质覆层,它是由有机媒质(vehicle)、不溶性颜料(pigment) 与其它物质等混和而成,媒质的成份可以是植物油、亚麻仁油或桐油,也可以是合成树脂和挥发性稀释剂(thinner)的混合物。无机涂层如果使用玻璃质珐琅必须保持没有裂隙,以往常用的"彩色锅"就是这一类涂层的例子,但是热震(thermal shock)破裂是其主要弱点;水泥涂层可以使用涂布或喷敷的方式,一般厚度约为10~30mm,较厚的涂层可以用金属网来补强;化学转化涂层是目前常用的涂层方式,磷酸盐、铁氟龙都是这一类涂层的代表,阳极处理涂层更是铝及铝合金有效的防蚀方式。UDq大湾区工业设计网
金属覆层是近年来公共工程极为重视的防蚀方法,一般使用于土木营造、电力、通讯、铁道,造船等方面,良好的金属涂层,不但可以延长结构寿命,相较于有机涂层必须定期维修的缺点,金属涂层更具有成本经济、经年不必维修等特点,例如采用热浸镀锌构材或钢索的桥梁,就可以耐用数十年以上,而据文献指出:美国Brooklyn桥上的镀锌钢索使用就超过百年。UDq大湾区工业设计网
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1-5-3 阴极防蚀UDq大湾区工业设计网
阴极防蚀的方法最主要的目的是使得被保护的金属成为阴极,这样就可以确保该金属不被腐蚀。阴极防蚀的主要方式有两种:一种是施以外部电压(impressed voltage),使得腐蚀反应停止或是反向进行,另一种是以他种金属作为阳极称为牺牲阳极(sacrificial anode),在阳极耗尽后只需更换新的阳极即可。UDq大湾区工业设计网
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1-5-4金属钝化(阳极保护)UDq大湾区工业设计网
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钝化或称为过动态(Passivity)是一种金属特殊的现象,它产生的现象是使得原先易受腐蚀的阳极金属反而受到保护。有些金属在特定的环境下,会有活性的转变,也就是原先"活性"很强的金属,腐蚀速率应随电极电位而增加,但是当阳极极化电位到达某一定电位时,腐蚀速率反而急遽下降,形成钝化的现象,这种钝化的现象可以使得原先容易受腐蚀的金属(例如:铁),甚至在强酸中(例如:硝酸)也不会受到腐蚀。UDq大湾区工业设计网
在活化-钝化转移的过程中,产生变化的临界的电位称为钝化电位,此时金属会产生一层30A°(1A°=10-10m)的钝化膜,保护内部金属不致招受腐蚀。在工程应用上,钝化可以在一定的控制下达到防止腐蚀的效果。  文  /  3d3d_06

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