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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1-3-3 散乱电流4VH大湾区工业设计网
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散乱电流是指非经正常电路而来的电流,当这类电流进入金属装置而后又离开时,其流经的面积就会产生腐蚀。相较于大地中的自然电流,它们显得不稳定而且影响较大,因此于散乱电流会影响结构的场合,就必须特别防范。4VH大湾区工业设计网
散乱电流又分为直流及交流两类,而直流的影响又较大。直流散乱电流的来源是电气化火车、接地的直流电机、电焊机、电镀工厂等,而交流散乱电流的来源是接地的交流发电系统等。4VH大湾区工业设计网
防范散乱电流的方法有:以低电阻金属导体结合受保护体 (例如:地下水管)和散乱电流源(例如:电车轨道),以避免电位产生大变化;阳极或阴极防蚀、装设绝缘耦合器(coupling)等。4VH大湾区工业设计网
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1-3-4溶液4VH大湾区工业设计网
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材料在中性、酸性、碱性各种溶液中,都会有不同的腐蚀速率,而溶液中的各种条件也会影响腐蚀的进行。例如:水溶液中氧的浓度、电解质、流速等。溶液是形成电化学腐蚀的重要介质,许多腐蚀现象因此而生。 4VH大湾区工业设计网
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1-3-5 材料成份4VH大湾区工业设计网
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一般材料成份如果稍有不同,在水中和土壤中之腐蚀效率并没有显著的影响,但是如果在海水或酸性等其它的环境中,腐蚀速率就会受到影响。4VH大湾区工业设计网
例如钢铁材料中含有磷及硫,在酸中就会显著增加腐蚀速率。锰则会使含硫的钢减低酸中的腐蚀性,镍在碱性溶液中也有类似的效果。4VH大湾区工业设计网
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1-3-6 热处理效应4VH大湾区工业设计网
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材料经过热处理之后,容易产生局部的电池效应,有些地方形成阳极而有些地方形成阴极,这样形成的伽凡尼电池也会影响腐蚀速率。例如:碳钢在高温时急冷会形成麻田散铁,如果再经回火形成第二相组织e碳化铁,两相之间就会形成伽凡尼电池而加速腐蚀反应。4VH大湾区工业设计网
但在实际上相对于其它因素,热处理对腐蚀的影响并非很大,只要注意加热或冷却的程序,或添加适当的抑制剂都能将腐蚀速率减低至最轻程度。4VH大湾区工业设计网
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1-3-7加工效应4VH大湾区工业设计网
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材料在经过敲击或冷作之后都会产生残留应力,这样的结果实际上是产生了晶格缺陷或是碳化物、氮化物等的偏析现象,因而形成局部电池效应,应力腐蚀就是这一类腐蚀的代表。4VH大湾区工业设计网
如果使应力作用加上特定的环境,应力腐蚀的速率就会十分显著,加工所产生的应力腐蚀破坏有时也沿晶粒间隙进行,因而产生多种因素混和的腐蚀现象。应力腐蚀可以用后加工(例如:珠击法)、材料改良(添加合金元素)或阴极保护法来抑制。4VH大湾区工业设计网
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1-4钢铁的腐蚀4VH大湾区工业设计网
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在金属材料中,钢铁的腐蚀无疑是其中最重要的,因为它使用的范围很广,影响也很大;举凡桥梁、机械、结构物或关系公共工程的建设,无不与钢铁材料有关。4VH大湾区工业设计网
基本上,钢铁材料的腐蚀现象,主要也是由于化学及电化学因素所引起,而其常见的形式有:直接氧化腐蚀、均匀腐蚀、伽凡尼腐蚀、穿孔腐蚀、间隙腐蚀、应力腐蚀、延晶腐蚀、浸蚀腐蚀、空洞腐蚀和磨擦腐蚀等,由于形式很多包含范围很多,包含均匀腐蚀、伽凡尼腐蚀、穿孔腐蚀、间隙腐蚀、应力腐蚀、和延晶腐蚀等。4VH大湾区工业设计网
1-4-1直接氧化腐蚀4VH大湾区工业设计网
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高温或缺乏水份的情况下,铁的腐蚀型态将不同于常温下的反应,而直接与氧结合,其反应式:4VH大湾区工业设计网
4Fe+3O2 a 2Fe2O3 氧化铁 4VH大湾区工业设计网
由于氧化铁并不够细致,因此氧气仍可渗入,并形成FeO(氧化亚铁)和Fe3O4(四氧化三铁)等氧化物,这样的情况在钢的热轧或是热处理时常会发生,称为鳞皮。4VH大湾区工业设计网
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1-4-2均匀腐蚀(Uniform attack corrosion)4VH大湾区工业设计网
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当一种金属置于电介质(或电解质)中,金属的某部分区域会比其它区域更为"阳极",而且这些区域的位置会不时移动,有时也会周而复始,这样的现象使得腐蚀现象在各处均匀发生,称为均匀腐蚀。这种型态如平常我们所见的铁生锈即属之,金属的高温氧化或是镍的成雾状(fogging)也都是均匀腐蚀的例子。4VH大湾区工业设计网
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1-4-3-1 均匀腐蚀的量测4VH大湾区工业设计网
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均匀腐蚀的速率,通常可以用几种单位表示。国内外常用的有:每年侵蚀的公厘mm数、密尔mil数(mpy,mils penetration per year,1mil=1/1000吋=0.025mm)、和英寸数(ipy,inches penetration per year),但有时由于不易量度,也以损失的重量mdd (milligrams per square decimeter per day)或每年损失的重量再来推估mpy等其它各种数值。以钢为例,在海水中的腐蚀速率约为25mdd,相当于5mpy。4VH大湾区工业设计网
一般来说,腐蚀的初始速率常较最终速率为大,因此测定腐蚀速率时,要记录整个过程,以外插法可能会产生很大的错误。而材料如果腐蚀速率在1mpy以下为抗蚀性强(outstanding),50mpy以上防蚀性转劣(poor),在200mpy以上则是无法接受(unacceptable)。4VH大湾区工业设计网
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1-4-4 伽凡尼腐蚀(Galvanic corrosion)4VH大湾区工业设计网
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这种腐蚀发生于两种不同金属或是合金接触,而能产生伽凡尼电池(Galvanic cell)的情况,常用金属材料在海水中的伽凡尼电位序。4VH大湾区工业设计网
较具阳极的金属易受到腐蚀。例如:在海洋工程中,以焊锡(铅-锡合金)焊接黄铜配件,因为黄铜的电位序较具阴极性,所以焊锡较易受腐蚀。再从合金的观点来比较,如果电池效应发生在两相合金上,例如:钢中具有肥粒铁相和雪明碳铁相,则因为肥粒铁相较阳极性,雪明碳铁相较阴极性,就会产生电化学腐蚀,因此可以说,几乎所有的两相合金其腐蚀抵抗力都较单相金属为差。4VH大湾区工业设计网
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1-4-5 穿孔腐蚀(Pitting corrosion)4VH大湾区工业设计网
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金属组件处于腐蚀环境中,由于位置的不同而使含氧量有浓淡之分,此时含氧浓度高之处为阴极,而含氧浓度低的地方为阳极,因而发生了腐蚀现象,这种电池效应又称为氧浓差电池(oxygen concentration cell)。而穿孔腐蚀是属于一种局部腐蚀,它发生的起始位置就都是在含氧浓度不均或是材质不均的位置。金属置于充气水中的孔蚀成长情形,它的发生首先是由于孔洞的底部氧不容易补充,缺氧的结果使得金属发生分解反应 MaM++e-,而在孔洞上方的周围有较高浓度的氧,而发生还原反应O2+2H2O+4e-a4OH-,因此孔洞四周受到保护,而不会腐蚀。这样的现象如果发生在酸性的溶液中(例如:HCl),溶液中所含的Cl-离子便会向孔洞的位置集中,使得孔洞中的H+浓度增加,而增加阳极的反应速率:4VH大湾区工业设计网
M+Cl-+ H2OaMOH + H+Cl-4VH大湾区工业设计网
结果整个穿孔腐蚀的过程变成为自动催化的现象,而加速了整个腐蚀。  文  /  3d3d_06

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