失效机理：腐蚀

失效机理：腐蚀 · 原资料第 52 页

腐蚀

湿气腐蚀

密封装置效果不佳可能导致湿气、水分和腐蚀性液体污染物进入轴承内。一旦液体污染物的侵入量超过了润滑剂的承受能力，钢材表面就会生锈。

氧化

暴露于空气中的钢材表面会形成一层薄薄的保护性氧化膜。然而，这层氧化膜并非是不可渗透的，如果水分或腐蚀性液体与钢材表面发生接触，就会发生氧化现象。

腐蚀

对于造纸机和食品与饮料行业的工艺设备来说，腐蚀可能是导致轴承早期失效的最常见原因。当在这些设备中的轴承运行时极易被作为处理流程的水或其他液体侵入。

除此之外，在机械设备停机进行冲洗时，水有可能会进入轴承，导致在滚动体等间距处形成灰黑色的斑点 (见图20)。

• 氧化/锈蚀

• 化学反应

• 腐蚀斑点/断裂

• 蚀刻 (水/油混合物或化学品)5.3 腐蚀 5.3.2 湿气腐蚀5.3.3 摩擦腐蚀蚀刻在停机状态下，润滑剂中的自由水会在轴承底部积聚。其中，距滚动接触面某一特定距离处的积水程度会最为严重 (见图21)。导致这种现象的原因是，水比油的比重大，因此会下沉，直到滚动体与滚道之间缝隙达到某个适当的尺寸。这种现象还有可能导致深层的腐蚀，我们称之为蚀刻 (见图22)。蚀刻破坏通常出现在存在腐蚀性化学品及高温的应用中，例如造纸机中的干燥部分。

蚀刻通常会导致轴承出现过早、扩展性的剥落，因为材料会发生结构变化，且载荷区内的零部件表面会劣化，直到出现过载现象。预防这种腐蚀的最好方法是进行可靠密封，确保润滑剂中不含水分和任何腐蚀性的液体。此外，使用具有良好防锈特性的润滑剂也可以帮助缓解腐蚀。

图20 图22

球面滚子轴承外圈和滚子上的腐蚀

球面滚子轴承内圈滚道上滚动体节圆处的初润滑剂中水在轴承底部积聚 始蚀刻斑点图21水 水外圈滚子

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图24

因载荷过大或轴颈不当引起的内圈内孔蠕动腐蚀因轴颈不当或轴弯曲引起的内圈内孔蠕动腐蚀图25摩擦腐蚀 – 蠕动腐蚀当轴承套圈和轴或轴承座之间出现相对移动时，就会发生蠕动腐蚀。蠕动通常是由配合过松或形状不准确所引起的。

这种相对移动会造成较小的材料粒子从轴承表面及轴承配合面上剥离。一旦与空气接触，这些粒子会迅速发生氧化，形成氧化铁 (见图23)。氧化铁的体积大于铁(钢)。蠕动腐蚀最终导致轴承套圈受到的支撑力可能会不均匀，对轴承的载荷分布造成不利影响。

腐蚀区域还充当破裂缺口的角色。

蠕动腐蚀的具体症状表现为轴承外圈外表面或轴承内圈内孔生锈。相应位置滚道载荷痕迹可能会异常明显。在某些情况下，蠕动腐蚀实际上是由滚道严重剥落引起的二次损坏。

根据化学反应的不同，腐蚀痕迹可能呈现：

• 红色 (赤铁，三氧化二铁)

• 黑色 (磁铁，四氧化三铁)

• 配合部件之间的微移动

• 微凸体氧化

• 粉状锈/材料脱落

• 出现在载荷传递界面上5.3 腐蚀 5.3.2 湿气腐蚀5.3.3 摩擦腐蚀 5.3.3.2 蠕动腐蚀5.3.3.3 微振腐蚀图23氧化层 氧化层 氧化物积聚 氧化物进一步积聚氧化物图24所示为因轴表面车削加工不当或轴弯曲 (由悬臂载荷引起的) 引起的蠕动腐蚀。

图25所示为因载荷过大或配合面不

当所引起的蠕动腐蚀。

为了避免发生蠕动腐蚀或减缓腐蚀

速度，一方面应适当调整公差 (配合)，另一方面应使用特殊的抗蠕动油膏或涂层。

不建议使用特殊配方的粘合剂来

避免蠕动腐蚀。

蠕动腐蚀各个阶段的示意图

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摩擦腐蚀 – 微振腐蚀

微振腐蚀出现在接触区内，是由周期性振动下的微动和弹性接触弹力所引起的。根据振动强度、润滑条件和载荷的不同，会同时出现腐蚀和磨损，使滚道形成浅层凹陷。如果轴承静止，这种凹陷具等滚动体间距特征：

• 球形凹陷 (球轴承)

• 纵向凹陷 (滚子轴承)在采用脂润滑的应用中，微振腐蚀通常为红棕色；而在采用油润滑的应用中，微振腐蚀则为非常光亮的镜面凹陷。

很多情况下，我们能够分辨凹陷与锈蚀情况。这是由于分离下来的微粒暴露在空气中，其氧化导致其分布面积更大的氧化所造成的，相对于其体积而言，分离粒子分布的面积较大 (因接触空气所导致的)。

通常，滚动体的损坏比较小。

图26所示为静止自调心滚子轴承外圈

上的严重微振腐蚀造成的损坏。

图27所示为圆柱滚子轴承外圈上微

振腐蚀造成的损坏。造成该损坏的根本原因其停机状态下的外界振动。轴承的应用场合为辅助设备，长时间处于停机状态。

等滚子间距处存在几组“凹槽”，每组“凹槽”对应不同的停机时间段。损坏的严重程度取决于振动水平、振动频率以及停机时间的长短。

• 滚动体/滚道接触面

• 微移动/弹性变形

• 振动

• 腐蚀/磨损：发亮或微红色凹陷

• 静止：滚动体节圆处

• 转动：平行“凹槽”5.3 腐蚀 5.3.2 湿气腐蚀5.3.3 摩擦腐蚀 5.3.3.2 蠕动腐蚀5.3.3.3 微振腐蚀图26图27自调心滚子轴承外圈滚道上严重的微振腐蚀造成的损坏圆柱滚子轴承外圈滚道上的微振腐蚀造成的损坏 (“凹槽”)

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