摘要安裝后不到兩個(gè)月， 燃油直管配件上的65Mn 鋼彈簧墊圈側(cè)面出現(xiàn)大面積腐蝕。通過目視觀察、金相檢驗(yàn)、掃描電鏡、能譜分析、硬度測(cè)試、開路電位測(cè)試等分析彈簧墊圈腐蝕的原因。結(jié)果表明，彈簧墊圈側(cè)面的腐蝕產(chǎn)物主要為Fe2O3。彈簧墊圈腐蝕的主要原因是彈簧墊圈在裝配過程中與平墊圈、鎖緊螺母發(fā)生摩擦，產(chǎn)生氧化物。表面薄膜可能會(huì)剝落，影響氣密性，因此請(qǐng)檢查環(huán)境中是否有肥皂成分殘留。這可能會(huì)導(dǎo)致彈簧墊圈腐蝕。

關(guān)鍵詞： 彈簧墊圈；藍(lán)色處理；防銹

CLC 分類號(hào)：TS912+.3 文檔代碼：B 產(chǎn)品編號(hào)：1001-4012(2022)01-0023-05

彈簧墊圈是廣泛應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品承重和非承重結(jié)構(gòu)中的標(biāo)準(zhǔn)件，其特點(diǎn)是左側(cè)有開口形成的彈簧結(jié)構(gòu)，可有效防止右側(cè)螺絲松動(dòng)。 去做。系統(tǒng)。因此，在連接遭受振動(dòng)的零件時(shí)，彈簧墊圈可以提供更好的鎖定和預(yù)緊補(bǔ)償。而且成本低、安裝方便，適合經(jīng)常拆裝的零件。

GB859輕型彈簧墊圈采用65Mn鋼制成，表面氧化發(fā)藍(lán)處理。 65Mn鋼是典型的彈簧鋼材料，具有強(qiáng)度高、淬透性好、脫碳傾向低、價(jià)格低、切削加工性好等優(yōu)點(diǎn)，但具有過熱敏感性和回火脆性，這種材料容易產(chǎn)生淬裂。 65Mn鋼主要用于生產(chǎn)鋼絲和鋼帶，以及生產(chǎn)各種板簧、圓彈簧、板簧以及較小截面的板簧。近年來，因65Mn鋼彈簧墊圈附加涂層處理而導(dǎo)致氫脆斷裂的事故屢有報(bào)道[1-4]，但關(guān)于65Mn鋼彈簧墊圈在使用過程中腐蝕斷裂的報(bào)道卻很少。

腐蝕失效是機(jī)械、化工、冶金等工程領(lǐng)域除疲勞失效外最常見的失效形式之一，其影響和相關(guān)經(jīng)濟(jì)損失巨大。據(jù)測(cè)算，2009年我國(guó)因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失超過1萬億元[5]。如果彈簧墊圈出現(xiàn)問題，將無法防止緊固部件松動(dòng)，整個(gè)產(chǎn)品將無法正常工作，可能會(huì)嚴(yán)重影響產(chǎn)品的使用[6]。

某結(jié)構(gòu)件所附的喇叭形A型燃油直管接頭（HB4-5-10）后端彈簧墊圈為GB859-18-65Mn（以下簡(jiǎn)稱彈簧墊圈，材質(zhì)牌號(hào)為65Mn）熱處理工藝為淬火+回火燒成，表面處理工藝為發(fā)藍(lán)處理），氣密性檢查結(jié)果發(fā)現(xiàn)側(cè)面大面積生銹。HB4-46左右M18 1.5鎖緊螺母（材料牌號(hào)為2A12，熱處理工藝為T4，表面處理工藝為陽(yáng)極氧化鋁處理）和HB1-521平墊圈（以下簡(jiǎn)稱平墊圈）材料牌號(hào)為L(zhǎng)Y12）。圖1所示為腐蝕彈簧墊的三維裝配結(jié)構(gòu)及腐蝕位置。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)了解，彈簧墊圈夾在鎖緊螺母和平墊圈之間，并通過鎖緊螺母組件連接到對(duì)面的燃油管路螺紋接頭上。彈簧墊片安裝了一個(gè)多月了，這個(gè)燃油管螺紋接頭需要進(jìn)行氣密性檢查�，F(xiàn)場(chǎng)氣密性檢查時(shí)使用肥皂溶液，可以更容易目視檢查氣密性，這是有原因的。拆卸生銹部件時(shí)，發(fā)現(xiàn)彈簧墊圈兩端的鎖緊螺母和平墊圈表面的氧化鋁膜被彈簧墊圈的銳口破壞，導(dǎo)致基體損壞。它暴露在外并與彈簧墊圈直接接觸。

作者通過宏觀觀察、顯微形貌觀察、金相檢驗(yàn)和化學(xué)成分分析、掃描電鏡和能譜分析確定了彈簧墊的腐蝕模式。在此基礎(chǔ)上，我們測(cè)量了氧化層完好和受損的彈簧墊的開路電位，以進(jìn)一步找出彈簧墊生銹的根本原因。

1 理化測(cè)試

1.1 目視觀察

從表3可以看出，平墊圈銹蝕部位的主要元素與鎖緊螺母相同，未檢出鐵以外的異常元素，鉻元素為鉻酸殘留物。耐酸鋁處理；正常區(qū)域除微量鐵元素外，無異常元素，少量硫元素、鉻元素為鉻酸鹽耐酸鋁殘留物。

1.5 維氏硬度試驗(yàn)

參照常規(guī)彈簧墊圈硬度測(cè)試方法[7]，取與生銹彈簧墊圈相同規(guī)格的正品彈簧墊圈截面樣品，經(jīng)研磨、拋光后，進(jìn)行維氏硬度測(cè)試。 -1999 《金屬鍍覆層和化學(xué)覆蓋層選擇原則與 厚度系列》標(biāo)準(zhǔn)，將維氏硬度換算為洛氏硬度，換算結(jié)果如表4所示。從表4可以看出，腐蝕后的彈性墊圈與原彈性墊圈的洛氏硬度均滿足GB/T94.1-2008 《黑色金屬硬度及硬度換算值》標(biāo)準(zhǔn)中65Mn鋼彈性墊圈（4250HRC）的要求。

2 開路電位測(cè)試

采用電位分析方法，在飽和KCl溶液中測(cè)量了氧化膜破損的彈簧墊圈、生銹的彈簧墊圈以及同規(guī)格的正品彈簧墊圈的開路電位，并與232甘汞進(jìn)行了比較。電極SCE和開路電位測(cè)試設(shè)備的注釋如圖10所示。

開路電位可用于評(píng)價(jià)元件的自腐蝕電位。氧化膜受損的正品彈性焊盤的開路電位根據(jù)氧化膜受損的位置而變化，因此開路電位測(cè)試結(jié)果將是一個(gè)范圍值。從表5可以看出，與：上氧化膜未損壞的庫(kù)存彈片相比，氧化膜損壞的庫(kù)存彈片的開路電位全部移至負(fù)值，并且?guī)齑鎻椘�的開路電位也降低�？梢钥吹剿�正在減少。它從-493mV（平均值）下降到-513mV以下。開路電位越小，材料失去電子并轉(zhuǎn)化為陽(yáng)離子的傾向越大，表明材料的腐蝕傾向增加[8-9]。

3 分析與討論

目視觀察發(fā)現(xiàn)，在安裝過程中，生銹的彈性墊圈與兩側(cè)的鎖緊螺母和平墊圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)摩擦，導(dǎo)致兩側(cè)承重表面局部形成黑色氧化膜。 65Mn鋼基材裸露，表面氧化膜基本喪失，提供彈簧墊的保護(hù)作用。彈簧墊圈開口的鋒利邊緣在安裝過程中受到扭力和壓力，導(dǎo)致鎖緊螺母和平墊圈表面陽(yáng)極氧化涂層出現(xiàn)較大劃痕，露出鋁合金底座，造成損壞彈簧墊圈。我直接接觸過。這與能譜分析結(jié)果一致，彈簧墊座面與生銹區(qū)域檢測(cè)到的鋁元素一致。

金相檢驗(yàn)結(jié)果表明，彈簧墊銹蝕部位原有氧化膜層變厚，表面出現(xiàn)腐蝕坑，且腐蝕坑深度超過原有氧化膜層厚度。理解。尚未出現(xiàn)腐蝕裂紋，說明基體金屬正在腐蝕并形成氧化物，原來的藍(lán)色氧化膜Fe3O4可能繼續(xù)被氧化。能譜分析表明，的腐蝕發(fā)生在彈性墊圈表面直接接觸鎖緊螺母和平墊圈基部的位置，腐蝕產(chǎn)物主要成分為Fe2O3。它與生銹的彈性墊圈表面的松動(dòng)有關(guān)，彈性墊圈表面呈現(xiàn)出一致的多孔結(jié)構(gòu)和紅棕色外觀。

被腐蝕的彈性墊圈的兩個(gè)承重面黑色氧化膜剝落的部分有明顯的銹跡，但也有沒有腐蝕的部分。內(nèi)置彈性墊圈，如果皂液殘留，將很難檢查氣密性，因此一定要滲透并完全覆蓋承重表面，特別是鋁墊圈和鎖緊螺母緊密接觸的區(qū)域。因此，被腐蝕的彈簧墊軸承表面黑色氧化層剝落的區(qū)域僅發(fā)生在彈簧墊與電解液環(huán)境直接接觸的區(qū)域。

開路電位測(cè)試結(jié)果表明，當(dāng)彈簧墊表面氧化膜被破壞時(shí)，開路電位向負(fù)值偏移，增加了材料的腐蝕傾向。另外，氣密性檢查時(shí)使用的肥皂液造成了容易腐蝕的電解質(zhì)環(huán)境，使得金屬離子更容易溶解和氧化。

綜合以上分析，彈性墊生銹的原因是泄漏試驗(yàn)用的皂液殘留在彈性墊表面，創(chuàng)造了理想的電化學(xué)腐蝕的電解環(huán)境，是有可能的。彈簧墊外表面藍(lán)色氧化膜的主要成分為Fe3O4，在殘留皂液的潮濕環(huán)境中，進(jìn)一步形成Fe2O3氧化膜，反應(yīng)式如式(1)所示。

黑色氧化膜脫落的彈簧墊承重表面腐蝕產(chǎn)物的主要成分是Fe2O3，是基體中的鐵元素與皂液反應(yīng)生成的。其計(jì)算公式如式(2)所示。

Fe(OH)2進(jìn)一步氧化成為Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)3經(jīng)干燥脫水成為Fe2O3，具體反應(yīng)方程式如(3)和(4)所示。

彈簧墊表面氧化膜未被破壞的一面也顯得生銹，但在使用肥皂檢查氣密性時(shí)，如果不清除殘留的肥皂，就會(huì)加速?gòu)椈蓧|的腐蝕。另外，發(fā)藍(lán)處理后的彈簧墊圈的耐腐蝕性較低，如果將彈簧墊圈夾在兩個(gè)鋁合金緊固件之間，還可能發(fā)生電解腐蝕。

在干燥、無應(yīng)力的環(huán)境下，鋼件表面的腐蝕速度比較慢，短時(shí)間內(nèi)不會(huì)觀察到明顯的腐蝕現(xiàn)象。即使在設(shè)計(jì)故障模式和影響分析(DFMEA) 階段，這種類型的潛在故障也很難分析。被腐蝕的彈簧墊圈安裝至今已有一個(gè)多月了，但由于某種原因，部分彈簧墊圈仍殘留肉眼可見，如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，與燃油直管接頭相連的彈簧墊圈會(huì)被損壞，可能會(huì)被損壞。否則可能會(huì)造成損壞，導(dǎo)致燃油管變形或損壞等事故。

4 結(jié)論與建議

(1)裝配過程中，彈簧墊圈、平墊圈與鎖緊螺母之間發(fā)生摩擦，彈簧墊圈表面氧化膜部分剝落，導(dǎo)致在肥皂水環(huán)境下保持氣密性。我檢查了一下，彈簧墊圈生銹了。

(2)結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，需采用表面有防護(hù)涂層的不銹鋼或彈簧墊圈，施工時(shí)盡可能避免破壞表面防腐層。結(jié)構(gòu)檢查過程需要小心使用肥皂溶液等腐蝕性介質(zhì)并仔細(xì)清潔。

第：章

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文章來源材料和測(cè)試網(wǎng)絡(luò)雜志文章物理化學(xué)測(cè)試- 物理第58 卷第1 期(pp:23-27)