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[图文]铁谱的定性分析       ★★★★★
铁谱的定性分析
作者:未知 文章来源:网上搜集 点击数: 更新时间:2006-10-25 19:48:26
  铁谱定性分析是使用铁谱显微镜对铁谱片上沉淀的颗粒进行形状、尺寸大小、形貌和成分的分析,建立磨损状态类型与磨损颗粒形态的相互关系,判别摩擦副的磨损程度以确定失效情况和磨损部位。

    根据不同的金属零件,磨损颗粒按其产生的方式可分以下几类。

    1.钢铁磨损颗粒

    钢或合金组成的摩擦副在运动中产生的颗粒,按其磨损情况、颗粒尺寸和形貌分为三大类,即摩擦磨损颗粒、切削磨损颗粒、滚动疲劳磨损颗粒。根据磨粒形成的机理,将它的形貌特征列于表1中。

    2.轴承合金磨屑

    由于轴承合金没有磁性,因此,在铁谱片上不按磁场方向排列,以不规则方式沉淀,大多数偏离铁磁性颗粒链,或处在相邻两链之间,它们的尺寸沿谱片的分布与铁磁性颗粒从大到小有序排列有着明显的区别。

    (1)铜合金

     铜合金有特殊的红黄色,因而易于识别它们,除了金以外,没有其他的普通金属颜色与其相似。一些金属颗粒的回火色容易与铜合金颗粒相混淆,然而铁颗粒具有磁性,可与铜区分开来(铁颗粒在磁力链上)。也有一些金属如钦、奥氏体不锈钢或巴氏合金也可呈棕色,但颜色不如铜合金那样均匀。

    (2)铅、锡合金

    在铁谱片上经常可以看到许多游离的铅、锡合金磨屑,由于这类合金具有良好的塑性,故它们的形成机理是擦伤后的辗片而不是剥落。在铁谱上看到铅、锡合金磨屑往往已被氧化。如果轴承润滑不良,或者在启动和停车时轴承的油膜被破坏产生氧化磨损,这时就会产生被氧化的铅、锡合金磨屑,在拆卸检修中也能见到铅、锡氧化物剥落形成的“黑痴”。

    铅、锡轴承的另一种磨损是腐蚀磨损。柴油机燃料中的硫会形成硫酸,汽油发动机中油氧化形成的有机酸都会侵蚀铅、锡轴承,腐蚀磨损造成极细的微粒,往往在铁谱片的出口端大量沉积。

 表1  钢铁磨损颗粒的形貌、尺寸特征

 
    3.铁的氧化物

    铁的氧化物可大致分为红色和黑色两种。铁谱片上出现红色氧化物,表明润滑系统中有水分存在,红色氧化物是铁和氧在常温下反应的最终生成物。如果铁谱片上出现黑色氧化物,说明系统润滑不良,在磨屑生成过程中曾出现过高热阶段。

    (1)铁的红色氧化物磨屑有两类,一类是多晶体,用白色反射光照射时呈橘黄色,在反射偏振光下呈饱和橘红色。这种磨屑被称为红色氧化铁。如果铁谱片上有大量红色氧化铁存在(特别是大磨屑存在),说明油样中必定有水。第二类是有些扁平的滑动磨损颗粒,在白色反射光下呈灰色,在透射白光下呈无光的红棕色,因反光程度高,容易与金属屑相混淆,但仔细观察会发现,这种磨屑在双色照明下不如金属颗粒红亮,在断面薄处有透射光。铁谱片中有这类磨屑出现,说明润滑不良,应当改善。

    (2)铁的黑色氧化物

    铁的黑色氧化物颗粒外缘为表面粗糙不平的堆积物,在铁谱显微镜的分辨率接近低限时,有蓝色和橘黄色小斑点。它含有Fe3O4,α-Fe2O3和FeO的混合物质,具有铁磁性,将以铁磁性颗粒的方式沉积。铁谱片上若存在大量黑色铁的氧化物,说明润滑严重不良。

    (3)深色金属氧化物

    深色金属氧化物一般是局部氧化的铁性磨屑,出现这些颗粒说明在其生成过程中曾经受过过热氧化,这是润滑不良的反应。大块的深色金属氧化物的出现,是部件毁灭性失效的症兆。大量的较小的深色金属氧化物与正常摩擦磨损颗粒一起沉积时,还不是发生毁灭性失效的表征。

    4.润滑剂的变质产物和摩擦聚合物

  (1)腐蚀磨屑

    这是一种非常细小的颗粒,其尺寸在亚微米级,其沉积的部位是在铁谱片的出口处。

    (2)摩擦聚合物

    摩擦聚合物的特征是细碎的金属磨损颗粒嵌在无定形的透明或半透明的基体中。这种聚合物是由于润滑剂在临界接触区受到超高的应力作用而产生的。摩擦聚合物的基体是因润滑油分子发生聚合反应生成大块凝聚物而生成的。

    油样中存在摩擦聚合物一般表示可能存在问题,但还需要进一步分析。若油品使用合适,油中适当有一些摩擦聚合物可以防止胶合磨损。但摩擦聚合物过量对机器有害,它会使润滑油黏度增加,堵塞油过滤器,使大的污染颗粒和磨屑进入机器的摩擦表面,造成更大的磨损。如果在通常不产生摩擦聚合物的油样中见到摩擦聚合物,则意味着已出现过载现象。

    (3)二硫化钼

    二硫化钼是一种有效的固体润滑剂,铁谱片上的二硫化钼往往表现出多层剪切面,而且有带直角的直线棱边。虽然它具有金属光泽,但颜色为灰紫色。二硫化钼具有反磁性,往往被磁场所排斥。

    5.污染颗粒

    新油中也会存在少量的颗粒,而对使用过程中混入的污染、尘埃、煤尘、石棉屑、过滤器材料等,应根据实际情况具体加以识别。

    为了更进一步对铁谱片进行判读,获得更多的信息,有时会采用对铁谱基片加热分析的方法。该检测法是通过对铁谱片进行加热处理,然后借助磨屑的回火颜色不同来鉴别其磨屑的材料成分,从而判定机器发生磨损的具体部件。这种检测方法对分析、判别多部件磨损工况下润滑油中各类材质的磨屑成分是一种极为有效的方法。目前已能通过该技术成功地对铁谱片上的铸铁、低合金钢、不锈钢等多种金属磨屑材料进行鉴别。如将铁谱片加热到330℃(时间为90s),低碳钢磨屑变为调和的蓝色,铸铁屑会变为淡黄色,而铝、铬和铅屑仍为白色,甚至加热到500℃,铬、铅和钼等仍为白色。

    铁谱片加热分析法的具体程序是:将铁谱片置于标准的实验室加热板上,然后放入高温烘箱,利用表面温度计测温,加热至选定的温度,加热时间为90s,待铁谱片冷却后在铁谱显微镜下用白色反射光和绿色透射光进行观察和拍照。然后比较各种加热温度下的磨屑回火颜色(表2),对磨屑进行材料的识别。

表2  铁谱片加热检测举例(加热时间90s)

 
    采用铁谱片加热分析法时应注意,通常回火颜色只在铁谱片的入口区大磨屑沉积部位才能显示,而在50mm处以下的小磨屑由于某些原因影响,一般不显示回火颜色。

文章录入:设备管理    责任编辑:设备管理 
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