润滑油理化性能指标

液体单位体积内的质量称为密度，即p＝m／V，密度的单位是kg／m3。液压油的密度p随压力的增加而加大，随温度的升高而减小。一般情况下，由压力和温度引起的这种变化都较小，可将其近似地视为常数。

（2）液体的黏性

液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的内聚力要阻止分子相对运动而产生一种内摩擦力，这种现象叫做液体的黏性。液体只有在流动（或有流动趋势）时才会呈现出黏性，静止液体是不呈现黏性的。

流体黏性的大小用黏度来衡量。常用的黏度有动力黏度、运动黏度和相对黏度。

③相对黏度（条件黏度） 相对黏度是以液体的黏度与蒸馏水的黏度比较的相对值表示的黏度。因测量条件不同，各国采用的相对黏度也各不相同。我国、俄罗斯、德国等采用恩氏黏度，美国采用赛氏黏度，英国采用雷氏黏度。

（3）油的可压缩性

液体受压力作用而使体积缩小的性质称为液体的可压缩性。可压缩性用体积压缩系数表示，并定义为单位压力变化Δp下的液体体积ΔV／Vo的相对变化量，即

（4）黏度-温度特性

润滑油的黏度对润滑的效果影响很大。而温度则是影响黏度的一个最重要的参数。温度变化时，润滑油的黏度也随着变化，温度升高则黏度变小，温度降低则黏度变大。为了使机器得到良好的润滑，就需要润滑油在机器的工作温度范围内保持合适的黏度，因此希望润滑油的黏度受温度的影响尽可能地小。

润滑油的黏度随温度变化而变化的程度就是所谓的黏温性能。通常，润滑油的黏度随温度变化而变化的程度小谓之黏温性能好；反之，则谓之黏温性能差。

润滑油的黏温性能与其组成有关，由不同原油或不同馏分或不同精制工艺制得的润滑油黏温性能不相同，一般环烷基油的黏温性能差，石蜡基油的黏温性能好，而加氢裂化油的黏温性能更好。

石油产品黏度与温度的经验公式关系为：

lglg(v+0.6)=n-mlgT

式中 v-运动黏度（T时），m㎡／s；

T-热力学温度，K；

n，m--与油品温度有关的常数。

测定某一油品在两个不同温度下的黏度，代入上式，即可解得n，m值。n，m值确定以后，即可由上式求得该油品在任何一温度下的黏度。但应注意，低温下的黏度不能用此公式计算，尤其是含有黏度指数改进剂的油品。

评价油品的黏温特性常采用黏度指数（简写VI），这是润滑油的一项重要质量指标。黏度指数越高，表示油品的黏度受温度的影响越小，其黏温性能越好。

黏度指数是用黏温性能较好（VI＝100）和黏温性能较差（VI＝0）的两种润滑油为标准油，以40℃及100℃的黏度为基准进行比较而得出。黏度指数的求取方法是通过石油产品黏度指数计算法GB／T1995-2004中求取。

这里需要说明的是，黏度指数也不是一个完美的表征油品黏温特性的参数。例如它只能表示润滑油从40℃到100℃之间黏温曲线的平缓度，不一定能说明实用上极为重要的40℃以下、10℃以上的黏温特性。

（5）凝点及倾点

油品的凝固和纯化合物的凝固有很大的不同。纯化合物的凝点是一个物理常数，而油品是由多种烃及少量氧、硫、氮等化合物组成的混合物，并没有明确的凝固温度，所谓“凝固”只是作为整体来看失去了流动性，并不是所有组分都变成了固体。

油品凝点按GB／T 510-2004法测定，在规定的条件下将油品冷却到预定温度，将试管倾斜45°，经过1min后，液面不移动时的最高温度即是油品凝点。

油品倾点按GB／T 3535-2006法测定，在规定的条件下冷却油品，每隔3℃将试管取出，水平放置观察试样液面有无流动，直至5s试样液面不流动时的温度再加上3℃即为油品的凝点。

油品失去了流动性是由两个原因引起的，因此也分为两类原因的凝点。

①石蜡凝点。油品中含有石蜡，随着温度的降低，蜡结晶析出，结晶形成网状结构，使处于液态的油品被包含在其中，从而使油品的整体不能流动，失去流动性。石蜡基润滑油的凝固就属于此类原因。通常可以通过脱蜡及加入降凝剂来改善其低温流动性。

②黏度凝点。温度降低时，黏度变得很大，油品变成无定形的玻璃状物质，当黏度增大到约300000m㎡／s时，油品即失去流动性。高黏度油品（尤其是含有大量高分子稠环烃的油品）的凝固就可能属于此类原因。对于此类“凝固”，降凝剂的作用也不明显。

润滑油的倾点（凝点）是表示润滑油低温流动性的一个重要的质量指标。对于生产、运输和使用都有重要意义。倾点高的润滑油不能在低温下使用。相反，在气温较高的地区则没有必要使用凝点低的润滑油，造成不必要的浪费。因为润滑油的倾点越低，其生产成本越高。

一般说来，润滑油的凝点应比使用环境的最低温度低5～7℃。但是特别还要提及的是，在选用低温的润滑油时，应结合油品的凝点、低温黏度及黏温特性全面考虑。因为低倾点的油品，其低温黏度和黏温特性亦有可能不符合要求。

（6）低温特性

对于在室外低温环境下工作的机械所用的油品如发动机油和车辆齿轮油等，凝点或倾点还不能确切地表征其低温使用性，常常需测定其低温黏度等性能。下面简单介绍其中的一些

测试方法。

①发动机油的冷启动黏度 如果发动机油在启动温度下太黏稠，将会使运动部件黏滞，使发动机曲轴转动达不到启动的转速而无法启动。一般要求发动机油在-5～30℃的温度下启动时，其黏度在6000～3250mPa·s（cP）范围内。该黏度的测定方法（即CCS法，GB／T 6538-2010，与ASTM D5293等效）概要是：将试样加在转子与定子之间，用直流电动机驱动一个紧密装在定子里的转子，通过调节流经定子的制冷剂流量来维持试验温度。转子的转速是黏度的函数，由标准曲线和测得的转子转速来确定试油的黏度。

②发动机油的边界泵送温度 如果发动机油在低温下油泵供油速度和供油量不足，就会出现发动机启动后摩擦表面长时间得不到充分的润滑而导致磨损增加。机油的泵送失败是因为其在低温下黏度太大或出现蜡结晶或含有高分子聚合物等所致，简言之是由于泵入口处机油的屈服应力过大。一般认为发动机油的屈服应力小于35Pa或黏度小于30000mPa·s才能保证油泵正常的供油量。因此，在发动机油规范中把出现临界屈服应力（35Pa）或临界黏度（30000mPa·s）时的最高温度作为边界泵送温度，该温度即是能保证油泵入口处得到足够机油的最低温度。该项目的测定方法（即MRV法，GB／T 9171，与ASTM D4684等效）概要是：将发动机油试样在10h内以非线性程序冷却速率把油样冷却到试验要求温度，恒温16h，然后在旋转黏度计上逐步施加规定的扭矩，观察并测定其转动速度，用于计算该温度的屈服应力和表观黏度。由三个或三个以上试验温度所得结果，确定该试油的边界泵送温度，或者为了满足某些规格指标的要求，只测定边界泵送温度低于某个规定温度即可。

③齿轮油的低温表观黏度 汽车后桥齿轮油的表观黏度与其低温流动性有关。一般认为，齿轮油的动力黏度小150000mPa·s（eP）时，汽车方能正常起步。该方法（即布氏黏度计法，GB／T 11145-2014，与ASTM D2983等效）概要是：将试油在规定温度的冷浴中冷却16h，然后在布氏黏度计中测定其表观黏度，或者测定试油表观黏度达到150000mPa·s时的温度。

④齿轮油的成沟点 为了保证在低温下汽车启动时，后桥齿轮能得到最低限度的润滑，通常需要齿轮油有较低的成沟点。该方法（SH／T 0030，与FS791B3456.1等效）概要是：将试油在规定的温度下存放18h，用金属片把试油切成一条沟，然后在10s内测定试油是否流到一起并盖住试油容器底部。若在10s内试油流回并完全覆盖容器底部，则报告试油不成沟；反之则报告油样成沟，此温度就是成沟点。

（7）闪点

将油品在规定条件下加热使温度升高，其中一些成分蒸发或分解产生可燃性蒸气，当升到一定温度，可燃性蒸气与空气混合后并与火焰接触时能发生瞬间闪火的最低温度叫闪点，

单位是℃。

根据测定方法和仪器的不同，闪点又可分为开口闪点（GB／T 267法）和闭口闪点

（GB／T 261法）。通常，开口杯法用于测定重质润滑油或者深色石油产品的闪点，闭口杯法

用于测定蒸发性较大的燃料和轻质润滑油（一般闪点在150℃以下）的闪点。

闪点是表示油品蒸发性的一项指标。油品的馏分越轻，蒸发性越大，其闪点也越低。反之，油品馏分越重，蒸发性越小，其闪点也越高。同时，闪点又是表示石油产品着火危险性的指标。油品的危险等级是根据闪点划分的，闪点在45℃以下为易燃品，45℃以上为可燃品，在油品的储运过程中严禁将油品加热到它的闪点温度。在黏度相同的情况下，闪点越高越好。因此，用户在选用润滑油时应根据使用温度和润滑油的工作条件进行选择。一般认

为，闪点比使用温度高20～30℃，即可安全使用。

（8）水溶性酸及碱（又称反应）

合物。

所谓水溶性酸及碱，是指润滑油中能溶于水的无机酸和低分子有机酸、碱和碱性化

这是一项定性试验，按GB／T 259法进行。其过程是：在70～80℃温度下，把50mL的试油和50mL的蒸馏水混合在一起摇荡5min，分别用酚酞和甲基橙指示剂检验分离出的抽提水层是否有酸、碱反应。酚酞变红则说明是碱性；甲基橙变红则说明是酸性； 不变色则为中性（即无水溶性酸或碱）。

该试验对于润滑油生产厂来讲，主要用以鉴别油品在精制过程中是否将用于精制的无机酸或碱水洗干净。对于用户来讲，可以鉴别在储存、使用过程中，有无受无机酸或碱的污染或由于包装、保管不当使油品氧化分解，产生有机酸类，以致使油品的反应呈酸碱性。

一般地讲，油品中不允许有水溶性酸及碱。因为若润滑油含有水溶性酸及碱，尤其对于和水、汽接触的油品，特别容易引起氧化、酸化的水解化学反应，以致腐蚀机械设备。但是，如果油品中加有酸性或碱性添加剂时，则试验的意义不大。因此，用户不能以“反应”不是中性就轻易对油品下结论。

（9）酸值、碱值和中和值

①酸值 酸值是表示润滑油中含有酸性物质的指标，单位是mgKOH／g。

酸值分强酸值和弱酸值两种，两者合并即为总酸值（简称TAN）。通常说“酸值”，实际上是指“总酸值（TAN）”。

②碱值 碱值是表示润滑油中碱性物质含量的指标，单位是mgKOH／g。

碱值亦分强碱值和弱碱值两种，两者合并即为总碱值（简称强TBN）。我们通常说的“碱值”实际上是指“总碱值（TBN）”。

③中和值 中和值实际上包括了总酸值和总碱值。但是，除了另有注明，一般所说的“中和值”，实际上仅是指“总酸值”，其单位也是mgKOH／g。

中和值（即总酸值和总碱值）的测定方法，可分为两类：

a．颜色指示剂法。我国现行的方法有GB／T 4945“石油产品和润滑剂中和值测定法”、GB／T 264“石油产品酸值测定法”和SH／T 0251“石油产品总碱值测定法（A法）”。

颜色指示剂法测定的基本原理是：将试样溶解于方法规定的溶剂中，并用标准溶液进行滴定，以指示剂的颜色变化确定滴定终点。并按滴定所消耗的标准溶液的体积数计算试样的中和值（总酸值或总碱值）。

颜色指示剂法只适用于浅色油品，而对于新的或在用的深色油品，由于指示剂呈现的滴定终点不分明易产生误差而不适用。

b．电位差滴定法。我国现行的方法有GB／T 7304-2014“石油产品和润滑剂中和值测定方法（电位滴定法）”，该方法与ASTM D664等效。

电位差滴定法是利用电位差及玻璃电极来指示滴定终点，因此，可以测定深色油品的总酸值或总碱值。

④测定润滑油中和值的意义 润滑油中的酸性组分主要是有机酸（如环烷酸）和酸性添加剂，同时亦包括无机酸类、酯类、酚类化合物，重金属盐类、胺盐和其他弱碱的盐类、多元酸的酸式盐以及某些呈酸性的添加剂等。

对于新油，酸值表示油品精制的深度或添加剂的加入量（当加有酸性添加剂时），一般来说，基础油的酸值应该很低，而对于含有酸性添加剂的油品，肯定具有相应的酸值；对于旧油，酸值表示其氧化变质的程度。一般润滑油在储存和使用过程中，由于有一定的温度，与空气中的氧发生反应，生成一定量的有机酸；而对于含有酸性添加剂的油品，则可能在使用过程中由于添加剂的消耗而酸值变小，因此，油品酸值的异常变大或变小，在一定程度上说明油品变质严重，应引起使用者的注意。

润滑油中的碱性组分包括有机和无机碱、胺基化合物、弱酸盐、多元酸的碱性盐、重金属的盐类，以及碱性的添加剂（在内燃机油中这类添加剂尤其多）。

在用润滑油碱值的变小（特别高档发动机油），表示油中碱性添加剂（如清净剂）的消耗和油品性能的下降，同样应引起使用者的注意。

（10）机械杂质（简称机杂或杂质）

所谓机械杂质，是指存在于润滑油中不溶于汽油、乙醇和苯等溶剂的沉淀物或胶状悬浮物。这些杂质大部分是砂石和铁屑之类，以及由添加剂带来的一些难溶于溶剂的有机金属盐。机杂测定按GB／T511-2010法进行。其过程是：称取100g的试油加热到70～80℃，加入2～4倍的溶剂在已恒温好的空瓶中的滤纸上过滤，用热溶剂洗净滤纸，并再称量，定量滤纸的前后质量之差就是机械杂质的质量，因此机杂的单位是质量百分数。

机械杂质和水分都是反映油品纯洁度的质量指标。通常，润滑油基础油的机械杂质都控制在0.005％以下（机杂在0.005％以下被认为是无）；加添加剂后的成品油机械杂质一般都增大，这是正常的。对于一些含有大量添加剂的油品（如一些添加剂量大的内燃机油）来讲，机杂的指标表面上看是比较大，但其机杂主要是加入了多种添加剂后所引入的溶剂不溶物，这些胶状的金属有机物，并不影响使用效果。不应当简单地用“机杂”的多少来判断油品的好坏，而应分析“杂质”的内容。否则，就会带来不必要的损失和浪费。

对使用者来讲，关注机杂是非常必要的。因为润滑油在使用、储存、运输中混入灰尘、泥沙、金属碎屑、铁锈及金属氧化物等，由于这些杂质的存在，加速机械设备的正常磨损，严重时堵塞油路、油嘴和滤油器，破坏正常润滑。

据报道，若设备机况、工况和润滑油质量正常，润滑油的洁净度是影响设备寿命和维护成本的一个很关键的参数。欧美一些先进的工矿企业正推行对大型设备的润滑系统进行精密的过滤和监控，并取得显著的成效。因此，用户在使用前和使用中。应对润滑油进行严格的过滤并防止外部杂质对润滑系统的污染。

（11）水分

润滑油产品指标中的水分是指其含水量的质量百分数。按GB／T 260法测定。

润滑油中的水分一般呈三种状态存在：游离水、乳化水和溶解水。一般游离水比较容易脱去，而乳化水和溶解水就不易脱去。

润滑油中水分的存在会促使油品氧化变质，破坏润滑油形成的油膜，使润滑效果变差，加速有机酸对金属的腐蚀作用，锈蚀设备，使油品容易产生沉渣。而且会使添加剂（尤其是金属盐类）发生水解反应而失效，产生沉淀，堵塞油路，妨碍润滑油的过滤和供油。不仅如此，润滑油中的水分在低温下使用时，由于接近冰点使润滑油流动性变差，黏温性能变坏；当使用温度高时，水汽化，不但破坏油膜而且产生气阻，影响润滑油的循环。另外，在个别油品中，例如变压器油中，水分的存在就会使介电损失角急剧增大，而击穿电压急剧下降，以至于引起事故。

总之润滑油中水分越少越好。因此，用户必须在使用、储存中精心保管油品，注意使用前及使用中的脱水。

（12）残炭

残炭是指油品在规定的试验条件下受热蒸发、裂解和燃烧后形成的焦黑色残留物，以质量百分数表示。残炭的测定方法有两种：一种是GB／T 268（又称康氏法）；另一种是SH／T0170（又称电炉法）。

残炭是润滑油基础油的重要质量指标，是为判断润滑油的性质和精制深度而规定的项目。润滑油基础油中，残炭的多少不仅与其化学组成有关，而且也与油品的精制深度有关，润滑油中形成残炭的主要物质是油中的胶质、沥青质及多环芳烃等。这些物质在空气不足的条件下，受强热分解、缩合而形成残炭。油品的精制深度越深，其残炭值越小。一般讲，空白基础油的残炭值越小越好。

现在，许多油品都含有由金属（如钙、镁、锌、钡、铜、钠）、硫、磷等元素组成的添加剂，它们的残炭值很高。因此，含这类添加剂的油品的残炭已经失去测定的本来意义。

残炭有时也用于在用润滑油的检验，以其超过新油原来残炭值的数量表示油品老化变质的程度。不过这只能作为一种极粗略的而且不一定正确的估计，对于含添加剂的或受到砂土、金属碎屑等杂质污染的油品更是如此。

（13）灰分和硫酸灰分

灰分的组成一般认为是一些金属元素及其盐类。

灰分是指在规定的条件下，试样被灼烧炭化后，所剩残留物经煅烧所得的无机物，以质量百分数表示。测定方法是GB／T508，多用于基础油或不含有金属盐类添加剂的油品的灰分检定。

硫酸灰分也是一种特定条件的灰分，是指试样被灼烧炭化后所剩残渣，用硫酸处理后再经煅烧所得的无机物。按GB／T 2433-2001法进行测定，多用于如发动机油等含金属盐类添加剂的油品的灰分检定。

同一试样，其“硫酸灰分”可能会比“灰分”高20％左右。并且前者的灰分多为白色、淡黄色或赤红色的疏松物质，而后者则是无规则的坚硬的小块。

灰分对于不同的油品具有不同的概念。对基础或不含有金属盐类添加剂的油品来说，灰分可用于判断油品的精制深度，越少越好。对于加有金属盐类添加剂的油品（新油），灰分就可作为定量控制添加剂加入量的手段，这时的灰分在指标意义上不是越少越好，而是应不低于某个值（或范围）。如对于发动机油，在配方及原料确定后，就可把其基础油的最高灰分和成品油的最低灰分作为品质控制的参考指标。