金属材料的耐蚀性能

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1、遗留问题：氧浓差电池氧含量低的部位为阳极氧含量高的部位为阴极均匀腐蚀：氧含量高，金属均匀腐蚀速度大－动力学氧浓差腐蚀：氧含量高的部位为阴极不腐蚀－热力学，电极电位矛盾？O2+2H2O+4e→4OH－氧含量高，得电子多，促进阳极区的溶解水线腐蚀：浸在水中的金属设备，气液交界部分比紧靠液面以下部分腐蚀轻微例子：置入水中的铁桩，在固－液界面处，埋在砂土中的腐蚀程度比在水中部分的严重。水线腐蚀示意图气液交界处：液面上比紧靠液面下的部分腐蚀轻微液固界面处：埋在海泥中金属腐蚀的程度比在海水中的要严重置入海水中的铁桩？？氧浓差局部腐蚀：第十章

2、金属材料的耐蚀性第一节金属耐腐蚀合金化原理一、利用合金化提高金属耐腐蚀性的途径1.提高金属的热力学稳定性加入热力学稳定性高的元素，在合金表面形成由贵金属的原子组成的表层局限：1）加贵金属，经济上贵2）固溶度的限制，很多高浓度固溶合金无法形成2.阻滞阴极过程1）减少合金中的活性阴极面积：阴极相上析氢过电势低2）加入析氢过电势高的合金元素3.阻滞阴极过程1）减少合金中阳极相的面积：当第二相是阳极时－实际很少2）加入易钝化的合金元素：Cr、Al3）加入强阴极性合金元素，促进合金钝化限制：1）腐蚀体系可钝化，否则适得其反。2）加入的钝化

3、元素要与腐蚀体系相适应，使阳极极化刚好落在钝化区4、加入合金元素，使表面形成完整的有保护性的腐蚀产物膜例如钢中加入铜和磷，促进表面生成非晶FeOx.(OH)3-2x保护膜，能显著提高合金耐大气腐蚀的性能。二、金属耐蚀合金化机理1、有序固溶体理论－n/8定律耐蚀组元与不耐蚀组元形成长程有序固溶体，表面层由单一耐蚀组元的原子构成，合金耐蚀性大幅提高。耐蚀性明显提高的原子百分比服从n/8定律。Fe－Cr合金？2、电子结构理论过渡族金属在形成固溶体时，原子内部电子结构发生变化。如Fe－Cr合金，Cr原子的3d层缺5个电子，与Fe形成固溶

4、体时，可从Fe处夺得5个电子，并使Fe进入钝态。5、表面负极阴极性合金元素促使阳极钝化的理论4、表面富集耐蚀组分形成完整结晶层理论7、表面形成致密的腐蚀产物膜6、贵金属元素表面富集理论3、表面富集耐蚀相理论多相合金，表面有一相优先溶解。如α＋β黄铜，β相含Zn多，优先溶解当阳极相不能钝化时，富集相会促进阳极溶解，对耐蚀性不利。灰铸铁或碳钢在硫酸中腐蚀，疏松石墨或碳化物富集在表面，加速腐蚀2）合金基体为阴极，第二相为阳极1）合金基体为阳极，第二相为阴极优先腐蚀的结果是表面形成疏松、不连续富集相－？不连续当阳极相能钝化时，疏松富集相

5、能促进钝化，提高耐蚀性。灰铸铁或碳钢在硝酸中腐蚀，表面富集的石墨或碳化物促进基体钝化优先腐蚀的结果是表面形成连续富集相（？连续），耐蚀性提高第二节钢和铁的耐蚀性一、铁的耐蚀性特点2）铁锈和Fe2+可作为阴极去极化剂加速铁腐蚀：Fe3O4+H2O+2e3FeO+2OH－Fe3+＋e=Fe2+铁的耐蚀性很差，可能原因是：1）铁及其氧化物上的析氢过电势和吸氧过电势都很低，容易发生析氢和吸氧腐蚀，所以耐蚀性很差。3)铁在自然环境下难钝化，灰铸铁或碳钢中的石墨或碳化物是高效微阴极，加速铁腐蚀4)铁的腐蚀产物保护性较差，可能是初期形成易溶

6、的Fe(OH)25)铁易形成氧浓差电池，引起缝隙腐蚀3)铁在盐酸中的腐蚀腐蚀速度与盐酸浓度呈指数关系/与碳含量成正比4)铁在硫酸中的腐蚀腐蚀腐蚀与硫酸浓度呈“双峰”规律硝酸中？HF中？二、碳钢、低合金钢的耐蚀性碳钢在自然环境下不耐蚀，低合金钢随碳增加，腐蚀加快？？—碳化物的作用？加入少于3.5%的合金元素为了不同目的，开发出各种耐蚀低合金耐候钢耐海水腐蚀钢耐高温高压氢和氮腐蚀钢耐硫化物应力腐蚀开裂钢表面形成致密而附着性好的保护性锈层第三节不锈钢的耐蚀性不锈钢分类：不锈钢：在空气中耐蚀的钢。耐酸钢：在各种侵蚀性较强的介质中耐蚀的钢

7、。不锈耐酸钢：不锈钢和耐酸钢的统称，简称“不锈钢”。不锈钢在氧化性足够强的环境下，在其表面生成一层钝化膜，这种钝化膜十分致密且容易自行修复，所以在很多介质中都是耐蚀的。按成分分类：铬钢、镍铬钢、铬锰钢。按组织分类：奥氏体钢、铁素体钢、马氏体钢、双相钢。按用途分类：耐海水腐蚀、耐点蚀、耐应力腐蚀、耐硝酸腐蚀不锈钢”。一、不锈钢的种类及一般耐蚀性Ni：塑性↗耐碱腐蚀性↗铁素体钢：发展最早，脆性大焊接HAZ晶粒粗大，脆马氏体钢：高碳，高温为奥氏体组织，调质态使用奥氏体钢：占不锈钢70％二、不锈钢的晶间腐蚀腐蚀优先发生在晶粒边界上，并沿

8、晶界向晶内发展贫铬理论铬：铁素体形成元素，耐蚀性↗，塑性↘镍：奥氏体形成元素，塑性↗，耐热性↗450～8500C缓慢冷却，析出Cr23C6，周围贫铬（铬的扩散远比碳慢－－敏化处理）贫铬的防止措施：晶界处形成Cr23C6,周围贫铬耐蚀性：n/8规律，12.5at.