金属结构材料的耐蚀特性

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1、第四章金属结构材料的耐蚀特性4.1金属耐蚀合金化原理4.2常用结构材料的耐蚀性4.3结构材料的选择原则4.1金属耐蚀合金化原理（1）金属的热力学稳定性判断依据：标准电位值（-0.414V、0V、+0.805V）（2）金属的钝化热力学不稳定的金属在氧化性介质中容易钝化易钝化的金属可作为合金元素（3）腐蚀产物膜（机械钝态膜）的保护性能1、纯金属的耐蚀特性4.1金属耐蚀合金化原理（1）提高金属的热力学稳定性（贵金属，难以推广）（2）减弱合金的阴极活性减小金属或合金中的活性阴极面积；通过热处理的方法形成稳定的固溶体加入吸氢超电压高的合金元素（增大合金阴极析氢反应

2、的阻力）（3）减弱合金的阳极活性（是最有效、应用最广泛的方法）减少阳极相的面积加入易钝化的合金元素加入阴极合金元素促进阳极钝化（4）使合金表面生成电阻大的腐蚀产物膜2、金属耐蚀合金化的途径4.1金属耐蚀合金化原理塔曼---合金的耐蚀性与固溶体提的成分之间的特殊关系对同一种合金，在不同的介质中其稳定性台阶值是不同的适用于二元系统能够也使用于多元系统的固溶体合金至今仍无确切的解释3、单相合金的确n/8定律4.1金属耐蚀合金化原理铬（Cr）：是不锈钢的基本合金元素；热力学不稳定与铁基合金组成固溶体时，合金呈现不同程度的类似铬的耐蚀特性在具备钝化的条件下，含量越

3、高，耐蚀性越好在不能实现钝化的条件下，随着含量的增高，腐蚀速率反而加大4、主要合金元素对耐蚀性的影响镍（Ni)：热力学不够稳定与Fe-Ni合金在硫酸、盐酸和硝酸中的腐蚀速率都随着镍的含量的增加而减小；镍在铁的基体中的耐蚀性不是钝化作用，而是使合金的热力学稳定性提高在氧化性介质和还原性介质中均有效优势：与铬配合加入铁中获得不锈钢；综合了铬镍的优势，耐氧化性介质腐蚀也耐还原性介质腐蚀；形成奥氏体，具有良好的热加工性、冷变形能力、可焊性、良好的低温韧性。不利之处：增加不锈钢的晶间腐蚀倾向4、主要合金元素对耐蚀性的影响钼（Mo)：使合金耐还原性介质的腐蚀和抗氯离

4、子等引起的孔蚀含量较小时，使钢对氯化物腐蚀破裂敏感，而当钼含量大于4%时，钢的耐应力腐蚀破裂性能提高钝化膜厚度随着钢中钼含量增高而增厚，而膜厚度的增加通常会延长蚀孔形成的孕育期，提高耐孔蚀性能。4、主要合金元素对耐蚀性的影响硅（Si)：在相应的合金中具有耐氯化物腐蚀破裂、耐孔蚀、耐浓热硝酸、抗氧化、耐海水腐蚀等作用不锈钢随硅含量的增加，耐应力腐蚀破裂性能显著改善（依靠加硅形成富硅保护膜）耐氯离子腐蚀（耐氯化物应力腐蚀破裂）改善耐孔蚀性能（提高了钢的钝态稳定性）耐强氧化物腐蚀：形成富集Si,Cr,O的表面膜Si与Cr,Mo与Cu配合，可以得到各种耐海水钢4

5、、主要合金元素对耐蚀性的影响铜（Cu)：是低合金钢、不锈钢、镍基合金、铸铁中常用的耐蚀合金元素之一；耐大气腐蚀：铜在低合金钢大气腐蚀过程中起着活性阴极的作用，在一定条件下可以促使钢产生阳极钝化，从而降低腐蚀速率；钝化膜易被活性氯离子破坏，所以铜钢只在较纯净的空气中具有较好的耐蚀性；可提高钢对H2SO4的耐蚀性：提高了合金的热力学稳定性；可减弱钢在海水中的缝隙腐蚀：加入Cu后，钢的阳极过程受到阻滞，使钝化临界电流密度减小。4、主要合金元素对耐蚀性的影响4.2常用结构材料的耐蚀性能主要有不锈钢、铝及铝合金、钛及钛合金、硅铸铁等（1）18-8不锈钢（Cr18%

6、,Ni8%-9%;n=2)在空气、水、中性溶液和各种氧化性介质中十分稳定在酸性介质中（氧化性酸或非氧化性酸，以及氧化性的强弱有关）不锈钢设备的腐蚀多是局部腐蚀破坏：晶间腐蚀、孔蚀、应力腐蚀1、依靠钝化获得耐蚀能力的金属4.2常用结构材料的耐蚀性能铝的耐蚀能力主要取决于在给定环境中铝表面的保护膜的稳定性；在中性和近中性以及大气中具有很高的稳定性；在氧化性的酸或盐溶液中也十分稳定常用于浓硝酸的生产中在含卤素离子的中性溶液中易发生小孔腐蚀在大多数有机介质中有很好的耐蚀性对硫和硫化物有很好的耐蚀性加入Cu,Mg,Mn等使铝强化，提高纯铝的强度耐蚀铝合金主要有Al

7、-Mn,Al-Mn-Mg,Al-Mg-Si,Al-Mg2、铝与铝合金4.2常用结构材料的耐蚀性能氧化性介质；沸水和过热蒸汽；沸腾铬酸、浓硝酸、浓硝酸的混酸、高温高浓度的硝酸在中性和弱酸性氯化物溶液中有良好的耐蚀性在含有少量氧化剂或添加高价重金属离子，或与铂、钯等相接触，抑制钛的腐蚀（可以促使阳极钝化）在稀碱溶液中耐蚀在一定条件下，发生激烈的发火反应；主要品种有：Ti-Pd,Ti-Ni,Ti-Mo,Ti-Ni-Mo合金容易发生氢脆情况应力腐蚀破裂3、钛及钛合金4.2常用结构材料的耐蚀性能含14.5-18%的铁碳合金称为高硅铸铁n=2表面钝化形成SiO2保护

8、膜在碱，氢氟酸，氟化物，卤素，亚硫酸等环境中不耐蚀抗热冲击能力差4、高硅铸铁4.