材料的耐腐蚀性能.ppt

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1、材料的耐腐蚀性能2010-5-31第一节材料腐蚀的基本知识一、腐蚀的基本概念“腐蚀”是物质的表面因发生化学或电化学反应而受到破坏的现象。材料的腐蚀是一种自发进行的过程，是物质由高能态向低能态的转变形式。材料的腐蚀具有双重性质二、腐蚀的类型根据金属腐蚀的机理不同分类(1)化学腐蚀：金属表面与非电解质直接发生化学作用而引起的破坏。(2)电化学腐蚀：金属表面与电解质溶液发生电化学反应而引起的破坏。2.根据腐蚀的环境分类(1)大气腐蚀(2)海水腐蚀(3)淡水腐蚀(4)土壤腐蚀(5)化工介质腐蚀(6)熔融介质中的腐蚀3.根据腐蚀破坏的

2、外部特征分类金属腐蚀破坏形态1—均匀腐蚀2—不均匀腐蚀3—选择性腐蚀4—应力腐蚀5—斑点腐蚀6—疡腐蚀7—孔蚀8—缝隙腐蚀9—晶间腐蚀10—穿晶腐蚀11—表面下腐蚀12—腐蚀疲劳(1)全面腐蚀：腐蚀分布在整个表面上并连成一片的腐蚀破坏。可分为均匀腐蚀和不均匀腐蚀。(2)局部腐蚀：腐蚀主要发生在金属表面的某一区域，而表面的其他部分未被破坏。①点蚀(又称孔蚀):这种破坏主要集中在金属表面的某些活性点上并向金属内部发展，蚀孔的深度一般大于孔的直径，严重时可使设备穿孔。②电偶腐蚀③晶间腐蚀④穿晶腐蚀⑤缝隙腐蚀⑥选择性腐蚀⑦斑点腐蚀⑧

3、丝状腐蚀(3)应力和环境介质共同作用下的腐蚀①应力腐蚀：金属在拉应力的作用下并在某些活性介质中发生的电化学腐蚀破裂。②腐蚀疲劳：金属在交变应力(循环应力或脉动应力)和腐蚀环境介质的共同作用下产生的脆性断裂称为腐蚀疲劳。③氢损伤：氢进人金属中，导致金属材料塑性、韧性明显下降，产生低应力脆断的损伤现象。“氢脆”是指氢扩散到金属中以固溶态存在或生成金属氢化物而导致材料脆性断裂的现象；“氢鼓泡”是指扩散到金属中的氢聚集在金属的孔洞处，形成氢分子产生很大压力，形成内部裂纹使金属开裂的现象，也称氢诱发开裂；“氢腐蚀”是指在高温高压下，氢

4、进人金属产生化学反应导致金属材料脱碳或沿晶开裂。第二节应力腐蚀断裂应力腐蚀断裂是指金属材料在拉应力和特定介质的共同作用下所引起的断裂，简称为应力腐蚀(SCC)。一、概述1)定义：2)条件:应力、环境（介质）和材料三者共存是产生应力腐蚀的必要条件。3）特征：造成应力腐蚀破坏的是静应力，远低于材料的屈服强度，而且一般是拉伸应力(外加的或残余拉应力)；应力腐蚀造成的破坏是脆性断裂，没有明显的塑性变形；对每一种金属或合金，只有在特定的介质中才会发生应力腐蚀，即存在应力腐蚀开裂敏感的材料/环境组合。应力腐蚀的裂纹扩展速率一般在10-9

5、~10-6m/s，是渐进缓慢的；远大于腐蚀速度、但远小于单纯力学的断裂速度。应力腐蚀的裂纹多起源于表面蚀坑处，而裂纹的传播途径常垂直于拉力的方向；应力腐蚀破坏的断口，其颜色灰暗，表面常有腐蚀产物；应力腐蚀的主裂纹扩展时，常有分枝；应力腐蚀引起的断裂可以是穿晶断裂，也可以是沿晶断裂，甚至是兼有这两种形式的混合断裂。18-8不锈钢应力腐蚀裂纹扩展时的分枝现象对应力腐蚀开裂敏感的材料-介质组合二、典型材料的应力腐蚀1）低碳钢在热碱溶液中的应力腐蚀（碱脆）*当NaOH的浓度为4％~75％时，能产生应力腐蚀裂纹，但中等浓度(如35％)

6、时最为敏感；NaOH的浓度愈低时，产生应力腐蚀裂纹所需的温度就愈高。*当碳含量为0.2％时碱脆敏感性最高，随碳含量降低(C＜0.2％)或升高(C＞0.2％)均使碱脆敏感性降低。2）不锈钢在氯化物溶液中的应力腐蚀（氯脆）*海水和工业用水中的Cl-浓度虽然低得多，但局部沸腾或局部高温会导致Cl-浓缩而引发应力腐蚀破裂。*介质中氧浓度越高，引发应力腐蚀开裂所需的Cl-浓度越低。*当Ni的质量分数为8%（18-8奥氏体不锈钢）时，应力腐蚀断裂的时间最短，敏感性最高。3）铜合金在含氨水溶液中的应力腐蚀（氨脆）*引起季裂的主要腐蚀介质是

7、潮湿空气中的铵离子、水和氨的混合物。*在形成表面氧化膜的溶液中，黄铜的应力腐蚀是沿晶断裂；在不形成表面氧化膜的条件下、或者强烈冷变形的情况下可能发生穿晶断裂。*黄铜中Zn的质量分数＜15%时，对应力腐蚀破裂不敏感。三、应力腐蚀断裂的测试方法与评价指标1）光滑试样*测试方法：(a)恒载荷试验：在腐蚀着的光滑平板或圆棒拉伸试样下端悬挂砝码或通过杠杆、液压系统、弹簧等施加拉伸应力，同时测定在不同应力下的断裂时间。(b)恒应变试验：试件通过塑性形变至预定的形态，应力来自加工变形产生的残余应力。试件形状有环形、U形、叉形和弯梁试件等。

8、其优点是较符合实际情况，且试样和夹具简单而便宜，因此在工厂试验室中用得较多。*评价指标：（a）临界应力σscc采用一组相同的试样，在不同的应力水平作用下测定其断裂时间tf，作出σ-tf曲线。断裂时间tf随着外加拉伸应力的降低而增加。当外加应力低于某一定值时，应力腐蚀断裂时间tf趋于无限长，