最新第六章---耐腐蚀用结构材料教学讲义PPT课件.ppt

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1、第六章---耐腐蚀用结构材料不锈钢并非不生锈，只是在不同的介质中的腐蚀行为不一样。在大气及弱腐蚀介质中：完全耐蚀：腐蚀速度＜0.01mm/年；耐蚀：腐蚀速度＜0.1mm/年。在强腐蚀介质中：完全耐蚀：腐蚀速度＜0.1mm/年；耐蚀：腐蚀速度＜1mm/年。工作条件及性能要求工作条件：在腐蚀介质中承受或传递载荷。性能要求：高耐蚀性；良好的力学性能；良好的工艺性：热加工成型性以及冲压、弯曲、拔丝、拔管等冷成型性，切削加工性能和焊接性能。好的经济性：尽可能使用价格较廉、资源较丰富的元素。在NaCl水溶液中某些金属的电极电位值

2、(用甘汞作参比电极测得)金属MgZnAlFePbSnNiCuAgCr电极电位/V-1.6-0.83-0.6-0.56-0.26-0.25-0.02+0.05+0.2+0.23在Mg-Fe组成的原电池中，Mg将被腐蚀；而在Cu-Fe组成的原电池中，Fe将被腐蚀。珠光体电化学腐蚀示意图宏电池：不同金属组成的原电池。例：保温瓶的铁壳与铝壳底，海船的不锈钢尾轴与青铜螺旋桨等。微电池：同一金属内不同电极电位的两个相组成的原电池。在合金中，化合物（如第二相、夹杂物等）都较固溶体的电极电位高，因而固溶体将被腐蚀。从金属腐蚀的机理中

3、，可找出提高抗蚀能力的途径。（1）提高合金基体（一般都是固溶体）的电极电位。（2）使合金得到单一的固溶体，尽量减少微电池的数量。（3）使合金的表面形成稳定的表面保护膜，阻止合金与水溶液等电解质接触。金属腐蚀的类型工程上常见的金属腐蚀类型有：（1）均匀腐蚀（一般腐蚀、连续腐蚀）：金属裸露表面发生大面积较为均匀的腐蚀。（2）晶间腐蚀：沿晶粒边缘进行的腐蚀。通常不引起金属外形的任何变化，但使晶粒的连接遭到破坏，使零件的力学性能急剧降低，致使设备突然破坏，危害性最大。原因：晶界与晶内成分或应力有差别，晶界的活性大，电极电位低

4、，形成微电池时将成为阳极，被腐蚀。（3）点腐蚀（也称为点蚀、孔蚀）：发生在金属表面局部区域的腐蚀，可迅速向深处发展，穿透金属，危害大。原因：在介质的作用下，金属表面钝化膜局部损坏所造成。在含有氯离子的介质中易发生点蚀；金属的表面缺陷、疏松、非金属夹杂物等。（4）应力腐蚀：在腐蚀介质及拉应力作用下，金属发生的破裂现象。这是一种在低应力下产生的脆性断裂，很危险。断裂方式主要是沿晶的，也有穿晶的。特性：金属的应力腐蚀断裂具有选择性，一定的金属在一定的介质中才会产生。例如：低碳钢在浓的碱液中（称为碱脆），奥氏体不锈钢在热浓氯

5、化物溶液中（称为氯脆）等。消除方法：去应力处理。（5）腐蚀疲劳：在腐蚀介质及交变应力作用下发生的腐蚀破坏。过程：先在零件表面形成腐蚀坑，在介质与交变应力作用下发展成疲劳裂纹，逐渐扩张直至零件疲劳断裂。特性：腐蚀疲劳不同于机械疲劳，它没有一定的疲劳极限，因为在腐蚀与疲劳破坏共同影响下，随着循环次数的增加，疲劳强度降低一直是降低的。（6）磨损腐蚀：同时存在着腐蚀与机械磨损时，两者相互加速的腐蚀。引起机械磨损的原因：机械运动、腐蚀流体和金属表面间的相对运动等。例如：冷凝器管壁受液流冲击的磨损腐蚀。空泡腐蚀也是磨损腐蚀的一种

6、特殊形式。2、不锈钢的合金化原理从金属腐蚀的机理中，可找出提高抗蚀能力的途径。实现方法：在钢中加入合金元素。加入不同的元素，可在一条或几条途径上产生作用，使钢耐蚀。（1）加入Cr，提高基体的电极电位固溶体的n/8规律：Cr加入钢中时，当Cr含量达到1/8、2/8、3/8……原子比时，Fe的电极电位跳跃式的增高，腐蚀亦跳跃式的显著减弱。当Cr量达12.5at%(即1/8)时，由-0.56V→+0.2V，钢已能耐大气、水溶液和稀硝酸的腐蚀。当Cr量达25at%(即2/8)时，由+0.2V→+1.6V，可耐更强烈腐蚀介质的

7、腐蚀。12.5at%→11.7wt%，但钢中的碳与铬形成碳化物，而消耗一部分铬，故不锈钢的铬含量至少需13wt%。Cr对Fe-Cr合金电极电位的影响2224262830（2）加入Cr、Si、Al形成致密的氧化膜在钢中加入Cr、Si、Al等合金元素，能在钢的表面形成致密的Cr2O3、SiO2、Al2O3等氧化膜，能阻止腐蚀介质与基体金属的进一步接触，从而可以提高钢的耐蚀性。（3）加入Cr、Ni、Mn、N等形成单相组织单独使用镍的钢：Ni＞24%才能获得单相A，Ni≥27%才能有效↑耐蚀性。但镍和铬配合使用时：当Cr＞1

8、8%，Ni＞8%时，就能获得单相A；Ni＞3%，Cr＞18%，得到A－F双相不锈钢。Ni和Cr含量对不锈钢组织类型的影响Mn、N可代替Ni形成A，可↑在有机酸中的耐蚀性。2%Mn可代1%的Ni，0.025%N可代1%Ni。获得单相F钢，需很高的含Cr量，低的含Ni量。（4）加入Ti、Nb等，形成K，防止晶间腐蚀产生晶间腐蚀的原因：Cr23C6碳