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1、金属常见的腐蚀形态及防护措施实用文档全面腐蚀在整个金属表 面上进行的腐蚀，又称均 相腐蚀或均匀腐蚀。局部腐蚀金属表面局部区域的腐蚀破坏比其余表 面 大得 多，从 而形成坑洼、沟槽、分层、穿孔、破裂等破坏形态。实用文档不同特征全面腐蚀-阴极和阳极尺寸非常微小且紧密靠拢，很难分辨局部腐蚀阴极和阳极截然分开，极面积相对很大。金属局部腐蚀溶解 速度比全面腐蚀溶 解速度大得多。易于区分。通常阳极面积很小，阴局部腐蚀危害性(1)复杂性(2)集中性(3)突发性实用文档局部腐蚀主要类型电偶腐蚀缝隙腐蚀（丝状腐蚀）选择性腐蚀腐蚀疲劳剥蚀，点蚀（孔蚀）晶间腐蚀应力腐蚀开裂磨损腐蚀氢损伤实用文档发生局部腐蚀的条件(
2、1)金属方面或溶液方面存在较 大的电化学不均一性，因而形成了可以明确 区分的阳极 区和阴极 区。(2)阳极 区和 阴极 区的电化 学 条件差异在腐蚀过程 中一 直保持下去，不会减弱，甚至还会 不断强化，使 某些 局部 区域的阳极 溶解 速度 一直保持 高于其余表面。这是局部腐蚀能够持续进行（发展）的条件。全面腐蚀 与局部腐蚀的比较全面腐蚀局部腐蚀腐蚀形貌腐蚀分布在整个全属表面上腐蚀主要集中在一定区域，其 他部分不腐蚀腐蚀电池阴阳极在表面上随机 变化，阴阳极在宏观上可分辨且不可分辨电极面积阳极 面积 阴极 面积阳极面积阴极面积电位阳极电位 阴极电位阳极电位 阴极 电位 腐蚀（混合）电位腐蚀产物可
3、能对金属具有保护作用元保护作用二 三极化图卢 一 一 一 一 一 ，I，-千实用文档I，I：，I1电偶腐蚀实用文档当两种不同电位的金属相互接触，并浸入电解液中可以 发现，电位较负的金属的腐蚀速度加大，而电位较正的 金属腐蚀速度减缓而受到保护，该现象被称为电偶腐蚀钢板阳极阴极 铜窃钉节铜嫘旋桨阴极实用文档发生电偶腐蚀的几种情况(1)异金属部件（包括 导电的非金属材料，如 石墨）组合。(2)金属锁层。(3)金属表面的 导电性非金属膜。气流 或液流带来的异金属沉积。实用文档异金属部件（包括导电的非金属材料，如石墨）组合沿海硫 酸厂，二 氧 化 硫 冷 疑 器事故列管和花板用石墨制作并和碳钢外壳连接
4、S 02走 管内，海 水 走 管外使用半年后：外 壳腐蚀穿孔碳钢外壳由于与石 墨组成电偶 而加 速 了腐蚀黄铜零件 纯铜管黄铜成为阳极加速腐蚀黄铜零件 锻 锌 管 锭锌层先加速容I解后，碳 钢 管体才溶 解实用文档气流或液流带来的异金属沉积特殊情况下的电偶腐蚀一 两种 不同金属没有直接接触循环冷却 系统 中的铜零件腐蚀下来的铜 离子通过扩散在碳钢设备表面沉积 沉积的疏松铜粒 子与碳钢之间形成微电偶腐蚀 电池，引起碳钢设备严重的局部腐蚀实用文档电偶腐蚀的特点：在工程技术中，不同金属的组合是不可避免 的，几乎所有的机器、设备和金属结构件都是 由不同的金属材籵部件组合而成，电偶腐蚀非 常普遍。利用电
5、偶腐蚀的原理可以采用贱金属的牺牲对 有用的部件进行牺牲阳极阴极保护。电偶腐蚀原理实用文档当 两种 不同电位的金属相互接触，并 浸入电解液中可以发现，电 位 较负的金属的腐蚀速度加大，而电位较正的金属腐蚀速度减缓而受 到保护。9，.M，.,L,中，产,心，咕，心 ，.,.,/，夕叭aI.,A80C),Zn是 阴极钢铁锁锌后：热水洗温度(b)勺 r )(C)c e)a)窄深形b)椭圆形 c)宽浅形 d)空洞形e)底切形 f)水平形 g)垂直形I1 m mI点蚀发生的条件实用文档满足材料、介质和电化学三个方面的条件1.点蚀多发生在表面容易钝化的金属材料上或表面 有阴极性锁层的金属上如不锈钢、Al及A
6、l合金，或 如 锁 S n、Cu或Ni的碳钢表 面当钝 化膜或阴极性锁层局部发生破坏时，破 坏区 的金属和未破坏区形成了大阴极、小阳极的”钝 化 腐蚀向基体纵深发展 而形 成蚀-、_.,.,宁活化腐蚀电池”，使孔。实用文档点蚀发生的条件2.点蚀发生于有特殊离子的腐蚀介质中不锈钢对卤素离子特别敏感顺序：C l B r I这些阴离子在金属表面不均匀吸附易导致钝化膜 的不均匀破 坏，诱 发 点 蚀。点蚀发生的条件实用文档3.点蚀发生在特定临界电位以上（点蚀电位或破裂电位E b )当E 且时，点蚀迅速发 生和发展叮E f,.E p ,_一。Lg i当E b E E P时，不尸生新的蚀孔，但已有的蚀扎
7、可继续发展当E E p时，不发生点蚀E b EEb 时，氯 争吸附强烈，该 处 发 生点蚀。点蚀敏感位置：实用文档金属材叶表面组织和结构的不均匀性使表面钝化膜的某 些部位较为薄弱，从 而成为点 蚀容易形核的部位：晶界、夹杂、位错和异相组织。H2SOi-J li（。气 泡 ）0 一.;-.、,.-.-._ -、-二.乒.一 一 二.。二二：、沁.实用文档点蚀的孕育职：口 从 金 属 与溶液接触到 点蚀 产生的这段时间。孕育期随溶液中Cl 一 浓度 增 加 和 电 极 电 位 的 升 高而缩短。Engell等发现低碳钢发生点蚀的孕育期 t的倒数与c 1 浓度呈线性关系：1=k C l r。k 常数
8、，C l J在 一 定 临界值以下，不发生点蚀第二阶段：点蚀的生长（发展）实用文档蚀孔发展 阶段：蚀 孔 内部的电化 学条件发 生了显著 的 改 变，对 蚀 孔 的 生长 有很大的影响，因此蚀孔一旦形成，发展十分迅速蚀孔发展的主要理论是以“闭塞电池”的形成为基础，并进 而形成 活 化 钝 化 腐蚀电池”的自催 化 理 论c 1e实用文档闭塞电池的形成条件：(a)具备阻碍液相传质过程的几何条件如在孔口腐蚀产物的塞积可在局部造成传质困难缝隙及应力腐蚀的裂纹也都会出现类似的情况；(b )存 在导致局部不同于整体的还盟(c)存在导致局部不同于整体的电化学和化学反应点蚀一旦发生，蚀孔内外就会发生一系列变
9、化！实用文档1.蚀孔外金属处于钝化态：阳极 过程：M+Mn+neOH 供 氧 充分阴极 过程：0 2+H 20+4e开蚀孔内金属处于活性溶解态；阳 极过 程 ：2 0淄、2。,.气，M Mn+ne阴极 过程：。2 +H2 0+4 e 40H一 氧扩散困难 缺氧吸氧反应一孔内缺氧、孔外富氧供氧差异电池3 10倍；实用文档2.孔内金属离子浓度增加 吸引Cl向内迁移：金 属 离子水鲜：kf1+n(H2 0)M(OH),+nH+氢离子浓度升高，pH 下降(2 3),孔内严重酸化 3.孔内介质：HCI,金属处于活化溶解态孔外富氧：表面维持钝化态；活化（孔内）钝 化 （孔 外）腐蚀电池，自催 化、不锈钢在
10、充气NaCl溶液中的孔蚀实用文档孔内反应：Fe Fe2+2eCrCr3+3e、Ni Ni2+2e_。.,I.01孔外反应：。2+2 H 2 0+4 e一4 0 HOH钝化 震 一（阴 氧），阴阳极彼此分离，二 次腐蚀产物在孔口形成，不起保护作用Fe+OHFe(OH)i Fe(OH)3多孔的蘑菇状，罩在蚀孔口。器 不锈钢在充气NaCl溶液中的孔蚀实用文档孔口介质的pH逐渐升高，水 中可溶性盐转化 为沉 淀：Ca(HC03 b+CaC03!锈 层 垢 层 在孔口沉积 一形成闭塞电池孔内介质呈滞流状态溶解氧不易向内扩散孔内金属难以钝化金属离子不易向外扩散金属离子增加，氯 离子迁入以维持电中性，形成氯
11、化物(FeC12)o,-一 一 平 0 1钝化薹 一一 气氓畿O 汁榷蟾蠢性 氧化掏博滇OJ+不锈钢在充气NaCl溶液中的孔蚀实用文档o,o.高浓氯化物水解，孔 内酸度增 加，促 使 阳极溶解加快MCl2+2H2 0+M(O H)2+2 s+2 c z孔 内氯化物浓缩，进 一步水 解，酸度进一步增加(pH 0)O汁钝化屡 一氓氯OH榷蟾巅性 氯化狮帚褫阳极加速溶解蚀孔高速 深化由千闭塞电池引起孔内酸化加速腐蚀的作用 自催化酸化作用实用文档影响点蚀的因素 (1)材料因素(2)环境因素(1)材料因素实用文档能够钝化的金属容易发生点蚀，故不锈钢比碳钢对点蚀的敏感性高。金属钝态愈稳定，抗孔蚀性能愈好。
12、孔蚀最容易发生在钝态不稳定的 金属表面。对不锈钢，Cr、Mo和N有利于提高抗点蚀能力。_z:_:YI另外，S、P、C等元素不利于提高抗孔蚀能力。表 面状 态：表 面光 滑和清洁不易发生点腐蚀热处理状态：生成沉淀相，易发生点腐蚀实用文档(2)环境因素活性离子能破坏钝化膜，引发点蚀。一般认为，金 属 发生点蚀需要C1浓度达到某个最低值（临界氯离子浓度）。这个临界 浓度可以作为比较金属 材料 耐蚀性能的一个指标，临界浓度高，金属耐点蚀性能好。缓蚀性阴离子缓蚀性阴离子可以抑制点蚀的发生。OH N0 3 so/CI 04实用文档(2)环境因素pH值在 较 宽的pH值 范围内，点 蚀 电位E b 与溶液p
13、H值 关系不 大。当pH 10,随pH值升高，点 蚀 电 位 增 大，即在 碱 性 溶液中，金 属 点 蚀 倾 向 较 小。温度温度升高，金属 的 点 蚀 倾 向 增 大。当温度低于某个温度，金 属不,CPT愈 高，则金属对会发生点蚀。这个温度称为临界点蚀温度(CPT)点蚀性能愈好。溶液流速介质处于流动状态，点 蚀 速率比介质静止时小实用文档控制点蚀的措施(1)选择耐蚀合金近年来发展了很 多含 有高含 量Cr、M o及 N以及低含量 S和C杂质的奥氏体不锈钢双相钢和高纯铁素体不锈钢抗点蚀性能良好Ti和 Ti合 金 具 有最好的耐点蚀性能(2)改善介质条件降低Cl 一 含 量降低介质温度增加介质
14、流速才空制点蚀的措施实用文档(3)电化学保护使电位低 于E b,最好低于E,使 不锈钢处 于稳定钝 叮b p.4七区。Ep,_ 一这称为钝化型阴极保护，应用时要特别注意严格控 制电位。lg/(4)缓蚀 剂的应 用在循环体系中可以添加缓蚀剂，如磷酸盐、辂酸盐等实用文档4.5缝隙腐蚀定义：Crevice Corrosion 在金属与金属及金属和非金属之间构成狭窄的缝 隙内，有 电 解 质 溶 液 存 在 ，介 质 的 迁移受到阻滞 时产生的一种局部腐蚀形 态缝隙腐蚀发生的几何条件缝隙宽到溶液能够流入缝隙内窄到能维持液体在缝内停滞最敏感的缝宽约为0.02 5 0.hnn1。缝隙种类实用文档机器和设备
15、上的结构缝隙固体沉积（泥沙、腐蚀产物等）与金属基体形成的缝隙。金属表面的保护模（如瓷漆、清漆、磷化层、金属涂层）与金 属基体之间形成的缝隙。在自由表面上的点蚀在躇母 下的缝琼腐蚀实用文档缝隙腐蚀特征l可发生在所有的金属和合金上，特别容易发生 在靠钝化耐蚀的全属材什表 面。2介质可以是任何酸性或中性的侵蚀性溶液，而含有Cl 一 的 溶 液最易引发缝隙腐蚀。3.与点蚀相比，缝 隙腐蚀更容易发生。当E庐压 E P 时，原有的蚀孔可以发展，但不会产生新的蚀 孔；而缝 隙腐蚀在该电位 区间内，既 能 发 生，又能发展。缝隙腐蚀的临界电位比点蚀电位低。实用文档缝隙腐蚀机理腐蚀前缝内外的金属表面发生相同的阴
16、、阳极反应阳极反应：阴极反应：MM n+ne腐蚀起始阶段缝内缺氧，缝 外富氧，形成 了“供 氧差异电池”1 O)+H 0勹+2e),20H2腐蚀加速阶段缝隙几何形状及产物堆积形成“闭塞电池”.闭塞电池”引起的酸化自催 化 作用缝隙腐蚀机理实用文档M1 在整个表面均匀发生阳极和阴极反应Mn+阳极反应。2OH阴极反应Mn+腿M n+酗缝隙腐蚀机理实用文档2 缝隙内氧浓度降低，氧还原反应终止；缝隙外供氧充分，氧还原反应继续进行构成氧浓差电池！缝内阳极，缝外阴极M缝隙腐蚀机理实用文档3 缝隙内M1 11n+ne+2e 今20H 缝隙外气力 +H2 02大阴极 小阳 极：缝 隙内腐蚀电流密度很 大在缝隙
17、口容易形成二次腐蚀产物沉淀一闭 塞电池OHM n缝隙腐蚀机理实用文档4 闭 塞 电 池 形成：缝隙内金属离子难以迁出，正电荷过剩吸引缝隙外 Cl一 进 入缝 隙，以 保 持 电荷平衡OHc 1OHClM nClM n+MCl缝隙腐蚀机理实用文档5 缝 隙内高浓度氯化物水解M 1 1+nCr+nH 2尸M(OHt+nHCl缝隙内介质严重酸化，p H 3,加速阳极溶解c1C l心wMM 飞 ClwCl H，一缝隙腐蚀机理实用文档6 阳极加速溶解，又引起更多Cl迁入，氯化物浓度增加，氯 化物水解又使介质进一步酸化，又使阳极溶解：往 复 循 环形成闭塞电池内的自催化溶解过程OHc 1O H ClC l
18、 H鲁M 1 1 c 1 MHClH十实用文档C lM。2。2NaC lMClNaC lNar。022Ll _O H后期阶段金属在海水中（中性氯化物溶液）缝隙腐蚀初期阶段影响因素实用文档缝隙的几何因素 缝隙腐蚀与缝外面积有 关 外部面积增 大，缝 内腐蚀严重 缝外 缝 内：大阴极 小阳极60,次.,500 4g0 2 1 0 1卧V州世芸堕迭恕口3 0 4口 3 1 6口 I N C O LOY ALLOY 825。0.1/110/1缝隙外内面积比1000/1实用文档影响因素环境因素1.溶液中溶解的氧浓度：氧浓度增加，缝 外 阴极还原反应史易进行，缝 隙腐蚀加剧2.溶液中Cl 一 浓 度 ：C
19、J 浓度增加，电位负移，缝 隙腐蚀加速3.温度：温度升高加 速 阳极反应在敞开系统 的 海水中，aoc 达到最大腐蚀速度，高于aoc 时，由 于溶 液的 容氧下降，缝隙腐蚀速度下降。在含氯离子的介质中，各 种 不锈钢存在一个临界缝隙腐蚀温度实用文档影响因素坏境因素4.pH:只要缝外金属能够保持钝态，p H降低，缝 隙腐蚀量增加。5.腐蚀介质的流速：一 流速有正、反 两个 方面的作用当流速适当增加时，增大了缝 外溶液的含氧量，缝 隙 腐蚀加重对于由沉积物引起的缝隙腐蚀，流速加大，可能将沉 积物冲掉，缝隙腐蚀减轻实用文档缝隙腐蚀控制措施1.合理设计：避 免缝隙的形成最能有效地预 防缝 隙腐蚀的发生
20、。2.选材：根 据 介 质 的 不同选择适合的材料可以减 轻缝隙腐蚀。3.电化学保护：阴极 保护有助于减轻缝隙腐蚀。4 应用缓蚀剂：采 用足量的磷酸盐、辂酸盐和亚 硝酸盐的混合物，对 钢、黄铜和Zn结构是有效 的，也 可以在结合面上涂有加缓蚀剂的油漆。合理设计实用文档岱院会积液 扣积次灰 l仰 密H 料扣 焊 焊 接 介实或坎 K迕续小m焊不好可能受浓X:屯池腐 蚀不好较好坟仆好最好(a)垫圈在零件边缘凸出，垫 圈下易形成缝隙腐蚀实用文档(b)垫圈小时，易形成脏物下的缝隙腐蚀(C)尺 寸大小合适(d)与加缓蚀剂的玛蹄脂层相结合的垫圈(e)环形密封 圈,l a I b C)(d)f!)实用文档孔
21、蚀和缝隙腐蚀的比较相似：成长机理一致闭塞电池由于几何形状或腐蚀产物在缝隙、蚀坑或梨纹出口处的堆 积，使腐蚀介质流动的通道闭塞腐蚀介质扩散受阻，使 腔 内介质组分、浓度和pH值与整体 介质差异很大，形成闭塞电池实用文档孔蚀和缝隙腐蚀的比较不同：形成过程不同缝隙腐蚀：腐蚀前缝隙已经存在，腐蚀一开始就是闭塞电池作用，闭塞程度大由于介质的浓差引起形态广而浅更易发生点蚀：腐蚀过程逐渐形成蚀坑（闭塞电池），而后加速腐蚀由于钝化膜的破坏引起3.晶间腐蚀实用文档定义：lntergranular Coosion金属材朴在特定的腐蚀介质中沿着材计的晶粒边 界或晶界附近发生腐蚀，使晶粒之间丧失结合力的 一种局部破坏
22、的腐蚀现象。发生晶间腐蚀的电化学条件(1)内因晶粒和晶界区的组织不同，电化学性质存在显著差异。(2)外因晶粒和晶界的差异要在适当的环境下才能显露出来。实用文档晶间腐蚀的特点危害性很大宏观上可能没有任何明显的变化但材朴的强度几乎完全丧失经常导致设备的 突然破坏应力腐蚀开梨的起源晶间腐蚀常常会转变为沿晶应力腐蚀开梨，成 为应力腐 蚀裂纹的起源有效利用在极端的 清况下，可以利用材籵的晶间腐蚀过程制造合金粉末实用文档晶间腐蚀的原因金属和合金处于特定的腐蚀介质中时，晶界 和晶粒本体就会显现出不同的电化 学特性。晶界和晶粒的电化学不均匀性，构成腐蚀原 电池晶界为阳极 晶粒为阴极由 于晶界的面积很 小，构
23、成“小阳极 大阴极 ”晶间腐蚀机理实用文档1.贫Cr 理论 晶界碳化物析 出为什 么Ni Cr 不锈钢敏化处理后出现严重的晶间腐蚀？敏化处理(427 816度保 温缓冷）晶界析出连续的M 2 3 C 6 的碳化 物，使 晶界产生严重的贫Cr 区。(Fe,Crb Cr:固溶体内几乎所有的C都用于生成碳化物，只 有 晶界附近的Cr能参与碳化物的 生成反应一在 晶界附近形成一条贫Cr带，C r含 量低 于发生钝化所需的12%。(Fe,Cr)23C5 l 贫铭区1.贫Cr 理论 晶界碳化物析出实用文档一 贫 Cr带的Cr含量低-在弱氧化性介质中：晶界贫Cr区为处于活化状 态的阳极区，快速溶解不贫Cr的
24、晶粒内处 于钝化 的阴极区一 贫 Cr区为小阳极，晶粒内为大 阴极，腐蚀速度显著加快一贫Cr区：1 5 0 200nm(188)(Fe,Cr)23C6 l 贫络区 实用文档1.贫Cr 理论 晶界碳化物析出铁素体不锈钢晶界上析出Cr的C、N化物，(C r,Fe)?C3 C、N在铁素体中固溶度 更小，C r在铁素体中扩散速度更大一Cr的C、N化物容易在晶界析出高强铝合金(AlCu,AlCuMg)一 工 业 大 气、海 洋 大 气 、海 水 环 境晶界析出CuA2 l 或Mg 2 A3 l 形成贫Cu或贫Mg区镌基合金 NiMo:沿晶界析 出N7i Mo6 一 一 贫Mo2.阳极相理论 晶界 G相析
25、出并溶解实用文档超低碳不锈钢（由于碳化物析出引起的晶间腐蚀减少），特 别是 高Cr、Mo钢在650 850C受热后，在强氧化性介质中仍会产生晶间腐蚀。在晶界 形成 了由FeCr或MoFe金属间化合 物组成的6相在过钝化即强氧化的条件下，G相发生严重的选择性溶解。Cr、Mo、Nb、Ti会促使6相形成lO.2(HHS)A/3$,、-、,y，看;。3。2m2 C AI。.l1度0 密1;10鳍3.吸附理论 杂原子在晶界吸附超低碳18Cr9Ni不锈钢在1050C 固溶处理后，在 强氧化 性介质中（如硝 酸加重辂酸盐）中也会 出现 晶 间腐蚀，元 法 用前 面两个理论解释。P和S 奇 在晶界发 生吸附，
26、使 得 晶界的电化 学特性发 生 了 改变Iii:.:o l 9 Crr 1 4 9 N N iA l 6 Ci:a一14 Cr H%Ni飞0 2 2 o 0 N r C i 一I 一 品fnJ/村冲e 6I点.心 1 0Io 飞 n 召，妃lC习嫁Il o I I=鸳/.恤 I L ,，矗.1IllI(III.I111 oI II0.Il1矗，,a 1 o.n112tJ.01o 心 lJ.(l,o5.0,ow溶赁I 珈 ；HN0 3 +4 g/L Cr 6+S i 对14Cr 4Ni 钢在5 mo I/LH N 0 3 +4 g/LCr 6+C和 P对14Cr 4N i 钢 在5 mo I/
27、L溶液中腐蚀速度的影响实用文档溶液中腐蚀速度的影响实用文档4.应力论晶间腐蚀趋势源于第二相沉淀时产生的内应力。具有巨大内应力的畸变区在腐蚀介质中显示为优先溶解 的阳极行为。快冷和退火处理可以减少第二相的生成，从而抑制了晶 间腐蚀影响因素实用文档加热温度和时间-I TS(TemperatureTimeSensitivity)曲线,I 妃哩埏忘1000900800700、晶界沉淀开始60050040015150 15000.015 0.151.5时间/hl 8C19Ni不锈钢晶界Cr23C6 沉淀与晶间腐蚀的关系勺,。os%c.12s.o c 固；i ,H 2 S 0 4 +C u S 0 4溶液
28、1soc 以 上 时 ：析 出不连续颗粒，Cr扩散也 容易，不产生晶间腐蚀；600 1ooc 之 间：析出网状C2 r3 C 6 ,晶间腐蚀 最严重；低于45oc:低 于Gooc:Cr、C 扩 散 缓 慢 ，需要 更长时间 才能 形成碳化物，晶间 腐蚀减弱；难于晶间腐蚀。实用文档影响 因素合金成分C:奥氏体不锈钢中含碳量越高，产生晶间腐蚀倾向的加热温度 和时间范围扩大，TTS曲线左移，晶间腐蚀倾向越大。Cr、MoCr、Mo含量增高，降 低 C 的活度，减轻晶间腐蚀倾向；Ni、SiNi、Si等非碳化物形成元素，提 高C的活度，降 低 C 在 奥氏 体中的溶解度，促 进 C的扩散和碳化物的析出。实
29、用文档影响 因素合金成分Ti、Nb:Ti和N b是 非常有益的元素。Ti和Nb与C的亲合 力大于Cr与C的亲合力，在高温下先于C r 形成稳定的TiC和NbC,从而大大降低了钢 中的固溶C 量，使 C r 2 3 C 6 难 以 析 出。T i和N b使 T T S曲线右移，降 低 晶间腐 蚀倾向。B:在不锈钢中加入0.00 4 0.005%的B可 使 TT S曲线右移B在晶界的吸附戚少了C、P在晶界的偏聚实用文档控制措施1.降低含碳量：低 碳 不锈钢，甚至是超低碳不锈钢，可有效减少碳化物析出造成的晶间腐蚀。早期：18Cr9Ni:0.20%C,极易晶间腐蚀0.03%后 期：C:0.08%2.合
30、金化：在钢中加入Ti或Nb,析出TiC或NbC,避免贫C玉 的形成。通过调整钢的成分，形成双相不锈钢，如在奥氏体中加入5 10%的铁素体。由于相界的能量史低，碳 化物择仇在相界析出，从 而减 少了在晶界的沉淀。实用文档控制措施3.适当的热处理对含碳 量较 高(0.0 6 0.0 8%)的 奥 氏 体 不锈钢，要 在 1 0 50 1 1 0 0 C 进行 固溶处 理；对铁素 体 不锈钢在700 800C 进行退 火处理；加T i 和 Nb的不锈钢要 经稳定化处理。不锈钢焊缝腐蚀固溶处理的奥氏体不锈钢腐蚀区 母材板上 离焊缝有一定距 离的一条带上原因印,.,-一.,_焊接过程中，该 带上 经受了
31、敏化加热，引 起Cr的碳化物析出扰678153 赵砉,i一 7 s 女 I_f 、95、V/).3 l 6i/、-岫 一，I9310525 i、0JS20时间 Is劝”也0.1/UI (lI)实用文档不锈钢刀线腐蚀加Ti、Nb稳定化处理的不锈钢腐蚀区在临近焊缝的金属窄带上发生严 重的腐蚀而成 为深沟原因焊接时，临近焊缝处与熔 融金属接触，温度达950 1400 C,钢中的M23C6、TiC、NbC全部溶解二次加热时（双面焊、焊后退火），又重新沿晶界 沉淀：贫Cr或枝晶MC溶解焊 过 腐 蚀焊 缝,.,-_/刀 线 腐 蚀热 影响区母材头 用 义 扫剥 蚀概 念剥蚀又称层蚀，腐蚀沿平行于表面的平
32、面（晶界）萌生，逐步发展，最终使金属剥落基体，呈现层状形 貌。原理金属具有层状晶粒结构，由于腐蚀体积膨胀效应，沿晶界产生压应力，随着应力增加，使片状晶粒膨胀 鼓起，最终使表面剥落。实用文档4.9剥蚀实用文档产生剥蚀的条件(1)合金具有晶间腐蚀倾向(2)合金具有一定的层状结构(3)适 当的 腐蚀介质，如 氨类、N 0 3 一、H 2 0 2 等剥蚀的控制方法(1)改 用没有层蚀的合金(2)使 用热处理方法，减小晶间腐蚀(3)采 用表 面保 护措 施(4)采 用牺 牲阳极的阴极保护方法实用文档4.选择性腐蚀定义：Dealloying指在多元 合金 中较活泼组分的优先溶解，这 个过程是由 于合金组分
33、的电化学差异而引起的。特点：在二元或多元合金 中，较 贵的金属为阴极，较 贱的金属为阳极，构成成分差异腐蚀原电池，贵 的全属保持稳定或 与较 活泼的组分同时溶解后再沉积在合金表面，而较 贱的 金属发生溶解。比较典型的选择性腐蚀是黄铜脱锌和铸铁的石 墨化腐蚀。黄铜脱锌黄铜：Cu Zn合金 加Zn可提高C u的蚀度 和耐 冲蚀性能 随Zn含量的增加，脱 锌 腐蚀和应力腐蚀将变得严重黄铜脱锌即是Zn被选择性溶解，留下了多孔的富Cu区导致合金强度 大大下降脱锌形态均 匀型 或 层 状 腐 蚀Zn含 量较 高的 合金，酸 性 介 质塞 状 脱 锌性和 弱 酸介 质Z n 含 量 较 低 的 黄 铜 ，中
34、 性 、碱海 水 热 交 换 器实用文档二 二 =;。f 00表面(a)层 状脱锌(b)带状脱 锌铜栓腐蚀产物/穿孔(c)栓 状脱 锌黄 型断铜脱面辛、/，类影响因素Zn含量的影响a 黄铜(Zn在Cu中的固溶体 合金）Zn +Z n C o 令（十）空气 一）水沧 浓丑垃C u Z n 合 金阳 极 反 应：Zn+Zn2+2e,Cu+Cu+e阴极反应：02+2H20+4e+40HZn2+留在溶液中，而Cu十 与溶液中氯化物作用形成Cu 2 C2 l,并分解 Cu2 C2l+Cu+CuC2lCu2+参 加 阴极反应 Cu2 .+2ecuCu又沉淀到基体上总的效果是Zn溶解）留下多孔的Cu防止脱锌
35、的措施改善环境脱氧或阴极保护选用对脱锌不敏感的黄铜红黄铜（含Zn小于15%)在a黄铜中假如抑制脱锌元素神、铩、磷实用文档 石 墨 化 腐 蚀灰口铸铁中的石墨以网络状分布在铁素体中，在介质为 盐水、矿水、土壤（尤其是含有硫酸盐的土壤）或极稀的 酸性溶液中，发生了铁基体的选择性腐蚀，而石墨况积在 铸铁的表面，铸 铁 被 石墨化”了。在铸铁 的石墨化腐蚀中，石 墨对铁 为阴极，形成 了高效 原电池，铁被溶解后，成为石墨、孔隙和铁锈构成的多孔 体，使 铸 铁 失 去 了强度和全属性。氢损伤概念金属材料中由于氢的存在或氢与金属相互作用，造成材料力学性能变坏的总称分类(1)氢鼓泡(2)氢脆(3)脱碳(4)
36、氢蚀氢的来源：内氢和外氢；氢的存在形式：H原 子、离子、分子、氢化物、气团等；氢的分布：应力集中的位错、裂纹尖端处。实用文档内氢材料使用前，内郤已经存在的氢冶炼过程 炉中水分分解成氢进入液态金属水蒸汽，矿 石、造渣原料 一、合金原籵及耐火材料，铁 锈 一钢 中的白点加工过程热处理、酸洗、电锭、焊接焊接：局 部 冶炼 Q f早条中的水分分解-焊接冷裂纹酸冼部分表层全屁 酸己 氢进入全属-裂纹或鼓 泡电锭：存 在 析 氢 过程外氢（环境氢）金属表面产生活性氢原子进入全属中材料在使用过程中与含氢介质接触或进行阴极析氢反应吸 收的氢H 2 或 H 2 S 气 体石化 工业中的反应塔、水煤发生器、油气管
37、道等物理吸附 一分 解成原 子氢一 化 学 吸 附 一 溶 矫在 金 届中水溶液：析 氢反应湿空气氢鼓泡金属表面吸附氢 二 向 内部扩散过饱和氢原子在缺陷位置（夹杂、空穴）富集乙 形成氢分子在局部区域造成很 高的 氢压 形成内部裂纹若 内部裂纹正好位于表面下方 已外层金属就会向 上突出 形成表面鼓泡 二 使钢材撕裂实用文档氢鼓泡机理H 2 (g a s)I1物理吸附IH 2 (g as ).参.2分离、化学吸附Hi(gas)3.:.、.了-氢扩散H 2 (g a s )3 七4鼓泡形成实用文档氢鼓泡防止方法除去致氢的毒素选用无空穴的镇静钢采用氢不易渗透的奥氏体不锈钢或铢衬里或非金属衬里加入缓蚀
38、剂实用文档氢脆（一）可逆氢脆含氢金属在变形过程中的初期阶段，氢浓度较抵，且尚未形成裂纹 前，去除载荷，静置一段时间后高速变形，材抖的塑性可以的恢复，这种应力去除后脆性消失可逆氢脆。通常含 氢金属在 高速变形时并不显示脆性（二）不可逆氢脆含氢金属随看应力作用，氢向应力集中处富积，当氢浓度超出临界 值时沉淀出氢化物；应力诱 发氢化物相 变。只 在 低应 变速 率下出现，并导致脆性断裂；一旦出现氢化物，即使卸载除氢，塑性也不能恢复一不可逆氢脆实用文档氢脆特点1.时间上属于延迟断裂；2.对氢含量敏感；3.对缺口敏感；4.室温下敏感；5.发生在低应变速率下6.裂纹扩展的不连续性7.裂纹源一般不在表面，裂
39、纹较少有分支现象实用文档氢脆机理仍不十分清楚1.氢分子积聚造成巨大内压；2.吸附氢后使表面能降低；3.影响原子键结合力，促进位错运动；4.生成脆性氢化物；5.高温下，氢还能造成脱碳实用文档氢脆防护措施：1.在容易发生氢脆的环境下，避免使用高强钢，可用Ni 、Cr 合 金 钢2.焊接时采用低氢焊条，保持环境干燥3.酸洗液中加入缓蚀剂4.氢进入金属后，可进行低温烘烤驱氢，如钢一般 在90 150度下脱 氢6.应力腐蚀文档Stress Corrosion Crackingscc受一定拉伸应力作用的金属材籵在某些特定的介 质中，由于腐蚀介质和应力的协同作用而发 生的 脆性断裂现象。应力腐蚀条件实用文档
40、sec需要同时具备三个条件：1 .敏感的金属材什2.特定的腐蚀介质3.足够大的拉伸应力特定的材杆：不存在应力时，单纯的腐蚀作用?No不存在腐蚀时，单纯的应力作用?No实用文档应力腐蚀特征纯金属极少发生对环境的选择性形成了所谓 SCC的材料环境组合”(1)主要是合金发生sec,(2)(3)压应力反而会阻止或延缓只有拉应力 才引起sec,sec的发生。(4)裂缝方向宏观上和拉引力垂直，其形态有晶间型，穿 晶型，混合型。(5)sec有孕育期，因此sec的破断时间tf 可分为孕育期，发展期和快断期三部分。(6)发生sec的合金 表 面往往存在钝化膜 或其他保护膜，在 大多数情况下合金发生sec时 均匀
41、腐蚀速度很小，因 此金属失重甚微。产生应力腐蚀破 裂的材料介质组合实用文档（局部腐蚀）金属或合金碳钢和低合金钢奥氏体不锈钢铜和铜合金铢和铢合金蒙乃尔合金铝合金Lt几口镁腐 质蚀介42%MgCl 2 溶 液 ，HCNNaCI O溶 液，海水，H 2 S水 溶 液 氯化物溶液，高温高压蒸馈水氨蒸气，永盐溶;,含S 0 2 大气NaOH水 溶 液，HF酸，象硅酸溶液熔融NaCl,NaC I 水 溶 液，海水，水蒸 气，含S 0 2 大气，Pb(AC)2 i容液海洋大气，蒸馈 水，KCI K 2 Cr 0 4 溶 液sec是 典 型 的 滞 后性破坏实用文档拉伸应力一定时间材料?裂纹形核li 裂纹亚临
42、界扩展1腐蚀介质己 孕育期裂纹萌生 阶段，即 裂纹源成核所需时间，约占整个时间的90%左右；-裂纹扩展期梨纹成核一临界尺寸-快速断裂期裂纹达到临界尺寸后，由 纯力学作用 裂 纹失稳瞬间断梨实用文档sec是 典 型的滞后性破坏整个断裂时间与材才 十、介质、应力有关一 短则几分钟，长可达若干年 一 应力降 低，断裂时间延长临界应 力 勹th(临界应力强度因子 Kisec)在此临界值以下，不发生secsec裂纹形 态sec裂纹分为晶间型、穿晶型和混合型三种裂纹的途径取决于材籵与介 质同一材朴因介质 变化，裂 纹途径也可能改变应力腐蚀梨纹的主要特点是：裂纹起源于表面=;:;尸；三 三sec裂纹形 态实
43、用文档-晶间型：裂纹沿晶界扩展，如 软 钢、铝 合 金、铜 合 金、铢 合 全-穿晶型：裂纹穿越晶粒扩展，如 臭氏体不锈钢、镁合金-混合型：钦 合 金sec机 理实用文档sec机 理 分 类：阳极溶解型机理如：奥氏体不锈钢氢致开裂型机理如：高强 度钢在水介质中的开裂阳极溶解与氢致开裂的联合作用如：铝 合 金 的 应力腐蚀阳极溶解机理实用文档在发生sec的环境中，金 属 表 面通 常被钝化膜覆盖，金属 不与腐蚀介质直接接触当钝 化膜 遭受局部破坏后，裂纹形核，并 在应力作用下致裂纹扩裂纹尖端沿某一择优路径定向活化溶解，导 展，最终发生断裂 A 膜局部破裂导致裂纹形核 B 裂尖定向溶解导致裂纹扩展
44、 C 斩裂珊实用文档A.膜局部破裂导致裂纹形核钝化膜局部破坏：电 化学作用或机械作用1.电化学作用通过 长 蚀 或晶间腐蚀诱发sec裂纹：有 点 蚀 ：腐蚀电位比点蚀电位正 今 钝化膜局邵击穿今 点蚀形成无点蚀：若 电住处于活化钝化或钝化 过钝化的过渡区间-钝化膜不稳定今 sec裂 纹容 易在表面薄弱部位形核实用文档A.膜局部破裂导致导致裂纹形核钝化膜局部破坏：电化学作片或机械作用2机械作用：膜 的 延 展 性或强度比基体金属差今 受力变形后局部膜破裂-诱发sec梨纹表面几何 不连续：沟槽、缺陷、加工痕迹、附着物-应力应 变集中，有害离子浓缩，诱 发 裂纹平面屑移导致的膜破裂今 穿晶sec裂纹
45、形核B.裂尖定向溶解导致裂纹扩展实用文档裂纹内部形成“闭塞电池”今 裂纹尖端 裂纹壁之间形成“活化钝化腐蚀电 池”今 创造了裂尖快速溶解 自 催 化的电化 学条 件；，人一斗一腐一蚀介质1.,.实用文档C.裂纹拓展到断 裂裂纹扩展：蚀坑尖端部分所受外加拉应力、残余应力和腐蚀产物 铁入蚀坑尖端造成的拉应力。腐蚀产物体积大于它的金属的体积：3 0 4不锈钢：sec开裂区腐蚀产物Fe3 0 4,约 为Fe体积的2倍，像 铁子一样钦入裂纹尖端，加 大拉应力，促 进 裂 纹 扩展。奥氏体不锈钢sec机 理实用文档FeCrNi奥氏体不锈钢：热浓的MgC2l溶 液 中的 穿晶应力腐蚀断裂 从裂纹尖端产生阳极
46、溶解而引起的断裂滑移溶解断裂机理女 奥 氏 体 不锈钢表面有一 层Cr、Ni氧化物构成的 钝化膜，在 M g C 2 l 溶 液中稳定性较差；外加应力巾于位铅仕活动的滑移 面上氧化膜受丿J奥氏体不锈钢sec机 理实用文档女在应力作用下，位错沿 着滑移面运动至金属表 面表面产生滑移台阶表面膜产生局部破裂并 暴露活泼的新鲜金属；外加应力 由干伈 错在活动的滑移 面上饥化膜受力奥氏体不锈钢sec机 理实用文档有膜和无膜的金属及缺陷 处形成钝化 活化微电池*无膜的局部区域电化学溶解*表面膜 为腐蚀提供了阴极*阳极溶解集中在局部区 域，形成蚀坑。原活动区反应产物金）成浴 液 相对人的区域 在此 过程 仆
47、形成“陇洞”奥氏体不锈钢sec机 理实用文档伴随着阳极溶解产生阳 极极化，使阳极周围钝 化，在蚀坑即裂纹尖端 周边重新生成钝化膜*在拉应力继续作用下，蚀坑底部应力集中钝化膜再次破裂，形成 新的活性阳极区，继续 深入地进行阳极溶解。III f呆f户膜形成 伈铅停1 1 .位错堆积 位错仆i 突 破 表面井产牛 尤保护区奥氏体不锈钢sec机 理实用文档六 如 此 反 复作 用，应力腐蚀破裂 的裂纹不断向开裂的前沿发展六 造 成 纵 深穿晶的裂纹，直至断裂。200000 x六抑制横向溶解的主要因素是再钝 化。实用文档奥氏体不锈钢sec机 理滑 移 溶 解 断 裂理论：屯 表 面膜的 形成屯 应力作用
48、下金属产生滑移引起表 面膜的破 裂 屯 裸 露金属 的 阳极 溶解屯 裸 露金属 的再钝 化实用文档影响sec的 因素环境因素氯化物浓度和温度氯脆:so 3ooc一 同一品度：浓度增加，sec 敏 感性增大浓度增加 今 沸点增加 今 sec敏感性增大pHpH越低，断 裂 时 间 越 短18 8 裂 纹 内p H I 众 12%,sec 降低 40%,No secCr:s 12%,No sec12 2s%,secN、P:有害Mo4%:有益St:有益晶体结构FCC:低应力下易滑 移，sec 易BCC:滑移析多，易交滑移，大的滑移台阶少，sec 难 铁素体：4 0 50%,OK敏化处理敏 化 有 害
49、夕 rrJ 人 个二l实用文档防 止sec的 措 施1.选材根据材料的具体使用环境，尽 量避免使用对sec敏感的材料。2.消除应力改进结构设计，减小应力集中和避免腐蚀介质的积存在部件的加工、制造和装配过程中尽量避免产生 较大的残余应力可 通过热处理、表面喷丸等方法消除残余应力实用文档防 止sec的 措 施3.涂层使用有机涂层可将材朴表面与环境分开使用对环境不敏感的金属作为敏感材朴的锻层4.改善介质环境控制或降低有害的成分在腐蚀介质中加入缓蚀剂通过改变电位、促进成膜、阻止氢或有害物质 的吸附等，影响电化学反应动力学而起到缓蚀作用，改 变环境的敏感 性质防 止sec的 措 施实用文档E过 钝 化
50、区EtpE D5.电化学保护应力腐蚀开裂发生在活 化钝化和钝化 过钝化两个敏感电位区 间II钝化区E.pCB一-活化区e,4t 一 阴衱区可以通过控制电位进行 阴极保护或阳极保护防止sec的发 生0.g,0lg i i,l g /plg;腐蚀疲劳定 义材朴或构件在交变应力与腐蚀环境的共同作用下 产生的脆性断裂腐蚀疲劳 空气以外的腐蚀环境中的疲劳行为*腐蚀疲劳 单纯疲劳*腐蚀疲劳 单纯腐蚀千lf,1!实用文档*腐蚀环境不需要有明显的侵蚀性*腐蚀 一疲劳裂纹萌生所需时间戏少循环周次明显戏少裂纹扩展速度增大腐蚀疲劳特点1不存在疲劳极限2纯全属也会发生腐蚀疲劳已 不需要材朴环境的特殊组合钝 态，活 化