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1、5材料的耐蚀性5.1 纯金属的耐蚀性利用纯金属及改进合金耐蚀性，必须了解、掌握纯金属的耐蚀性及其规律。5.1.1 热力学稳定性各种纯金属的热力学稳定性可根据其标准电极电位值作出近似的判断。标准电极电位较正的金属，其热力学稳定性也较高较负的则稳定性较低。根据pH7(中性溶液)和pH0(酸性溶液)，氧和氢的平衡电极电位分别为+0.815V，+1.23V及-0.414V，0.000V，可粗略地把金属分为四类，见表5-1。表表5-1 根据金属的电极电位评定其热力学稳定性根据金属的电极电位评定其热力学稳定性金属E0/V 热力学性质 可能腐蚀 金 属 E0.815 稳定 含氧化剂酸性 Pd Ir Pt A
2、u 贵金属 络合物介质腐蚀5.1.2 自钝性自钝性在热力学不稳定的金属中，有不少金属在适宜的条件下，由活化态转为钝化态而耐蚀。最容易钝化的金属有Zr、Ti、Ta、Nb、A1、Cr、Be、Mo、Mg、Ni、Co等。多数可钝化的金属都是在氧化性介质中易钝化，在HNO3中及强烈通空气的溶液中它们都可钝化；介质中含有活性离子(Cl-、Br-、F-)时，及在还原性介质中大部分金属的钝态会受到破坏。5.1.3 生成保护性腐蚀产物膜热力学不稳定金属因钝化而耐蚀外；在腐蚀过程中生成较致密的保护性能良好的腐蚀产物膜，耐蚀。Pb在H2SO4溶液中生成硫酸铅。Fe在H3PO4溶液中生成磷化膜。Mo在HCl及Zn在大
3、气中形成耐蚀产物膜。5.2 合金耐蚀途径合金耐蚀性不仅取决于合金成分、组织等内因，也取决于介质种类、浓度、温度等外因。应用环境不同，提高合金耐蚀性途径也不同。一般有提高热力学稳定性;阻滞阴极过程;阻滞阳极过程;使合金表面生成高耐蚀的腐蚀产物膜。5.2.1 提高合金热力学稳定性用热力学稳定性高的元素进行合金化。向本来不耐蚀的纯金属或合金中加入热力学稳定性高的合金元素(贵金属)使之成为固溶体，提高合金的热力学稳定性。一般加入贵金属组分的原子分数含量服从塔曼定律，即n/8规律。Cu中加入Au或Ni,Ni中加入Cu、Cr等。该途径不宜广泛应用。5.2.2 阻滞阴极过程适用于不产生钝化的活化体系，且主要
4、由阴极控制的腐蚀过程，具体途径有以下两种。1)减少合金的阴极活性面积 阴极析氢过程优先在析氢过电位低的阴极相或阴极活性夹杂物上进行。减少工业Zn中杂质Fe的含量就会减少Zn中FeZn7阴极相，降低Zn在非氧化性酸中的腐蚀速度。A1、Mg及其合金中阴极性夹杂物Fe,不但在酸性介质中增加腐蚀(见图5-1)，而且在中性溶液中也有同样的作用。用热处理方法(固溶处理)，使合金成为单相固溶体，消除活性阴极第二相，提高合金的耐蚀性。1)减少合金的阴极活性面积2）加入析氢过电位高的合金元素）加入析氢过电位高的合金元素该方法适用于由析氢过电位控制的析氢腐蚀过程。合金中加入析氢过电位高的合金元素，提高合金的阴极析
5、氢过电位，降低合金在非氧化性或氧化性不强的酸中的活性溶解速度。在含有铁或铜杂质的工业纯锌中加入析氢过电位高的Cd、Hg时可显著降低工业纯Zn在酸中的溶解速度；在含有较多杂质铁的工业镁中，添加质量分数为0.5%1%的Mn可大大降低其在氯化物水溶液中的腐蚀速度，如图5-2所示。碳钢和铸铁中加入析氢过电位高的Sb、As、Bi或Sn，可显著地降低其在非氧化性酸中的腐蚀速度。加入析氢过电位高的合金元素加入析氢过电位高的合金元素5.2.3 降低合金的阳极活性降低合金的阳极活性5.2.3.1 减少阳极面积第二相相对基体是阳极相，在腐蚀过程中减少这些微阳极相数量，可加大阳极极化电流密度，增加阳极极化程度，阻滞
6、阳极过程的进行，提高合金耐蚀性。Al-Mg合金中的第二相Al2Mg3是阳极相。腐蚀过程中逐渐被腐蚀掉，合金表面微阳极总面积减少，腐蚀速度降低。Al-Mg合金耐海水腐蚀性能就比第二相为阴极相的硬铝(Al-Cu)合金好。实际，第二相很少为阳极相，多是阴极相，靠减少阳极面积来降低腐蚀速度的方法受到一定限制。用晶界细化或钝化减少合金表面的阳极面积也是可行的。提高金属和合金的纯度或进行适当的热处理使晶界变薄变纯净，可提高耐蚀性。5.2.3.2 加入易钝化的合金元素加入易钝化的合金元素在合金中加易钝化合金元素，提高合金的钝化能力，是增强合金耐蚀性的最重要的方法。加入易钝化合金元素的效果与合金使用条件以及合
7、金元素加入量有关。一般与一定氧化能力的介质条件相配合，才能达到耐蚀效果。工业合金基体铁、铝、镍等元素，都是在某种条件下能够钝化的元素。Fe中加入Cr制成不锈钢，Cr量按n/8定律加入，才能收到良好效果。Ni中加一定Cr制成因科乃尔(Inconel)合金。Ti中加人Mo的Ti-Mo合金，耐蚀性都有极大的提高。5.2.3.3 加入阴极性合金元素促进阳极钝化加入阴极性合金元素促进阳极钝化适用于可能钝化的金属体系(合金与腐蚀环境)。金属或合金中加入阴极性合金元素，可促使合金进入钝化状态，从而形成耐蚀合金。图5-3示出了阴极性元素对可纯化体系腐蚀规律影响示意图。阴极过程的极化曲线为E0CC1，体系腐蚀电
8、流密度为IC1。如加入阴极性合金元素(适量)产生强烈的阴极去极化作用，阴极极化曲线变为E0CC3。此时电位已达到致钝电位Eb，最大电流密度IC3超过了钝化临界电流密度ib，合金进入钝态。阴极极化曲线E0CC3交阳极极化曲线的钝态区，此时合金的腐蚀电流密度为钝化电流密度ip腐蚀速度大大降低 .阴极性元素对可钝化体系腐蚀规律阴极性合金元素的加入量为0.2%0.5%5.2.4 合金表面生成高耐蚀的腐蚀产物膜加入一些合金元素促使在合金表面生成致密、高耐蚀的保护膜，从而提高合金的耐蚀性。在钢中加入Cu、P等合金元素,能使低合金钢(Cor-Ten钢)在一定条件下表面生成一种耐大气腐蚀的非晶态的保护膜。5.
9、3铁的耐蚀性铁的耐蚀性5.3.1 铁电化学性质及其耐蚀性铁电化学性质及其耐蚀性铁铁形形成成铁铁离离子子的的标标准准平平衡衡电电位位E0Fe/Fe2+-0.44V，E0Fe/Fe3+-0.036V。从从热热力力学学上上看看，铁铁是是不不稳稳定定的的，与与铁铁的的平平衡衡电电位位相相近近、甚甚至至电电位位很很负负的的金金属属相相比比，铁铁在在自自然然环境中耐蚀性能较差。环境中耐蚀性能较差。如如Fe与与A1、Ti、Zn、Ni等等金金属属相相比比，在在自自然然条件下，条件下，Fe是不耐蚀的。是不耐蚀的。5.3.2 合金元素对铁的耐蚀性的影响5.3.2.1 合金元素对铁的阳极极化曲线特性点的影响合金元素
10、对铁阳极极化曲线特性点的影响1)B点活性溶解自腐蚀电位ER、自腐蚀电流iRCr热力学稳定性比铁低,Cr加入Fe，使ER向负电位方向移动，使iR增大；Ni和Mo使ER向正电位方向移动，提高Fe热力学稳定性，使iR向降低方向移动。2)C点临界钝化电位(至钝电位)Eb和临界电流密度ib。元素Cr使Eb负移,促使Fe钝化，提高耐蚀性，加入Ni、Mo、Ti使Eb正移，不利于Fe钝化；Cr、Mo、V、Ti、Nb、Ni使临界电流密度ib降低，有利于钝化;Mn使ib增大，不利于钝化。3)D点稳定钝化所需要最低电位Ep和维持钝化所需电流ip。Cr、Si使Ep向负移，使Fe容易进入稳定钝化区，而Mo、Ni则相反,
11、使Ep向正方向移动，缩小稳定钝化区。4)F点点蚀电位Ebr，Cr、Ni、Mo、Si、V、W使Ebr向正移，增加Fe的耐点蚀能力。5)G点过钝化的起始电位Eop,Ni、Si、N可使Eop正移,Mn、V则使Eop负移，增加Fe的过钝化敏感性。5.3.2.3 合金元素对Fe基合金耐蚀性的影响铬易钝化的金属，不锈钢的基本合金元素。不同Cr含量对Fe-Cr合金的腐蚀电位的影响如图5-7所示。镍易钝化的金属，钝化倾向比Fe大但不如Cr；Ni的热力学稳定性比Fe高。Fe-Ni合金的电化学行为同Ni含量的关系见图5-8。Fe-Ni合金中的腐蚀速度与Ni含量的关系 Mo促进Fe-Cr合金钝化，使合金耐还原性介质
12、腐蚀。5.4 耐蚀铸铁及其应用普通铸铁不耐蚀，提高其耐蚀性，加入合金元素，Si、Ni、Cr、Mo、A1、Cu等，形成各类耐蚀铸铁。高硅铸铁，镍铸铁，铬铸铁，铝铸铁。5.4.1 高硅铸铁 W(Si)14.5%W(C)=0.5%1.1%的铸铁中加14%18%的Si可使其具有优良的耐酸性能，高硅铸铁的含硅量与耐蚀性关系示于图5-12。当W(Si)14.5%时，腐蚀速度有明显的降低，但Si质量分数一般不大于18%，否则严重降低力学性能。高硅铸铁的含硅量与耐蚀性关系 高Si铸铁 W(Si)14%的合金铸铁称为高Si铸铁。对各种无机酸包括HCl均有良好的耐蚀性能。W(Si)15时会生成价稳定的相(Fe5S
13、i2)，多数耐蚀铸铁 W(Si)15;高Si铸铁在HCl中耐蚀性不如在H2SO4和HNO3中好，把Si质量分数提高到18%，并加3%Mo。高Si铸铁在H3PO4中耐蚀性良好，T98时,V0.1mm/a，Vmax0.2mm/a。高Si铸铁不耐碱腐蚀 5.4.2 镍铸铁镍同硅一样，是促进铸铁石墨化的元素,但其作用仅为硅的1/3。Ni在铸铁不形成碳化物，也不固溶于渗碳体中，全部溶于基体中。据Ni含量，可把镍铸铁分为低镍铸铁，中镍铸铁及高 镍铸铁。奥氏体高镍铸铁W(Ni)=14%36%，含一定量Cr或Cu,铸态组织由片状或球状石墨和奥氏体所组成。奥氏体高镍铸铁中以Ni-Resist耐蚀铸铁最著名,其成
14、分及性能见表5-2。表5-2 Ni-Resist耐蚀铸铁成分及性能 高镍铸铁高镍铸铁高高镍镍铸铸铁铁对对各各种种无无机机和和有有机机还还原原性性稀稀酸酸，及及各各类类碱碱性性溶溶液液都都有有很很高高耐耐蚀蚀性性。在在高高温温高高浓浓度度碱碱性溶液中，甚至在熔融的碱中都耐蚀；性溶液中，甚至在熔融的碱中都耐蚀；在氧化性酸在氧化性酸(HNO3)中，耐蚀性较差。中，耐蚀性较差。高高镍镍铸铸铁铁对对海海洋洋大大气气、海海水水和和中中性性盐盐类类水水溶溶液液具具有有非非常常好好的的耐耐蚀蚀性性，是是海海水水淡淡化化装装置置中中(海海水水泵等泵等)的理想材料。的理想材料。低低镍镍铸铸铁铁W W(Ni)2%3
15、%可可提提高高铸铸铁铁的的耐耐碱碱腐蚀性能，低镍铸铁用作浓缩烧碱的蒸煮锅等。腐蚀性能，低镍铸铁用作浓缩烧碱的蒸煮锅等。5.4.3 铬铸铁低铬铸铁W(Cr)=5时腐蚀率0.1mm/a)。5.5 耐蚀低合金钢耐蚀低合金钢耐蚀低合金钢是低合金钢的一个重要分支。耐蚀低合金钢是低合金钢的一个重要分支。加加合合金金元元素素主主要要为为改改善善钢钢在在不不同同腐腐蚀蚀环环境境中中的的耐耐蚀蚀性性，合合金金元元素素总总质质量量不不超超过过5。它它们们尚尚属属发发展中的钢种，较成熟的耐蚀低合金钢主要有；展中的钢种，较成熟的耐蚀低合金钢主要有；1)耐大气腐蚀低合金钢；耐大气腐蚀低合金钢；2)耐硫酸露点腐蚀低合金钢
16、；耐硫酸露点腐蚀低合金钢；3)耐海水腐蚀低合金钢；耐海水腐蚀低合金钢；4)耐硫化物腐蚀低合金钢；耐硫化物腐蚀低合金钢；5)其其他他耐耐蚀蚀低低合合金金钢钢，如如耐耐高高温温、高高压压、耐耐氢氢钢钢及耐盐卤腐蚀的低合金钢等。及耐盐卤腐蚀的低合金钢等。5.5.1 耐大气腐蚀低合金钢耐大气腐蚀低合金钢合金元素对钢耐大气腐蚀作用主要是改变锈层的晶体结构及降低缺陷，提高锈层致密程度和对钢附着力。有效元素主要有Cu、P、Cr、Ni等，这些元素在钢表面富集并形成非晶态层，提高钢的耐蚀能力。合金元素及其作用合金元素及其作用Cu最最有有效效元元素素，W W(Cu)=0.2%0.5%。含含铜铜钢钢在在海海洋洋大大
17、气气和工业大气中比在乡村大气环境中耐蚀效果更好。和工业大气中比在乡村大气环境中耐蚀效果更好。P通通常常被被视视为为有有害害元元素素之之一一，但但在在提提高高钢钢抗抗大大气气腐腐蚀蚀方方面面具具有有特特殊殊的的效效果果。可可能能是是由由于于P在在促促使使锈锈层层非非晶晶态态转转变具有独特作用。一般认为变具有独特作用。一般认为Cu、P复合效果更好。复合效果更好。USA耐耐大大气气腐腐蚀蚀低低合合金金钢钢(Cor-Ten钢钢)就就是是在在Cu、P基基础上加入础上加入Ni、Cr制成。被全世界各国普遍效仿。制成。被全世界各国普遍效仿。W W(P)=0.06%0.10%，过过高高会会导导致致低低温温脆脆性
18、性。为为改改善善焊焊接接性已趋向于降低性已趋向于降低P含量，并用其他元素代替含量，并用其他元素代替P。铬铬是是提提高高低低合合金金钢钢耐耐大大气气腐腐蚀蚀性性能能合合金金元元素素之之一一。一一般般Cr与与Cu配合效果尤为明显。配合效果尤为明显。Cr、Cu 对钢耐大气腐蚀性能影响对钢耐大气腐蚀性能影响钼钼提提高高钢钢抗抗大大气气腐腐蚀蚀能能力力。加加W W(Mo)0.40.5的的Mo时时，大大气气环环境境下下(尤尤其其工工业业大大气气)可可使使钢钢腐腐蚀蚀速速度度降降低低1/2以以上上。在在Cu-P钢钢中中加加入入Mo表表现现出出比比加加Cr或或Ni更更为有益的效果。为有益的效果。W W(Ni)
19、3.5左左右右时时效效果果显显著著。当当W W(Ni)1时时，尤尤其其钢钢中含有中含有Cu，改善耐蚀的效果并不明显。，改善耐蚀的效果并不明显。实实践践证证明明含含铜铜钢钢是是耐耐大大气气腐腐蚀蚀的的优优良良钢钢种种。铜铜与与合合金金元素元素P、Cr、Ni相配合的复合效果最佳。相配合的复合效果最佳。Cor-Ten钢钢是是典典型型的的代代表表。是是美美钢钢铁铁公公司司在在20世世纪纪30年年代研究的成果。欧洲各国和日本都竞相仿制。代研究的成果。欧洲各国和日本都竞相仿制。为为Cu-P-Cr-Ni系系低低合合金金钢钢，耐耐蚀蚀性性为为碳碳钢钢的的36倍倍。经经15年年工工业业大大气气暴暴露露试试验验，
20、腐腐蚀蚀率率仅仅为为0.0025mm/a，而而低碳钢腐蚀率为低碳钢腐蚀率为0.5mm/a。5.5.2 耐海水腐蚀低合金钢耐海水腐蚀低合金钢耐耐海海水水腐腐蚀蚀低低合合金金钢钢是是海海洋洋用用钢钢(包包括括中中、高高合合金金钢钢)占比重最大。占比重最大。海海洋洋腐腐蚀蚀复复杂杂性性和和环环境境条条件件难难模模拟拟，耐耐海海水水腐腐蚀蚀钢钢发发展较晚。展较晚。美美国国钢钢铁铁公公司司Mariner的的耐耐海海水水腐腐蚀蚀钢钢(Fe-Ni-Cu-P)。在在海海水水飞飞溅溅带带具具有有优优良良耐耐浊浊性性，在在全全浸浸带带的的耐耐蚀蚀性性与与碳钢相当。碳钢相当。其含其含P高，焊接性及低温韧性低，限制了
21、应用。高，焊接性及低温韧性低，限制了应用。日日本本在在Manner钢钢基基础础上上研研制制出出Mariloy钢钢(新新日日铁铁)等等系列耐海水低合金钢。系列耐海水低合金钢。前前苏苏联联造造船船CX-4钢钢有有较较好好的的耐耐海海水水腐腐蚀蚀性性能能，是是Fe-Cr-Ni-Si系列钢。系列钢。我国研究耐海水腐蚀低合金钢已我国研究耐海水腐蚀低合金钢已30多多年，年，16个钢个钢种已进行了耐海水腐蚀的统一评定试验，并已投种已进行了耐海水腐蚀的统一评定试验，并已投产使用。产使用。浅海中全浸条件下，能提高钢的耐蚀性合金元素浅海中全浸条件下，能提高钢的耐蚀性合金元素有有Cr、A1、Si、P、Cu、Mn、M
22、o、Nb、V等，等，前几种元素较重要，前几种元素较重要，Cr作用最显著，当作用最显著，当Cr与与A1复合加入钢中或复合加入钢中或Cr与与A1、Mo、Si共加入时，耐共加入时，耐海水腐蚀性能更好。海水腐蚀性能更好。5.5.3 耐硫酸露点腐蚀低合金钢耐硫酸露点腐蚀低合金钢高高硫硫重重油油或或煤煤作作燃燃料料的的锅锅炉炉燃燃气气中中，有有SO2及及SO3。在在锅锅炉炉低低温温部部位位(如如省省煤煤器器、空空气气预预热热器器、烟烟道道等等)，SO3与与水水气气作作用用凝凝结结成成H2SO4，引引起起这这些些部部件件腐腐蚀蚀，硫硫酸酸露露点点腐腐蚀蚀。燃燃气气中中SO3含含量量超超过过6010-6，可可
23、以以使使环环境的露点升高至境的露点升高至150170。金金属属部部件件表表面面温温度度低低于于露露点点时时，SO3与与水水气气形形成成的的硫硫酸酸就就会会凝凝集集在在其其上上面面，造造成成锅锅炉炉系系统统严严重重腐腐蚀蚀，空空气气预热器管壁穿孔腐蚀。预热器管壁穿孔腐蚀。锅锅炉炉低低温温部部件件的的硫硫酸酸露露点点腐腐蚀蚀受受燃燃气气中中SO3含含量量、露露点点及及金金属属表表面面温温度度的的影影响响。燃燃气气中中含含有有百百万万分分之之几几十十的的SO3，就可使露点显著升高，就可使露点显著升高(可达到可达到150）。）。凝结H2SO4浓度与金属表面温度的关系 露点为露点为149时，铁腐蚀量与金
24、属表面温度关系时，铁腐蚀量与金属表面温度关系 5.5.3.2 硫酸露点腐蚀的机理硫酸露点腐蚀的机理硫酸露点腐蚀机理，随锅炉运行可分三个阶段：第一阶段即低温(80)、低浓度(W(H2SO4)60)腐蚀环境，此时金属部件处于电化学腐蚀的活化态，该阶段一般指锅炉正常运行阶段，金属表面已达到设计温度，遭受腐蚀比第一阶段严重很多；第三阶段温度、H2SO4浓度与第二阶段相同。钢的硫酸露点腐蚀速度主要取决于第二和第三阶段，可钝化钢与非钝化钢主要区别是在腐蚀的第三阶段。5.5.3.3 耐硫酸露点腐蚀钢耐硫酸露点腐蚀钢硫酸露点腐蚀是在高温、高硫酸露点腐蚀是在高温、高H2SO4浓度下发生浓度下发生,据腐蚀特点对钢
25、化学成分进行调整。据腐蚀特点对钢化学成分进行调整。降降低低硫硫酸酸露露点点腐腐蚀蚀的的最最重重要要的的合合金金元元素素仍仍是是铜铜、铬及硼。铬及硼。W W(Cr)=11.5;含含铜铜钢钢中中加加入入Sb、Se、As等等元元素素能能提提高高钢钢耐耐H2SO4腐蚀性能，其中腐蚀性能，其中As效果显著。效果显著。武武钢钢试试验验表表明明含含铜铜钢钢中中同同时时加加入入W W(W)0.2与与W W(Sn)13%Fe-Cr合合金金，在在大大气气条条件件下下“不不生生锈锈”，称称作作“不不锈锈钢钢”；在在各各种种侵侵蚀蚀性性较较强强的的介介质质中中，耐耐腐腐蚀蚀的的Fe-Cr合合金金称称为为“耐耐酸酸钢钢
26、”。常常把把不不锈锈钢和耐酸钢统称为不锈耐酸钢，简称不锈钢。钢和耐酸钢统称为不锈耐酸钢，简称不锈钢。不锈钢的不锈钢的“不锈不锈”、“耐蚀耐蚀”都是相对的。不锈都是相对的。不锈钢的耐蚀性能主要依靠它的自钝性。但当钝态受钢的耐蚀性能主要依靠它的自钝性。但当钝态受到破坏时，不锈钢就会遭受各种形式的腐蚀到破坏时，不锈钢就会遭受各种形式的腐蚀。用用于于大大气气中中不不锈锈钢钢，W W(Cr)12.5%(n/8规规律律)Fe-Cr合合金金一般可自发钝化。一般可自发钝化。化学介质中耐酸钢化学介质中耐酸钢W W(Cr)17才可钝化；才可钝化；侵侵蚀蚀性性较较强强的的介介质质中中，使使钢钢实实现现钝钝化化或或稳
27、稳定定钝钝化化需需在在W W(Cr)=18Fe-Cr合合金金中中加加提提高高合合金金热热力力学学稳稳定定性性高高合金元素合金元素Ni、Mo、Cu、Si、Pd等。等。5.6.2 奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢18-8型型奥奥氏氏体体不不锈锈钢钢有有优优于于其其他他不不锈锈钢钢的的耐耐蚀蚀性性能能及及综综合合机机械械性性能能，应应用用约约占占奥奥氏氏体体不不锈锈钢钢的的70%，占占不不锈钢的锈钢的50%。在在18-8型型奥奥氏氏体体钢钢中中常常加加入入Ti、Nb、Mo、Si、Pd等等元素，发展成适应不同环境需要的各种不锈钢。元素，发展成适应不同环境需要的各种不锈钢。5.6.2.1 奥氏体不绣钢的耐蚀性奥
28、氏体不绣钢的耐蚀性其其耐耐蚀蚀性性主主要要取取决决Cr、Ni、Mo、Pd、Ti、C等等合合金金元元素素的的含含量量,它它耐耐大大气气腐腐蚀蚀，也也耐耐土土壤壤腐腐蚀蚀，在在水水介介质中，其耐蚀性与水中氯化物含量有关。质中，其耐蚀性与水中氯化物含量有关。耐耐氧氧化化性性酸酸腐腐蚀蚀，中中等等浓浓度度的的稀稀硝硝酸酸腐腐蚀蚀。不不耐耐浓浓HNO3腐腐蚀蚀，原原因因是是在在浓浓HNO3中中发发生生过过钝钝化化溶溶解解，钢中钢中Cr以以Cr6+离子形式溶解。离子形式溶解。一一般般它它只只耐耐稀稀H2SO4腐腐蚀蚀，钢钢中中加加入入Mo、Cu、Si可可降降低低其其腐腐蚀蚀速速度度。耐耐H2SO4腐腐蚀蚀
29、较较好好的的奥奥氏氏体体不不锈锈钢钢是是0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti钢钢，对对腐腐蚀蚀条条件件非非常常苛苛刻刻的的热热H2SO4，则需用镍基合金。，则需用镍基合金。Cr-Ni奥氏体不锈钢耐碱蚀性能非常好，其耐碱蚀性奥氏体不锈钢耐碱蚀性能非常好，其耐碱蚀性能随钢中镍含量升高而增加。最大缺点是在含氯化能随钢中镍含量升高而增加。最大缺点是在含氯化物溶液中不耐应力腐蚀，易发生点蚀及缝隙腐蚀。物溶液中不耐应力腐蚀，易发生点蚀及缝隙腐蚀。5.6.2.2 奥氏体不锈钢的应力腐蚀奥氏体不锈钢的应力腐蚀奥氏体不锈钢严重缺点是具有奥氏体不锈钢严重缺点是具有SCCSCC敏感性敏感性,使它使它在某些介质中，在拉
30、应力作用下，在几乎看不到在某些介质中，在拉应力作用下，在几乎看不到任何破损痕迹的情况下突然断裂。任何破损痕迹的情况下突然断裂。引起奥氏体不锈钢应力腐蚀破裂的介质环境主要引起奥氏体不锈钢应力腐蚀破裂的介质环境主要有：有：1)约约80以上的高浓度氯化物水溶液；以上的高浓度氯化物水溶液；2)硫化物溶液硫化物溶液(连多硫酸及含连多硫酸及含H2S水溶液水溶液)；3)浓热碱溶液；浓热碱溶液；4)高温高压水高温高压水(150350)A 环境因素环境因素1)氯化物 酸性氯化物水溶液均能引起奥氏体不锈钢应力腐 蚀 断 裂，其 影 响 程 度 排 序 为：Mg2+Fe2+Ca2+Li+Na+。其中，MgCl2溶液
31、最严重。2)氯化物浓度和温度氯脆多发生在50300温度范围内,氯化物浓度增加,氯脆敏感性增大。3)pH值 pH值越低，断裂时间越短。4)电位电位不不锈锈钢钢应应力力腐腐蚀蚀通通常常发发生生在在三三个个过过渡渡电电位位区区。用外加电流方式可抑制应力腐蚀敏感性用外加电流方式可抑制应力腐蚀敏感性;阳阳极极极极化化加加速速应应力力腐腐蚀蚀断断裂裂，阴阴极极极极化化抑抑制制了了应力腐蚀断裂。应力腐蚀断裂。存存在在一一个个临临界界应应力力腐腐蚀蚀断断裂裂电电位位值值。当当电电位位低低于临界值时，不产生应力腐蚀断裂。于临界值时，不产生应力腐蚀断裂。应应力力腐腐蚀蚀断断裂裂临临界界电电位位值值不不是是一一个个
32、定定值值，与与成成分、介质浓度、温度等因素有关。分、介质浓度、温度等因素有关。5)力力学学因因素素。一一般般规规律律是是应应力力愈愈大大,断断裂裂时时间间愈愈短。冷加工变形量增加短。冷加工变形量增加,应力敏感性增加。应力敏感性增加。B 合金成分合金成分钢的化学成分对应力腐蚀破裂性能的影响因试验钢的化学成分对应力腐蚀破裂性能的影响因试验介质不同而异。介质不同而异。1)镍镍 在在Fe-Cr合金中加入少量合金中加入少量Ni，增加应力腐蚀，增加应力腐蚀敏感性，敏感性，W W(Ni)=510时时,SCC敏感性最大敏感性最大;W W(Ni)=10%12%，敏感性降低，敏感性降低;W W(Ni)40，基本上
33、不发生，基本上不发生SCC;SCC;W W(Ni)增加，提高了合金的层错能，易形成网状增加，提高了合金的层错能，易形成网状位错，降低了穿晶断裂敏感性。位错，降低了穿晶断裂敏感性。Ni含量对含量对Fe-18CrFe-18Cr合金合金SCCSCC敏感性的影响敏感性的影响 2)Si 加加W W(Si)=24Si,显显著著降降低低SCC蚀蚀敏敏感感性性,与钢中析出与钢中析出铁素体有关。铁素体有关。但但高高硅硅使使C在在奥奥氏氏体体中中的的溶溶解解度度降降低低,造造成成晶晶界界上析出碳化物增多，易产生由晶间腐蚀引起上析出碳化物增多，易产生由晶间腐蚀引起SCC。3)C 在在高高浓浓度度MgCl2溶溶液液中
34、中，W W(C)0.08,在在敏敏化化温温度度受受热热时时，晶晶界界析析出出的的碳碳化物增加晶间断裂敏感性。化物增加晶间断裂敏感性。4)N、P P 对对奥奥氏氏体体不不锈锈钢钢SCCSCC是是有有害害的的,使使钢钢易易形形成成层状位错结构，增加层状位错结构，增加SCCSCC敏感性。敏感性。5.6.3 铁素体不锈钢铁素体不锈钢高高铬铬铁铁素素体体不不锈锈钢钢屈屈服服强强度度比比奥奥氏氏体体不不锈锈钢钢高高，成成本较低本较低;因其脆性应用受很大限制。因其脆性应用受很大限制。铁铁素素体体钢钢分分Crl3型型、Crl6-19型型和和Cr25-28型型及及超超纯纯高高铬型。随铬型。随Cr含量增加耐蚀性显
35、著地增加。含量增加耐蚀性显著地增加。Crl3型型铁铁素素体体不不锈锈钢钢。在在大大气气、蒸蒸馏馏水水、天天然然淡淡水水中中是是稳稳定定的的，在在含含有有氯氯离离子子的的水水中中易易产产生生局局部部腐腐蚀蚀，在在过过热热蒸蒸汽汽介介质质中中具具有有非非常常高高的的稳稳定定性性在在稀稀硝硝酸酸中中是是稳稳定定的的，在在还还原原性性酸酸中中耐耐蚀蚀性性差差。常常用用于于汽汽车车排气阀等排气阀等。Crl6-19型型铁铁素素体体不不锈锈钢钢。焊焊接接性性比比Cr13钢钢差差，在在氧氧化化性性环环境境中中，耐耐蚀蚀性性尚尚好好。在在非非氧氧化化性性酸酸中中耐耐蚀蚀性性很很差差。Crl7在在高高温温W W(
36、HNO3)60中中稳稳定定，用用于于生生产产硝酸工业中，如制造吸收塔、热交换器等。硝酸工业中，如制造吸收塔、热交换器等。Cr25-28型型 耐耐酸酸腐腐蚀蚀和和耐耐热热性性最最好好，耐耐HNO3腐腐蚀蚀，在在H2SO4中中含含有有Fe3+、Cu2+，有有较较高高稳稳定定性性。在在含含Cl-的的介介质中耐蚀性明显下降，不耐烧碱腐蚀。质中耐蚀性明显下降，不耐烧碱腐蚀。铁铁素素体体不不锈锈钢钢比比奥奥氏氏体体不不锈锈钢钢耐耐氯氯化化物物应应力力腐腐蚀蚀，是是体体心心立立方方结结构构，(112)、(110)、(123)晶晶面面都都易易产产生生滑滑移移，形形成成网网状状位位错错结结构构。产产生生交交叉叉
37、滑滑移移无无粗粗大大的的滑滑移移台台阶阶，降低了降低了SCC敏感性。敏感性。它也发生它也发生SCC。起源于晶间腐蚀、点蚀或杂质。起源于晶间腐蚀、点蚀或杂质。Crl7铁铁素素体体不不锈锈钢钢中中的的杂杂质质C、N，就就能能使使其其在在敏敏化化温温度，在高温水中，产生晶间型的应力腐蚀断裂。度，在高温水中，产生晶间型的应力腐蚀断裂。晶界上析出晶界上析出Cr的的C、N化物引起的。化物引起的。加加Ti、Nb提高耐应力腐蚀能力。提高耐应力腐蚀能力。5.6.4 奥氏体奥氏体铁素体双相不锈钢铁素体双相不锈钢奥奥钢钢中中含含较较多多相相铁铁素素体体，在在氯氯化化物物溶溶液液中中不不发发生生SCC。生生产产出出耐
38、耐SCC不不锈锈钢钢，称称“+”复复相相钢钢。瑞瑞典典3RE60钢钢(00Crl8Ni5Mo3Si2，C0.03%)等，等，特特点点兼兼有有铁铁素素体体和和奥奥氏氏体体钢钢性性能能；良良好好耐耐蚀蚀性性，对对晶晶间间腐腐蚀蚀不不敏敏感感，耐耐点点蚀蚀、缝缝隙隙腐腐蚀蚀及及优优良良耐耐应应力力腐腐蚀蚀性能：良好的焊接性、韧性等。性能：良好的焊接性、韧性等。冷冷热热加加工工性性较较差差，不不能能在在脆脆性性敏敏感感区区(350850)长长期期使用，将产生使用，将产生475脆性。脆性。Cr-Ni双双相相不不锈锈钢钢为为Crl8-28、Ni2-10，同同时时加加入入Mn、Si等等元元素素。还还有有Cr
39、-Mn-Ni-N等等系系双双相相不不锈锈钢钢。可可分分三三类；类；Crl8型、型、Cr21型和型和Cr25型。型。1)Crl8型型不锈钢不锈钢 典型典型 瑞典瑞典3RE60钢。含钢。含Mo、Si等元素，长期加热有等元素，长期加热有475脆性。铁素体与奥氏脆性。铁素体与奥氏体的比例与加热温度有关。正常固溶退火状态下，体的比例与加热温度有关。正常固溶退火状态下，3RE60钢中钢中/约为约为1:1.2)Cr21型型 典型典型 瑞典瑞典SAF2205钢。与钢。与3RE60比，更比，更好耐蚀性，更耐点蚀，在好耐蚀性，更耐点蚀，在H2S介质中有良好耐应介质中有良好耐应力腐蚀性能。力腐蚀性能。3)Cr25型
40、型 占双相钢总量占双相钢总量50以上，应用广泛。含以上，应用广泛。含Mo、N双相不锈钢耐全面腐蚀，尤耐点蚀、缝隙双相不锈钢耐全面腐蚀，尤耐点蚀、缝隙腐蚀及应力腐蚀。腐蚀及应力腐蚀。双相不锈钢耐应力腐蚀原因1)裂裂纹纹起起源源于于奥奥氏氏体体裂裂纹纹，一一旦旦扩扩展展到到铁铁素素体体相相时时，在在低低应应力力下下，铁铁素素体体相相内内难难以以产产生生滑滑移移，裂纹中止，只有在高应力下，裂纹才能扩展裂纹中止，只有在高应力下，裂纹才能扩展;2)铁铁素素体体电电极极电电位位比比奥奥氏氏体体电电位位负负，对对奥奥氏氏体体起起到阴极保护作用；到阴极保护作用；3)双相不锈钢一般屈服强度较高，使其在腐蚀介双相不锈钢一般屈服强度较高，使其在腐蚀介质中的许用应力相应提高。质中的许用应力相应提高。