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1、金属腐蚀理论及腐蚀控制复习题 第一章 绪论 思考题 1.举例说明腐蚀的定义，腐蚀定义中的三个基本要素是什么，耐蚀性和腐蚀性概念的区别。答：腐蚀的定义：工程材料和周围环境发生化学或电化学作用而遭受的破坏 举例：工程材料和周围环境发生相互作用而破坏 三个基本要素：腐蚀的对象、腐蚀的环境、腐蚀的性质。耐蚀性：指材料抵抗环境介质腐蚀的能力。腐蚀性：指环境介质对材料腐蚀的强弱程度。2.金属腐蚀的本质是什么，均匀腐蚀速度的表示方法有哪些？答:金属腐蚀的本质：金属在大多数情况下通过发生化学反应或是电化学反应后，腐蚀产物变为化合物或非单质状态；从能量观点看，金属与周围的环境组成了热力学上不稳定的体系，腐蚀反应
2、使体系能量降低。均匀腐蚀速度的表示方法：深度：年腐蚀深度（pV）VP=th=d-V h 是试样腐蚀后厚度的减少量，单位 mm;V-代表失重腐蚀速度；t 是腐蚀时间，单位y；d 是金属材料的密度；VP所以的单位是 mm/y。增重：V+=StW=StWW10 W0 代表腐蚀前金属试样的质量，单位 g；W1代表腐蚀以后经除去腐蚀产物处理的试样质量，单位 g；S 代表试样暴露的表面积，单位 m2；t 代表腐蚀的时间，单位 h。失重：失重腐蚀速度(V)V=StW=StWW10 W0 代表腐蚀前金属试样的质量，单位 g；W1 代表腐蚀以后经除去腐蚀产物处理的试样质量，单位 g；S 代表试样暴露的表面积，单
3、位 m2；t代表腐蚀的时间，单位h。计算题 计算题 1.根据表 1 中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度 V-和年腐蚀深度 Vp，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。表 1 解：由题意得：（1）对碳钢在 30%HNO3(25)中有：V=W/st=(18.7153-18.6739)/452(20402034030)0.000001 =0.4694 g/h 又 d=m/v=18.7154/20400.003=7.798g/cm2h Vp=8.76V/d=8.760.4694/7.798=0.53mm/y 对铝在 30%HNO3(25)中有：V=W铝/st=(16.1
4、820-16.1347)/2(3040305405)4510-6 =0.3391g/h d=m铝/v=16.1820/(304050.001)=2.697g/cm3 说明：碳钢的 V比铝大，而 Vp 比铝小，因为铝在腐蚀的时候产生的是点腐蚀（2）对不锈钢在 20%HNO3(25)有：表面积 S=20.015220.0150.004=0.00179 m2 V=W/st=(22.3367-22.2743)/0.00179400=0.08715 g/m2h 试样体积为：V=1.520.4=2.827 cm3 d=W/V=22.3367/2.827=7.901 g/cm3 Vp=8.76V/d=8.7
5、60.08715/7.901=0.097mm/y 对铝有：表面积 S=20.02220.020.005=0.00314 m2 V=W/st=(16.9646-16.9151)/0.0031420=0.7882 g/m2h 试样体积为：V=220.5=6.28 cm3 d=W/V=16.9646/6.28=2.701 g/cm3 Vp=8.76V/d=8.760.7882/2.701=2.56mm/y 试样在 98%HNO3(85)时有：对不锈钢：V=W/st=(22.3367-22.2906)/0.001792=12.8771 g/m2h Vp=8.76V/d=8.7612.8771/7.90
6、1=14.28mm/y 对铝：V=W/st=(16.9646-16.9250)/0.0031440=0.3153g/m2h Vp=8.76V/d=8.760.3153/2.701=1.02mm/y 说明：硝酸浓度温度对不锈钢和铝的腐蚀速度具有相反的影响。3.镁在 0.5mol/L NaCl 溶液中浸泡 100 小时，共放出氢气 330cm3。试验温度 25 C,压力 760mmHg(760mmHg=1atm=101325Pa);试样尺寸为 20mm20mm0.5mm 的薄板。计算镁试样的失重腐蚀速度 Vp。（在 25时水的饱和蒸汽压为 23.8mmHg)解：由题意得：该试样的表面积为：S=2(
7、2020200.5200.5)106=84010-6m 压力 P=760mmHg-23.8 mmHg=736.2 mmHg=98151.9Pa 根据 PV=nRT 则有放出的氢气的物质的量为：n=PV/RT=98151.933010-6/8.315(25273.15)=0.01307mol 又根据 Mg 2H+Mg2+H2 Mg 腐蚀的量为 n(Mg)=0.01307mol 所以：V=nM(Mg)/St=0.0130724.3050/8401010-6100 =3.7817g/m2h 查表得：dMg=1.74 g/cm3 有：Vp=8.76V/d=8.763.7817/1.74=19.04mm
8、/y 4.表面积 4cm2的铁试样，浸泡在 5%盐酸溶液中，测出腐蚀电流为 Icor=0.55mA。计算铁试样的腐蚀速度 V-和 VP。解：由题意得：根据 V=A/nF=icor可知 V=（A/nF）Icor/s=55.8450.550.001/226.840.0001=1.4326g/m2h 查表得 d(Fe)=7.8g/cm3 Vp=8.76V/d=8.761.4326/7.8=1.61mm/y 即铁试样的腐蚀速度 V=1.4326 g/h Vp=1.61mm/y 补充知识点：1.腐蚀的分类 按腐蚀环境分类：大气腐蚀;土壤腐蚀;海水腐蚀;高温气体腐蚀;化工介质腐蚀 按腐蚀破坏形态分类：全面
9、腐蚀 局部腐蚀 按腐蚀作用的性质分类：电化学腐蚀：（金属和环境的相互作用是电化学反应，腐蚀过程有腐蚀电流产生）。化学腐蚀：（金属和环境的作用是化学反应，腐蚀过程无腐蚀电流产生）。物理腐蚀：（金属和环境相互作用是金属单纯的物理溶解）。第二章 腐蚀电池 思考题 1.腐蚀电池的概念和特点以及形成腐蚀电池的原因，与作为化学电源的原电池的区别在哪里？为什么干电池本身不是腐蚀电池，而锌壳内表面上形成的原电池是腐蚀电池？答：腐蚀电池：只能导致金属材料破坏而不能对外界作功的短路原电池。特点：腐蚀电池的阳极反应是金属的氧化反应，结果造成金属材料的破坏。腐蚀电池的阴、阳极短路（即短路的原电池），电池产生的电流全部
10、消耗在内部，转变为热，不对外做功。腐蚀电池中的反应是以最大限度的不可逆方式进行。(3)形成腐蚀电池原因：这是因为金属方面和环境方面存在电化学不均一性。金属材料方面：金属材料的成份不均匀性、金属表面的状态不均匀性、金属组织结构不均匀性、应力和变形的不均匀性、“亚微观”不均匀性。环境方面：金属离子浓度差异；溶解氧浓度差异；温度差异。（4）与化学电源的原电池的区别：原电池的氧化还原反应是分开进行的，即阳极氧化，阴极还原；腐蚀电池则在发生腐蚀位置同时同地进行反应。原电池是特殊的异相催化反应，受电极界面双电层影响较大。原电池中物质进行转变过程中有电子通过外电路；腐蚀电池工作中产生的电流完全消耗在电池内部
11、。（5）干电池本身不止锌壳内表面上的反应,干电池包括锌的电解反应和二氧化锰与氢气的反应,所以干电池本身不是腐蚀电池,而锌壳内表面上形成的原电池只导致锌材料破坏而不对外做有用功，是腐蚀电池。2.举例说明腐蚀电池的工作环节。解：以含杂质铜锌块浸于盐酸溶液中为例 阴极反应 金属的氧化反应，当氧化反应产物是可溶性离子时，一 般形式写成：MeMen+ne。Zn=Zn2+2e-阳极反应 溶液中的某些物质 D 的还原反应，一般形式：D+meDe 2H+2e=H2 电流回路 金属部分：电子的定向运动（电子由阳极流到阴极）溶液部分：离子的定向运动（阴离子由阴极向阳极迁移，阳离子由阳极向阴极迁移）在金属内部电流从
12、阴极到阳极，在溶液内部里电流从阳极到阴极，形成闭合回路。2.Evans 极化图的意义和作法，用 Evans 极化图表示腐蚀电流的影响因素，请用 Evans 极化图说明，铁和锌在同样的酸溶液中，虽然锌的平衡电位比铁的平衡电位更负，但由于析氢反应在锌上更难进行，因为锌的腐蚀电池比铁的腐蚀电流小 答：1）Evans 极化图的作法：在极化曲线图上忽略极化曲线的具体形状而用直线表示便得到 Evans 极化图。（若阴极和阳极的极化电位与电流的关系式线性的，就可以得到由直线表示的腐蚀极化图，称为 Evans 极化图）2）用 Evans 极化图表示影响腐蚀电流的因素 当起始电位差（E0c-E0a）增大，腐蚀电
13、流增大；当腐蚀电池的工作阻力增大（Pc,Pa或 R同时或分别增大），则腐蚀电流减小。这些影响用 Evans 极化图表示十分清楚。3）用 Evans 极化图表示腐蚀电池的控制类型 阴极极化控制 PcPa,R 可以忽略，即阴极反应的阻力在总阻力中占控制地位;阳极极化控制 PaPc,R 可以忽略，即阴极反应的阻力在总阻力中占控制地位;欧姆电阻控制 RPa,Pc,总阻力中以欧姆电阻为主。计算题 1.将铜片和锌片插在 3%NaCl 溶液中，测得铜片和锌片未接通时的电位分别为+0.05V 和 0.83V。当用导线通过电流表把铜片和锌片接通，原电池开始工作，电流表指示的稳定电流为 0.15mA。已知电路的欧
14、姆电阻为 200(1)原电池工作后阳极和阴极的电位差 Ec Ea 是多少？(2)阳极极化值 Ea与阴极极化值 Ec的绝对值之和 Ea+|Ec|等于多少?(3)如果阳极和阴极都不极化，电流表指示应为多少？(4)如果使用零电阻电流表，且溶液电阻可以忽略不计，那么电流达到稳态后，阳极与阴极的电位差 Ec Ea、阳极极化值与阴极极化值的绝对值之和Ea+|Ec|等于多少？电流表的指示又为多少？解：由题意得：（1）根据 Ec-Ea=IR 则有:Ec-Ea=IR=0.51mA200 欧=30mV=0.03V 即原电池工作后阳极和阴极的电压差 Ec-Ea=0.03V（2）Ea=Ea-Eoa|Ec|=Eoc-E
15、c Ea|Ec|=Ea-Eoa+Eoc-Ec=(Eoc-Eoa)-(Ec-Ea)=0.050.83-0.03=0.85V 即阳极极化值Ea与阴极极化值Ec的绝对值之和为 0.85V。（3）如果阳极和阴极都不极化，则有 Pc=0，Pa=0 Icor=(Eoc-Eoa)/R=(0.050.83)/200=0.0044A=4.4mA 即电流表指示应为 4.4mA。（4）当使用零电阻电流表时有，阳极与阴极的电位差 Ec=Ea，则有：电位差 Ec-Ea=0 由（2）知：Ea|Ec|=(Ea-Ec)-(Eoa-Eoc)=0-(-0.83-0.5)=0.88V Pc+Pa=(Eoc-EcEa-Eoa)/Ic
16、or=(0.88-0.03)/0.1510-3=5666.7 I=(Eoc-Eoa)/(Pc+Pa)=(0.050.83)/5666.7=0.000155A 2.某腐蚀体系的参数为：E0a=-0.4V，E0c=0.8V，Ecor=-0.2V。当 R=0 时，Icor=10mA,该腐蚀电池属于什么控制类型？如果欧姆电阻 R=90，那么 Icor为多少？腐蚀电池又属于什么控制类型？解：由题可知：当 R=0 时有：Icor=(Eoc-Eoa)/（Pc+Pa）Pc+Pa=(Eoc-Eoa)/Icor=（0.8+0.4）/1010-2=120 Pc=(Eoc-Ec)/Icor=(0.80.2)/1010
17、-3=100 则有 Pa=120-100=20 因为 PcPa，所以该电池属于阳极极化控制。当欧姆电阻 R=90时有：Icor=(Eoc-Eoa)/(Pc+Pa+R)=(0.8+0.4)/(120+90)=5.71mA 因为 R 与 Pc接近，所以该腐蚀电池为欧姆电阻和阳极极化共同控制。补充知识点：1.腐蚀电池的工作环节：（1）阳极反应：金属的氧化反应（2）阴极反应：溶液中某些物质的还原反应 (3)电流回路：金属部分电子的定向移动，电子由阳极流向阴极 溶液部分：离子的定向移动，阳离子由阳极向阴极移动，阴离子由阴极向阳极移动。在金属内部，电流从阴极到阳极，在溶液内部离子在阳极到阴极间产生定向迁移
18、从而形成闭合回路。2.法拉第定律：定义：氧化或还原1mol 的任何物质所需要的电量为nF 腐蚀电流密度：icor=Icor/S V=Aicor/nF A:金属的原子量，单位为g F：法拉第常数，1F=26.8Ah n:摩尔质量 3.腐蚀电池与化学电源的原电池相比，腐蚀电池的特点：腐蚀电池的阳极反应是金属的氧化反应，结果造成金属材料的破坏。腐蚀电池的阳极和阴极是短路的，电池工作时产生的电流完全消耗在电池内部，转变为热，不能对外做功。腐蚀电池中的反应是以最大限度的不可逆方式进行。第三章 电化学腐蚀的倾向（腐蚀热力学问题）思考题 1.请说明：电位的表示方法，平衡电位的意义，能斯特公式的应用，非平衡电
19、位的概念。答:1）电位：金属和溶液两相之间的电位差叫做电极系统的电极电位，简称电位，记为。电位的绝对值是无法测量的,只能测得其相对值，相对值记为 E，选一个参考电极和待测电极组成原电池系统，测得其电位差。规定标准氢电极的电位为 0.因此用标准氢电极作参考电极所测得的电位差就是待测电极相对于标准氢电极的电位值。（二者数值相等）。2）平衡电位的意义：当电极反应达到平衡时，电极系统的电位为平衡电位，亦称可逆电位，记为Ee,平衡电位总是和电极反应联系在一起。当电极系统处于平衡电位时，电极反应的正方向速度和逆方向速度相等，净反应速度为零。在两相之间物质的迁移和电荷的迁移都是平衡的,即没有物质与净电荷的积
20、累。3）能斯特公式的应用:将电极反应的平衡电位和参与电极反应的各组分的活度（或分压）即具体的腐蚀环境条件联系起来，有平衡电位计算公式lnvieRTEEMinF 例如，实验室氯气的制备方法之一，是用二氧化锰与浓盐酸反应；在加热的情况下，氯气可以不断发生。但是利用标准电极电势来判断上述反应的方向，却会得出相反的结论。能斯特方程中的参数 MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2+2H2O 还原剂的电极反应：Cl2+2e-=2Cl-（标准）=1.3583V 氧化剂的电极反应：MnO2+4H+2e-=Mn2+2H2O（标准）=1.228V E（标准）=1.228-1.3583=-0.15230 即：温度升
21、高 10后平衡电位正移 0.0139V。（2）当氧压力增加到原来的 10 倍时 Ee2=ERT(Po2/a4OH-)=E+RTln10/nF+RT(Po2/a4OH-)/nF E2=EeEe=RTln10/nF=(8.314298.15)/(496500)2.3=0.0148V0 即氧压力增大到原来的 10 倍时有氧电极平衡电位正移 0.0148V（3）当溶液 pH 值下降 1 时有 Ee=ERTln(Po2/a4OH-)=E+RTlnPo2/nF-4RTlnaOH-/nF E3=EeEe=ERTln Po2/nF4RT aOH-(ERTln Po2/nF4RT aOH/nF)=-4RT2.3
22、（PH-14）/nF+4RT2.3（pH-14）/nF=RT/F2.3=8.315298.152.3/96500=0.0591V0 即 pH 值下降 1 个单位，氧电压反应平衡电位正移 0.0591V。2.将铁置于饱和空气的碱溶液(pH=10)中，按阳极反应为(1)Fe+Fe2+2e(2)Fe+2OH-=Fe(OH)2+2e 计算腐蚀倾向，二者是否相同？为什么？解：在 pH=10 的碱溶液中，去极化还原反应为：O2+2H2O+4e-=4OH Ee=E0（OH-/O2）+RT(Po2/a4OH-)/nF=0.4010.0591lg(0.21/1016)/4=0.627V(1)当阳极反应为 Fe=
23、Fe22e-有 Fe22OH=Fe(OH)2 查得 Ksp Fe(OH)2=1.871015 a(Fe2+)=Ksp Fe(OH)2/aOH2=1.871015/10-8=1.87107mol/L 由：Fe=Fe2+2e 又有 Eea=-0.4400.02955lg a(Fe2）=-0.4400.02955lg1.810-7=-0.639V（2）当阳极反应为 Fe2OH-=Fe(OH)2+2e-查表有 EeFe(OH)2=-0.875V OH=104mol/L Ee=E0+RT(1/aOH4)/nF =-0.875(8.315298.15)/(296500)22.3lg104 =-0.639V
24、 综上则有两种计算所得结果相同，即二者的腐蚀倾向一样。3.将两根铜棒分别浸于 0.01mol/L CuSO4溶液和 0.5mol/L CuSO4溶液，组成一个金属离子浓差电池。(1)哪一根铜棒是阳极，哪一根铜棒是阴极？(2)写出阳极反应和阴极反应，计算其平衡电位。（3）该金属离子浓差电池的腐蚀倾向是多少伏？解：（1）铜棒在 0.01 mol/LCuSO4溶液中时有：Cu=Cu22e 查表得：(Cu2)=0.41 又根据 EeCu/Cu2+=E0RT a(Cu2+)/nF =0.3370.059lg(0.010.41)/2=0.266V 当铜棒在 0.5mol/LCuSO4溶液中时有：(Cu2)
25、=0.0668 Ee（Cu/Cu2+）=E0RT a(Cu2+)/nF =0.3370.059lg(0.50.0668)/2 =0.293V 因为 EeCu/Cu2Eec，所以铜不可能发生析氢腐蚀生成 Cu2+（2）Eo由题意可知，铜的氧化反应为 Cu2CN=Cu（CN）2e，则铜氧化反应的平衡电位为 Eea=RTln(aCu（CN）2)/(aCNaCN)=-0.446+0.0591lg10-4/0.52 =-0.647V 在 PH=10 的除氧硫酸铜溶液中有 2H+2e=H2 析氢反应的平衡电位 Eec=0.0591PH=-0.059110=-0.591V 由电位比较准则知 EecEea，所
26、以铜能发生析氢腐蚀。其腐蚀倾向 E=EecEea=-0.591-(-0.647)=0.056V=56mV 所以铜能发生析氢腐蚀，腐蚀倾向为 56mV。第六章 金属钝化 思考题 1.画出 Fe 钝化曲线并描述各过程。答：AB 是活性溶解区 e2FeFe2 BC 是钝化过渡区 e8H8OFeOH4Fe3432 CD 是稳定钝化区 eFeO6H6OH3Fe2322 DE 是过钝化区 eH4O2OOH422-C、维钝电流。B、致钝电流。1、致钝电流密度，i 致越小说明体系越容易钝化。2、Ep 致钝化电位，B 点对应的电位，Ep 负值越大，体系越容易钝化。3、C 维钝电流，i 维越小，钝化膜的保护性能越
27、好。4、CD，钝化区电位越宽，金属钝态越稳定。2、简述金属腐蚀的成相膜理论和吸附理论 答：金属腐蚀的成相膜：表面上生成成相的保护性固体产生膜（多数为氧化物膜），将金属和溶液机械隔离开，由于氧化物膜溶解速度很小，因而使金属腐蚀速度大大降低。支持成相膜理论的实验事实：浓硝酸中铁表面钝化膜是 r-Fe2O3,钝化膜厚度为25-30A0.金属腐蚀的吸附：金属表面（或部分表面）上形成了氧和含氧粒子的吸附层，使得金属表面的化学结合力饱和，阳极反应活化能增大，因而金属溶解速度降低，即吸附理论强调了钝化是金属反应能力降低造成的，而不是膜的机械隔离。支持吸附理论的实验事实：对某些体系只需要通入极小的电量，就可以
28、使金属钝化，这些电量甚至不足以形成单原子吸附氧层。补充知识点：1.钝态的特征：金属钝化以后腐蚀速度大大降低；钝化后金属的电位强烈正移；钝化膜的稳定性；钝化只是金属表面性质的改变 2.钝化的定义：在一定的条件下，当金属的电位由于外加阳极电流或局部阳极电流而移向正方向时，原来活泼地溶解着金属表面状态会发生某种突变，金属的溶解速度则急速下降，这种表面状态的突变过程叫做钝化。3.钝化参数：致钝电流密度，i致表示腐蚀体系钝化的难易程度；致钝化电位，Ep，极化电位超过 Ep 才能使金属钝化；维钝电流密度，i维对应于金属钝化后腐蚀速度；钝化区电位范围，钝化区电位范围越宽，表明金属钝态越稳定。4.实现自钝化的
29、途径：提高金属材料的钝化性能；加入阳极性缓蚀剂，抑制阳极反应，使 Ep和 ip降低。5.Flade 电位：在金属钝态转变为活态的电位衰减曲线上，“平台”对应的电位。Ef越低，表示金属钝态越稳定。第七章 金属的高温氧化 思考题 1.金属表面上膜具有保护性的条件是什么？答：(1)体积条件，氧化物体积与消耗的金属体积之比大于1,是氧化膜具有保护的必要条件。(2)膜具有良好的化学稳定性，致密，缺陷少，蒸汽压低。（3）生成的膜具有一定的强度与塑性，与基体结合牢固，否则，由于膜生成过程体积膨胀产生的内应力能造成膜的破裂（4）PB 比大于 1（氧化物具有保护性的必要条件）2.提高合金高温抗氧化性能的途径有哪
30、些？答：(1)按 Hauffe 原子价定律，加入适当合金元素，减少氧化膜中的缺陷浓度。（2）生成具有良好保护作用的复合氧化物膜。（3）通过选择性氧化形成保护性优良的氧化膜。（4）增加氧化物膜与基体金属的结合力，在耐热钢和耐热合金中加入稀土元素能显著提高高温抗氧化性能。3.请简述氧化膜的生长的历程 答：(1)初期：物理过程（氧的扩散和吸附）（2）中前期：化学过程(氧和金属生成氧化物)（3）后期：电化学过程(膜的增厚)计算题 1.已知 PdO 在 850的分解压力等于 500mmHg，在该温度下 Pd 在空气中和 1atm 氧气中是否能氧化？解：由题意，得，2Pd+2O=2PdO 的分解压力atm
31、mmHgmmHgPPdO658.0760500 在(850+273.15)k时，1atm中的自由焓变化为中能被氧化在金属atmPdmolKJGatmPatmPmolKJmolJmolJPPRTGPdOOOPdO10/91.3.658.01/91.3/86.3909/1658.0ln)15.273850(314.8ln22(2)空气P=0.21atm Pd在空气中有：补充知识点：1.金属的高温氧化的定义：金属在高温气相环境中和氧或含氧物质发生化学反应，转变为金属氧化物。2.氧化膜成长的实验规律：直线规律：y=kt;（简单）抛物线规律：y2=kt;混合抛物线规律：ay2+by=kt;对数规律：y=
32、k1lgt+k2(tt0);反对数规律：1/y=k3-k4lgt(tt0)3.铁的氧化物膜是多层的，由里到外分别是Fe2O3、Fe3O4、FeO。第八章 局部腐蚀 1.局部腐蚀的定义，类型和危害特征 答：局部腐蚀的定义：是指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。主要类型（写出 5 种以上）：（1）晶间腐蚀、缝隙腐蚀；（2）点偶腐蚀、氢损伤、细菌腐蚀、杂散电流腐蚀；（3）小孔腐蚀、选择性腐蚀；（4）应力腐蚀、磨损腐蚀 危害的特征：危害性；集中性；突发性 2.造成电位腐蚀的影响因素 答：影响因素 （1）腐蚀电位差 腐蚀电位差表示电偶腐蚀的倾向，
33、两种金属在使用环境中的腐蚀电位相差越大，组成电偶对时阳极金属收到加速腐蚀破坏的可能性越大。（2）极化性能 一般来说，在阴极性金属1M上去极化剂还原反应越容易进行，即阴极反应极化性能越弱，阳极性金属2M的电偶腐蚀效应越大，造成的破坏越严重。（3）阴、阳极表面面积21S/S 随着阴极性金属1M面积增大，阳极性金属2M的电偶电流密度 ig都增大，电偶腐蚀破坏加重。（4）溶液导电性 溶液导电性对电偶电流的分布有很大的影响。3.简述不锈钢的贫铬理论，提高不锈钢抗晶间腐蚀的措施 答：不锈钢在弱氧化性介质中发生的晶间腐蚀可以用贫铬理论解释（1）奥氏体不锈钢 碳在奥氏体中的饱和溶解度小于 0.02，一般不锈钢
34、的含碳量都高于这个数值，当不锈钢从固溶温度冷却下来时，碳处于过饱和，受到敏化处理时，碳和铬形成碳化物在晶界析出。由于碳化铬含铬量很高，而铬在奥氏体中扩散率很低，这样在晶界两侧形成了贫铬区，其含铬量低于 12。因而钝化性能与晶粒不同，即晶界区和晶粒本体有了明显的差异。（2）铁素体不锈钢 碳在铁素体中的溶解度更小，但铬在铁素体中的扩散速度较大(比在奥氏体中大两个数量级)，这样的特点使铁素体不锈钢甚至从高温区快速冷却时也较易析出碳化铬。形成晶界贫铬区。在 700800退火时，由于铬比较快自晶粒内部向晶界扩散而消除贫铬区，从而使晶间腐蚀倾向降低。(3)提高不锈钢抗晶间腐蚀的措施 a.固溶处理，避免敏化
35、处理 b.加入稳定元素钛或铌 c.降低含碳量 4.Scc 定义、特征及影响因素 答：Scc：应力腐蚀是应力和环境腐蚀的联合作用造成的金属破坏，在固定（静止）应力情况，称为应力腐蚀破裂（或应力腐蚀开裂）特征：a、主要是合金发生 Scc，纯金属极少发生；b、对环境的选择性；c、只有拉应力才引起 Scc，压应力反而会阻止或延缓 Scc 的发生；d、裂缝方向宏观上和拉应力垂直，其形态有晶间型、穿晶型、混合型；e、Scc 有孕育期，因此 Scc 的破断时间tf 可分为孕育期、发展期和快断期三部分；f、发生 Scc 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 Scc 时均匀腐蚀速度很小，
36、因此金属失重甚微。影响因素：力学因素 a、应力 应力使材料发生形变，而形变使表面膜破裂，应力与环境腐蚀的相互促进，才使得材料在很弱的腐蚀性介质中发生破坏 b、临界应力和临界应力强度因子 腐蚀因素 a、Scc 对环境有选择性；b、氧化剂的存在有决定性作用；c、温度有着重要的影响，一般来说，温度升高，材料发生 Scc 倾向升高；d、干湿交替环境使有害离子浓缩，Scc更容易发生。冶金因素 合金的化学成分、热处理、组织结构、加工状态对其 Scc 敏感性都有影响，对于奥氏体不锈钢在氯化物溶液中的 Scc 来说，提高 Ni 含量，加入硅、铜，有利于提高耐 Scc性能，增加碳含量也有利于提高不锈钢耐 Scc
37、 性能，但含碳量大则容易产生晶间型 Scc 5 缝隙腐蚀的定义 答:缝隙腐蚀是指腐蚀破坏发生在金属表面上的缝隙部位，在缝隙内区域，腐蚀破坏形态可以是蚀孔、蚀坑，也可以是全面腐蚀。6.腐蚀疲劳的定义和特征？答：腐蚀疲劳的定义：在循环应力（交变应力）和腐蚀环境的联合作用下，金属材料发生的严重腐蚀破坏叫做腐蚀疲劳（CF）腐蚀疲劳的特征：（1）任何金属（包括纯金属）在任何介质中都能发生腐蚀疲劳，即不要求特定的材料-环境组合（2）环境条件（腐蚀介质条件种类、温度、PH 值、氧含量等）对材料的腐蚀疲劳行为都是显著影响（3）纯疲劳性能与循环频率无关，腐蚀疲劳性能与频率有关 （4）腐蚀疲劳裂纹主要为穿晶型（5
38、）对金属材料进行阳极极化，可使裂纹扩展速度明显降低 补充知识点：1.电偶序：将各种金属材料在某种环境中的腐蚀电位测量出来，并把它们从高到低排列，便得到电偶序。2.晶间腐蚀：指的是腐蚀主要发生在金属材料的晶粒间界区，沿着晶界发展，即晶界区溶解速度远大于晶粒溶解速度。第九章 腐蚀控制概论 1.腐蚀控制的定义:调节金属材料与环境之间的相互作用，使金属设备、结构或零件保持其强度和功能，不至于因发生腐蚀而劣化甚至损坏（失效），以实现长期安全运行，叫做腐蚀控制，也叫做腐蚀控制。2.腐蚀控制的途径 答：金属材料 1）为预定使用环境选择恰当的耐蚀材料（选材）。2）研制在使用环境中具有更优良耐腐性能的新材料。环
39、境 降低环境对金属材料的腐蚀性 界面 1）避免设备暴露表面局部区域条件强化。2）用覆盖层将金属材料与环境隔离开。3.腐蚀控制的原则:经济上合理、技术上可行、管理上有效。第十章 防腐蚀设计 1.防腐设计：防腐设计包括耐蚀材料的选择（主体设备材料、零部件材料、覆盖材料），在设备结构设计和强度校核中考虑腐蚀控制的要求，在设计中为准备采用的防护技术（如覆盖层）提供必要的实施条件，对加工制造技术提出提示性意见。第十一章 加工建造和操作运行中的腐蚀控制 1.腐蚀控制工艺操作的一般原则：兼顾工艺和腐蚀控制的要求，制定适宜的工艺操作规程 保持平稳操作，防止工艺参数大幅度波动 控制原料及工艺水质量，特别要严格控
40、制有害杂质的含量。第十二章 防护方法 1.阴极保护效应：金属-电解质溶液腐蚀体系收到阴极极化时，电位负移，金属阳极氧化过电位a 减小，反应速度减小，因而金属腐蚀速度减小，称为阴极保护效应。2.阴极保护参数：保护电位 Epr:阴极保护中所取的极化电位（最小）保护电流密度ipr：与所取保护单位对应的外加极化电流密度 3.阳极保护实现必须具备的两个条件：腐蚀体系的阳极极化曲线上存在钝化区，即在阳极极化时金属能够钝化；阳极极化时金属的电位要正移到钝化区内。4.阳极保护参数 致钝电流密度i致：使金属钝化所需的外加阳极极化电流密度。维钝电流密度i维：钝化区所对应的阳极极化电流密度。5.缓蚀剂定义：在腐蚀环
41、境中以适当浓度的形式，（一般是以很少的剂量）添加某种物质，能使金属的腐蚀速度大大降低，这种物质叫做缓蚀剂（即腐蚀抑制剂）。6.覆盖层的保护效果和使用寿命取决的三个因素:材料在基体表面上是完全覆盖的。覆盖层的均匀连续、孔隙和缺陷少。覆盖层与基体金属的结合力良好。7.覆盖层保护技术的主要种类:金属覆盖层、非金属覆盖层、化学转化膜 8.金属镀层：电镀、喷涂、渗镀、热浸、化学镀、真空镀（PVD）9.参比电极的基本要求:电位稳定不容易极化安装方便,使用可靠 第十三章 金属在某些环境中的腐蚀与防护 1.空气的相对湿度:空气中水蒸气的含量与同温度下饱和水蒸气含量的比值。2.大气腐蚀的三种类型：干的大气腐蚀(
42、是纯的化学氧化过程)、潮的大气腐蚀(是阳极极化控制)、湿的大气腐蚀(是阴极极化控制)。3.大气腐蚀的特点：氧分子还原反应速度较大，成为主要的阴极过程，即使金属表面的液膜呈酸性，氧分子还原反应仍占阴极过程的主要地位；氧容易到达金属表面，有利于金属钝化，潮的大气腐蚀受阳极极化控制，湿的大气腐蚀受阴极极化控制。4.土壤的腐蚀性：土壤是土粒、水和空气的混合物，由于水中溶有各种盐类，故土壤是一种腐蚀性电解质，金属在土壤中的腐蚀属于电化学腐蚀；土壤是复杂的多相结构，含有多种无机物质和有机物质，这些物质的种类和含量既影响土壤的酸碱性，又影响土壤的导电性。5.影响土壤腐蚀性的因素：含水量、含盐量、pH 值、电阻率。6.海水腐蚀的特点：由于海水导电性好，腐蚀电池中的欧姆电阻很小，因此异金属接触能造成阳极性金属发生显著的点偶腐蚀破坏。海水中含有大量的氯离子，容易造成金属钝态局部破坏。碳钢在海水中发生吸氧腐蚀，凡是使氧极限扩散电流密度增大的因素，如空气良好，流速增大，都会使碳钢腐蚀速度增大。按海洋环境的腐蚀分为：海洋大气区、飞溅区、潮汐区、全浸区和海泥区。