耐蝕材料緒論

1、耐蝕材料耐蝕材料耐蝕材料耐蝕材料材料科學(xué)與工程學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院主講教師：蔡元興主講教師：蔡元興耐蝕材料耐蝕材料1 1耐腐蝕金屬材料耐腐蝕金屬材料 于福州于福州 科學(xué)技術(shù)出版社科學(xué)技術(shù)出版社2 2耐腐蝕非金屬材料及應(yīng)用耐腐蝕非金屬材料及應(yīng)用陳正鈞陳正鈞 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社3 3、金屬腐蝕與控制金屬腐蝕與控制 孫躍孫躍 哈工大出版社哈工大出版社 200720074 4、材料的腐蝕性和腐蝕數(shù)據(jù)材料的腐蝕性和腐蝕數(shù)據(jù)董建中董建中 化工出版社化工出版社 20072007教材及參考書：教材及參考書：耐蝕材料耐蝕材料中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào)腐蝕與防護(hù)腐蝕與防護(hù)腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)腐

2、蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)材料保護(hù)材料保護(hù)表面技術(shù)表面技術(shù)中國表面工程中國表面工程國內(nèi)主要專業(yè)雜志國內(nèi)主要專業(yè)雜志: :耐蝕材料耐蝕材料CorrosionMaterial PerformanceNational Association of Corrosion EngineersNACE（美國腐蝕工程師協(xié)會）（美國腐蝕工程師協(xié)會）Corrosion ScienceBritish Corrosion Journal國外主要專業(yè)雜志國外主要專業(yè)雜志: :耐蝕材料耐蝕材料1本課程側(cè)重金屬材料的耐蝕性；本課程側(cè)重金屬材料的耐蝕性；2本課程主要從材料本身的特性出發(fā)介紹常用材料的耐蝕性，不本課程主要從材料本身的特性

3、出發(fā)介紹常用材料的耐蝕性，不講腐蝕理論（另一門課介紹）；講腐蝕理論（另一門課介紹）；3考察方式：測驗(yàn)（開卷）考察方式：測驗(yàn)（開卷）+作業(yè)作業(yè)+出勤；出勤；4教材教材-常用金屬材料的耐腐蝕性能常用金屬材料的耐腐蝕性能 5.參考書：金屬材料耐蝕方面的書籍。參考書：金屬材料耐蝕方面的書籍。耐蝕材料耐蝕材料 人類的文明進(jìn)步都是與應(yīng)用和發(fā)展日新月異的新材料分不開的。人類的文明進(jìn)步都是與應(yīng)用和發(fā)展日新月異的新材料分不開的。歷史學(xué)家甚至用材料的名稱標(biāo)記不同的時(shí)代，如石器時(shí)代、青銅器歷史學(xué)家甚至用材料的名稱標(biāo)記不同的時(shí)代，如石器時(shí)代、青銅器時(shí)代、鐵器時(shí)代等。時(shí)代、鐵器時(shí)代等。 腐蝕在我們身邊每時(shí)每刻悄悄地發(fā)生

4、著，它吞噬著人們的勞動腐蝕在我們身邊每時(shí)每刻悄悄地發(fā)生著，它吞噬著人們的勞動成果，改變了歷史的原貌。成果，改變了歷史的原貌。當(dāng)今世界，哪一項(xiàng)技術(shù)發(fā)展不是以材料發(fā)展作為前提和保證呢？當(dāng)今世界，哪一項(xiàng)技術(shù)發(fā)展不是以材料發(fā)展作為前提和保證呢？但材料有一大公敵但材料有一大公敵-腐蝕！腐蝕！第第1章緒論章緒論耐蝕材料耐蝕材料 腐蝕（腐蝕（CorrosionCorrosion）是指材料與它所處環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)）是指材料與它所處環(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)- -物理的相互作用而引起的變質(zhì)和破壞現(xiàn)象。物理的相互作用而引起的變質(zhì)和破壞現(xiàn)象。 例如：鐵生銹、不銹鋼穿孔、橡膠老化、銅生銅綠、石頭風(fēng)化例如：鐵生銹、不銹鋼

5、穿孔、橡膠老化、銅生銅綠、石頭風(fēng)化等都屬于腐蝕。等都屬于腐蝕。1.1材料腐蝕的基本概念材料腐蝕的基本概念1.1.1 腐蝕的定義腐蝕的定義:耐蝕材料耐蝕材料 材料腐蝕定義是材料腐蝕定義是“材料腐蝕是材料受環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)作用、電材料腐蝕是材料受環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)作用、電化學(xué)作用和化學(xué)作用和/ /或物理作用下引起的變質(zhì)和破壞的現(xiàn)象或物理作用下引起的變質(zhì)和破壞的現(xiàn)象”。 耐蝕材料耐蝕材料1.1.2金屬腐蝕的定義金屬腐蝕的定義 金屬材料在人類社會文明發(fā)展史上占有極為重要的地位，人們金屬材料在人類社會文明發(fā)展史上占有極為重要的地位，人們最為熟悉的腐蝕現(xiàn)象就是金屬材料的腐蝕。最為熟悉的腐蝕現(xiàn)象就是金屬材料的腐蝕

6、。 金屬與所處周圍環(huán)境（介質(zhì)）之間發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引金屬與所處周圍環(huán)境（介質(zhì)）之間發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引起的破壞或變質(zhì)。其中也包括上述因素與機(jī)械因素或生物因素的共起的破壞或變質(zhì)。其中也包括上述因素與機(jī)械因素或生物因素的共同作用。某些物理作用（例如金屬在某些液態(tài)金屬中的物理溶解現(xiàn)同作用。某些物理作用（例如金屬在某些液態(tài)金屬中的物理溶解現(xiàn)象）也可以歸入金屬腐蝕范疇。象）也可以歸入金屬腐蝕范疇。耐蝕材料耐蝕材料 “生銹生銹”特指鋼鐵和鐵基合金的腐蝕。它是在氧和水的作用下特指鋼鐵和鐵基合金的腐蝕。它是在氧和水的作用下形成的主要由含水形成的主要由含水氧化鐵組成的腐蝕產(chǎn)物氧化鐵組成的腐蝕產(chǎn)物“鐵銹

7、鐵銹”。有色金屬。有色金屬及其合金可以發(fā)生腐蝕，但不及其合金可以發(fā)生腐蝕，但不“生銹生銹”，而是形成其他產(chǎn)物。如，而是形成其他產(chǎn)物。如銅和銅合金會生成銅和銅合金會生成“銅綠銅綠”CuCO3. Cu（OH）2，鋅表面生成，鋅表面生成Zn2（OH）2CO3等。等。 耐蝕材料耐蝕材料對于腐蝕，做以下幾點(diǎn)解釋：對于腐蝕，做以下幾點(diǎn)解釋：1材料與其周圍環(huán)境的作用包括化學(xué)作用（如氧化），電化學(xué)作材料與其周圍環(huán)境的作用包括化學(xué)作用（如氧化），電化學(xué)作用（微電池作用），物理作用（溶解，）。用（微電池作用），物理作用（溶解，）。2金屬腐蝕的定義：金屬與所處周圍環(huán)境（介質(zhì)）之間發(fā)生化學(xué)金屬腐蝕的定義：金屬與所處周

8、圍環(huán)境（介質(zhì)）之間發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引起的破壞或變質(zhì)。其中也包括上述因素與機(jī)械因或電化學(xué)作用而引起的破壞或變質(zhì)。其中也包括上述因素與機(jī)械因素或生物因素的共同作用。某些物理作用（例如金屬在某些液態(tài)金素或生物因素的共同作用。某些物理作用（例如金屬在某些液態(tài)金屬中的物理溶解現(xiàn)象）也可以歸入金屬腐蝕范疇。屬中的物理溶解現(xiàn)象）也可以歸入金屬腐蝕范疇。3由于金屬和合金遭受腐蝕后又回復(fù)到了礦石的化合物狀態(tài)，所由于金屬和合金遭受腐蝕后又回復(fù)到了礦石的化合物狀態(tài)，所以金屬腐蝕也可以說是以金屬腐蝕也可以說是“冶金的逆過程冶金的逆過程”。耐蝕材料耐蝕材料指采用指采用防護(hù)技術(shù)的費(fèi)用防護(hù)技術(shù)的費(fèi)用和發(fā)生腐蝕破壞以后

9、的維修、更換費(fèi)用和勞和發(fā)生腐蝕破壞以后的維修、更換費(fèi)用和勞務(wù)費(fèi)用，務(wù)費(fèi)用，以及腐蝕造成的損失等以及腐蝕造成的損失等 。1.2腐蝕的危害與腐蝕控制的重要性腐蝕的危害與腐蝕控制的重要性1.2.1腐蝕的危害腐蝕的危害1、直接經(jīng)濟(jì)損失：、直接經(jīng)濟(jì)損失：耐蝕材料耐蝕材料指設(shè)備發(fā)生腐蝕破壞造成停工、停產(chǎn)；跑、冒、滴、漏造成物料流指設(shè)備發(fā)生腐蝕破壞造成停工、停產(chǎn)；跑、冒、滴、漏造成物料流失；腐蝕使產(chǎn)品污染，質(zhì)量下降，設(shè)備效率降低，能耗增加；在計(jì)失；腐蝕使產(chǎn)品污染，質(zhì)量下降，設(shè)備效率降低，能耗增加；在計(jì)算壁厚時(shí)需增加腐蝕裕度，造成鋼材浪費(fèi)等。算壁厚時(shí)需增加腐蝕裕度，造成鋼材浪費(fèi)等。 （具有不可預(yù)測性（具有不可

10、預(yù)測性，不易計(jì)算），不易計(jì)算）2、間接經(jīng)濟(jì)損失：、間接經(jīng)濟(jì)損失：耐蝕材料耐蝕材料3 3、金屬資源和能源的嚴(yán)重浪費(fèi)、金屬資源和能源的嚴(yán)重浪費(fèi) 腐蝕還對環(huán)境產(chǎn)生很大的影響：設(shè)備和管道因腐蝕而泄漏，使腐蝕還對環(huán)境產(chǎn)生很大的影響：設(shè)備和管道因腐蝕而泄漏，使有毒有害物料進(jìn)入大氣、土壤和水源，既污染了環(huán)境又使生產(chǎn)原料有毒有害物料進(jìn)入大氣、土壤和水源，既污染了環(huán)境又使生產(chǎn)原料浪費(fèi)。浪費(fèi)。 此外，為了減輕腐蝕，保護(hù)設(shè)備，使用某些涂料和緩蝕劑（如此外，為了減輕腐蝕，保護(hù)設(shè)備，使用某些涂料和緩蝕劑（如水處理中的鉻酸鹽、聚磷酸鹽）對環(huán)境都有害。水處理中的鉻酸鹽、聚磷酸鹽）對環(huán)境都有害。4 4、社會危害社會危害5、污

11、染人類生存環(huán)境、污染人類生存環(huán)境耐蝕材料耐蝕材料6 6、阻礙新技術(shù)的發(fā)展、阻礙新技術(shù)的發(fā)展 一項(xiàng)新技術(shù)、新產(chǎn)品的產(chǎn)生過程，往往會遇到需要克服的腐蝕一項(xiàng)新技術(shù)、新產(chǎn)品的產(chǎn)生過程，往往會遇到需要克服的腐蝕問題，只有解決了這些問題，新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工業(yè)才得以發(fā)問題，只有解決了這些問題，新技術(shù)、新產(chǎn)品、新工業(yè)才得以發(fā)展。展。 如不銹鋼的發(fā)明和應(yīng)用大大促進(jìn)了硝酸和合成氨工業(yè)的發(fā)展。如不銹鋼的發(fā)明和應(yīng)用大大促進(jìn)了硝酸和合成氨工業(yè)的發(fā)展。 美國的的阿波羅空間計(jì)劃中，氧化劑美國的的阿波羅空間計(jì)劃中，氧化劑N N2 20 04 4的儲罐是使用高強(qiáng)的儲罐是使用高強(qiáng)度鈦合金制造的，這是通過應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)選出的。但在

12、運(yùn)行前的模度鈦合金制造的，這是通過應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)選出的。但在運(yùn)行前的模擬試壓擬試壓( (壓力為規(guī)定值的壓力為規(guī)定值的1.51.5倍倍) )中很快發(fā)生破裂，原因是應(yīng)力腐蝕中很快發(fā)生破裂，原因是應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)中使用的試驗(yàn)中使用的N N2 20 04 4是不純的，含有是不純的，含有NONO，而模擬實(shí)際使用的，而模擬實(shí)際使用的N N2 20 04 4純度高，不含純度高，不含NONO。經(jīng)分析研究加入。經(jīng)分析研究加入0.60.6N0N0之后才得以解決。之后才得以解決。 這說明試驗(yàn)介質(zhì)和實(shí)際工作介質(zhì)不同必然造成材料腐蝕行為的這說明試驗(yàn)介質(zhì)和實(shí)際工作介質(zhì)不同必然造成材料腐蝕行為的不同。不同。耐蝕材料耐蝕材料 腐蝕

13、造成的危害極大，不僅帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且給人類腐蝕造成的危害極大，不僅帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且給人類賴以生存的環(huán)境造成嚴(yán)重的污染和能源的嚴(yán)重?fù)p耗，與當(dāng)今全球倡賴以生存的環(huán)境造成嚴(yán)重的污染和能源的嚴(yán)重?fù)p耗，與當(dāng)今全球倡導(dǎo)的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略相抵觸。因此，學(xué)習(xí)和研究腐蝕的基本原理，導(dǎo)的可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略相抵觸。因此，學(xué)習(xí)和研究腐蝕的基本原理，減緩和控制腐蝕破壞的發(fā)生，不僅有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，而且有巨大減緩和控制腐蝕破壞的發(fā)生，不僅有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，而且有巨大的社會效益。同時(shí)對促進(jìn)新技術(shù)、新工藝的發(fā)展也是必不可缺的。的社會效益。同時(shí)對促進(jìn)新技術(shù)、新工藝的發(fā)展也是必不可缺的。1.2.2腐蝕控制及其重要性

14、腐蝕控制及其重要性耐蝕材料耐蝕材料 化學(xué)介質(zhì)腐蝕、大氣腐蝕、海水腐蝕、土壤腐蝕、雜散電流腐化學(xué)介質(zhì)腐蝕、大氣腐蝕、海水腐蝕、土壤腐蝕、雜散電流腐蝕、細(xì)菌腐蝕、磨損腐蝕、應(yīng)力腐蝕和接觸腐蝕蝕、細(xì)菌腐蝕、磨損腐蝕、應(yīng)力腐蝕和接觸腐蝕1.3腐蝕的分類腐蝕的分類1.3.1按腐蝕環(huán)境分按腐蝕環(huán)境分:耐蝕材料耐蝕材料 電化學(xué)腐蝕：電化學(xué)腐蝕：金屬與電解質(zhì)發(fā)生電化學(xué)作用而引起的破壞。指金屬與電解質(zhì)發(fā)生電化學(xué)作用而引起的破壞。指金屬表面與離子導(dǎo)電的介質(zhì)因發(fā)生電化學(xué)作用而產(chǎn)生的破壞。在腐金屬表面與離子導(dǎo)電的介質(zhì)因發(fā)生電化學(xué)作用而產(chǎn)生的破壞。在腐蝕過程中反應(yīng)至少包含一個(gè)陽極反應(yīng)一個(gè)陰極反應(yīng)，并以流過金屬蝕過程中反

15、應(yīng)至少包含一個(gè)陽極反應(yīng)一個(gè)陰極反應(yīng)，并以流過金屬內(nèi)部的電子流和介質(zhì)中的離子流聯(lián)系在一起。內(nèi)部的電子流和介質(zhì)中的離子流聯(lián)系在一起。 物理腐蝕：物理腐蝕：單純物理溶解作用而引起的破壞。單純物理溶解作用而引起的破壞。1.3.2 按腐蝕反應(yīng)機(jī)理分：按腐蝕反應(yīng)機(jī)理分： 化學(xué)腐蝕：化學(xué)腐蝕：金屬與非電解質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)作用而引起的破壞。金屬與非電解質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)作用而引起的破壞。指金屬表面介質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的破壞。發(fā)生引起化學(xué)指金屬表面介質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的破壞。發(fā)生引起化學(xué)腐蝕的氧化還原反應(yīng)時(shí)金屬與氧化劑表面的原子直接相互作用而形腐蝕的氧化還原反應(yīng)時(shí)金屬與氧化劑表面的原子直接相互作用而形

16、成腐蝕產(chǎn)物，沒有電流產(chǎn)生。成腐蝕產(chǎn)物，沒有電流產(chǎn)生。耐蝕材料耐蝕材料2MOOPPMOMTPO,2212MOOPP2MOOPP反應(yīng)處于平衡狀態(tài)反應(yīng)處于平衡狀態(tài)反應(yīng)向氧化物分解方向進(jìn)行反應(yīng)向氧化物分解方向進(jìn)行反應(yīng)向氧化物生成方向進(jìn)行反應(yīng)向氧化物生成方向進(jìn)行金屬的氧化金屬的氧化:耐蝕材料耐蝕材料3232223132323CFeCOCFeCOCH OFeCOHFeOFeCOFe 脫脫 碳碳危害：危害：1 、破壞表面膜，降低膜的保護(hù)作用、破壞表面膜，降低膜的保護(hù)作用2 、表面硬度下降，降低耐磨性和疲勞強(qiáng)度、表面硬度下降，降低耐磨性和疲勞強(qiáng)度耐蝕材料耐蝕材料氫腐蝕氫腐蝕氫腐蝕可分為兩個(gè)階段氫腐蝕可分為兩個(gè)

17、階段: :24323CHFeCHFe氫脆階段：韌性降低，材料變脆氫脆階段：韌性降低，材料變脆氫腐蝕階段：產(chǎn)生裂紋和氣泡氫腐蝕階段：產(chǎn)生裂紋和氣泡耐蝕材料耐蝕材料危害性表現(xiàn)在：危害性表現(xiàn)在：膜體積大；膜體積大；膜中的晶格缺陷濃度高；膜中的晶格缺陷濃度高；膜的熔點(diǎn)低。膜的熔點(diǎn)低。金屬與含硫氣體（硫蒸汽，金屬與含硫氣體（硫蒸汽，SO2，H2S)接觸生成硫化物。接觸生成硫化物。高溫硫化高溫硫化耐蝕材料耐蝕材料 腐蝕分布在整個(gè)金屬截面，結(jié)果使金屬結(jié)構(gòu)截面尺寸減少，直腐蝕分布在整個(gè)金屬截面，結(jié)果使金屬結(jié)構(gòu)截面尺寸減少，直至完全破壞。至完全破壞。1 1、全面腐蝕：、全面腐蝕：1.3.3按腐蝕破壞的形式分類按

18、腐蝕破壞的形式分類耐蝕材料耐蝕材料( (一一) )重量指標(biāo)重量指標(biāo))/(21hmgtSWWVoo以單位面積金屬在單位時(shí)間內(nèi)因腐蝕而造成的重量損失表示。以單位面積金屬在單位時(shí)間內(nèi)因腐蝕而造成的重量損失表示。金屬腐蝕速度的表示方法金屬腐蝕速度的表示方法耐蝕材料耐蝕材料(二) 深度指標(biāo)均勻腐蝕的三級評判標(biāo)準(zhǔn)金屬的厚度因腐蝕而減少的量金屬的厚度因腐蝕而減少的量(mm)(mm)。耐蝕材料耐蝕材料2、局部腐蝕、局部腐蝕局部腐蝕破壞有如下特征局部腐蝕破壞有如下特征 : 腐蝕作用在金屬表面的局部區(qū)域，而其它大部分表面幾乎不腐腐蝕作用在金屬表面的局部區(qū)域，而其它大部分表面幾乎不腐蝕或腐蝕很輕微。蝕或腐蝕很輕微。

19、復(fù)雜性復(fù)雜性 集中性集中性突發(fā)性突發(fā)性耐蝕材料耐蝕材料 金屬方面或溶液方面存在較大的電化學(xué)不均一性，因而形成金屬方面或溶液方面存在較大的電化學(xué)不均一性，因而形成了可以明確區(qū)分的陽極區(qū)和陰極區(qū)，它們遵循不同的電化學(xué)反應(yīng)規(guī)了可以明確區(qū)分的陽極區(qū)和陰極區(qū)，它們遵循不同的電化學(xué)反應(yīng)規(guī)律。律。 發(fā)生局部腐蝕的條件發(fā)生局部腐蝕的條件 陽極區(qū)和陰極區(qū)的電化學(xué)條件差異在腐蝕過程中一直保持下陽極區(qū)和陰極區(qū)的電化學(xué)條件差異在腐蝕過程中一直保持下去，不會減弱，甚至還會不斷強(qiáng)化，使某些局部區(qū)域的陽極溶解速去，不會減弱，甚至還會不斷強(qiáng)化，使某些局部區(qū)域的陽極溶解速度一直保持高于其余表面。這是局部腐蝕能夠持續(xù)進(jìn)行度一直保

20、持高于其余表面。這是局部腐蝕能夠持續(xù)進(jìn)行( (發(fā)展發(fā)展) )的條的條件。件。耐蝕材料耐蝕材料 電偶腐蝕、縫隙腐蝕、小孔腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、應(yīng)電偶腐蝕、縫隙腐蝕、小孔腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、應(yīng)力腐蝕、磨損腐蝕、氫脆等力腐蝕、磨損腐蝕、氫脆等按腐蝕發(fā)生的條件、機(jī)理特征的分類：按腐蝕發(fā)生的條件、機(jī)理特征的分類：耐蝕材料耐蝕材料電偶腐蝕電偶腐蝕發(fā)生發(fā)生電偶電偶腐蝕腐蝕的情的情況：況：異金屬異金屬(包括導(dǎo)電的非金屬材料，如石墨包括導(dǎo)電的非金屬材料，如石墨)部件的組合。部件的組合。金屬鍍層。金屬鍍層。金屬表面的導(dǎo)電性非金屬膜。金屬表面的導(dǎo)電性非金屬膜。氣流或液流帶來的異金屬沉積，也會導(dǎo)致電偶腐

21、蝕問題。氣流或液流帶來的異金屬沉積，也會導(dǎo)致電偶腐蝕問題。耐蝕材料耐蝕材料 晶間腐蝕指腐蝕主要發(fā)生在金屬材料的晶粒間界區(qū)，沿著晶界晶間腐蝕指腐蝕主要發(fā)生在金屬材料的晶粒間界區(qū)，沿著晶界發(fā)展，即晶界區(qū)溶解速度遠(yuǎn)大于晶粒溶解速度。發(fā)展，即晶界區(qū)溶解速度遠(yuǎn)大于晶粒溶解速度。晶間腐蝕晶間腐蝕晶粒和晶界的差異要在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下才能顯露出來。晶粒和晶界的差異要在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下才能顯露出來。-外因外因 發(fā)生發(fā)生晶間晶間腐蝕腐蝕的電的電化學(xué)化學(xué)條件條件晶粒和晶界區(qū)的組織不同，因而電化學(xué)性質(zhì)存在顯著異。晶粒和晶界區(qū)的組織不同，因而電化學(xué)性質(zhì)存在顯著異。-內(nèi)因內(nèi)因耐蝕材料耐蝕材料 選擇性腐蝕包括成分選擇性腐蝕和組織選

22、擇性腐蝕。最常見的選擇性腐蝕包括成分選擇性腐蝕和組織選擇性腐蝕。最常見的例子是黃銅脫鋅，其他如銅鋁合金脫鋁，青銅脫錫，銅鎳合金脫鎳?yán)邮屈S銅脫鋅，其他如銅鋁合金脫鋁，青銅脫錫，銅鎳合金脫鎳等。等。 選擇性腐蝕選擇性腐蝕耐蝕材料耐蝕材料 孔蝕即小孔腐蝕，亦稱點(diǎn)蝕。腐蝕破壞形態(tài)是金屬表面局部孔蝕即小孔腐蝕，亦稱點(diǎn)蝕。腐蝕破壞形態(tài)是金屬表面局部位置形成蝕孔或蝕坑，一般孔深大于孔徑。位置形成蝕孔或蝕坑，一般孔深大于孔徑。 孔蝕孔蝕孔孔蝕蝕的的破破壞壞特特征征破壞高度集中破壞高度集中蝕孔的分布不均勻蝕孔的分布不均勻蝕孔通常沿重力方向發(fā)展蝕孔通常沿重力方向發(fā)展蝕孔口很小，而且往往覆蓋有固體沉積物，因此不易

23、發(fā)現(xiàn)。蝕孔口很小，而且往往覆蓋有固體沉積物，因此不易發(fā)現(xiàn)?？孜g發(fā)生有或長或短的孕育期孔蝕發(fā)生有或長或短的孕育期(或誘導(dǎo)期或誘導(dǎo)期)。耐蝕材料耐蝕材料非金屬夾雜，特別是硫化物非金屬夾雜，特別是硫化物, ,如如FeSFeS、MnSMnS，是最為敏感的活性點(diǎn)。，是最為敏感的活性點(diǎn)。 孔蝕的形成：孔蝕的形成：表示金屬孔蝕傾向的電化學(xué)指標(biāo)：表示金屬孔蝕傾向的電化學(xué)指標(biāo)： 孔蝕的形成可分為引發(fā)和成長孔蝕的形成可分為引發(fā)和成長( (發(fā)展發(fā)展) )兩個(gè)階段。在鈍態(tài)金屬兩個(gè)階段。在鈍態(tài)金屬表面上，蝕孔優(yōu)先在一些敏感位置上形成，這些敏感位置表面上，蝕孔優(yōu)先在一些敏感位置上形成，這些敏感位置( (即腐蝕即腐蝕活性點(diǎn)

24、活性點(diǎn)) )包括：包括：晶界晶界(特別是有碳化物析出的晶界特別是有碳化物析出的晶界)，晶格缺陷，晶格缺陷 。鈍化膜的薄弱點(diǎn)鈍化膜的薄弱點(diǎn)(如位錯(cuò)露頭、劃傷等如位錯(cuò)露頭、劃傷等)。耐蝕材料耐蝕材料18-818-8鋼在充氣鋼在充氣NaClNaCl溶液中孔蝕過程示意圖溶液中孔蝕過程示意圖耐蝕材料耐蝕材料 縫隙腐蝕是指腐蝕破壞發(fā)生在金屬表面上的縫隙部位，在縫隙縫隙腐蝕是指腐蝕破壞發(fā)生在金屬表面上的縫隙部位，在縫隙內(nèi)區(qū)域，腐蝕破壞形態(tài)可以是蝕孔，蝕坑，也可能是全面腐蝕。內(nèi)區(qū)域，腐蝕破壞形態(tài)可以是蝕孔，蝕坑，也可能是全面腐蝕。 縫隙腐蝕縫隙腐蝕耐蝕材料耐蝕材料碳鋼在海水中縫隙腐蝕示意圖碳鋼在海水中縫隙腐蝕

25、示意圖耐蝕材料耐蝕材料 應(yīng)力腐蝕是應(yīng)力和環(huán)境腐蝕的聯(lián)合作用造成的金屬破壞。在固應(yīng)力腐蝕是應(yīng)力和環(huán)境腐蝕的聯(lián)合作用造成的金屬破壞。在固定定( (靜止靜止) )應(yīng)力情況，稱為應(yīng)力腐蝕破裂應(yīng)力情況，稱為應(yīng)力腐蝕破裂( (或應(yīng)力腐蝕開裂或應(yīng)力腐蝕開裂) )，記為，記為SCCSCC；在循環(huán)應(yīng)力情況，稱為腐蝕疲勞，記為；在循環(huán)應(yīng)力情況，稱為腐蝕疲勞，記為CFCF。 應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕耐蝕材料耐蝕材料 主要是合金發(fā)生主要是合金發(fā)生SCCSCC，純金屬極少發(fā)生。，純金屬極少發(fā)生。 對環(huán)境的選擇性，形成了所謂對環(huán)境的選擇性，形成了所謂“SCCSCC的材料的材料環(huán)境組合環(huán)境組合”。 只有拉應(yīng)力才引起只有拉應(yīng)力才引起

26、SCCSCC，壓應(yīng)力反而會阻止或延緩，壓應(yīng)力反而會阻止或延緩SCCSCC的發(fā)生。的發(fā)生。 裂縫方向宏觀上和拉引力垂直，其形態(tài)有晶間型，穿晶型，裂縫方向宏觀上和拉引力垂直，其形態(tài)有晶間型，穿晶型，混合型?；旌闲?。 SCCSCC有孕育期，因此有孕育期，因此SCCSCC的破斷時(shí)間可分為孕育期，發(fā)展期和的破斷時(shí)間可分為孕育期，發(fā)展期和快斷期三部分?？鞌嗥谌糠帧?發(fā)生發(fā)生SCCSCC的合金表面往往存在鈍化膜或其他保護(hù)膜，在大多的合金表面往往存在鈍化膜或其他保護(hù)膜，在大多數(shù)情況下合金發(fā)生數(shù)情況下合金發(fā)生SCCSCC時(shí)均勻腐蝕速度很小，因此金屬失重甚微。時(shí)均勻腐蝕速度很小，因此金屬失重甚微。 特征：特征：

27、 耐蝕材料耐蝕材料溫度有著重要的影響。一般來說，溫度升高，材溫度有著重要的影響。一般來說，溫度升高，材料發(fā)生料發(fā)生SCCSCC的傾向增大；的傾向增大； SCC的影響因素的影響因素 力學(xué)因素：力學(xué)因素：應(yīng)力使材料發(fā)生形變，而形變使表面膜破裂。應(yīng)力使材料發(fā)生形變，而形變使表面膜破裂。應(yīng)力與環(huán)境腐蝕的相互促進(jìn)，才使得材料在很應(yīng)力與環(huán)境腐蝕的相互促進(jìn)，才使得材料在很弱的腐蝕性介質(zhì)中發(fā)生破壞；弱的腐蝕性介質(zhì)中發(fā)生破壞；臨界應(yīng)力和臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子。臨界應(yīng)力和臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子。腐蝕因素：腐蝕因素：SCC對環(huán)境有選擇性；對環(huán)境有選擇性；氧化劑的存在有決定性作用；氧化劑的存在有決定性作用；干濕交替環(huán)境使有害離子

28、濃縮，干濕交替環(huán)境使有害離子濃縮，SCC更容易發(fā)生更容易發(fā)生耐蝕材料耐蝕材料冶金因素冶金因素合金的化學(xué)成分、熱處理、組織結(jié)構(gòu)、加工狀合金的化學(xué)成分、熱處理、組織結(jié)構(gòu)、加工狀態(tài)對其態(tài)對其SCC敏感性都有影響。敏感性都有影響。對于奧氏體不銹鋼在氯化物溶液中的對于奧氏體不銹鋼在氯化物溶液中的SCC來說，來說，提高提高Ni含量，加入硅、銅，有利于提高抗含量，加入硅、銅，有利于提高抗SCC性能。性能。 增加碳含量也有利于提高耐增加碳含量也有利于提高耐SCC性能，但含碳性能，但含碳量大則容易產(chǎn)生晶間性量大則容易產(chǎn)生晶間性SCC。耐蝕材料耐蝕材料應(yīng)力腐蝕破裂模型應(yīng)力腐蝕破裂模型耐蝕材料耐蝕材料 高速流動的腐

29、蝕介質(zhì)高速流動的腐蝕介質(zhì)( (氣體或液體氣體或液體) )對金屬材料造成的腐蝕破壞對金屬材料造成的腐蝕破壞叫做磨損腐蝕叫做磨損腐蝕(erosion-Corrosion)(erosion-Corrosion)，簡稱磨蝕，也叫做沖刷腐蝕。，簡稱磨蝕，也叫做沖刷腐蝕。 磨損腐蝕：磨損腐蝕：耐蝕材料耐蝕材料流速流速對金屬材料腐蝕的影響是復(fù)雜的，當(dāng)液體流動有利于金流速流速對金屬材料腐蝕的影響是復(fù)雜的，當(dāng)液體流動有利于金屬鈍化時(shí)，流速增加將使腐蝕速度下降。流動也能消除液體停滯而屬鈍化時(shí)，流速增加將使腐蝕速度下降。流動也能消除液體停滯而使孔蝕等局部腐蝕不發(fā)生。只有當(dāng)流速和流動狀態(tài)影響到金屬表面使孔蝕等局部腐蝕

30、不發(fā)生。只有當(dāng)流速和流動狀態(tài)影響到金屬表面膜的形成、破壞和修復(fù)時(shí)，才會發(fā)生磨損腐蝕。膜的形成、破壞和修復(fù)時(shí)，才會發(fā)生磨損腐蝕。影響因素：影響因素： 耐磨損腐蝕性能與它的耐蝕性和耐磨性都有關(guān)系。耐磨損腐蝕性能與它的耐蝕性和耐磨性都有關(guān)系。表面膜的保護(hù)性能和損壞后的修復(fù)能力，對材料耐磨損腐蝕性能表面膜的保護(hù)性能和損壞后的修復(fù)能力，對材料耐磨損腐蝕性能有決定性的作用。有決定性的作用。液體中含量懸浮固體顆粒液體中含量懸浮固體顆粒(如泥漿、料漿如泥漿、料漿)或氣泡，氣體中含有微或氣泡，氣體中含有微液滴液滴 (如蒸氣中含冷凝水滴如蒸氣中含冷凝水滴)，都使磨損腐蝕破壞加重。，都使磨損腐蝕破壞加重。 耐蝕材料

31、耐蝕材料高速流體或流動截面突然變化形成了湍流或沖擊，對金屬材料表面高速流體或流動截面突然變化形成了湍流或沖擊，對金屬材料表面施加切應(yīng)力，使表面膜破壞。湍流形成的切應(yīng)力使表面膜破壞，不施加切應(yīng)力，使表面膜破壞。湍流形成的切應(yīng)力使表面膜破壞，不規(guī)則的表面使流動方向更為紊亂，產(chǎn)生更強(qiáng)的切應(yīng)力，在磨損和腐規(guī)則的表面使流動方向更為紊亂，產(chǎn)生更強(qiáng)的切應(yīng)力，在磨損和腐蝕的協(xié)同作用下形成腐蝕坑。蝕的協(xié)同作用下形成腐蝕坑。 磨損腐蝕的兩種重要形式：磨損腐蝕的兩種重要形式：湍流腐蝕或沖擊腐蝕湍流腐蝕或沖擊腐蝕 耐蝕材料耐蝕材料（a）（b）（c）（d） 湍流造成磨損腐蝕坑的機(jī)理湍流造成磨損腐蝕坑的機(jī)理耐蝕材料耐蝕材

32、料空泡腐蝕空泡腐蝕( (CavitationCavitation erosion) erosion)又叫氣蝕、穴蝕。當(dāng)高速流體經(jīng)又叫氣蝕、穴蝕。當(dāng)高速流體經(jīng)形狀復(fù)雜的金屬部件表面在某些區(qū)域流體靜壓可降低到液體蒸氣形狀復(fù)雜的金屬部件表面在某些區(qū)域流體靜壓可降低到液體蒸氣壓之下，因而形成氣泡在高壓區(qū)氣泡受壓力而破滅。氣泡的反復(fù)壓之下，因而形成氣泡在高壓區(qū)氣泡受壓力而破滅。氣泡的反復(fù)生成和破滅產(chǎn)生很大的機(jī)械力使表面膜局部毀壞，裸露出的金屬生成和破滅產(chǎn)生很大的機(jī)械力使表面膜局部毀壞，裸露出的金屬受介質(zhì)腐蝕形成蝕坑。蝕坑表面可再鈍化，氣泡破滅再使表面膜受介質(zhì)腐蝕形成蝕坑。蝕坑表面可再鈍化，氣泡破滅再使表

33、面膜破壞。破壞?？张莞g空泡腐蝕耐蝕材料耐蝕材料（1）形成氣泡 （2）氣泡破滅，膜破壞 （3）重新成膜（4）形成新氣泡 （5）氣泡破滅，膜毀壞 （6）重新成膜 空泡腐蝕各步驟示意圖耐蝕材料耐蝕材料 了解腐蝕環(huán)境，分析腐蝕原因，根據(jù)生產(chǎn)中遇到的介質(zhì)性質(zhì)、了解腐蝕環(huán)境，分析腐蝕原因，根據(jù)生產(chǎn)中遇到的介質(zhì)性質(zhì)、溫度、壓力及產(chǎn)品質(zhì)量要求查閱材料手冊，合理選用材料。溫度、壓力及產(chǎn)品質(zhì)量要求查閱材料手冊，合理選用材料。1.4 防止和減緩腐蝕的方法防止和減緩腐蝕的方法1.4.1合理選材：合理選材：耐蝕材料耐蝕材料 化工設(shè)備在很多情況下與結(jié)構(gòu)有關(guān)，不合理的結(jié)構(gòu)往往為腐蝕化工設(shè)備在很多情況下與結(jié)構(gòu)有關(guān)，不合理的

34、結(jié)構(gòu)往往為腐蝕電池的形成創(chuàng)造良好的條件，或引起應(yīng)力集中、液體停滯。電池的形成創(chuàng)造良好的條件，或引起應(yīng)力集中、液體停滯。1.4.2 設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)耐蝕材料耐蝕材料儲槽壁底的聯(lián)接儲槽壁底的聯(lián)接耐蝕材料耐蝕材料角焊縫的結(jié)構(gòu)角焊縫的結(jié)構(gòu)耐蝕材料耐蝕材料容器出口管容器出口管耐蝕材料耐蝕材料 結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡量簡單結(jié)構(gòu)形式應(yīng)盡量簡單, ,圓筒形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，表面積小，便于防腐圓筒形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，表面積小，便于防腐蝕施工和檢修蝕施工和檢修耐蝕材料耐蝕材料盡可能不采用鉚接結(jié)構(gòu)而采用焊接結(jié)構(gòu)盡可能不采用鉚接結(jié)構(gòu)而采用焊接結(jié)構(gòu)耐蝕材料耐蝕材料 高溫、氣流大的部位，可用耐火粘土或磁管套裝在管端。高溫、氣流大的部位

35、，可用耐火粘土或磁管套裝在管端。耐蝕材料耐蝕材料 避免承重零件在最大應(yīng)力點(diǎn)由于凹口、截面突然變化、尖角、避免承重零件在最大應(yīng)力點(diǎn)由于凹口、截面突然變化、尖角、溝槽、鍵槽、油孔、螺線等而削弱，如零件在改變形狀或尺寸時(shí)應(yīng)溝槽、鍵槽、油孔、螺線等而削弱，如零件在改變形狀或尺寸時(shí)應(yīng)有足夠的圓弧過渡。有足夠的圓弧過渡。耐蝕材料耐蝕材料 同一結(jié)構(gòu)中應(yīng)盡可能用同一種金屬，或兩金屬電位應(yīng)盡可能接近，同一結(jié)構(gòu)中應(yīng)盡可能用同一種金屬，或兩金屬電位應(yīng)盡可能接近，并用絕緣物使之分開，避免產(chǎn)生電偶腐蝕。并用絕緣物使之分開，避免產(chǎn)生電偶腐蝕。耐蝕材料耐蝕材料實(shí)施陰極保護(hù)應(yīng)該考慮的問題：實(shí)施陰極保護(hù)應(yīng)該考慮的問題： 腐蝕介

36、質(zhì)必須能導(dǎo)電，并且要有足夠的量以便能建立連續(xù)的電腐蝕介質(zhì)必須能導(dǎo)電，并且要有足夠的量以便能建立連續(xù)的電路，如中性鹽溶液、土壤、海水、江水、酸、堿溶液等。氣體介質(zhì)路，如中性鹽溶液、土壤、海水、江水、酸、堿溶液等。氣體介質(zhì)及其它不導(dǎo)電介質(zhì)不能用陰極保護(hù)法。及其它不導(dǎo)電介質(zhì)不能用陰極保護(hù)法。 金屬材料在所處介質(zhì)中要容易進(jìn)行陰極極化，否則耗電量太大，金屬材料在所處介質(zhì)中要容易進(jìn)行陰極極化，否則耗電量太大，不易于進(jìn)行陰極保護(hù)；如果金屬在介質(zhì)中原來處于鈍態(tài)而外加陰極不易于進(jìn)行陰極保護(hù)；如果金屬在介質(zhì)中原來處于鈍態(tài)而外加陰極有可能使之活化，產(chǎn)生負(fù)保護(hù)效應(yīng)。有可能使之活化，產(chǎn)生負(fù)保護(hù)效應(yīng)。 被保護(hù)設(shè)備、結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜。否則會使金屬表面電流分布不被保護(hù)設(shè)備、結(jié)構(gòu)不能太復(fù)雜。否則會使金屬表面電流分布不均勻。造成有些地方達(dá)不到保護(hù)電位，有些地方由于電流集中造成均勻。造成有些地方達(dá)不到保護(hù)電位，有些地方由于電流集中造成“過保護(hù)過保護(hù)”1、陰極保護(hù)陰極保護(hù)1.4.3采取有效的防護(hù)方法采取有效的防護(hù)方法耐蝕材料耐蝕材料2、犧牲陽極保護(hù)法犧牲陽極保護(hù)法3、金屬、非金屬保護(hù)層、金屬、非金屬保護(hù)層1.4.4實(shí)行良好的維護(hù)管理。實(shí)行良好的維護(hù)管理。耐蝕材料耐蝕材料1.5腐蝕與防護(hù)科學(xué)的研究發(fā)展腐蝕