材料腐蝕與防護(hù)第十講課件

材料腐蝕與防護(hù)1精選課件ppt第十章金屬材料的耐蝕性能10.1純金屬的耐蝕性10.2金屬耐腐蝕合金化原理10.3鐵和鐵基合金的耐蝕性10.4其他金屬的耐蝕性2精選課件ppt

在恒溫恒壓條件下，反應(yīng)的自由能與電動(dòng)勢(shì)或電位之間可依據(jù)下式轉(zhuǎn)換：

純金屬的熱力學(xué)穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)電極電位越負(fù)，則熱力學(xué)上越不穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)電極電位越正，則熱力學(xué)上越穩(wěn)定ΔG=?nFE10.1純金屬的耐蝕性3精選課件ppt2MO2M+O24精選課件ppt5精選課件ppt1.

同一族中：穩(wěn)定性隨元素的原子序數(shù)增大而增加2.

最容易鈍化金屬：長(zhǎng)周期偶數(shù)列IV、VI，原子內(nèi)電子層未被填滿。3.

最活性的金屬：第I主族，比較不穩(wěn)定的金屬位于第II主族金屬的耐蝕性與元素周期表活性增大穩(wěn)定性增大6精選課件ppt耐蝕材料的合金化原理10.2金屬耐腐蝕合金化原理7精選課件ppt合金化耐蝕途徑的極化圖(a）提高陽(yáng)極金屬的平衡電位；（b）增加陰極極化率；（c）增加陽(yáng)極極化率；（d）加入易鈍化元素使之鈍化；（e）加入強(qiáng)陰極性元素促進(jìn)陽(yáng)極鈍化；（f）增大腐蝕體系電阻利用合金化提高金屬材料耐蝕性的途徑8精選課件ppt：腐蝕過(guò)程的推動(dòng)力

提高金屬的熱力學(xué)穩(wěn)定性

加入平衡電位較高的合金元素（通常為貴金屬），可使合金的平衡電位升高，增加熱力學(xué)穩(wěn)定性

塔曼定律或n/8定律

通過(guò)合金化把

提高，對(duì)于非鈍化控制的陽(yáng)極活化溶解過(guò)程，使腐蝕電流降低1.合金化提高熱力學(xué)穩(wěn)定性9精選課件ppt?

在實(shí)際中的應(yīng)用有限?

原因：使用大量的貴金屬，價(jià)格過(guò)于昂貴固溶度有限10精選課件ppt?

增加陰極極化率Pc，使陰極反應(yīng)受阻?

合金化阻滯陰極過(guò)程可使腐蝕減輕?

若受氧擴(kuò)散控制：合金化很難改善耐蝕性能–海水中，不論鋼的組織是馬氏體還是珠光體，是退火態(tài)還是冷加工狀態(tài)，是碳鋼、低合金鋼還是鑄鐵，腐蝕速度都是在0.13mm／a左右2.合金化阻滯陰極過(guò)程11精選課件ppt?阻滯析氫腐蝕陰極方法1.消除或減少陰極面積–冶金過(guò)程中金屬和合金純凈度、固溶熱處理2.提高陰極析氫過(guò)電位在合金中加入析氫過(guò)電位高的元素，增大析氫反應(yīng)的阻力工業(yè)Zn中含F(xiàn)e或Cu雜質(zhì)，F(xiàn)e、Cu的析氫過(guò)電位低，成為Zn在酸中腐蝕的有效陰極區(qū)，加速Zn的腐蝕；加入析氫過(guò)電位高的Cd或Hg，由于增加了析氫反應(yīng)的阻力，可使Zn的腐蝕速度顯著降低12精選課件ppt3.合金化阻滯陽(yáng)極過(guò)程?

增加陽(yáng)極極化率Pa，使陽(yáng)極過(guò)程受阻：①減少陽(yáng)極相的面積②加入易于鈍化的合金元素③加入陰極性合金元素促進(jìn)陽(yáng)極鈍化13精選課件ppt?

減少陽(yáng)極相的面積基體是陰極，第二相或晶界是陽(yáng)極，減少陽(yáng)極面積，提高耐蝕性

海水中，A1－Mg合金中的第二相Al2Mg3是陽(yáng)極，

隨著Al2Mg3

逐漸被腐蝕掉，陽(yáng)極面積減小，

腐蝕速度降低

合金中第二相是陽(yáng)極的情況很少，

多數(shù)合金第二相是陰極相

加大局部腐蝕的危險(xiǎn)性（陽(yáng)極相構(gòu)成連續(xù)的通道）14精選課件ppt加入易鈍化元素，提高鈍化能力——最有效途徑

工業(yè)合金的主要基體金屬（Fe、Al、Mg、Ni等）在特定的條件下都能夠鈍化，但鈍化能力還不夠高Fe要在強(qiáng)氧化性條件下才能自鈍化，而在一般的自然環(huán)境里（如大氣、水介質(zhì)）不鈍化

若加入易鈍化的合金元素Cr的量超過(guò)12％時(shí)，便可在自然環(huán)境里保持鈍態(tài)，即所謂的不銹鋼?

加入易于鈍化的合金元素15精選課件ppt?加入陰極性合金元素促進(jìn)陽(yáng)極鈍化

可加入的陰極性合金元素主要是一些電位較正的金屬，如Pd、Pt、Ru及其它Pt族金屬

灰口鑄鐵中含有石墨，在20℃的10％硝酸中，石墨的存在使基體Fe處于鈍態(tài)。

碳鋼不能自鈍化，在鹽酸中，F(xiàn)e無(wú)法鈍化，石墨反而使腐蝕增加。

對(duì)于可能鈍化的腐蝕體系，加入強(qiáng)陰極性合金元素，提高陰極效率，使腐蝕電位正移，合金進(jìn)入穩(wěn)定鈍化區(qū)

只適用于可鈍化的腐蝕體系

加入陰極性元素的合金化只需很少（0.1％－0.5％）16精選課件ppt?促使合金表面生成具有保護(hù)作用的腐蝕產(chǎn)物?對(duì)合金元素和腐蝕產(chǎn)物的要求：1.與基體金屬形成固溶體，滿足力學(xué)性能要求2.腐蝕產(chǎn)物不溶于腐蝕介質(zhì)、電阻高、致密完整?典型應(yīng)用：

加入Cu、P、Cr等元素的低合金耐候鋼4.合金化增大腐蝕體系的電阻17精選課件ppt18精選課件ppt耐蝕金屬材料的分類(lèi)?成分：–Fe合金，重金屬合金，難熔金屬合金，貴金屬合金等?耐蝕性：①不銹的－在大氣條件下和中性電解質(zhì)②耐酸的－對(duì)活性的酸穩(wěn)定：鹽酸、硝酸、硫酸、堿及其它介質(zhì)穩(wěn)定③耐熱的－高溫下對(duì)氣體腐蝕④耐其它形式腐蝕－如耐磨蝕、抗應(yīng)力腐蝕、耐腐蝕疲勞等?組織結(jié)構(gòu)：–固溶體；雙相或多相合金；沉淀硬化等復(fù)雜合金19精選課件pptFe的耐蝕性在自然環(huán)境（大氣、天然水、土壤等）中耐腐蝕性相對(duì)最差原因：

Fe及其氧化物上氫過(guò)電位低，酸性水中氫去極化腐蝕容易Fe及其氧化物上氧離子化過(guò)電位低，氧去極化腐蝕容易

鐵銹層中Fe3＋參與去極化作用

石墨與滲碳體（Fe3C）具有相當(dāng)高的陰極效率Fe腐蝕產(chǎn)物的保護(hù)性能相當(dāng)差，F(xiàn)e(OH)2易溶解

易形成氧濃差電池；

在自然條件下鈍化能力弱，在含氧水中遠(yuǎn)不如Al和Cr穩(wěn)定10.3鐵和鐵基合金的耐蝕性20精選課件pptFe在氧化性和非氧化性酸中腐蝕21精選課件ppt鑄鐵的耐蝕性?鑄鐵耐蝕性低，合金化后形成耐蝕合金鑄鐵1.高合金鑄鐵高Si鑄鐵：含14－18%Si，SiO2致密保護(hù)膜高Ni鑄鐵：含14-30％Ni，極好的耐堿腐蝕性高Cr鑄鐵：含15-30％Cr，鈍化2.低合金鑄鐵常用合金元素有

Cu、Sb、Sn、Cr、Ni22精選課件ppt碳鋼和低合金鋼的耐蝕性

化學(xué)成分對(duì)耐蝕性的影響—C氧去極化腐蝕占主要地位，起主要作用的是保護(hù)膜的性能和氧達(dá)到陰極表面的難易程度。1、非氧化性酸中，含C量愈高，碳鋼的腐蝕速度愈快鋼中含C量增高，其組織中滲碳體量就會(huì)增多；2、氧化性酸中，隨著C含量的增加，腐蝕速率增高，當(dāng)C含量超過(guò)某一數(shù)值后，腐蝕速率下降陰極相（滲碳體）促進(jìn)了Fe的鈍化3、中性或微酸性水溶液中，C含量對(duì)碳鋼腐蝕速度影響不大23精選課件ppt?

化學(xué)成分對(duì)耐蝕性的影響—S、PS：–對(duì)鋼的耐蝕性不利–S增加，酸性溶液中加速溶解，易出現(xiàn)局部腐蝕–S增加，硫化物夾雜增多，誘發(fā)點(diǎn)蝕和硫化物應(yīng)力腐蝕P：–在酸中隨P含量的增加，形成磷化物，析氫過(guò)電位低，腐蝕速度上升–大氣、海水中，P含量與其它合金元素配合能提高鋼的耐蝕性24精選課件ppt奧氏體不銹鋼?Fe-Cr-Ni型

耐全面腐蝕的性能，決定于鋼中Cr、Ni、Mo、Si等合金元素的含量。

只耐稀的和中等濃度的硝酸腐蝕，而不耐濃硝酸腐蝕。

良好的的耐堿液腐蝕能，且隨Ni含量升高而增加。?奧氏體不銹鋼——SCC敏感80℃以上氯化物和氧的水溶液

硫化物溶液（連多硫酸及含H2S水溶液）

熱的濃堿

高溫（150－350℃）高壓水25精選課件ppt鐵素體不銹鋼?Fe-Cr型Cr13型、Cr16-19型和Cr25-28型

高Cr鐵素體鋼屈服強(qiáng)度比奧氏體不銹鋼高，成本較低

脆性較大，焊接易引起脆性，耐點(diǎn)蝕性能差，對(duì)缺口敏感性高Cr含量的增加提高耐點(diǎn)蝕性能?耐氯化物SCC性能高于奧氏體不銹鋼

體心立方點(diǎn)陣晶面易滑移，形成網(wǎng)狀位錯(cuò)結(jié)構(gòu)，不易形成線狀蝕溝，難于發(fā)生穿晶破裂和造成粗大滑移臺(tái)階26精選課件ppt馬氏體不銹鋼

較高的Cr（13-18％），較高的C（0.1-0.9%）2Cr13、3Cr13、4Cr13及9Cr18等

含C量提高，強(qiáng)度、硬度和耐磨性均提高，

但耐蝕性下降（Cr的貧化程度增加）

馬氏體鋼的耐蝕性與其組織有關(guān)：

中溫回火形成Cr的碳化物貧Cr降低耐蝕性高溫回火，貧Cr減弱，耐蝕性又有所增加27精選課件ppt雙相不銹鋼?馬氏體－鐵素體鋼1Cr13，耐腐蝕