第十三章.材料的耐腐蚀性能.ppt

材料性能学 前 言 本章从材料腐蚀的现象出发， 着重介绍金属材料的应力腐蚀断裂， 以及材料耐蚀性评价等内容。 §13.1 材料腐蚀的基本概念 §13.2 金属的电化学腐蚀倾向（略） §13.3 金属腐蚀速度及其控制（略） §13.4 金属材料的应力腐蚀断裂 §13.5 材料的耐蚀性及抗腐蚀措施 §13.1 材料腐蚀的基本概念 一、腐蚀的基本概念 1、定义： 物质的表面， 因发生化学或电化学反应， 而受到破坏的现象。 2、一种自发进行的过程， ΔG 0。 3、性质： (1) 有害性： 造成设备的毁坏。 (2) 有利性： 电化学加工，制备印刷线路板等。 §13.1 材料腐蚀的基本概念 二、腐蚀的类型 1．根据腐蚀的机理不同分类 (1)化学腐蚀 与非电解质直接发生化学作用而引起的破坏。 (2)电化学腐蚀 与电解质溶液发生电化学反应而引起的破坏。 2．根据腐蚀的环境分类 大气、海水、淡水、土壤等。 3．根据腐蚀破坏的外部特征分类 (1)全面腐蚀 腐蚀分布在整个表面上并连成一片。 可分为均匀腐蚀和不均匀腐蚀。 §13.1 材料腐蚀的基本概念 (3)应力和环境介质共同作用下的腐蚀 ①应力腐蚀断裂： 是金属在拉应力的作用下并在某些活性介质 中发生的电化学腐蚀破裂。 ②腐蚀疲劳： 金属在交变应力(循环应力或脉动应力)和腐 蚀环境介质的共同作用下产生的脆性断裂。 ③氢损伤： 是指氢进入金属中，导致金属材料塑性、韧 性明显下降，产生低应力脆断的损伤现象． 分为氢脆、氢鼓泡、氢腐蚀三种。 §13.4 金属材料的应力腐蚀断裂 *** 应力腐蚀断裂(SCC)概念 金属材料，在拉应力和特定介质的共同作用下， 所引起的断裂。 腐蚀过程中，先出现微裂纹， 然后扩展为宏观裂纹， 宏观裂纹快速扩展， 最终断裂。 §13.4 金属材料的应力腐蚀断裂 一、应力腐蚀断裂的条件及特征 (1)应力： 必须有拉应力（低于屈服强度）存在。 (2)介质： 一定的材料和一定的介质相互组合，形成一个应力腐蚀体系。 (3)速度： 约为10-8～10-6 m/s；介于纯腐蚀速度与纯断裂速度之间 (4)腐蚀断裂形态： 局部区域出现从表及里的裂纹； 裂纹在主干裂纹延伸的同时，还有若干分支同时发展； 裂纹的走向宏观上与拉应力方向垂直； 微观上一般为沿晶断裂， 也可能为穿晶解理断裂或二者的混合； 断裂表面可见到“泥状花样”的腐蚀产物及腐蚀坑。 §13.4 金属材料的应力腐蚀断裂 二、应力腐蚀的机理 1、阳极溶解机理 §13.4 金属材料的应力腐蚀断裂 §13.4 金属材料的应力腐蚀断裂 三、影响应力腐蚀断裂的因素 1．应力因素 (1)σ≥70％-90％ σS →应力腐蚀断裂； (2)临界应力σSCC ： 发生应力腐蚀的最低应力； (3)应力腐蚀临界应力场强度因子KISCC： 表示含有宏观裂纹的材料，在应力腐蚀下的断裂韧度。 §13.4 金属材料的应力腐蚀断裂 2．介质环境因素 (1)特殊离子及浓度的影响 氧化剂及氯化物浓度。 (2)温度的影响 有一个温度范围。 (3)界面电位状况的影响 有一个电位范围。 3．合金成分的影响 单相(纯度极高的)金属的敏感性小于二元合金和多元合金； 合金中元素的含量对应力腐蚀也有影响。 §13.4 金属材料的应力腐蚀断裂 四、防止应力腐蚀的措施 (1)降低和消除应力。 (2)合理选材。 抗SCC的材料，如碳钢、不锈钢等。 (3)控制环境，改善使用条件。 除去介质中危害性大的化学成分； (4) 控制温度，在临界温度以下。 (5) 采用外加电流阴极保护法。 §13.5 材料的耐蚀性及抗腐蚀措施 一、耐蚀性及其评定方法 ***概念： 金属材料在某一环境介质下承受或抵抗腐蚀的能力。 1、均匀腐蚀的程度与评定方法 通常采用质量指标、深度指标。 (1)腐蚀速度的质量指标 ①失重：v-=(W0 - W1)/(S×t) ②增重：v+=(W2 - W0)/(S×t