不锈钢的腐蚀方式与腐蚀性能.docVIP

不锈钢的腐蚀方式与腐蚀性能 ⑴ 不锈钢的腐蚀方式简介 在众多的工业用途中，不锈钢能提供令人满意的耐蚀性能。根据使用的经验来看，除机械失效外，不锈钢的腐蚀主要表现在：不锈钢的一种严重的腐蚀形式是局部腐蚀（亦即应力腐蚀开裂，点腐蚀，晶间腐蚀，腐蚀疲劳以及缝隙腐蚀）。 ①应力腐蚀开裂（SCC）应力腐蚀开裂是指承受应力的合金在腐蚀性环境中由于裂纹的扩展而产生失效的一种形式。应力腐蚀开裂具有脆性断口形貌，但它也可能发生于韧性高的材料中。发生应力腐蚀开裂的必要条件是要有拉应力（不论是参与应力还是外加应力，或者两者兼而有之）和特定的腐蚀介质存在。裂纹的形成和扩展大致与拉应力方向垂直。这个导致应力腐蚀开裂的应力值，要比没有腐蚀介质存在时材料断裂所需要的应力值小得多。在微观上，穿过晶粒的裂纹称为穿晶裂纹，而沿晶界扩展的裂纹称为沿晶裂纹，当应力腐蚀开裂扩展至一定的深度时（此处，承受荷载的材料断面上的应力达到它在空气中的断裂应力），则材料就按正常的裂纹（在韧性材料中，通常是通过显微缺陷的聚合）而断开。因此，由于应力腐蚀开裂而失效的零件的断面，将包含有应力腐蚀开裂的特征区域以及与显微缺陷的聚合想联系的“韧窝”区域。 通常是应力腐蚀开裂的基本条件是：弱的腐蚀介质，一定的拉应力和特定的金属材料构成的特定腐蚀系统。下面将详细介绍这方面的内容。 a 仅当弱的腐蚀在金属表面形成不稳定的保护膜时，才可能发生应力腐蚀开裂。实验结果表明：pH值降低将减弱奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂敏感性。一般的结构用钢在中性pH值和高pH值介质中，将发生不同机制的应力腐蚀开裂。 b 在一定的拉应力的应变条件下易产生腐蚀。对Cr-Ni不锈钢的应力腐蚀开裂，应力（σ）和开裂时间（ts）关系一般认为符合1gts=a+bσ方程，式中a，b为常数。这表明所受应力越大，不锈钢产生应力腐蚀开裂的时间越短。对不锈钢应力腐蚀开裂研究表明，存在产生应力腐蚀的临界应力值，常用σSCC表示。低于该值，则不产生应力腐蚀开裂。σSCC值随介质的种类，浓度，温度，材料的成分的不同而不同。产生应力腐蚀裂纹破坏的环境是相当复杂的。所涉及的应力通常不仅仅是工作应力，而是这种应力和由于制作，焊接或热处理在金属中产生的残余应力的组合。 C 易于发生应力腐蚀破坏的金属-介质系统。产生应力腐蚀最常见的介质是氯化物，碱溶液和硫化氢。通过研究各种氯化物中金属离子的影响结果，使Cr+Ni不锈钢应力腐蚀开裂，不同氯化物的作用按Mg2+，Fe3+，Ca2+，Na+，Li+等离子的顺序递减。 d 材料，组织和应力状态的影响。 杂质元素对应力腐蚀开裂敏感性影响很大。不锈钢中含氮量大于30×10-6，既能使氯脆敏感性显著增加。 钢的应力腐蚀敏感性随含碳量而变化。当含碳量低时，随着含碳量增加，钢的敏感性提高。当ω（C）大于0.2%时，抗应力腐蚀能力渐趋稳定。当ω（C）为0.12%时，应力腐蚀敏感最大。 材料的组织状态对应力腐蚀的敏感性影响很大。材料的不均匀性越大，越容易产生生活性的阴极通道，越易产生应力腐蚀。晶粒尺寸增大，钢的应力腐蚀开裂敏感性增加。 介质的浓度和环境温度越高越易发生应力腐蚀开裂。氯化物引起的应力腐蚀开裂一般出现在60℃以上。且敏感性随温度增高而急剧增大。碱溶液引起的应力腐蚀开裂一般出现在130℃或更高温度。硫化氢溶液中的应力腐蚀开裂主要发生在低温。 材料的强度与硬度对应力腐蚀敏感性的影响与构件的实际状态有关。在相同的变形（应变）控制的条件下，材料的强度和硬度越高，其构件所处应力越大，应力腐蚀开裂的敏感性越大。在相同的应力控制下，材料的强度和硬度提高，构件的应力腐蚀开裂敏感性降低。一般情况下，当外加载荷（由应变引起的应力或外加载荷）达到材料屈服强度的85%以上时，构件发生应力腐蚀开裂的概率明显增加。 防止应力腐蚀开裂的最好的方法是选用能在该环境中耐应力腐蚀开裂的相应的材料。 ②点腐蚀 点腐蚀也称为小孔腐蚀，是电化学腐蚀的一种形式，是不锈钢常见的局部腐蚀的一种。如前所诉，不锈钢极好的耐腐蚀性能是由于在钢的表面形成了看不见的氧化膜使其成为钝态的。若钝化膜被破坏，不锈钢将被腐蚀。点腐蚀的形貌特征为：仅在表面局部出现腐蚀凹坑。或将凹坑的表皮去掉，则可看到严重的腐蚀坑。腐蚀坑有时被一层腐蚀产物覆盖，将其去除后，可看见严重的腐蚀坑。另外，在特定的环境条件下，腐蚀坑会呈现出宝塔状的特殊形貌。 引起点腐蚀的因素主要如下。 a 产生点腐蚀的环境介质是在C1－，Br－，I－。CIO－4溶液中存在的Fe3+，Cu2+，Hg2+等中金属离子或者H2O2，O2含有的Na+，Ca2+碱和碱金属离子的氯化物溶液。腐蚀速率将随温度的升高而增加。溶液的流动状态对点腐蚀的产生也有一定的影响。当流动速度达到一定程度不产生点腐蚀。 b 不锈钢中加入Mo