c04-耐腐蚀材料..doc

第四章 耐腐蚀材料[1,2] 如绪论中所述，防护技术应从三个方面入手：1. 材料本身，即合理选材，如提高金属纯度，添加合金元素或进行热处理；2. 界面方面，包括表面处理及涂、镀层技术；3. 环境方面，添加缓蚀剂及消除、减轻机械作用和生物作用等。另外，电化学保护技术和防腐蚀设计将单列介绍。 §4-1常用耐蚀材料： 分类 表4-1 常用耐腐蚀材料的分类 常用材料介绍 图4-1是Fe-C二元系相图[3]，其中Fe的熔点1539℃，L为Fe的熔体；δ相为体心立方晶格，可以与C形成固溶体，最高溶碳量为0.08%；γ相为面心立方晶格，可以与C形成固溶体，最高溶碳量为2%；α相为体心立方晶格，也可以与C形成固溶体，最高溶碳量为0.02%；在768℃以下，α相具有铁磁性，加热到768℃以上则磁性消失；铁素体α相是C在α—Fe中的固溶体；渗碳体是Fe—C化合物Fe3C，晶胞中含12个Fe原子和4个C原子，210℃以下呈铁磁性，其Fe/C重量比为 93.3:6.7；奥氏体γ相是C在γ—Fe中的固溶体（亦可溶入其它元素），C位于体心，Fe位于8个角和6个面心，呈顺磁性，高温时稳定；珠光体是铁素体α和渗碳体Fe3C的混合低共熔物，平均含碳量0.83%；莱氏体（γ＋Fe3C）是奥氏体和渗碳体的共晶混合物，亦为低共熔物。 由Fe—C相图可知，室温下Fe—C合金有三种相：铁素体、渗碳体和石墨。在腐蚀介质中它们的电极电位不同，铁素体电位较负，石墨的电位较正，渗碳体居中。因此，钢铁在电解液中，渗碳体和石墨相对于铁素体是微阴极，在非氧化性酸中导致钢铁的腐蚀加速，但在无卤素离子的中性介质中，这种影响不大。 铸铁：铸铁一般分为普通铸铁和合金铸铁两大类。普通铸铁是指含碳1.7～4%，含硅1～3%之间的碳铁合金。除了含有碳和硅外，还含有锰、磷和硫。普通铸铁又可分为以下四种： 灰口铸铁：断口呈灰色，含碳2.7～4%，含硅1～3%，锰、磷和硫总含量低于2%，其显微组织为钢基体加片状石墨。 白口铸铁：断口呈亮白色，含硅较少，在铸铁金属液凝固时，碳以莱氏体或莱氏体加渗碳体的形式存在。 可锻铸铁：由一定化学组成的白口铸铁经高温热处理制得，其显微组织结构为钢基体加团球状、团絮状、菜花状、聚虫状或枝晶状石墨；强度、塑性和韧性都好于灰口铸铁。 球墨铸铁：由一定化学组成的铸铁金属液，在浇注之前，用硅铁稀土镁合金或金属镁合金为球化剂进行球化处理而获得，其显微组织为钢基体加球形石墨，具有良好的机械加工性能。 合金铸铁是对普通铸铁改变碳、硅的平衡含量、改变熔炼浇注和热处理方法使其性能产生显著变化，也可以通过单独或联合加入相当量Mo、Cr、Ni、Cu、Al等，或者加入3%以上的硅等合金元素而获得的不同成分合金铸铁，其耐腐蚀性和耐热性大大提高，如高硅铸铁、高硅钼耐蚀铸铁和高铬铸铁等。 碳钢：指含碳量低于1.7%的铁—碳合金，可分为工业纯铁，含碳量小于0.04%；低碳钢，含碳量0.04～0.25%；中碳钢，含碳量0.25～0.6%和高碳钢，含碳量大于0.6%。 合金钢：碳钢中加入一定量的一种或几种其它金属元素如Cr、Ni、Cu、Mo、V、Mn、Ti、W、Nb、B、P及稀土等成为合金钢，但其机械强度、加工性能和耐蚀性能却有明显提高。合金元素的总量小于3.5%的为低合金钢，在3.5～10%的为中合金钢，高于10%的为高合金钢。 不锈钢：含有Cr、Ni、Mo等易钝化金属的耐蚀合金钢，其中含Cr一般为12～30%，含镍5～12%，其它还有Mo、Ti、Mn、Nb等。按其金相组织分为马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和奥氏体—铁素体双相不锈钢四大类。其中马氏体类可以进行热处理；奥氏体类具有非磁性，耐蚀性好；铁素体类耐蚀性（特别是耐应力腐蚀性）最好，但机械性能较差；混合类的性能同奥氏体，但强度更高。 铝与铝合金：铝密度小，导热、导电性能好，容易自钝化，也可经氧化或电化成膜。常用的铝合金主要有Al—Si合金，其耐蚀性、铸造和机械性能都较好；Al—Mg合金，其强度高、性能稳定；Al—Mg—Mn合金，其强度、塑性和抛光性较好，有防锈铝之称；Al—Cu合金，其强度高，但耐蚀性差，易发生应力腐蚀。 铜与铜合金：铜是人类应用最早的金属，具有高的导热、导电性（仅次于银），有良好的耐蚀性。一般分为四类： （1）紫铜即纯铜，其牌号有1-4号铜即T1、T2、T3、T4；1-2号无氧铜即TU1、TU2； 磷脱氧铜即TUP；锰脱氧铜即TUMn。 （2）黄铜即铜—锌合金，强度较差；为改善和提高其性能可以加入Sn、Al、Mn等元素以防止黄铜脱锌。其中锡黄铜耐海水腐蚀，称为海军黄铜； （3）青铜，按铜中第一添加元素的种类（Sn、Al、Be）分别命名为锡青铜、铝青铜和铍青铜。锡青铜只有添加P、Zn、Al、Ni和其它元素才有实际意