金属电化学腐蚀基本原理第四章课件.ppt

金属结构材料的耐蚀性 一、金属耐蚀合金化原理 1. 纯金属的耐蚀特性 II 金属的钝性 在适当条件下由于发生钝化而获得耐蚀性的热力学不稳定金属（可钝化金属）：Fe, Al, Zr, Ti, Ta, Nb, Cr, Be, Mo, Mg, Ni, Co 特征：多数在氧化性介质中易钝化，而在Cl-, Br-, F-等离子作用下，钝态易受到破坏 应用：多作为合金元素加入钢中，使合金钝化而提高耐蚀性 2. 金属耐蚀合金化的途径 2）加入析氢超电压高的合金元素 原理：加入析氢超电压高的合金元素 合金阴极析氢反应的阻力增大 极大降低合金在酸中的腐蚀速度 局限性：只适用于基体金属不会钝化、由析氢超电压控制的析氢腐蚀 3. 减弱合金的阳极活性－适用范围最广、最有效的提高金属耐蚀合金化途径 原理：减弱合金的阳极活性，阻滞阳极过程的进行，提高合金的耐蚀性 措施： 1）减小阳极相的面积 使用条件：腐蚀过程中，合金基体为K，而第二相（如强化相）或合金中其它微小区域（如晶界）为A，减小阳极面积，增大阳极极化电流密度，增加阳极极化程度，降低腐蚀速度 实例：Al-Mg合金中强化相Al2Mg3对基体是阳极 局限性：实际合金中第二相是阳极的情况很少，绝大多数合金中的第二相都是阴极相，起阴极作用 1. 依靠钝化而耐蚀的金属材料 范围：不锈钢、铝及铝合金、钛及铁合金、硅铸铁等 特点：耐蚀性是钝化后的特性，在能够钝化的环境中耐蚀，而在不具备钝化条件或会引起钝化膜破坏的环境中不稳定，不耐蚀 实例：18-8不锈钢、铝及铝合金、钛及钛合金、高硅铸铁 定义：含Cr18%, Ni8~9%的一系列奥氏体不锈钢（包含大气中耐蚀的不锈钢和在各种化学试剂与强腐蚀性介质中耐蚀的不锈耐酸钢） 含Cr和Ni的不锈钢具有优良的耐蚀性和良好的热塑性、冷变形能力和可焊性等优点，应用最广，约占不锈钢总产量的70% 常见腐蚀破坏形态：晶间腐蚀、孔蚀、SCC等 常用的18-8不锈钢的牌号，P88，表4-3 在酸性溶液中的耐蚀性视酸的氧化性、非氧化性及氧化性强弱而异：在室温下各种浓度的硝酸或浓硫酸中都耐蚀，但是，沸腾的浓硝酸（65%）会引起过钝化而剧烈腐蚀，中等浓度以下的硫酸在温度较高时腐蚀严重；在室温下、10%的磷酸中稳定；耐大多数有机酸和有机化合物，但不耐沸腾的冰醋酸；在盐酸、氢氟酸等非氧化性酸中腐蚀严重，与碳钢类似； 奥氏体不锈钢在450 ~ 800 oC温度区间内长时间加热，会产生晶间腐蚀倾向，而焊接影响区发生的焊缝晶间腐蚀是最常见的一种腐蚀形态 不锈钢在含有卤素离子的盐溶液中容易发生孔蚀，尤其对含Cl- 的中性溶液（不锈钢处于活态 - 钝态临界状态）敏感 容易发生SCC局部腐蚀，典型腐蚀环境有：高浓度氯化物水溶液、硫化物溶液、浓热碱溶液、高压水等 提高不锈钢抗应力腐蚀破裂能力的措施－合金化，所加元素种类及含量随介质环境而异 奥氏体不锈钢中加入2~4%的Si（00Cr18Ni14Si4、1Cr18Ni14Si2Ti）能显著提高在高浓度氯化物溶液中的耐SCC能力，但是在酸性H2S中不耐SCC； 奥氏体不锈钢中加入Ti（Ti/C 7~8）或Nb可以提高耐硫化物溶液中的SCC 能力； 加入Ti、Nb、V等合金化元素的奥氏体不锈钢有良好的耐高温水腐蚀破裂能力，如0Cr18Ni11Nb、 0Cr18Ni10Ti、 0Cr22Ni13Mn5Mo2NbVN等； 提高Ni含量可以减小脆性破裂敏感性，如Cr18Ni12Mo2Ti、1Cr21Ni33AlTi等； 合金钢表示方法 优质碳素结构钢与合金结构钢： ① 表示方法：“两位数字＋元素＋数字＋…” ② 钢号的前两位数字表示平均含碳量的万分之几，沸腾钢、半镇静钢以及专门用途的优质碳素结构钢，应在钢号后特别标出。合金元素以化学元素符号表示，合金元素后面的数字则表示该元素的含量，一般以百分之几表示。凡合金元素的平均含量小于1.5%时，钢号中一般只标明元素符号而不标明其含量。如果平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%、……时,则相应地在元素符号后面标以2、3、4……。如为高级优质钢，则在其钢号后加“高”或“A”。钢中的V、Ti、Al、B、RE等合金元素，虽然它们的含量很低，但在钢中能起相当重要的作用，故仍应在钢号中标出。 如：45钢表示平均含碳量为0.45%的优质碳素结构钢；20CrMnTi表示平均含碳量为0.20%，主要合金元素Cr、Mn含量均低于1.5%，并含有微量Ti的合金结构钢；60Si2Mn表示平均含碳量为0.60%，主要合金元素Mn含量低于1.5%，Si含量为1.5~2.5%的合金结构钢。 合金工具钢与特殊性能钢 表示方法：“一位数字（或没有数字）＋元素＋数字＋…” 钢号的前一位数字表示