第5章不锈钢讲述.ppt

第5章 不 锈 钢 * 在自然环境或一定介质中具有耐腐蚀性的钢种统称为不锈钢。 第1节 金属的腐蚀与防护 一、金属的化学腐蚀和电化学腐蚀 金属和合金由于外部介质的化学作用和电化学作用而引起的破坏叫腐蚀。 按其性质不同可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。 1.化学腐蚀 腐蚀过程中没有电流流动，腐蚀产物直接在金属表面产生 2.电化学腐蚀 两种金属（化合物）发生电化学反应，腐蚀有电流产生。 是金属腐蚀更重要、更普遍的形式 进行条件 ●金属各部分或不同金属间存在电极电位差。 ●电极电位不同的金属必需有接触，即相互接触或中间连接。 ●各部分金属需在同一电解质溶液中，且电解质溶液互相连通。 二、金属腐蚀破坏的基本类型 1.均匀腐蚀 常见，又称一般腐蚀或连续腐蚀。其特点是腐蚀发生在与介质相接触的整个金属表面上，使金属有效截面不断减小直到破坏。常用腐蚀速度（单位面积金属在单位时间内失重）、腐蚀速率（每年腐蚀掉金属的深度）表示。 2.晶间腐蚀 沿金属晶界进行的腐蚀。危害很大，容易造成设备突然事故。生产上用弯曲法、声音法、电阻法及失重法等检测不锈钢晶间腐蚀敏感性，并有具体规定。 3.点腐蚀 又称孔蚀，发生在金属表面局部区域。也是一危害较大且常见的腐蚀形式。不锈钢点腐蚀倾向大小一般用单位面积上腐蚀坑数量及最大深度评定。 4.应力腐蚀 指处于拉应力状态下的金属在特定的腐蚀介质（例如氯化物盐、碱等溶液，及蒸气介质)中，沿某些显微介质路径发生腐蚀而导致破坏。 其特征是裂缝与拉应力方向垂直，断口附近有许多裂纹，裂纹显微路径有沿晶、穿晶或两种兼有。金属应力腐蚀断裂具有选择性（一定金属在一定介质中才会产生）。 第2节 影响不锈钢耐蚀性的因素 一、工作介质对不锈钢耐蚀性的影响 不同介质中不锈钢的耐腐蚀性能不同。 氧化性介质中(如硝酸) 表面容易形成氧化膜，钝化不锈钢的时间短。 非氧化性介质中(如稀硫酸、盐酸、有机酸) 钝化时间长，当介质中含氧量低到一定程度，不锈钢就不能钝化。 应根据不同的工作介质选择不同成分和组织的不锈钢。 1.氧化性介质中：耐腐蚀性好 ●大气、水蒸气、弱腐蚀介质中，Cr13型就具很好的耐蚀性。 ●强氧化性酸中（如硝酸），有足够的氧，易钝化。但H＋含量高，阴极去极化 作用强，所需铬含量高。在沸腾硝酸中，Cr13不耐蚀，Cr17％～30％钢(如 Crl7、Crl8Ni9、Cr30)在0~65％(质量分数)沸腾硝酸中 耐蚀。 氧化性酸中不锈钢的含铬量必须高于16％才有高的钝化能力。 C低，Cr13％左右，不含其它合金元素，最简单廉价的不锈钢 2.非氧化性介质中：无机或有机非氧化性酸，不易钝化，耐蚀性差 ●稀硫酸等非氧化性无机酸中：一般含Cr或Cr、Ni不锈钢不耐蚀。 为↑耐蚀性→↑Ni，加一定量Mo、Cu等。 ●强有机酸中：一般含Cr或Cr、Ni不锈钢不耐蚀。 加Mn →↑耐蚀性 ，再加Mo（2～3％）、Cu （1～2％）使钢易钝化 。 ●含Cl－介质中：Cl－易破坏钝化膜，易点蚀。Mo可↑抗点蚀能力。 二、提高不锈钢耐蚀性的途径 总原则 ●↑金属电极电位。 ●表面钝化。 ●获单相组织，组织结构均匀、纯净。 ↓形成微电池 1. 不锈钢的钝化 钝化：某些金属在特殊环境下失去金属活性，呈现与惰性金属相似的特性。 机制：金属与周围介质生成一层极薄的氧化膜－钝化膜，作为金属与介质间的屏障。钝化膜在一定条件下致密、不易溶解、自修复。 不锈钢的钝化使其具有良好的耐蚀性，但特殊条件下，钝化膜会发生局部破坏，使腐蚀速率提高，这是构件不锈钢的缝隙腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀的断裂原因之一。 铬、铝、硅等，可在钢表面生成Cr2O3、Al2O3、SiO2等致密钝化膜。其中铬最有效，不锈钢中加铬的主要作用之一。钼可进一步↑不锈钢的钝化作用，因此能↑钢在氧化性及非氧化性介质中的耐蚀性。加入少量铜也可促进钢钝化。 2. 合金元素对铁电极电位的影响 n／8规律：Cr加入Fe中形成固溶体时，铁固溶体电极电位显著↑，随Cr↑，其电极电位↑是跳跃式的，即当Cr含量达1／8、2／8、3／8、…Cr、Fe摩尔比时，电极电位跳跃式↑，耐腐蚀性也跳跃式↑。 第1突变点Cr、Fe摩尔比12.5％，铁电位由-0.56V跃增至0.2V，换算成 质量含量为11.7％，考虑到 Cr与C的作用，为使固溶体中Cr不低于11.7％，实际应用的不锈钢中Cr最低含量为13％。 3. 合金元素对不锈钢基体组织的影响 基体组织 ●力学性能 ● 耐蚀性 获得单相组织 单相F或单