腐蚀 第5章 局部腐蚀2.ppt

5.5 应力作用下的腐蚀 5.5.1 应力腐蚀断裂 Stress Corrosion Cracking 5.2.2 氢损伤 一、定义 金属材料中由于氢的存在或与氢反应引起材料力学性能变坏的现象。 可分为：氢鼓泡、氢脆、脱炭、氢腐蚀。 二、氢损伤特征 5.6 选择性腐蚀 二、黄铜脱锌的腐蚀形态有两种： 2、环境因素 1）温度：温度对腐蚀疲劳有显著的影响。一般在腐蚀疲劳中温度升高、腐蚀疲劳极限下降。 2）pH值：溶液的pH值影响也较大，pH值在4以下时，腐蚀疲劳寿命降低，当pH=4~10时保持恒定，而pH=10~12时，寿命显著增加。 3）电流：外加阴极电流极化时，可使裂纹扩展速度明显降低，甚至接近空气中的疲劳强度。 3、材料因素一般耐蚀性来看，耐蚀性高的金属例如钛、铜及其合金、不锈钢等，对腐蚀疲劳敏感性较小。 1、合理选材 2、降低应力 3、减少腐蚀措施 五、腐蚀疲劳控制的措施 一、定义与特征 1、磨损腐蚀是指由于腐蚀流体和金属表面间的相对运动，引起金属的加速破坏或腐蚀。造成磨损腐蚀的腐蚀流体可以是气体，液体或含有固体颗粒、气泡的液体等。 2、磨损腐蚀的外表特征是槽、沟、波纹、圆孔和山谷等，还常常显示方向性。 ? 5.5?4 磨损腐蚀 三、空泡腐蚀 空泡腐蚀是由更高速（流速30m/s）液流和腐蚀的共同作用而产生的。如船舶的推进器、涡轮片和泵叶轮等这类构件中的高流速冲击和压力突变的区域。 发生空泡腐蚀时，材料表面空穴或汽泡的形成和破灭极其迅速。在一个微小的低压区，每秒种有2×106个汽泡破灭，并产生强烈的冲击波，压力可达410MPa。 ? 1、降低和消除应力： 在结构设计时首先要降低设计应力，尽量避免或减少局部应力集中。 加工和装配过程中，应尽量避免产生残余应力，可采用热处理退火方法。 机械方法消除内应力，在受应力的合金表面进行喷丸、奔砂、锤敲等处理，使表面层处于压应力状态，以提高抗SCC性能。 2、控制环境 改善使用条件，除去危害性大的介质成分。如水中的氧和氯化物。 减少内外温差。 升高pH值。 采用添加适当的缓蚀剂或采用涂、镀层的办法控制环境。 采用阴、阳极电化学保护方法，避免进入三个SCC敏感的电位区，以防止SCC的发生。 3、改善材质 较抗SCC性能的不锈钢：高镍奥氏体、高纯奥氏体钢、双相不锈钢；较抗SCC性能的铝合金：包铝LD10、包铝的LY12、LF21、ZL101； 较抗SCC性能的钛合金：Ti-10V-2Fe-3Al、Ti-2Al-4Mo-4Zr。 1、氢损伤导致金属材料的韧性和塑性性能下降，易使材料开裂或脆断。 2、氢损伤是氢与材料交互作用引起的一种现象 3、氢损伤和应力腐蚀断裂在产生原因和机理上是有区别的。应力腐蚀裂纹的扩展是由于裂纹的阳极溶解，其阴极对裂纹的扩展并不产生直接的影响。而氢损伤是由于合金中在阳极区吸收了阳极反应产物氢原子诱导脆性而产生和扩展的。 如下图所示： 1、氢的来源 内氢：冶炼、铸造、电镀、酸洗、焊接、阴极充氢等工艺过程中引入的。 外氢：材料使用过程中，由外界环境引入的。 1）H2吸附分解成原子氢。 2）腐蚀析氢在金属表面分解成原子氢。 3）含氢物质与金属表面发生反应放出氢。 2、氢的存在形式 氢可以H-、H、H+、H2、金属氢化物、固溶体、碳氢化合物等形式存在于金属中，也可与位错结合形成气团而存在。 ? 三、氢的来源与存在形式与传输 3、氢的传输 氢在金属中是以点阵扩散、应力诱导扩散及氢的位错迁移等方式进行传输的。 1）点阵扩散：金属表面富集氢后与金属内部构成一定的浓度梯度，则氢会向金属内部扩散。氢原子处在金属点阵的间隙位置，从五个间隙位置跳到另一个间隙位置的过程就是氢的扩散。 2）应力诱导扩散：氢在应力梯度作用下通过应力诱导扩散，将向高应力区聚集（Corsky效应）。高应力区氢浓度均无超过整体的氢浓度。 3）位错迁移：位错可捕获氢会影响氢的点阵扩散，当位错进行运动时，氢气团可以跟着位错一起运动。 1、氢腐蚀机理（高温氢腐蚀）Hydrogen Corrsion 氢腐蚀是指在高温200℃以上，高压条件下，氢进入金属，产生合金组分与氢化学反应生成氢化物等物质，导致合金强度下降以至沿晶界开裂的现象，简称HC。 机理：C+2H2 → CH4 Fe3C+2H2 → 3Fe+CH4