金属的氢损伤课件.doc

氢损伤 第一节 材料腐蚀的基本概念 一、腐蚀的基本概念??? 腐蚀－物质的表面因发生化学或电化学反应而受到破坏的现象。腐蚀是物质本身质的变化――化学变化或电化学变化。这种质的变化是外界环境、介质影响的结果。因此，也可以把由于环境介质作用于材料或物质本身，使之发生质的变化的现象称为腐蚀。 ??? 材料的腐蚀具有双重性。通常腐蚀对金属构件是有害的，但有时可以利用腐蚀现象对金属材料进行电化学加工，如制备信息硬件的印刷线路板，制取奥氏体不锈钢粉末等。故不能片面地把腐蚀视为一种破坏、失效。 二、腐蚀的类型 ?1、根据金属腐蚀的机理不同分类化学腐蚀－金属表面与非电介质直接发生化学作用而引起的破坏。电化学腐蚀－金属表面与电介质溶液发生电化学反应而引起的破坏。 ?2、根据腐蚀的环境分类大气腐蚀、海水腐蚀、淡水腐蚀、土壤腐蚀、化工介质腐蚀、熔融介质中的腐蚀 ?3、根据腐蚀破坏的外部特征分类（1）全面腐蚀－腐蚀分布在整个表面上并连成一片的腐蚀破坏。可分为均匀腐蚀和不均匀腐蚀。均匀腐蚀－腐蚀均匀地发生在整个表面上，各部分的腐蚀速度基本相同。??? 不均匀腐蚀－腐蚀虽然发生在整个表面上，但各部分的腐蚀速度相差较大。 （2）局部腐蚀－腐蚀主要发生在金属表面的某一个区域，而表面的其它部分未被破坏。局部腐蚀比全面腐蚀有更大的危害性，而且更难以预测。常见的局部腐蚀：点蚀（又称孔蚀）、电偶腐蚀、晶间腐蚀、穿晶腐蚀、缝隙腐蚀、选择性腐蚀、斑点腐蚀、丝状腐蚀。 （3）应力和环境介质共同作用下的腐蚀：应力腐蚀断裂、腐蚀疲劳、氢损伤。 三、耐蚀性及其评定方法 ??? 金属材料在某一环境介质下承受或抵抗腐蚀的能力――称为金属材料的耐蚀性或抗蚀性。 ?1、均匀腐蚀的程度与评定方法（1）腐蚀速度的质量指标金属因腐蚀而发生质量变化，在失重时是指腐蚀前的质量与清除腐蚀产物后的质量之间的差值。用下式表示：?? V-=(W0-W1)/S×t ?? V-－失重时的腐蚀速度g/m2h ?? W0－金属初始质量 ?? W1－清除腐蚀产物后的质量 ?? S－金属的表面积 t－腐蚀时间 ?? 在增重时是指腐蚀后带有腐蚀产物时的质量与腐蚀前的质量之间的差值。用下式表示： ?? V+=(W2-W0)/S×t ?? V+－增重时的腐蚀速度g/m2h ?? W2－带有腐蚀产物的金属质量 （2）金属腐蚀速度的深度指标??? 把金属的厚度因腐蚀减少的量，以线量单位表示，并换算成相当于单位时间的数值。在衡量密度不同的金属腐蚀程度时，此种指标极为方便。可按下式将腐蚀的失重指标换算成腐蚀的深度指标： ?? VL= V-×24×365×10/(10000ρ)= V-×8.76/ρ ?? VL－腐蚀的深度指标 mm/a （毫米/年） ρ－金属的密度 g/cm3 （3）均匀腐蚀金属耐蚀性的评定??? 对于均匀腐蚀的金属材料，耐蚀性等级的划分大多采用深度指标，但金属腐蚀深度一般是随时间变化的，所以从腐蚀手册查到的资料难以精确地反映出实际情况，因此选用评定标准时，应考虑实际情况和使用期限。 ?2、局部腐蚀的程度与评定方法 （1）局部腐蚀程度的表示方法??? 金属的局部腐蚀其质量及外形尺寸一般没有明显变化，但其力学性能下降。为判断金属局部腐蚀的程度，可以进行力学性能试验测定金属腐蚀后的性能变化加以评定： ?? 腐蚀强度指标：指材料腐蚀前后的强度极限变化率。?? Kσ=[(σb-σ’b)/ σb] ×100% (腐蚀时间t后) ?? Kσ－腐蚀强度指标 σb－腐蚀前强度 σ’b－腐蚀后强度 ?? 腐蚀的延伸率指标：指材料腐蚀前后延伸率的变化。 ?? Kδ=[(δ-δ’)/ δ] ×100% (腐蚀时间t后) （2）局部腐蚀耐蚀性评定局部腐蚀的种类和测试方法很多，评定标准也不尽相同，所以应根据局部腐蚀的类型选择表示腐蚀程度的指标，按其使用条件与要求选用评定标准 一、应力腐蚀现象及其产生条件?1、应力腐蚀现象??? 金属在拉应力和特定的化学介质共同作用下，经过一段时间后所产生的低应力脆断现象，称为应力腐蚀断裂。（Stress Corrosion Cracking, 缩写为SCC）。常见的有： ??? 低碳钢和低合金钢在苛性碱溶液中的“碱脆”和在含有硝酸根离子介质中的“硝脆”。 ??? 奥化体不锈钢在含有氯离子介质中的“氯脆”。铜合金在氨气介质中的氨脆。 ? ?? 不常见的如：油漆中的珠砂（HgS）颜料可导致黄铜开裂。 ?2、产生条件（1）应力：机件所承受的应力包括工作应力和残余应力 （2）化学介质：只有在特定的化学介质中，某种金属材料才能产生应力腐蚀。 （3）金属材料：一般纯金属不会产生应力腐蚀，所有合金对应力腐蚀均有不同程度的敏感性。 常用金属材料引起应力腐蚀的敏感介质 二