第三章-2全面腐蚀与局部腐蚀.ppt

第3章 全面腐蚀与局部腐蚀 第二节 缝隙腐蚀与晶间腐蚀 缝隙腐蚀的特征及产生条件 金属材料表面由于狭缝或间隙的存在,腐蚀介质的扩散受到很大的限制，由此导致狭缝内金属腐蚀加速的现象．称为缝隙腐蚀。 造成缝隙腐蚀的狭缝或间隙的宽度必须足以使腐蚀介质进入并滞留其中．所以缝隙腐蚀通常发生在0.025~0.1mm的缝隙中。而在那些宽的沟槽或宽的缝隙中，因腐蚀介质畅流而一般不发生缝隙腐蚀损伤。 缝隙腐蚀特征 （1）无论是同种或异种金属的接触还是金属同非金属的接触，只要存在满足缝隙腐蚀的狭缝和腐蚀介质，都会发生缝隙介质，其中以依赖钝化而耐蚀的金属更容易发生； （2）几乎所有的腐蚀介质（包括淡水）都能引起金属的缝隙腐蚀，而含有氯离子的溶液通常是缝隙腐蚀最为敏感的介质； （3）与点蚀相比，对同一种金属或合金而言，缝隙腐蚀更易发生。通常，缝隙腐蚀的点位比点蚀电位更低； （4）遭受缝隙腐蚀的金属表面既可以表现为全面腐蚀，也可表现为点蚀形态，耐蚀性好的通常表现为点蚀形态，耐蚀性差的表现为全面腐蚀。 （5）缝隙腐蚀存在孕育期，其长短因材料、缝隙结构和环境因素的不同而不同，缝隙腐蚀的缝口常常为腐蚀产物所覆盖，由此增强缝隙的闭塞电池效应。 缝隙腐蚀的机理 在腐蚀初期，金属材料缝隙内、外整个表面都与含氧溶液接触，电化学腐蚀的阴极和阳极反应均匀地发生在缝隙内部及外部的整个表面上，阳极反应为金属的离子化： 缝隙腐蚀与点蚀的比较 缝隙腐蚀的影响因素 几何因素的影响 缝隙腐蚀的控制因素 (1)合理设计。在设计和制造工艺上应尽可能避免造成缝隙结构。 (2)合理选择耐蚀性材料。选择合适的耐缝隙腐蚀材料是控制续隙腐蚀的有效方法之一。例如，含Cr，Mo，Ni，N量较高的不锈钢和镍基合金，铁及铁合金，某些铝台金等具有较好的抗缝隙腐蚀性能。选材时既要考虑耐蚀性能，同时还要注意经济因素。例如，Ti-Pd合金具有优异的抗热浓氯化物介质缝隙腐蚀性能。 (3)采取电化学保护措施。例如，对不锈钢等钝化性金属材料，将其电位降低到保护电位以下，而高于F1ade电位区间．这样既保证不产生点蚀，也不致引起缝隙腐蚀。 此外，采用缓蚀剂控制缝隙腐蚀时要谨慎，通常需要采用高浓度的缓蚀剂才能有效，因为缓蚀刑进入缝隙时常受阻，其消耗量较大。若缓蚀剂用量不当，很可能会加速腐蚀。 晶间腐蚀的特征 晶间腐蚀是金属在适宜的腐蚀环境中沿着或紧挨着材料的晶粒间界发生和发展的局部腐蚀破坏形态。晶间腐蚀从金属材料表面开始，沿着晶界向内部发展，使晶粒间的结合力大大丧失，使材料的结合力大大丧失。例如经受这种腐蚀的不锈钢材料，表面光滑，但轻轻敲击即可碎成细粉。 晶间腐蚀常在不锈钢，镍基合金，铝基合金及铜合金上发生，主要在焊接接头上或经一定加热处理后使用时发生。晶间腐蚀不仅导致材料的承载能力降低，而且诱发晶间型应力腐蚀开裂，或引发点腐蚀。 产生晶界腐蚀的根本原因是晶粒间界及其附近区域与晶粒内部存在电化学腐蚀的不均匀性，这种不均匀性是金属材料在熔炼，焊接和热处理等过程中造成的。 晶间腐蚀的机理-局部微观阳极 1.贫化理论 对于不锈钢来说是贫铬，对于镍钼合金是贫钼，对于铝铜合金是贫铜。 奥氏体不锈钢在氧化性或弱氧化性介质中产生晶间腐蚀，多数是由于热处理不当造成的。固溶状态下的奥氏体不锈钢．当在450-850℃温度范围保温或缓慢冷却处理时，就会在一定的腐蚀性介质中呈现晶间腐蚀敏感性。所以这个温度范围称之为敏化温度(危险温度)。 第二相析出理论 晶界吸附理论 在强氧化性热浓的“硝酸十重铬酸盐”介质中，经1050℃固溶处理的超低碳18-8型奥氏体不锈钢等也能产生晶间腐蚀，这显然既不能用晶界沉积M23C6引起的贫铬解释，也不能用?相析出现象来说明。经过研究，将这类晶间腐蚀归于晶界吸附溶质P等产生电化学侵蚀而造成晶界吸附性溶解所致。 晶间腐蚀的影响因素 1.冶金因素的影响 合金成分是影响晶间腐蚀的影响因素。以不锈钢为例，晶间腐蚀的倾向随含碳量的增大而增大。原因是含碳量越高，晶间沉淀的碳化物越多，晶间贫铬程度越严重。 与Cr，Mo含量增大，可降低碳的活度，从而降低不锈钢的晶间腐蚀倾向；而Ni，Si对碳的影响作用恰恰相反，因而加速不锈钢的晶间腐蚀倾向。不锈钢中加入与C亲和力强的Ti，Nb，能够优先于Cr而与C结合成碳化物TiC, NbC，从而减少奥氏体中的固溶碳量，使钢在敏化温度加热时避免铬的碳化物在晶界沉淀，从而降低产生晶间腐蚀的倾向。 防止晶间腐蚀的控制措施 1.不锈钢的晶间腐蚀控制 (1)降低钢中有害元素C，N，P等的含量，提高钢的纯净度 (2)添加少量稳定化元素，控制晶界吸附和抑制晶界沉淀。 成， (3)采用合理的热处理工艺。例如，对于加入稳定化元素Ti，Nb的奥氏体不锈钢，应在850-900℃下进行稳