第十三章_材料耐腐蚀性能.pptVIP

材料性能学 前言 本章从材料腐蚀的现象出发， 着重介绍金属材料的应力腐蚀断裂， 以及材料耐蚀性评价等内容。 第十三章 材料的耐腐蚀性能 §13.1 材料腐蚀的基本概念 §13.2 金属的电化学腐蚀倾向（简） §13.3 金属腐蚀速度及其控制（略） §13.4 金属材料的应力腐蚀断裂 §13.5 材料的耐蚀性及抗腐蚀措施 §13.1 材料腐蚀的基本概念 一、腐蚀的基本概念 1、定义： 物质的表面， 因发生化学或电化学反应， 而受到破坏的现象。 2、一种自发进行的过程， ΔG 0。 3、性质： (1) 有害性： 造成设备的毁坏。 (2) 有利性： 电化学加工，制备印刷线路板等。 金属的电化学腐蚀和保护 金属的防腐 金属的钝化 §13.1 材料腐蚀的基本概念 二、腐蚀的类型 1．根据腐蚀的机理不同分类 (1)化学腐蚀 与非电解质直接发生化学作用而引起的破坏。 (2)电化学腐蚀 与电解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、海水、淡水、土壤等。 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。 可分为均匀腐蚀和不均匀腐蚀。 §13.1 材料腐蚀的基本概念 (3)应力和环境介质共同作用下的腐蚀 ①应力腐蚀断裂： 是金属在拉应力的作用下并在某些活性介质 中发生的电化学腐蚀破裂。 ②腐蚀疲劳： 金属在交变应力(循环应力或脉动应力)和腐 蚀环境介质的共同作用下产生的脆性断裂。 ③氢损伤： 是指氢进入金属中，导致金属材料塑性、韧 性明显下降，产生低应力脆断的损伤现象． 分为氢脆、氢鼓泡、氢腐蚀三种。 §13.4 金属材料的应力腐蚀断裂 *** 应力腐蚀断裂(SCC)概念 材料或零件在应力和腐蚀环境的共同作用下引起的破坏叫应力腐蚀。这里需强调的是应力和腐蚀的共同作用。 金属材料，在拉应力和特定介质的共同作用下， 所引起的断裂。 腐蚀过程中，先出现微裂纹， 然后扩展为宏观裂纹， 宏观裂纹快速扩展， 最终断裂。 §13.4 金属材料的应力腐蚀断裂 一、应力腐蚀断裂的条件及特征 (1)应力： 必须有拉应力（低于屈服强度）存在。 (2)介质： 一定的材料和一定的介质相互组合，形成一个应力腐蚀体系。 (3)速度： 约为10-8～10-6 m/s；介于纯腐蚀速度与纯断裂速度之间 (4)腐蚀断裂形态： 局部区域出现从表及里的裂纹； 裂纹在主干裂纹延伸的同时，还有若干分支同时发展； 裂纹的走向宏观上与拉应力方向垂直； 微观上一般为沿晶断裂， 也可能为穿晶解理断裂或二者的混合； 断裂表面可见到“泥状花样”的腐蚀产物及腐蚀坑。 应力腐蚀的特点 (1)造成应力腐蚀破坏的是静应力，远低于材料的屈服强度，而且一般是拉伸应力(近年来，也发现在不锈钢中可以有压应力引起)。这个应力可以是外加应力，也可以是焊接、冷加工或热处理产生的残留拉应力。最早发现的冷加工黄铜子弹壳在含有潮湿的氨气介质中的腐蚀破坏，就是由于冷加工造成的残留拉应力的结果。假如经过去应力退火，这种事故就可以避免。 (2)应力腐蚀造成的破坏，是脆性断裂，没有明显的塑性变形。 (3)只有在特定的合金成分与特定的介质相组合时才会造成应力腐蚀。例如α黄铜只有在氨溶液中才会腐蚀破坏，而β黄铜在水中就能破裂。 (4)应力腐蚀的裂纹扩展速率一般在10-9-10-6m/s，有点象疲劳，是渐进缓慢的，这种亚临界的扩展状况一直达到某一临界尺寸，使剩余下的断面不能承受外载时，就突然发生断裂。 (5)应力腐蚀的裂纹多起源于表面蚀坑处，而裂纹的传播途径常垂直于拉力轴。 (6)应力腐蚀破坏的断口，其颜色灰暗，表面常有腐蚀产物，而疲劳断口的表面，如果是新鲜断口常常较光滑，有光泽。 (7)应力腐蚀的主裂纹扩展时常有分枝。但不要形成绝对化的概念，应力腐蚀裂纹并不总是分枝的。 (8)应力腐蚀引起的断裂可以是穿晶断裂，也可以是晶间断裂。如果是穿晶断裂，其断口是解理或准解理的，其裂纹有似人字形或羽毛状的标记。 应力腐蚀抗力指标及测试方法 早期对应力腐蚀开裂的研究是采用光滑试样，在特定介质中于不同应力下测定金属材料的滞后破坏时间。用这种方法已积累了大量