第三章 金属在某些环境中的腐蚀点蚀.ppt

第三节 点蚀 董卫国 第四节 缝隙腐蚀 当金属与金属或金属与非金属之间存在很小的缝隙(一般为0.025～0.1mm)时，缝内介质不易流动而形成滞留状态，促使缝隙内的金属加速腐蚀，这种腐蚀称为缝隙腐蚀。 许多工程结构都普遍存在这类间隙，例如，铆接板的接合面、螺纹连接、螺母压紧面、法兰垫片接合面、设备底板与基础的接触面等等。有些缝隙是设计不合理造成的，而有些从设计上是很难避免的。此外，泥沙、污垢、灰尘等沉积在金属表面上，无形中亦形成了缝隙。 第五节 晶间腐蚀 主要发生焊接处 第六节 应力腐蚀破裂 随着机械设备结构上存在或外加不同性质的应力如：拉、交变、剪应力，在与腐蚀介质共同作用下，将分别产生应力腐蚀、腐蚀疲劳、磨损腐蚀，它们的腐蚀特征和机理各不相同。 一、应力腐蚀破裂 应力腐蚀破裂是金属结构在拉应力和特定腐蚀环境共同作用下引起的破裂，简称应力腐蚀，常以英语缩写SCC( Stress Corrosion Cracking)表示。 二、焊缝晶间腐蚀 1、焊缝晶间腐蚀特征 其腐蚀特征是，在表面还看不出破坏时，晶粒间已几乎完全丧失了结合强度，并失去金属声音，严重时只要轻轻敲打即可破碎，甚至形成粉状。特别是不锈钢材料，有时即使晶间腐蚀已发展到相当严重的程度，其表观仍保持着光亮无异的原态。所以，这是一种危害性很大的局部腐蚀。 焊缝晶间腐蚀通常发生在热影响区的熔合线附近一个较窄的区域。 2、晶间腐蚀机理 奥氏体不锈钢晶间腐蚀的贫铬理论已被大家所公认。其主要论点是：奥氏体不锈钢在450～850℃长时间加热，例如焊接时，焊缝两侧2～3mm处将被加热到这个温度范围的所谓晶间腐蚀敏感区，此时晶间的铬和碳化合成为(Cr、Ni、Fe)4C、(Cr、 Fe、Ni)7C3或Cr23C6，从固溶体中沉淀出来，生成的碳化物，每1％C约需10％～20％Cr，导致晶间铬含量降低。 2、晶间腐蚀机理 这时由于晶内与晶间的元素存在浓度梯度，晶内的碳及铬将同时向晶问扩散，但在450～850℃时，Cr比C的扩散速度慢(原子半径Cr=1.28，C=0.771)，因此进一步形成的碳化铬所需的Cr仍主要来自晶粒边缘，致使靠近碳化铬的薄层固溶体中严重缺Cr，使Cr量降到钝化所必需的最低含量(11％)以下。这样，当与腐蚀性介质接触时，晶间贫铬区相对于碳化物和固溶体其他部分将形成小阳极对大阴极的微电池，而发生严重的晶问腐蚀。 温度影响扩散能力，当温度很低时，碳原子等没有足够的扩散能量，不会析出碳化物；当温度很高时，例如超过1000℃，碳化物可能会析出，但很快又会重新溶人奥氏体中，因此都不会造成晶间贫铬。只有当处于450～850℃的敏化温度范围时最易产生晶间腐蚀，其中的700～750℃温度区最为危险。 时间影响浓度梯度。即使处于450～850℃温度区，若经历时间很短，碳来不及扩散到边界，贫铬亦不致发生的“一次稳定区”。反之，若时间很长，则铬会充分扩散到晶界进行补充，使晶间的贫铬消失或至少达到钝化所需的铬浓度，即出现“二次稳定状态”，晶间腐蚀也不会发生。而处于两种稳定状态之间的时间内为不稳定状态，将产生晶间腐蚀。 3、防止晶间腐蚀的方法 (1)固溶处理。加热到1050～1150℃，使焊接时析出的碳比铬重新分解溶入奥氏体内，再在水中冷却，即经淬火进入一次稳定区。此法工艺比较复杂，且构件淬火易变形，仅适宜于小工件。 (2)稳定化退火。加热到850～900℃保温2～5h后空冷，因为在这个温度区内，元素在金属中的扩散相当迅速，使晶粒各处的铬量均匀，进入二次稳定区。 (3)超低碳法。控制焊缝的含碳量低于0.04％，可大大降低碳化铬的析出量。随着冶炼技术的提高，现在超低碳不锈钢的应用日益广泛。 3、防止晶间腐蚀的方法 (4)合金化法。加入钛、铌、钽等比铬亲碳能力更强的合金元素，使用碳与这些合金元素优先形成碳化物析出，起到稳定奥氏体内铬含量的作用，避免了贫铬。这些合金元素中，以钛最好，因为它能同时起到细化晶粒的作用，所以如1Cr18Ni9Ti这类稳定型的18-8钢，应用十分广泛。 3、防止晶间腐蚀的方法 此外，通过焊接材料向焊缝掺入铁素体形成元素(钛、铝、硅等)，使焊缝呈奥氏体-铁素体双相组织，也能提高抗晶间腐蚀能力。因为铬在铁素体内浓度大，扩散速度也大，这样当奥氏体晶界形成碳化铬后，铁素体内的铬就能迅速扩散到晶界，以弥补铬的损失，防止了贫铬区的出现。同时铁素体在奥氏体内能打破贫铬区的连续性，可减轻晶间腐蚀的危害。铁素体相一般控制在5％以下。 1、应力腐蚀实例 2、应力腐蚀产生条件 应力腐蚀是应力与