北京科技大学金属学4-5不锈钢.ppt

腐蚀坑 腐蚀通道 沿裂纹折断后得到的断口，晶粒裸露，没有塑性变形，为脆性断口； 晶面上有腐蚀坑、孔和腐蚀通道等，说明是由腐蚀造成的。 钢种：304不锈钢 构件：热交换器管 管内介质：温度约100℃的含CuSO480g/l及H2SO400g/l的水溶液； 管外为130℃的水蒸汽 贫Cr。 ③点腐蚀 定义：是从金属表面局部区域的腐蚀破坏，首先形成腐蚀坑，然后向内部发展，甚至贯穿整个截面； 发生的条件：它是常见的腐蚀破坏类型之一。在介质的作用下，由于破坏表面均匀性的一些缺陷，如夹杂物、贫Cr 区、晶界、位错在表面的露头等，使钝化膜在这些地方较为脆弱，从而使局部遭到破坏。在含有氯离子(Cl-)的介质中，最易引起不锈钢的点蚀，如 FeCl3就是影响最大的介质之一。 增强抗点蚀能力的途径： TiN夹杂诱发点蚀的二次电子形貌 Ti面分布相 奥氏体不锈钢由夹杂而诱发的点蚀 TiN 316型奥氏体不锈钢点腐蚀破坏 点腐蚀截面 微裂纹形貌 局部放大 点腐蚀 微裂纹 微裂纹 a.以Mo、Mn、Si、V或稀土元素合金化； b. 减少钢中夹杂物、晶界沉淀物 c.减少介质中的氯离子和氧的含量； d.尽量减少冷加工，减少位错露头。 ④应力腐蚀 定义：凡是应力和介质共同作用引起的断裂，可以统称为应力腐蚀破坏。当应力不存在时，腐蚀甚微；而施加应力一段时间后，金属会在腐蚀不严重的情况下发生脆断。 特征： 奥氏体不锈钢由点腐蚀诱发的应力腐蚀 奥氏体不锈钢应力腐蚀穿晶裂纹 碳钢的应力腐蚀 应力腐蚀 奥氏体不锈钢因受海水浸蚀而产生的应力腐蚀沿晶断口 18-8奥氏体不锈钢的显微组织 应力必须是拉伸的，拉伸应力愈大，断裂的时间愈短； 腐蚀介质是特定的，只有某些金属和介质的组合才会产生应力腐蚀断裂，如高强钢的氢脆，奥氏体不锈钢的氯脆，锅炉钢的碱脆，黄铜的氨脆； 断裂速度远大于没有应力时的速度，断口属脆断性。 思考题 1、从工具钢耐磨性的要求出发，如何来设计它的成分与热处理工艺？高速钢的红硬性如何保证？ 2、何谓球化退火？对于高碳钢，如轴承钢、工具钢为何要实行球化退火？ 12、不锈耐蚀钢 据对世界上发达国家的调查统计，由于金属腐蚀造成国民经济损失约占当年国民经济生产总值的 1.5—4.2%左右；美国1982年因腐蚀造成的损失为1260亿美元。 钢结构件在海水中的腐蚀 1986年“挑战者号”航天飞机升空 升空80秒爆炸 牺牲的“挑战者号”机组人员 总统调查委员会的结论： O-型密封环冲蚀失效，使高热气体泄漏，点燃了燃料箱中的燃料引起爆炸。 正常的O－型环 冲蚀的次O－型环 冲蚀的主O－型环 冲蚀的O－型密封环 金属腐蚀问题遍及国民经济的各个领域，从日常生活到工农业生产，从尖端科学技术到国防工业的发展，凡是使用金属材料的地方，都不同程度上存在着腐蚀问题； 它给人们带来了巨大的经济损失，造成灾难性的事故，耗尽了宝贵的资源和能源。 防腐措施有多种，其中研究和开发不锈耐蚀钢是其中方法之一。 ①在工业生产、科学研究和日常生活中，经常遇到各种腐蚀介质，如各种强酸（硝酸、硫酸等）、各种 有机酸（醋酸、甲酸等）、各种盐溶液（如海水）以及含有腐蚀气体和水蒸气的气氛； ② 它们会对生产流程中应用的容器、反应塔、管道、酸泵等会产生腐蚀作用； ③ 造成的影响：影响生产、造成危险（生命、环境）、资源和能源浪费。 （1）腐蚀的电化学机理 钢在电解质溶液中由于本身各部分（微观上是不均匀的，如钢的组织和成分是不均匀的，它包括有碳化物、夹杂物等相，此外应力也不均匀）电极电位有差别： 有的区域为阳极，阳极过程为： Fe→Fe2++2e 铁变成离子进入溶液，同时在阳极留下价电子； 有的区域为阴极，阴极过程为： e + D→[De] 电子由阳极流到阴极后，溶液中去极化剂（D）吸收流来的电子： 如果在非氧化性酸中，D→H, H+ + e→H, H+H→H2 在中性盐类等介质中， 1/2O2+H2O+2e→2OH- 钢表面生锈也就是这种电化学腐蚀造成的。钢暴露在大气中，表面吸收了一层很薄的水膜，钢表面不同电极电位区和水膜就构成微电池，在非氧化酸性介质和中性介质作用下，钢的阳极部分不断腐蚀溶解。 (2) 极化的概念 在腐蚀过程中，产生阳极极化和阴极极化作用; 1) 阳极极化: 定义：阳极电位由负向正方向升高; 它产生的原因：主要是由于腐蚀过程中阳极表面形成有保护作用的膜，阻碍了阳极金属和溶液的接触，阻止金属形成离子进入溶液，因而降低了阳极表面电荷密度。 2）阴极极化 定义：阴极电位由正向负方向降低； 它产生