第七章合金鋼(同濟王國華)1128

1、第七章第七章 合金鋼合金鋼 概概 論論u 隨著科學技術和工業(yè)的發(fā)展，對材料提出了更高的要求，如更高隨著科學技術和工業(yè)的發(fā)展，對材料提出了更高的要求，如更高的強度，抗高溫、高壓、低溫，耐腐蝕、磨損以及其它特殊物理、化的強度，抗高溫、高壓、低溫，耐腐蝕、磨損以及其它特殊物理、化學性能的要求，碳鋼已不能完全滿足要求。學性能的要求，碳鋼已不能完全滿足要求。 u 碳鋼的在性能上主要有以下幾方面的不足：碳鋼的在性能上主要有以下幾方面的不足：u (1) 淬透性低淬透性低 通常，碳鋼水淬最大淬透直徑只有通常，碳鋼水淬最大淬透直徑只有10 mm20 mm。u (2) 強度和屈強比較低強度和屈強比較低 如普通碳鋼

2、如普通碳鋼Q235鋼的鋼的s為為235 MPa，而低合，而低合金結構鋼金結構鋼Q345（16Mn）的）的s則為則為360 MPa以上。以上。40鋼的鋼的s /b僅為僅為0.43, 而合金鋼而合金鋼35CrNi3Mo的的s /b高達高達0.74。u (3) 回火穩(wěn)定性差回火穩(wěn)定性差 碳鋼在進行調質處理時，為了保證較高的強度需采碳鋼在進行調質處理時，為了保證較高的強度需采用較低的回火溫度，這樣鋼的韌性就偏低；為了保證較好的韌性，采用較低的回火溫度，這樣鋼的韌性就偏低；為了保證較好的韌性，采用高的回火溫度時強度又偏低，所以碳鋼的綜合機械性能水平不高。用高的回火溫度時強度又偏低，所以碳鋼的綜合機械性能

3、水平不高。u (4) 不能滿足特殊性能的要求不能滿足特殊性能的要求 碳鋼在抗氧化、耐蝕、耐熱、耐低溫、碳鋼在抗氧化、耐蝕、耐熱、耐低溫、耐磨損以及特殊電磁性等方面往往較差，不能滿足特殊使用性能的需耐磨損以及特殊電磁性等方面往往較差，不能滿足特殊使用性能的需求。為了提高鋼的性能，在鐵碳合金中特意加入合金元素。所獲得的求。為了提高鋼的性能，在鐵碳合金中特意加入合金元素。所獲得的鋼種，稱為合金鋼。鋼種，稱為合金鋼。u u 老師提示老師提示 碳鋼不能完全滿足科學技術和工業(yè)的發(fā)展要求。碳鋼不能完全滿足科學技術和工業(yè)的發(fā)展要求。 為了提高鋼的性能，為了提高鋼的性能，在鐵碳合金中特意加入合金元素。所獲得的鋼

4、種，稱為合金鋼。在鐵碳合金中特意加入合金元素。所獲得的鋼種，稱為合金鋼。 第一節(jié)第一節(jié) 合金元素在鋼中的作用合金元素在鋼中的作用 合金元素合金元素C，碳化物，碳化物Fe，固溶體，固溶體少量存于夾少量存于夾雜物中雜物中高合金鋼中高合金鋼中可能形成金可能形成金屬間化合物屬間化合物一、一、 合金元素對鋼中基本相的影響合金元素對鋼中基本相的影響 1. 溶于鐵溶于鐵 合金元素除合金元素除Pb外，都可溶于鐵，形成合外，都可溶于鐵，形成合金鐵素體或合金奧氏體。金鐵素體或合金奧氏體。分類分類擴大擴大相區(qū)的元素：相區(qū)的元素：Mn、Ni、Co、C、N、Cu等等縮小縮小相區(qū)的元素：相區(qū)的元素：Cr、Mo、W、V、T

5、i、Al、Si、B、Nb、Zr等等A3點點(-Fe -Fe) A4點點(-Fe -Fe) A3點點(-Fe -Fe) A4點點(-Fe -Fe) Cr7% A3點點圖圖 擴大擴大相區(qū)的相圖相區(qū)的相圖圖圖 縮小縮小相區(qū)的相圖相區(qū)的相圖完全擴大完全擴大部分擴大部分擴大完全封閉完全封閉部分縮小部分縮小2. 形成碳化物形成碳化物分分類類非碳化物形成元素：非碳化物形成元素：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B碳化物形成元素：碳化物形成元素：Mn、Cr、W、V、Nb、Zr、Ti二、二、 合金元素對鐵碳相圖的影響合金元素對鐵碳相圖的影響1.對奧氏體和鐵素體存在范圍的影響對奧氏體和鐵素體存在范圍的影響擴大擴大

6、相區(qū)的元素均擴大奧氏體存在范圍。相區(qū)的元素均擴大奧氏體存在范圍。如如Ni、Mn含量較多時，可使鋼在室溫下得到單相含量較多時，可使鋼在室溫下得到單相奧氏體組織。奧氏體組織。1Cr18Ni9Ti、ZGMn13縮小縮小相區(qū)的元素均縮小奧氏體存在范圍。相區(qū)的元素均縮小奧氏體存在范圍。，其中完全封閉，其中完全封閉相區(qū)的元素相區(qū)的元素(如如Cr、Ti、Si等等) 超過超過一定含量后，可使鋼在室溫下得到單相鐵素體組織一定含量后，可使鋼在室溫下得到單相鐵素體組織。1Cr17Ti2.對共析點對共析點S和共晶點和共晶點C的影響的影響擴大擴大相區(qū)的元素使共析點相區(qū)的元素使共析點S下降，縮下降，縮小小相區(qū)的元素使共析

7、點相區(qū)的元素使共析點S上升。上升。所有合金元素都使共析點所有合金元素都使共析點S碳質量分數下降碳質量分數下降(即左移即左移)。對于共晶點也有類似的規(guī)律。對于共晶點也有類似的規(guī)律。三、三、 合金元素對鋼的熱處理的影響合金元素對鋼的熱處理的影響1.合金元素對加熱時組織的影響合金元素對加熱時組織的影響減慢：Cr、Mo、W、V等阻礙碳的擴散加快：Co、Ni等增大碳的擴散影響不大：Al、Si、Mn等(2)對奧氏體晶粒大小的影響對奧氏體晶粒大小的影響(1) 對奧氏體形成速度的影響對奧氏體形成速度的影響大多數金屬都有阻礙奧氏體晶粒長大的作用。碳大多數金屬都有阻礙奧氏體晶粒長大的作用。碳化物形成元素最明顯?；?/p>

8、物形成元素最明顯。強烈阻礙奧氏體晶粒長大的元素：V、Ti等中等阻礙奧氏體晶粒長大的元素：W、Mo、Cr對奧氏體晶粒長大影響不大的元素：Si、Ni、Cu促進奧氏體晶粒長大的元素：Mn、P2.合金元素對過冷奧氏體分解轉變的影響合金元素對過冷奧氏體分解轉變的影響 除除Co以外，幾乎所有的合金元素都增大過冷奧以外，幾乎所有的合金元素都增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性，推遲珠光體類型組織的轉變，使氏體的穩(wěn)定性，推遲珠光體類型組織的轉變，使C曲線右移，即提高鋼的淬透性。曲線右移，即提高鋼的淬透性。 除除Co、Al外，多數合金元素都使外，多數合金元素都使Ms、Mf點下點下降降C曲線右移，即提高鋼的淬透性。曲線右移，即

9、提高鋼的淬透性。圖圖 合金元素對碳鋼合金元素對碳鋼C曲線的影響曲線的影響3.合金元素對回火轉變的影響合金元素對回火轉變的影響 (1)提高回火穩(wěn)定性提高回火穩(wěn)定性 淬火鋼在回火時，抵抗強度、硬度下降的能力淬火鋼在回火時，抵抗強度、硬度下降的能力稱為回火穩(wěn)定性。稱為回火穩(wěn)定性。 提高回火穩(wěn)定性作用較強的合金元素有：提高回火穩(wěn)定性作用較強的合金元素有： V、Si、Mo、W、Ni、Co等等 (2)產生二次硬化產生二次硬化 一些一些Mo、W、V質量分數較高的高合金鋼回火時質量分數較高的高合金鋼回火時硬度不是隨回火溫度升高而單調降低，而是到某一溫硬度不是隨回火溫度升高而單調降低，而是到某一溫度度(約約40

10、0)反而開始增大，并在另一更高溫度反而開始增大，并在另一更高溫度(一般一般為為550 左右左右)達到最高峰，這是回火過程的二次硬化達到最高峰，這是回火過程的二次硬化現(xiàn)象。現(xiàn)象。 原因原因 殘余奧氏體的轉變：殘余奧氏體的轉變：二次硬化也可以由回火時冷卻過二次硬化也可以由回火時冷卻過程中殘余奧氏體轉變?yōu)轳R氏體的程中殘余奧氏體轉變?yōu)轳R氏體的二次淬火引起。二次淬火引起。 原因原因 沉淀硬化沉淀硬化: 當回火當回火溫度低于溫度低于 450 時，鋼中析出時，鋼中析出滲碳體，在滲碳體，在 450 以上滲碳體以上滲碳體溶解，鋼中開始析出彌散穩(wěn)定溶解，鋼中開始析出彌散穩(wěn)定的難溶碳化物，使硬度重新升的難溶碳化物，

11、使硬度重新升高。高。 550 左右出現(xiàn)峰值。左右出現(xiàn)峰值。 回火脆性：鋼回火時，在某回火脆性：鋼回火時，在某一溫度段，脆性增加，沖擊韌性一溫度段，脆性增加，沖擊韌性明顯下降的現(xiàn)象。明顯下降的現(xiàn)象。 第一類回火脆性：第一類回火脆性： 250 400 間產生的回火脆間產生的回火脆性，無法消除，只能避開。性，無法消除，只能避開。 第二類回火脆性：第二類回火脆性： 450 600 間產生的回火間產生的回火脆性。在含脆性。在含Mn、Cr、Ni等元素的合金鋼中易發(fā)生。等元素的合金鋼中易發(fā)生。 產生的原因：某些雜質元素以及合金元素本身在產生的原因：某些雜質元素以及合金元素本身在原奧氏體晶界上的嚴重偏聚有關。

12、原奧氏體晶界上的嚴重偏聚有關。 如何防止：回火后快冷如何防止：回火后快冷 加入加入Mo、W(3)增大回火脆性增大回火脆性四、四、 合金元素對鋼的機械性能的影響合金元素對鋼的機械性能的影響四種強化機制四種強化機制固溶強化固溶強化彌散和沉淀強化彌散和沉淀強化位錯強化位錯強化細晶強化細晶強化 欲提高強度，設法增大位錯運動的阻力，欲提高強度，設法增大位錯運動的阻力，合金中能有效阻止位錯運動的障礙有四種，因合金中能有效阻止位錯運動的障礙有四種，因而強化機制也有四種。而強化機制也有四種。固溶強化固溶強化 通過形成固溶體使金屬的強度和硬度提高的現(xiàn)通過形成固溶體使金屬的強度和硬度提高的現(xiàn)象稱為固溶強化。象稱為

13、固溶強化。 原因：晶格畸變增大位錯運動的阻力，使金屬原因：晶格畸變增大位錯運動的阻力，使金屬的滑移變形變得更加困難，從而提高合金的強度和的滑移變形變得更加困難，從而提高合金的強度和硬度。硬度。彌散和沉淀強化彌散和沉淀強化 當第二相以細小彌散的微粒均勻分布于基體相中當第二相以細小彌散的微粒均勻分布于基體相中時，將阻礙位錯運動，產生顯著的強化作用。如果第時，將阻礙位錯運動，產生顯著的強化作用。如果第二相是從過飽和的固溶體中析出的第二相二相是從過飽和的固溶體中析出的第二相(如細小的碳如細小的碳化物化物)，則稱為沉淀強化。如果第二相是以粉末冶金的，則稱為沉淀強化。如果第二相是以粉末冶金的方式加入并起強

14、化作用，則稱為彌散強化。方式加入并起強化作用，則稱為彌散強化。位錯強化位錯強化 位錯密度增加，位錯間的交互作用增強，相互位錯密度增加，位錯間的交互作用增強，相互纏結，造成位錯運動阻力增大，引起塑性變形抗力纏結，造成位錯運動阻力增大，引起塑性變形抗力提高。提高。 金屬晶粒越細晶界越多，變形抗力越大，金屬金屬晶粒越細晶界越多，變形抗力越大，金屬的強度就越大。的強度就越大。 原因：原因：細晶強化細晶強化 例：為什么說得到馬氏體隨后回火處理是鋼的例：為什么說得到馬氏體隨后回火處理是鋼的最經濟又最有效的強韌化方法？最經濟又最有效的強韌化方法？ 答：淬火形成馬氏體時，馬氏體中的位錯密度答：淬火形成馬氏體時

15、，馬氏體中的位錯密度增高，而屈服強度是和位錯密度成正比的，馬氏體增高，而屈服強度是和位錯密度成正比的，馬氏體形成，馬氏體被分隔成許多較小的、取向不同的區(qū)形成，馬氏體被分隔成許多較小的、取向不同的區(qū)域（馬氏體束），產生相當于晶粒細化的作用。馬域（馬氏體束），產生相當于晶粒細化的作用。馬氏體中的合金元素也有固溶強化作用。氏體中的合金元素也有固溶強化作用。 馬氏體是過飽和固溶體，回火時析出碳化物使馬氏體是過飽和固溶體，回火時析出碳化物使間隙固溶強化效應大大減小，但使韌性大大改善，間隙固溶強化效應大大減小，但使韌性大大改善，同時析出的碳化物粒子能造成強烈的第二相強化。同時析出的碳化物粒子能造成強烈的第

16、二相強化。所以，獲得馬氏體并對其回火是鋼的最經濟最有效所以，獲得馬氏體并對其回火是鋼的最經濟最有效的綜合強化方法。的綜合強化方法。 第二節(jié)第二節(jié) 合金鋼的分類及編號合金鋼的分類及編號1.合金鋼的分類合金鋼的分類2.合金鋼的編號合金鋼的編號按用途分：結構鋼、工具鋼和特殊性能鋼按用途分：結構鋼、工具鋼和特殊性能鋼總原則：總原則：碳質量分數碳質量分數+合金元素符號合金元素符號+合金元素數量合金元素數量+質量級別質量級別結構鋼：碳質量分數萬分之一，兩位數表示。結構鋼：碳質量分數萬分之一，兩位數表示。工具鋼、特殊性能鋼：碳質量分數千分之一，一位數工具鋼、特殊性能鋼：碳質量分數千分之一，一位數 表示。表示

17、。工具鋼的碳質量分數超過工具鋼的碳質量分數超過1%時，碳質量分數不標出。時，碳質量分數不標出。碳質量分數的表示：碳質量分數的表示：標出主要合金元素，質量分數由其后面的數字標出，標出主要合金元素，質量分數由其后面的數字標出，平均質量分數為：平均質量分數為：1.5%2.49%標標2 2.5%3.49%標標3 以此類推以此類推 若若1.5%不標不標合金元素及其質量分數的表示：合金元素及其質量分數的表示：20CrMnTiW(C)約為約為0.2%主要元素主要元素Cr、Mn、Ti的質的質量分數均在量分數均在1.5%以下。以下。牌號：牌號：1Cr18Ni9TiW(C)約為約為0.1%主要元素主要元素w(Cr

18、)約為約為18% w(Ni)約為約為9% w(Ti) 1.5%牌號：牌號：專用鋼用漢語拼音字首來表示。專用鋼用漢語拼音字首來表示。少數特殊性能鋼的編號例外。少數特殊性能鋼的編號例外。特例特例1：滾珠軸承綱：滾珠軸承綱：GCr15：w(C)約為約為1.0% w(Cr)約為約為1.5%特例特例2：易切削鋼：易切削鋼：Y40Mn: w(C)約為約為0.4% w(Mn)1.5%特例特例3：高級優(yōu)質鋼在鋼的末尾加：高級優(yōu)質鋼在鋼的末尾加“A”：20Cr2Ni4A特例特例4：耐熱鋼：耐熱鋼：12Cr1MoV: w(C)約為約為0.12% w(Cr)約為約為0.1% w(Mo) 1.5% w(V) 1.5%

19、1.低合金結構鋼低合金結構鋼第三節(jié)第三節(jié) 合金結構鋼合金結構鋼(2)性能要求性能要求高強度高強度高韌性高韌性良好的焊接性和冷成型性良好的焊接性和冷成型性低的冷脆轉變溫度低的冷脆轉變溫度良好的耐蝕性良好的耐蝕性 主要用于制造橋梁、船舶、車輛、鍋爐、高主要用于制造橋梁、船舶、車輛、鍋爐、高壓容器、輸油輸氣管道、大型鋼結構件。壓容器、輸油輸氣管道、大型鋼結構件。(1)用途用途 (4)常用鋼種：例：常用鋼種：例：16Mn (Q345)熱軋空冷狀態(tài)下使用，不需專門的熱處理熱軋空冷狀態(tài)下使用，不需專門的熱處理為了改善焊接區(qū)，可進行一次正火處理。為了改善焊接區(qū)，可進行一次正火處理。組織：組織：F+S(5)熱

20、處理和組織性能熱處理和組織性能低碳：低碳：w(C)0.7%b.加入加入Cr、W 、Mo 、 V等合金元素等合金元素 Cr：提高淬透性：提高淬透性 W 、Mo：獲得高的熱硬性：獲得高的熱硬性 V：提高硬度和耐磨性：提高硬度和耐磨性 (3)成分特點成分特點低合金刃具鋼低合金刃具鋼9SiCr牌號：牌號：Cr、Si提高淬透性，Si提高回火穩(wěn)定性。(4)常用鋼種常用鋼種 W(C)=0.9%w(Si)1.5%w(Cr) 1.5%高速鋼W18Cr4V牌號：牌號：W(C)=0.7%0.8%Cr：提高淬透性，一般：提高淬透性，一般Cr的質量分數為的質量分數為4%。W：保證高的熱硬性。：保證高的熱硬性。V：提高鋼

21、的硬度和耐磨性。：提高鋼的硬度和耐磨性。w(W)=18%w(Cr)=4%w(V)1.5%回火后的組織：回火回火后的組織：回火M+細粒狀碳化物細粒狀碳化物+A工藝路線：工藝路線：圖圖W18Cr4V鋼的熱處理工藝路線圖鋼的熱處理工藝路線圖2.合金模具鋼合金模具鋼(1)冷模具鋼冷模具鋼性能要求性能要求 a.高硬度，一般為高硬度，一般為58HRC 62HRC b.高耐磨性高耐磨性 c.足夠的韌性和疲勞抗力足夠的韌性和疲勞抗力 d.熱處理變形小熱處理變形小 用途用途 用于制造各種冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模和拉絲用于制造各種冷沖模、冷鐓模、冷擠壓模和拉絲 模等，工作溫度不超過模等，工作溫度不超過200300

22、。成分特點成分特點 a.高碳高碳 碳質量分數多在碳質量分數多在1.0%以上以上 b.加入加入Cr、Mo、W、V等合金元素等合金元素 鋼種和牌號鋼種和牌號 9SiCr、CrWMn、9Mn2V 熱處理特點熱處理特點 高碳高鉻冷模具鋼的熱處理方案有兩種：高碳高鉻冷模具鋼的熱處理方案有兩種： 一次硬化：在較高溫度一次硬化：在較高溫度(9501000)下淬火，下淬火，然后低溫然后低溫(150180)回火，硬度可達回火，硬度可達61HRC 64HRC。 二次硬化：在較高溫度二次硬化：在較高溫度(11001150)下淬火，下淬火，然后然后510520多次多次(一般為三次一般為三次)回火，產生二回火，產生二次

23、硬化，硬度可達次硬化，硬度可達60HRC 62HRC。 (2)熱模具鋼熱模具鋼性能要求性能要求 a.高的熱硬性和高溫耐磨性高的熱硬性和高溫耐磨性 b.高的抗氧化性能高的抗氧化性能 c.高的熱強度和足夠的韌性高的熱強度和足夠的韌性 d.高的熱疲勞抗力，以防止龜裂破壞高的熱疲勞抗力，以防止龜裂破壞 用途用途 用于制造各種熱鍛模、熱壓模、熱擠壓模和壓鑄用于制造各種熱鍛模、熱壓模、熱擠壓模和壓鑄 模等，工作時型腔表面溫度可達模等，工作時型腔表面溫度可達600以上。以上。成分特點成分特點 a.中碳中碳 碳質量分數一般為碳質量分數一般為0.30.6% b.加入加入Cr、Ni、Mn、Si等合金元素等合金元素

24、 c.加入加入Mo、W、V等等鋼種和牌號鋼種和牌號 5CrMnMo等等熱處理熱處理3.合金量具鋼合金量具鋼(1)用途用途(2)性能要求性能要求高硬度高硬度高尺寸穩(wěn)定性高尺寸穩(wěn)定性主要用于制造各種測量工具。主要用于制造各種測量工具。高碳：高碳：w(C)=0.9%1.5%加入提高淬透性的元素：加入提高淬透性的元素：Cr、W、Mn(3)成分特點成分特點(4)常用鋼種常用鋼種:CrWMn、GCr15 保證硬度的前提下，盡量降低淬火溫度，以保證硬度的前提下，盡量降低淬火溫度，以 減少殘余奧氏體。減少殘余奧氏體。 高淬火后立即進行高淬火后立即進行-70-80的冷處理，的冷處理，使殘余奧氏體盡可能轉變?yōu)轳R氏

25、體。使殘余奧氏體盡可能轉變?yōu)轳R氏體。 (5)熱處理特點熱處理特點1.不銹鋼不銹鋼3.2.4特殊性能鋼特殊性能鋼(1)腐蝕概述腐蝕概述 金屬腐蝕是自然界存在的一種自然現(xiàn)象，它是金屬與環(huán)境化學、電化學相互作用的自發(fā)破壞過程。 世界各國因腐蝕而造成的經濟損失十分驚人，一般工業(yè)發(fā)達國家的腐蝕損失是國民經濟總產值的4左右。 據估計，世界上每年因腐蝕而不能使用的金屬質量，大約相當于金屬年產量的l4l3，而每年生產的黑色金屬（鋼鐵）由于腐蝕而遭到破壞的有520。 金屬在環(huán)境中，在金屬表面或界面上進行的化學、電化學多相反應，或者由于物理溶解作用而造成的材料氧化、損壞或變質。金屬的腐蝕過程屬于氧化還原反應。(2

26、)腐蝕的定義腐蝕的定義 根據腐蝕反應機理的不同，通?？煞譃榛瘜W腐蝕和電化學腐蝕。(3)腐蝕的分類腐蝕的分類 是指金屬表面與非電解質直接發(fā)生純化學作用而引起的破壞。 其主要特點是非電解質中的氧化劑直接與金屬表面的原子相互作用而形成腐蝕產物。 電子的傳遞是在金屬和氧化劑之間直接進行的，因而沒有電流產生?；瘜W腐蝕：化學腐蝕： 是指金屬與電解質發(fā)生電化學反映，并伴有電是指金屬與電解質發(fā)生電化學反映，并伴有電流產生的腐蝕過程。流產生的腐蝕過程。 主要特點是其反應歷程可以分為兩個相對獨立主要特點是其反應歷程可以分為兩個相對獨立，并且可同時進行的過程，并且可同時進行的過程陰極反應與陽極反應。陰極反應與陽極反

27、應。電化學腐蝕：電化學腐蝕： 最簡單的原電池是最簡單的原電池是CuZn原電池。如圖所示。當外原電池。如圖所示。當外電路接通時，電路中即有電流電路接通時，電路中即有電流通過。通過。 電極過程如下：電極過程如下： Zn 的電極電位較負，為的電極電位較負，為陽極，發(fā)生氧化反應。陽極，發(fā)生氧化反應。 Cu的電極電位較正，為的電極電位較正，為陰極，發(fā)生還原反應，溶液中陰極，發(fā)生還原反應，溶液中的的H離子與從離子與從Zn電極流過來的電極流過來的電子相結合放出氫氣。電子相結合放出氫氣。(4)電化學腐蝕的原理電化學腐蝕的原理陰極陰極：2H+2e-H2陽極陽極：ZnZn2+2e 腐蝕電池的總反應：腐蝕電池的總反

28、應：Zn+2H+Zn2+H2 隨著反應的不斷進行，鋅不斷地被離子化，隨著反應的不斷進行，鋅不斷地被離子化，釋放電子，在外電路形成電流。鋅離子化的結果，釋放電子，在外電路形成電流。鋅離子化的結果，是使鋅被腐蝕。是使鋅被腐蝕。 如果將一塊合金置于電解質溶液中，也會發(fā)如果將一塊合金置于電解質溶液中，也會發(fā)生同樣的氧化、還原反應，組成腐蝕原電池，只生同樣的氧化、還原反應，組成腐蝕原電池，只不過這種電池的陽極、陰極難以用肉眼去區(qū)分而不過這種電池的陽極、陰極難以用肉眼去區(qū)分而已。已。 金屬組織結構的不均勻性而構成的微金屬組織結構的不均勻性而構成的微 觀電池觀電池 金屬與合金的晶粒與界面之間，各種不同的相之

29、間的電極電位是有差異的，由此在電解質溶液中也可能導致形成微電池而產生局部腐蝕。圖不銹鋼的晶間腐蝕圖不銹鋼的晶間腐蝕例：滲碳體電極電位高，例：滲碳體電極電位高，鐵素體電極電位低。鐵素體電極電位低。物理狀態(tài)的不均勻性形成的微觀電池物理狀態(tài)的不均勻性形成的微觀電池 金屬在加工或使用過程中往往產生部分變形金屬在加工或使用過程中往往產生部分變形或受力不均勻性，以及在熱加工冷卻過程中引起或受力不均勻性，以及在熱加工冷卻過程中引起的熱應力和相變產生的組織應力等，都會形成微的熱應力和相變產生的組織應力等，都會形成微觀電池。觀電池。 一般情況下，應力大的部位成為陽極，因此一般情況下，應力大的部位成為陽極，因此在

30、鐵板彎曲處和鉚接處容易發(fā)生腐蝕。在鐵板彎曲處和鉚接處容易發(fā)生腐蝕。 另外，溫差、光照的不均勻性也會引起微觀另外，溫差、光照的不均勻性也會引起微觀電池的形成。電池的形成。 金屬表面膜不完整形成的微觀電池金屬表面膜不完整形成的微觀電池 金屬的表面一般都存在一層初生膜。如果這種金屬的表面一般都存在一層初生膜。如果這種膜不完整、有孔隙或破損，則孔隙或破損處的金屬膜不完整、有孔隙或破損，則孔隙或破損處的金屬相對于表面膜來說，電極電位較負，成為微電池的相對于表面膜來說，電極電位較負，成為微電池的陽極，故腐蝕將從這里開始。陽極，故腐蝕將從這里開始。如：小孔腐蝕（點腐蝕如：小孔腐蝕（點腐蝕）(5)提高金屬材料

31、腐蝕的能力提高金屬材料腐蝕的能力 減少原電池形成的可能，使金屬材料具有均勻減少原電池形成的可能，使金屬材料具有均勻的單相組織，并盡可能提高金屬材料的電極電位。的單相組織，并盡可能提高金屬材料的電極電位。 盡可能減小兩極之間的電極電位差，并提高盡可能減小兩極之間的電極電位差，并提高陽級的電極電位。陽級的電極電位。 減少甚至阻隔腐蝕電流，使金屬減少甚至阻隔腐蝕電流，使金屬“鈍化鈍化”，即在表面形成致密的、穩(wěn)定的保護膜，將介質與，即在表面形成致密的、穩(wěn)定的保護膜，將介質與金屬材料隔離。金屬材料隔離。(6) 不銹鋼的成分特點不銹鋼的成分特點 碳含量碳含量 耐蝕性要求愈高，碳質量分數應愈低。耐蝕性要求愈高，碳質量分數應愈低。 C與與Cr形成碳化物形成碳化物 (Cr,Fe)23C6在晶界析出在晶界析出,使晶界周圍嚴重貧鉻使晶界周圍嚴重貧鉻W(Cr)12% 電極電位電極電位 加入加入Ni 可獲得單相奧氏體組織可獲得單相奧氏體組織 加入加入Mo、Cu等等 :提高鋼在非氧化性酸中提高鋼在非氧化性酸中的耐腐蝕能力。的耐腐蝕能力。 加入加入Mn、N等：部分代替等：部分代替Ni以獲得奧氏體組以獲得奧氏體組織，并提高鉻不銹鋼在有機酸中的耐腐蝕性?？?，并提高鉻不銹鋼在有機酸中的耐腐蝕性。 加入加入Ti、Nb等