金屬腐蝕與防護(hù)8

1、第八章 局部腐蝕概述概述u定義定義u主要類型主要類型u危害性危害性u(píng)發(fā)生局部腐蝕的條件發(fā)生局部腐蝕的條件概述概述v定義定義 局部腐蝕是局部腐蝕是指金屬表面局部區(qū)域的指金屬表面局部區(qū)域的腐蝕破壞比其余表面大得多，從而形成腐蝕破壞比其余表面大得多，從而形成坑洼、溝槽、分層、穿孔、破裂等破壞坑洼、溝槽、分層、穿孔、破裂等破壞形態(tài)。形態(tài)。 返回返回主要類型主要類型 (1)(1)晶間腐蝕、縫隙腐蝕晶間腐蝕、縫隙腐蝕 (2)(2)電偶腐蝕、氫損傷、細(xì)菌腐蝕、雜散電流腐蝕電偶腐蝕、氫損傷、細(xì)菌腐蝕、雜散電流腐蝕 (3)(3)小孔腐蝕、選擇性腐蝕小孔腐蝕、選擇性腐蝕 (4)(4)應(yīng)力腐蝕、磨損腐蝕應(yīng)力腐蝕、磨

2、損腐蝕返回返回危害性危害性局部腐蝕破壞有如下局部腐蝕破壞有如下特征特征 :v復(fù)雜性復(fù)雜性 v集中性集中性 v突發(fā)性突發(fā)性 返回返回發(fā)生局部腐蝕的條件發(fā)生局部腐蝕的條件(1)(1) 金屬方面或溶液方面存在較大的電化學(xué)金屬方面或溶液方面存在較大的電化學(xué)不均一性。不均一性。(2)(2) 陽極區(qū)和陰極區(qū)的電化學(xué)條件差異在陽極區(qū)和陰極區(qū)的電化學(xué)條件差異在腐蝕過程中一直保持下去。腐蝕過程中一直保持下去。返回返回電偶腐蝕電偶腐蝕u 發(fā)生電偶腐蝕的幾種情況發(fā)生電偶腐蝕的幾種情況u 電偶腐蝕的影響因素電偶腐蝕的影響因素2.2.電偶腐蝕電偶腐蝕 v發(fā)生電偶腐蝕的幾種情況發(fā)生電偶腐蝕的幾種情況 (1)(1)異金屬部

3、件的組合。異金屬部件的組合。 (2)(2)金屬鍍層。金屬鍍層。 (3)(3)金屬表面的導(dǎo)電性非金屬膜。金屬表面的導(dǎo)電性非金屬膜。 (4)(4)氣流或液流帶來的異金屬沉積。氣流或液流帶來的異金屬沉積。 返回返回電偶腐蝕的影響因素電偶腐蝕的影響因素 （1 1）腐蝕電位差）腐蝕電位差 表示電偶腐蝕的傾向表示電偶腐蝕的傾向。兩種金屬在使。兩種金屬在使用環(huán)境中的腐蝕電位相差愈大，組成電偶用環(huán)境中的腐蝕電位相差愈大，組成電偶對(duì)時(shí)陽極金屬受到加速腐蝕破壞的可能性對(duì)時(shí)陽極金屬受到加速腐蝕破壞的可能性愈大。愈大。 將各種金屬材料在某種環(huán)境中的腐蝕將各種金屬材料在某種環(huán)境中的腐蝕電位測(cè)量出來，并把它們從低到高排列

4、，電位測(cè)量出來，并把它們從低到高排列，便得到所謂便得到所謂電偶序電偶序(galvanic series)(galvanic series)。一些工業(yè)金屬和合金在海水中的電偶序一些工業(yè)金屬和合金在海水中的電偶序鉑鉑金金石墨石墨鈦鈦銀銀Chlorimet 3(62Ni,18Cr,18Mo)Hastelloy C (62Ni,17Cr,15Mo)18-8Mo不銹鋼不銹鋼(鈍態(tài)鈍態(tài))18-8不銹鋼不銹鋼(鈍態(tài)鈍態(tài))1130%Cr不銹鋼不銹鋼(鈍態(tài)鈍態(tài))Inconel(80Ni,13Cr,7Fe)(鈍態(tài)鈍態(tài))鎳鎳(鈍態(tài)鈍態(tài))銀焊藥銀焊藥Monel(70Ni,32Cu)銅鎳合金銅鎳合金(6090Cu,40

5、11Ni)青銅青銅銅銅黃銅黃銅陰極性陽極性Chlorimet2(66Ni,32Mo,1Fe)Hastelloy B (60Ni,30Mo,6Fe,1Mn)Inconel(活態(tài)活態(tài))鎳鎳(活態(tài)活態(tài))錫錫鉛鉛鉛鉛-錫焊藥錫焊藥18-8鉬不銹鋼鉬不銹鋼(活態(tài)活態(tài))18-8不銹鋼不銹鋼(活態(tài)活態(tài))高鎳鑄鐵高鎳鑄鐵13%Cr不銹鋼不銹鋼鑄鐵鑄鐵鋼或鐵鋼或鐵2024鋁鋁(4.5Cu,1.5Mg,0.6Mu)鎘鎘工業(yè)純鋁工業(yè)純鋁(1100)鋅鋅鎂和鎂合金鎂和鎂合金注意：注意：v比較腐蝕電位比較腐蝕電位從而確定電偶對(duì)中哪個(gè)金屬從而確定電偶對(duì)中哪個(gè)金屬是陽極時(shí)絕不能離開環(huán)境條件。是陽極時(shí)絕不能離開環(huán)境條件。v不

6、僅環(huán)境條件不同，異金屬組合的電位關(guān)不僅環(huán)境條件不同，異金屬組合的電位關(guān)系不同，即使在同一環(huán)境中，隨著腐蝕過系不同，即使在同一環(huán)境中，隨著腐蝕過程的進(jìn)行，兩種金屬的腐蝕電位相對(duì)關(guān)系程的進(jìn)行，兩種金屬的腐蝕電位相對(duì)關(guān)系也會(huì)改變。也會(huì)改變。 （2 2）極化性能）極化性能 一般說來，在一般說來，在陰極性金屬陰極性金屬M(fèi) M1 1上去極化劑還上去極化劑還原反應(yīng)愈容易進(jìn)行，即陰極反應(yīng)極化性能愈弱，原反應(yīng)愈容易進(jìn)行，即陰極反應(yīng)極化性能愈弱，陽極性金屬陽極性金屬M(fèi) M2 2的電偶腐蝕效應(yīng)愈大，造成的破壞的電偶腐蝕效應(yīng)愈大，造成的破壞愈嚴(yán)重。愈嚴(yán)重。 析氫腐蝕析氫腐蝕 在發(fā)生析氫腐蝕的環(huán)境，與低氫過電位的在發(fā)生

7、析氫腐蝕的環(huán)境，與低氫過電位的陰極性金屬接觸，將造成陽極性金屬發(fā)生嚴(yán)重陰極性金屬接觸，將造成陽極性金屬發(fā)生嚴(yán)重的電偶腐蝕。的電偶腐蝕。 Lg|i| E(i(io oc c)i io oc clg ig lgig Elgig lgigLg|i|(a)活化極化控制活化極化控制腐蝕體系腐蝕體系 (b) 陰極反應(yīng)受濃度極化控制陰極反應(yīng)受濃度極化控制的腐蝕體系的腐蝕體系lg(ig/ig)=bc/(ba+bc)lg(ioc)/ioc (b)ig=id ig=id陰極反應(yīng)極化性能對(duì)電偶腐蝕電流密度的影響陰極反應(yīng)極化性能對(duì)電偶腐蝕電流密度的影響 ( 陰陰,陽極面積相等陽極面積相等) 吸氧腐蝕吸氧腐蝕 如果陰極

8、反應(yīng)受氧擴(kuò)散控制，陰如果陰極反應(yīng)受氧擴(kuò)散控制，陰極反應(yīng)速度等于氧分子極限擴(kuò)散電流密度，極反應(yīng)速度等于氧分子極限擴(kuò)散電流密度， i ic c = = i id d。那么各種金屬上陰極反應(yīng)的那么各種金屬上陰極反應(yīng)的極化性能是一樣的，此時(shí)極化性能是一樣的，此時(shí)i ig g(M(M2 2) )與陰極性金與陰極性金屬的種類無關(guān)，僅取決于屬的種類無關(guān)，僅取決于i id d的大小，的大小，i id d增大，增大，則則i ig g(M(M2 2) )增大增大 ，陽極性金屬，陽極性金屬M(fèi) M2 2的電偶腐蝕破的電偶腐蝕破壞加劇。壞加劇。 （3 3）陰、陽極表面面積比）陰、陽極表面面積比S S1 1/S/S2 2

9、 隨著陰極性金屬隨著陰極性金屬M(fèi) M1 1面積增大，陽極性金屬面積增大，陽極性金屬M(fèi) M2 2的電偶電流密度的電偶電流密度i ig g都增大，電偶腐蝕破壞加重。都增大，電偶腐蝕破壞加重。 所以，所以，大陰極小陽極的電偶組合是很有害的，大陰極小陽極的電偶組合是很有害的，應(yīng)當(dāng)避免。應(yīng)當(dāng)避免。（4 4）溶液導(dǎo)電性）溶液導(dǎo)電性 溶液導(dǎo)電性對(duì)電偶電流的分布有很大的影響。溶液導(dǎo)電性對(duì)電偶電流的分布有很大的影響。 EgEgEgEgLg|i|Lg|i|LgigLgig陰極陰極 面積面積 Sl 陰極陰極 面積面積 Sl E E陰極面積陰極面積SlSl對(duì)電偶腐蝕電流密度的影響對(duì)電偶腐蝕電流密度的影響 (活化極化控

10、制腐蝕體系活化極化控制腐蝕體系) 陰極面積由陰極面積由Sl改變到改變到Sl 陽極的電偶電流密度的變化陽極的電偶電流密度的變化 lg = lg= bcba+bcig igSl Sl3210-2-1012101001000lg ilg iA Ag g(UA/cm(UA/cm2 2) )Al 2024/3.5%Nacl陰極屬性陰極屬性 Cu 4130鋼鋼 304不銹鋼不銹鋼 Ti-6Al-4VaiA Ag gV-(mdd)lg(Sc/Sa) 或或 lg(1+Sc/Sa)Al 2024的電偶電流密度的電偶電流密度iAg和溶解速度和溶解速度V- -a a與面積比與面積比Sc/Sa的關(guān)系的關(guān)系返回返回3.

11、 3. 晶間腐蝕晶間腐蝕 晶間腐蝕指腐蝕主要發(fā)生在金屬材晶間腐蝕指腐蝕主要發(fā)生在金屬材料的晶粒間界區(qū)，沿著晶界發(fā)展，即晶料的晶粒間界區(qū)，沿著晶界發(fā)展，即晶界區(qū)溶解速度遠(yuǎn)大于晶粒溶解速度。界區(qū)溶解速度遠(yuǎn)大于晶粒溶解速度。v發(fā)生晶間腐蝕的電化學(xué)條件發(fā)生晶間腐蝕的電化學(xué)條件（1 1）晶粒和晶界區(qū)的組織不同，因而電化學(xué)性質(zhì)）晶粒和晶界區(qū)的組織不同，因而電化學(xué)性質(zhì)存在顯著差異。存在顯著差異。 內(nèi)因內(nèi)因（2 2）晶粒和晶界的差異要在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下才能顯）晶粒和晶界的差異要在適當(dāng)?shù)沫h(huán)境下才能顯露出來。露出來。 外因外因 返回返回晶間腐蝕晶間腐蝕u發(fā)生晶間腐蝕的電化學(xué)條件發(fā)生晶間腐蝕的電化學(xué)條件u不銹鋼的晶間腐

12、蝕不銹鋼的晶間腐蝕u不銹鋼晶間腐蝕理論不銹鋼晶間腐蝕理論u提高不銹鋼抗晶間腐蝕性能的冶金方法提高不銹鋼抗晶間腐蝕性能的冶金方法晶間腐蝕晶間腐蝕不銹鋼的晶間腐蝕不銹鋼的晶間腐蝕 敏化熱處理敏化熱處理 不銹鋼的晶間腐蝕常常是在受到不不銹鋼的晶間腐蝕常常是在受到不正確的熱處理以后發(fā)生的，正確的熱處理以后發(fā)生的，使不銹鋼產(chǎn)使不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕傾向的熱處理叫做敏化熱處生晶間腐蝕傾向的熱處理叫做敏化熱處理理。 TTS TTS曲線曲線 敏化處理對(duì)不銹鋼晶間腐蝕的影響，與加敏化處理對(duì)不銹鋼晶間腐蝕的影響，與加熱溫度、加熱時(shí)間都有關(guān)系。將處理后的試樣熱溫度、加熱時(shí)間都有關(guān)系。將處理后的試樣進(jìn)行試驗(yàn)，把結(jié)果表示在

13、以加熱溫度進(jìn)行試驗(yàn)，把結(jié)果表示在以加熱溫度( (T T) )和加熱和加熱時(shí)間時(shí)間( (T T) )為縱、橫坐標(biāo)的圖上，發(fā)生晶間腐蝕的為縱、橫坐標(biāo)的圖上，發(fā)生晶間腐蝕的區(qū)域的邊界稱為區(qū)域的邊界稱為TTSTTS曲線曲線(S(S表示晶間腐蝕敏感表示晶間腐蝕敏感性性) )。 TTSTTS曲線表明被試驗(yàn)不銹鋼敏化處理的溫度曲線表明被試驗(yàn)不銹鋼敏化處理的溫度和時(shí)間范圍和時(shí)間范圍。不發(fā)生晶間腐蝕區(qū)不發(fā)生晶間腐蝕區(qū)1100110010001000 900 900 800 800 700 700 600 600 500 500 400 400溫度溫度( () ) 0.015 0.15 1.5 15 150 15

14、00 0.015 0.15 1.5 15 150 1500加熱時(shí)間加熱時(shí)間(小時(shí)小時(shí)) 0.05%C-18.48%Cr-9.34%Ni0.05%C-18.48%Cr-9.34%Ni不銹鋼的晶間腐蝕范圍不銹鋼的晶間腐蝕范圍( (TTSTTS曲線曲線) ) 12001000 800 0溫度溫度( () ) 0.17 0.5 2 4 6 8 10晶間腐蝕晶間腐蝕無晶間腐蝕無晶間腐蝕加熱時(shí)間加熱時(shí)間(小時(shí)小時(shí))OOCR25OOCR25不銹鋼不銹鋼(C 0.005%,Ni 0.005%)(C 0.005%,Ni 0.005%)的的晶間腐蝕晶間腐蝕T-T-ST-T-S曲線曲線( (固溶處理后再施以如圖所示

15、熱處理后空冷固溶處理后再施以如圖所示熱處理后空冷, ,按按CuSOCuSO4 4-H-H2 2SOSO4 4-Cu-Cu屑法檢驗(yàn)屑法檢驗(yàn)) )1000 900 800 700 600 500 400 0.1 1 10 100 100 1000 10000析出溫度析出溫度()析出時(shí)間析出時(shí)間(小時(shí)小時(shí))含碳量含碳量對(duì)對(duì)18-818-8不銹鋼出現(xiàn)晶間碳化鉻析出溫度和折出時(shí)間的影響不銹鋼出現(xiàn)晶間碳化鉻析出溫度和折出時(shí)間的影響0.080.040.020.01含碳量含碳量% %返回返回不銹鋼晶間腐蝕理論不銹鋼晶間腐蝕理論 貧鉻理論貧鉻理論 不銹鋼在弱氧化性介質(zhì)中發(fā)生的晶間不銹鋼在弱氧化性介質(zhì)中發(fā)生的晶間

16、腐蝕，可以用貧鉻理論解釋。腐蝕，可以用貧鉻理論解釋。 （1 1）奧氏體不銹鋼）奧氏體不銹鋼 （2 2）鐵素體不銹鋼）鐵素體不銹鋼 奧氏體是碳溶解在Fe中的間隙固溶體，常用符號(hào)A表示。它仍保持Fe的面心立方晶格。其溶碳能力較大，在727時(shí)溶碳為c0.77,1148時(shí)可溶碳2.11。奧氏體是在大于727高溫下才能穩(wěn)定存在的組織。奧氏體塑性好，是絕大多數(shù)鋼種在高溫下進(jìn)行壓力加工時(shí)所要求的組織。碳溶于-Fe中的間隙固溶體稱為鐵素體，以符號(hào)F表示。由于-Fe是體心立方晶格結(jié)構(gòu)，鐵素體的晶格間隙很小，因而溶碳能力極差，在727時(shí)溶碳量最大，可達(dá)0.0218。金屬金屬鋼的成鋼的成分分*(%)CrNi Fe1

17、8.0 8.8余量余量700700725 725 750 750 775 775 9.63 9.7 8.7 10.3 7.9 6.7 8.4 8.3 82.4 83.5 82.4 81.3在下列溫度敏化處理2小時(shí)后,晶間附近區(qū)域的化學(xué)成分(%)敏化處理后不銹鋼晶界附近區(qū)的化學(xué)成分敏化處理后不銹鋼晶界附近區(qū)的化學(xué)成分另含0.22% C測(cè)量方法:敏化處理后,在冷濃硫酸中浸蝕10天,分析溶液中Fe,Cr,Ni的相 對(duì)含量.晶間選擇性溶解理論晶間選擇性溶解理論 強(qiáng)氧化性介質(zhì)中的不銹鋼的晶間腐蝕強(qiáng)氧化性介質(zhì)中的不銹鋼的晶間腐蝕不是發(fā)生在經(jīng)過敏化處理的不銹鋼上，而不是發(fā)生在經(jīng)過敏化處理的不銹鋼上，而是發(fā)生

18、在經(jīng)固溶處理的不銹鋼上。是發(fā)生在經(jīng)固溶處理的不銹鋼上。 當(dāng)晶界上析出了當(dāng)晶界上析出了相，或是有雜質(zhì)偏相，或是有雜質(zhì)偏析，在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中便會(huì)發(fā)生選擇性溶析，在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中便會(huì)發(fā)生選擇性溶解，從而造成晶間腐蝕。解，從而造成晶間腐蝕。 提高不銹鋼抗晶間腐蝕性能的冶金方法提高不銹鋼抗晶間腐蝕性能的冶金方法 （1 1）固溶處理，避免敏化處理。固溶處理，避免敏化處理。 （2 2）加入穩(wěn)定元素鈦或鈮。加入穩(wěn)定元素鈦或鈮。 （3 3）降低含碳量，冶煉低碳降低含碳量，冶煉低碳(C (C 0.03 0.03) )不不銹鋼和超低碳銹鋼和超低碳(C+N (C+N 0.002 0.002) )不銹鋼。不銹鋼。 選擇

19、性腐蝕選擇性腐蝕u黃銅脫鋅黃銅脫鋅u灰鑄鐵石墨化灰鑄鐵石墨化4.4.選擇性腐蝕選擇性腐蝕 選擇性腐蝕包括成分選擇性腐蝕和組選擇性腐蝕包括成分選擇性腐蝕和組織選擇性腐蝕?？椷x擇性腐蝕。v黃銅脫鋅黃銅脫鋅 破壞形式破壞形式 脫鋅破壞形式主要有脫鋅破壞形式主要有層狀和栓狀層狀和栓狀兩類。兩類。 影響因素影響因素 （1 1）鋅含量鋅含量高的黃銅容易發(fā)生脫鋅。高的黃銅容易發(fā)生脫鋅。 （2 2）黃銅中加入）黃銅中加入錫、砷、銻錫、砷、銻可以抑制脫鋅?？梢砸种泼撲\。 （3 3）溶液的）溶液的停滯狀態(tài)停滯狀態(tài)，含氯離子含氯離子，黃銅表面，黃銅表面存在多孔水垢或沉積物存在多孔水垢或沉積物( (易形成縫隙易形成縫

20、隙) )，都能促進(jìn)脫鋅。都能促進(jìn)脫鋅。 （4 4）溶液的）溶液的pHpH值值可以影響脫鋅的類型。可以影響脫鋅的類型。 (根據(jù)抗拉強(qiáng)度下降算出)腐蝕深度mpy120100 80 60 40 20 020406080100120溫度溫度(根據(jù)Fontana)溫度溫度對(duì)三種黃銅腐蝕的影響對(duì)三種黃銅腐蝕的影響 (在2N NaCl溶液中,經(jīng)24g天水線試驗(yàn))紅黃銅(15%Zn)海軍黃銅(37%Zn)蒙茨黃銅(40%Zn)機(jī)理解釋機(jī)理解釋 （1 1）鋅的選擇性溶解）鋅的選擇性溶解 這種理論認(rèn)為，黃銅表面的鋅原子發(fā)這種理論認(rèn)為，黃銅表面的鋅原子發(fā)生選擇性溶解，留下空位，稍里面的鋅原生選擇性溶解，留下空位，稍

21、里面的鋅原子通過擴(kuò)散到發(fā)生腐蝕的位置，繼續(xù)發(fā)生子通過擴(kuò)散到發(fā)生腐蝕的位置，繼續(xù)發(fā)生溶解，結(jié)果留下疏松多孔的銅層。溶解，結(jié)果留下疏松多孔的銅層。（2 2）溶解）溶解沉積沉積 這種理論認(rèn)為銅和鋅以金屬離子形式這種理論認(rèn)為銅和鋅以金屬離子形式一起進(jìn)入溶液，銅離子再發(fā)生還原以純銅一起進(jìn)入溶液，銅離子再發(fā)生還原以純銅的形式沉積出來的形式沉積出來(稱為稱為回鍍回鍍)。返回返回 灰鑄鐵石墨化灰鑄鐵石墨化 灰鑄鐵中含有網(wǎng)狀石墨，發(fā)生腐蝕時(shí)灰鑄鐵中含有網(wǎng)狀石墨，發(fā)生腐蝕時(shí)石墨為腐蝕電池陰極，鐵素體組織為陽極石墨為腐蝕電池陰極，鐵素體組織為陽極。鐵發(fā)生選擇性溶解，留下石墨殘?bào)w骨架。鐵發(fā)生選擇性溶解，留下石墨殘?bào)w骨

22、架。從外形看并無多大的改變，但機(jī)械強(qiáng)度嚴(yán)從外形看并無多大的改變，但機(jī)械強(qiáng)度嚴(yán)重下降，極易破損。重下降，極易破損。 灰鑄鐵構(gòu)件、管道灰鑄鐵構(gòu)件、管道在水中和土壤中極易發(fā)生這種腐蝕破壞。在水中和土壤中極易發(fā)生這種腐蝕破壞。 返回返回孔蝕和縫隙腐蝕孔蝕和縫隙腐蝕u孔蝕孔蝕u縫隙腐蝕縫隙腐蝕u閉塞腐蝕電池理論閉塞腐蝕電池理論u孔蝕和縫隙腐蝕的比較孔蝕和縫隙腐蝕的比較孔蝕和縫隙腐蝕孔蝕和縫隙腐蝕 孔蝕孔蝕 孔蝕即小孔腐蝕，亦稱點(diǎn)蝕孔蝕即小孔腐蝕，亦稱點(diǎn)蝕。腐蝕破。腐蝕破壞形態(tài)是金屬表面局部位置形成蝕孔或蝕壞形態(tài)是金屬表面局部位置形成蝕孔或蝕坑，一般孔深大于孔徑?？?，一般孔深大于孔徑。 孔蝕孔蝕v腐蝕的破

23、壞特征腐蝕的破壞特征 破壞高度集中破壞高度集中 蝕孔的分布不均勻蝕孔的分布不均勻蝕孔通常沿重力方向發(fā)展蝕孔通常沿重力方向發(fā)展 蝕孔口很小，而且往往覆蓋有固體沉積物，蝕孔口很小，而且往往覆蓋有固體沉積物，因此不易發(fā)現(xiàn)。因此不易發(fā)現(xiàn)。 (1)(1)孔蝕發(fā)生有或長或短的孕育期孔蝕發(fā)生有或長或短的孕育期( (或誘導(dǎo)期或誘導(dǎo)期) )?？孜g的引發(fā)孔蝕的引發(fā) 孔蝕的形成可分為孔蝕的形成可分為引發(fā)和成長引發(fā)和成長( (發(fā)展發(fā)展) )兩個(gè)階段兩個(gè)階段。 在鈍態(tài)金屬表面上，蝕孔優(yōu)先在一些敏感位置在鈍態(tài)金屬表面上，蝕孔優(yōu)先在一些敏感位置上形成，這些敏感位置上形成，這些敏感位置( (即即腐蝕活性點(diǎn)腐蝕活性點(diǎn)) )包括

24、：包括： （1 1）晶界晶界( (特別是有特別是有碳化物碳化物析出的晶界析出的晶界) )，晶格缺，晶格缺 陷陷 。（2 2）非金屬夾雜，特別是非金屬夾雜，特別是硫化物硫化物, ,如如FeSFeS、MnSMnS，是，是 最為敏感的活性點(diǎn)。最為敏感的活性點(diǎn)。 （3 3）鈍化膜）鈍化膜的薄弱點(diǎn)的薄弱點(diǎn)( (如位錯(cuò)露頭、劃傷等如位錯(cuò)露頭、劃傷等) )。 Fe2+CC間或有間或有C結(jié)晶結(jié)晶含含的酸性的酸性氯化物溶液氯化物溶液（）（）多孔銹層多孔銹層 中性充氣氯化鈉溶液中性充氣氯化鈉溶液 因杵氫偶而將銹層沖破因杵氫偶而將銹層沖破 起源于硫化物夾雜的碳鋼孔蝕機(jī)理示意圖起源于硫化物夾雜的碳鋼孔蝕機(jī)理示意圖金屬

25、孔蝕傾向的電化學(xué)指標(biāo)金屬孔蝕傾向的電化學(xué)指標(biāo) 環(huán)狀陽極極化曲線上的特征電位環(huán)狀陽極極化曲線上的特征電位E Eb b和和E Erprp可以用來表示金屬的孔蝕傾向。可以用來表示金屬的孔蝕傾向。E Eb b稱為擊穿稱為擊穿電位，或孔蝕電位電位，或孔蝕電位。E Erprp稱為孔蝕保護(hù)電位稱為孔蝕保護(hù)電位或再鈍化電位或再鈍化電位。E Eb b、E Erprp愈正，愈正，E Eb b與與E Erprp相差愈相差愈小小( (滯后環(huán)面積滯后環(huán)面積愈小愈小) )，則金屬材料發(fā)生孔蝕，則金屬材料發(fā)生孔蝕的傾向愈小，耐孔蝕性能愈好。的傾向愈小，耐孔蝕性能愈好。孔蝕的影響因素孔蝕的影響因素 （1 1）金屬材料）金屬材

26、料 能夠鈍化的金屬容易發(fā)生孔蝕能夠鈍化的金屬容易發(fā)生孔蝕，故，故不銹鋼比碳鋼對(duì)孔蝕的敏感性高。金屬不銹鋼比碳鋼對(duì)孔蝕的敏感性高。金屬鈍態(tài)愈穩(wěn)定，抗孔蝕性能愈好?？孜g最鈍態(tài)愈穩(wěn)定，抗孔蝕性能愈好?？孜g最容易發(fā)生在鈍態(tài)不穩(wěn)定的金屬表面。對(duì)容易發(fā)生在鈍態(tài)不穩(wěn)定的金屬表面。對(duì)不銹鋼，不銹鋼，CrCr、MoMo和和NiNi有利于提高抗孔蝕有利于提高抗孔蝕能力。能力。 三種不銹鋼的孔蝕電位（三種不銹鋼的孔蝕電位（3.5%NaCl3.5%NaCl）1.41.41.21.21.01.00.80.80.60.60.40.40.20.20 0 30 40 50 60 70 80溫度溫度()()孔蝕電位孔蝕電位(V

27、.SCE)(V.SCE)0Cr22Ni5Mo2復(fù)相不銹鋼復(fù)相不銹鋼1Cr17Ni2MO20Cr19Ni9 1.00.5 0幾種不銹鋼的孔蝕電位 與海水溫度的關(guān)系與海水溫度的關(guān)系( (敞口體系敞口體系) )孔蝕電位（伏）（孔蝕電位（伏）（SCESCE）20 40 60 80 海水溫度海水溫度()25-13-1MO25-5-2MO18-12-2MO18-101.61.20.80.4 010 20 30 40孔蝕電位（伏）孔蝕電位（伏）Cr Cr （% %）孔蝕臨界孔蝕臨界ClCl- -離子濃度離子濃度與與CrCr含量的關(guān)系含量的關(guān)系 H+=1mol/L鉻含量（鉻含量（%）孔蝕臨界孔蝕臨界Cl- -

28、離子離子濃度（濃度（mol/L）FeFe-5.6CrFe-11.6CrFe-20CrFe-24.5CrFe-29.4Cr0.00030.0170.0690.11.01.0孔蝕電位孔蝕電位與與Fe-CrFe-Cr合金中合金中CrCr含量含量的關(guān)系的關(guān)系試驗(yàn)溶液試驗(yàn)溶液: 0.1NNacl. PH=2,室溫室溫(2)(2)環(huán)境環(huán)境 v活性離子能破壞鈍化膜，引發(fā)孔蝕?；钚噪x子能破壞鈍化膜，引發(fā)孔蝕。 一般認(rèn)為，一般認(rèn)為，金屬發(fā)生孔蝕需要金屬發(fā)生孔蝕需要ClCl- -濃度濃度達(dá)到臨界氯離子濃度。達(dá)到臨界氯離子濃度。這個(gè)濃度可以作為這個(gè)濃度可以作為比較金屬材料耐蝕性能的一個(gè)指標(biāo)，臨界比較金屬材料耐蝕性能

29、的一個(gè)指標(biāo)，臨界氯離子濃度高，金屬耐孔蝕性能好氯離子濃度高，金屬耐孔蝕性能好 。v緩蝕性陰離子緩蝕性陰離子 緩蝕性陰離子可以抑制孔蝕的發(fā)生緩蝕性陰離子可以抑制孔蝕的發(fā)生。 孔蝕電位孔蝕電位( (伏伏) )0.350.300.250.200.15 0.01 0.05 0.1 0.5 1 Cl-Cl-活度活度Cl-Cl-離子活度對(duì)離子活度對(duì)18-818-8不銹鋼孔蝕電位的影響不銹鋼孔蝕電位的影響25,NaCl25,NaCl溶液溶液 pHpH值值 （1 1）在在較寬的較寬的pHpH值范圍內(nèi)值范圍內(nèi)，孔蝕電位，孔蝕電位 E Eb b與溶液與溶液pHpH值關(guān)系不大。值關(guān)系不大。（2 2）pHpH1010

30、，隨，隨pHpH值升高，孔蝕電位值升高，孔蝕電位 增大，金屬孔蝕傾向較?。▔A性）增大，金屬孔蝕傾向較小（堿性） PHPH值值對(duì)不銹鋼孔蝕電位影響（對(duì)不銹鋼孔蝕電位影響（3%NaCl3%NaCl）0.850.650.450.250.05孔蝕電位孔蝕電位( (伏伏) ) 3 5 7 9 11PH18-12-2MO18- 10Cr17溫度溫度 溫度升高，金屬的孔蝕傾向增大。當(dāng)溫度升高，金屬的孔蝕傾向增大。當(dāng)溫度低于某個(gè)溫度，金屬不會(huì)發(fā)生孔蝕。溫度低于某個(gè)溫度，金屬不會(huì)發(fā)生孔蝕。這個(gè)溫度稱為這個(gè)溫度稱為臨界孔蝕溫度臨界孔蝕溫度(CPT)(CPT) ，CPT愈高，則金屬耐孔蝕性能愈好。愈高，則金屬耐孔蝕

31、性能愈好。 Cr-Ni奧氏體不銹鋼（含奧氏體不銹鋼（含18Cr)的的縫隙臨界溫度縫隙臨界溫度(CCT)和和孔蝕臨界溫度（孔蝕臨界溫度（CPT）與與Mo含量的關(guān)系含量的關(guān)系8 642400206080無腐蝕無腐蝕(CT(0C)=-(45+5)+11%M0(1)(PT(0C)=5+7%M0(2)(PT(0C)=10+7%M0(3)(4)(PT(0C)=5+11%M0(PT(0C)=25+8%M0縫隙腐蝕縫隙腐蝕孔蝕和縫隙腐蝕孔蝕和縫隙腐蝕溫度（溫度（0C)M0加入量(%)流動(dòng)狀態(tài)流動(dòng)狀態(tài) 在流動(dòng)介質(zhì)中金屬不容易發(fā)生孔蝕在流動(dòng)介質(zhì)中金屬不容易發(fā)生孔蝕，而在停滯液體中容易發(fā)生，這是因?yàn)榻橘|(zhì)而在停滯液體

32、中容易發(fā)生，這是因?yàn)榻橘|(zhì)流動(dòng)有利于消除溶液的不均勻性，所以輸流動(dòng)有利于消除溶液的不均勻性，所以輸送海水的不銹鋼泵在停運(yùn)期間應(yīng)將泵內(nèi)海送海水的不銹鋼泵在停運(yùn)期間應(yīng)將泵內(nèi)海水排盡。水排盡。 返回返回縫隙腐蝕縫隙腐蝕 縫隙腐蝕是指縫隙腐蝕是指腐蝕破壞發(fā)生在金屬腐蝕破壞發(fā)生在金屬表面上的縫隙部位，在縫隙內(nèi)區(qū)域，腐表面上的縫隙部位，在縫隙內(nèi)區(qū)域，腐蝕破壞形態(tài)可以是蝕孔，蝕坑，也可能蝕破壞形態(tài)可以是蝕孔，蝕坑，也可能是全面腐蝕。是全面腐蝕。 縫隙種類縫隙種類 u機(jī)器和設(shè)備上的機(jī)器和設(shè)備上的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)縫隙縫隙 u固體固體沉積沉積(泥沙、腐蝕產(chǎn)物等泥沙、腐蝕產(chǎn)物等)形成的縫形成的縫隙。隙。 u金屬表面的金屬表面

33、的保護(hù)模保護(hù)模 (如瓷漆、清漆、磷如瓷漆、清漆、磷化層、金屬涂層化層、金屬涂層)與金屬基體之間形成的與金屬基體之間形成的縫隙?？p隙。 縫隙尺寸縫隙尺寸 造成縫隙腐蝕的縫隙是狹縫，一般認(rèn)造成縫隙腐蝕的縫隙是狹縫，一般認(rèn)為其尺寸在為其尺寸在0.025 0.025 0.1 0.1毫米毫米范圍。寬范圍。寬度太小則溶液不能進(jìn)入，不會(huì)造成縫內(nèi)度太小則溶液不能進(jìn)入，不會(huì)造成縫內(nèi)腐蝕；寬度太大則不會(huì)造成物質(zhì)遷移困腐蝕；寬度太大則不會(huì)造成物質(zhì)遷移困難，縫內(nèi)腐蝕和縫外腐蝕無大的差別。難，縫內(nèi)腐蝕和縫外腐蝕無大的差別。 影響因素影響因素 （1 1）金屬材料）金屬材料 幾乎所有的金屬材料幾乎所有的金屬材料都會(huì)發(fā)生縫隙

34、腐蝕都會(huì)發(fā)生縫隙腐蝕 ，鈍鈍態(tài)的金屬態(tài)的金屬對(duì)縫隙腐蝕最為敏感。對(duì)縫隙腐蝕最為敏感。（2 2）環(huán)境）環(huán)境 幾乎所有溶液幾乎所有溶液中都能發(fā)生縫隙腐蝕，以中都能發(fā)生縫隙腐蝕，以含溶含溶解氧的中性氯化物解氧的中性氯化物溶液最常見。溶液最常見。v評(píng)定方法評(píng)定方法 （同孔蝕）（同孔蝕） 86420 12 24 36 48縫隙寬度縫隙寬度: : 1 3.5mm 2 2.7mm 3 2.0mm氧濃度氧濃度( (升升/ /毫克毫克) )時(shí)間時(shí)間(小時(shí)小時(shí))縫隙內(nèi)海水中氧濃度的變化縫隙內(nèi)海水中氧濃度的變化 玻璃玻璃- -鈦縫隙鈦縫隙123海水中氧的濃度對(duì)鋁合金和鈦海水中氧的濃度對(duì)鋁合金和鈦合金電位的影響合金電

35、位的影響-0.9-0.9-0.7-0.7-0.5-0.5-0.1-0.1 0 0 0.1 0.1 2 4 6 8氧濃度氧濃度( (毫克毫克/ /升升) )鋁合金鋁合金電位電位10410210010-2 6 4 2主體溶液主體溶液Cl-Cl-濃度濃度(ppm)(ppm) 100200 1000 10000PH10410210010-2102 103 104 105Cl-(ppm)縫隙腐蝕模擬試驗(yàn)條件下,陽極區(qū)溶液中H+,Cl-離子隨電解電量(腐蝕速率)的變化返回返回閉塞腐蝕電池理論閉塞腐蝕電池理論 閉塞電池的概念閉塞電池的概念 由于閉塞的幾何條件造成溶液的停滯由于閉塞的幾何條件造成溶液的停滯狀態(tài)

36、，使物質(zhì)的遷移困難，結(jié)果使閉塞區(qū)狀態(tài)，使物質(zhì)的遷移困難，結(jié)果使閉塞區(qū)內(nèi)腐蝕條件強(qiáng)化，內(nèi)腐蝕條件強(qiáng)化，閉塞區(qū)內(nèi)外電化學(xué)條件閉塞區(qū)內(nèi)外電化學(xué)條件形成很大的差異形成很大的差異，結(jié)果閉塞區(qū)內(nèi)金屬表面，結(jié)果閉塞區(qū)內(nèi)金屬表面發(fā)生活性溶解腐蝕，使孔蝕和縫隙腐蝕以發(fā)生活性溶解腐蝕，使孔蝕和縫隙腐蝕以很大的速度擴(kuò)展。很大的速度擴(kuò)展。閉塞腐蝕電池的工作過程閉塞腐蝕電池的工作過程 （1 1）縫隙內(nèi)氧的貧乏縫隙內(nèi)氧的貧乏 由于縫隙內(nèi)貧氧，縫隙內(nèi)外形成氧濃差電池。由于縫隙內(nèi)貧氧，縫隙內(nèi)外形成氧濃差電池。（2 2）金屬離子水解、溶液酸化）金屬離子水解、溶液酸化（3 3）縫隙內(nèi)溶液）縫隙內(nèi)溶液pHpH值下降，達(dá)到某個(gè)臨界值

37、，不銹值下降，達(dá)到某個(gè)臨界值，不銹鋼表面鈍化膜破壞，轉(zhuǎn)變?yōu)榛顟B(tài)，縫隙內(nèi)金屬溶鋼表面鈍化膜破壞，轉(zhuǎn)變?yōu)榛顟B(tài)，縫隙內(nèi)金屬溶解速度大大增加。解速度大大增加。（4 4）上述過程反復(fù)進(jìn)行，互相促進(jìn)，整個(gè)腐蝕過程）上述過程反復(fù)進(jìn)行，互相促進(jìn)，整個(gè)腐蝕過程具有自催化特性。具有自催化特性。 孔蝕和縫隙腐蝕的比較孔蝕和縫隙腐蝕的比較 相同之處相同之處： 首先首先，耐蝕性依賴于鈍態(tài)的金屬材料在含氯化物的溶，耐蝕性依賴于鈍態(tài)的金屬材料在含氯化物的溶液中容易發(fā)生，造成典型的局部腐蝕。液中容易發(fā)生，造成典型的局部腐蝕。 其次其次，孔蝕和縫隙腐蝕成長階段的機(jī)理都可以用閉塞，孔蝕和縫隙腐蝕成長階段的機(jī)理都可以用閉塞電池自催

38、化效應(yīng)說明。電池自催化效應(yīng)說明。 不同之處不同之處： 第一第一，孔蝕的閉塞區(qū)是在腐蝕過程中形成的，閉塞程孔蝕的閉塞區(qū)是在腐蝕過程中形成的，閉塞程度較大；而縫隙腐蝕的閉塞區(qū)在開始就存在，閉塞程度較度較大；而縫隙腐蝕的閉塞區(qū)在開始就存在，閉塞程度較小。小。 第二第二，孔蝕發(fā)生需要活性離子孔蝕發(fā)生需要活性離子( (如如ClCl- - 離子離子) )，縫隙腐蝕則不需要?？p隙腐蝕則不需要。 第三第三，孔蝕的臨界電位孔蝕的臨界電位E Eb b較縫隙腐蝕臨界電較縫隙腐蝕臨界電位位E Eb b高，高，E Eb b與與E Erprp之間的差值較縫隙腐蝕小之間的差值較縫隙腐蝕小( (在相同在相同試驗(yàn)條件下測(cè)量試驗(yàn)

39、條件下測(cè)量) )，而且在，而且在E Eb b與與E Erprp之間的電位范圍之間的電位范圍內(nèi)不形成新的孔蝕，只是原有的蝕孔繼續(xù)成長，內(nèi)不形成新的孔蝕，只是原有的蝕孔繼續(xù)成長，但在這個(gè)電位范圍內(nèi)，縫隙腐蝕既可以發(fā)生也可但在這個(gè)電位范圍內(nèi)，縫隙腐蝕既可以發(fā)生也可以成長。以成長。 應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕u應(yīng)力腐蝕破裂概況應(yīng)力腐蝕破裂概況u應(yīng)力腐蝕破裂的影響因素應(yīng)力腐蝕破裂的影響因素u應(yīng)力腐蝕破裂機(jī)理應(yīng)力腐蝕破裂機(jī)理u腐蝕疲勞腐蝕疲勞6. 6. 應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕 應(yīng)力腐蝕是應(yīng)力和環(huán)境腐蝕的聯(lián)合應(yīng)力腐蝕是應(yīng)力和環(huán)境腐蝕的聯(lián)合作用造成的金屬破壞。在固定作用造成的金屬破壞。在固定( (靜止靜止) )應(yīng)應(yīng)力情況，稱

40、為力情況，稱為應(yīng)力腐蝕破裂應(yīng)力腐蝕破裂( (或應(yīng)力腐蝕或應(yīng)力腐蝕開裂開裂) )，記為，記為SCCSCC；在循環(huán)應(yīng)力情況，稱；在循環(huán)應(yīng)力情況，稱為為腐蝕疲勞，記為腐蝕疲勞，記為CFCF。 金屬或合金金屬或合金腐腐 蝕蝕 介介 質(zhì)質(zhì)軟鋼軟鋼碳鋼和低合金鋼碳鋼和低合金鋼奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼銅和銅合金銅和銅合金鎳和鎳合金鎳和鎳合金蒙乃爾合金蒙乃爾合金鋁合金鋁合金鉛鉛鎂鎂NaOH,NaOH,硝酸鹽溶液硝酸鹽溶液,(,(硅酸納硅酸納+ +硝酸鈣硝酸鈣) )溶液溶液42% MgCl42% MgCl2 2溶液溶液,HCN,HCNNaClONaClO溶液溶液, ,海水海水, H, H2 2S S水溶液水溶液

41、氯化物溶液氯化物溶液, ,高溫高壓蒸餾水高溫高壓蒸餾水氨蒸氣氨蒸氣, ,汞鹽溶液汞鹽溶液, ,含含SOSO2 2大氣大氣NaOHNaOH水溶液水溶液, ,HFHF酸酸, ,氟硅酸溶液氟硅酸溶液熔融熔融NaCl, NaClNaCl, NaCl水溶液水溶液, ,海水海水, ,水蒸氣水蒸氣, ,含含SOSO2 2大氣大氣Pb(AC)Pb(AC)2 2溶液溶液海洋大氣海洋大氣, ,蒸餾水蒸餾水,KCl-KCrO,KCl-KCrO4 4溶液溶液產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂的材料產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破裂的材料- -介質(zhì)組合介質(zhì)組合 ( (局部腐蝕局部腐蝕) )v特征特征 (1)(1)主要是主要是合金合金發(fā)生發(fā)生SCCSCC，

42、純金屬極少發(fā)生。，純金屬極少發(fā)生。 (2)(2)對(duì)對(duì)環(huán)境的選擇性環(huán)境的選擇性形成了所謂形成了所謂“SCCSCC的材料的材料環(huán)境組合環(huán)境組合”。 (3) (3) 只有只有拉應(yīng)力拉應(yīng)力才引起才引起SCCSCC，壓應(yīng)力反而會(huì)阻止，壓應(yīng)力反而會(huì)阻止或延緩或延緩SCCSCC的發(fā)生。的發(fā)生。 (4)(4) 裂縫方向裂縫方向宏觀上和拉引力垂直，其形態(tài)宏觀上和拉引力垂直，其形態(tài) 有晶間型，穿晶型，混合型。有晶間型，穿晶型，混合型。 (5)(5) SCC有有孕育期孕育期，因此，因此SCC的破斷時(shí)間的破斷時(shí)間tf 可分為孕育期，發(fā)展期和快斷期三部分。可分為孕育期，發(fā)展期和快斷期三部分。 (6)(6)發(fā)生發(fā)生SCC

43、的合金表面往往存在鈍化膜或的合金表面往往存在鈍化膜或 其他保護(hù)膜，在大多數(shù)情況下合金發(fā)生其他保護(hù)膜，在大多數(shù)情況下合金發(fā)生 SCC時(shí)均勻腐蝕速度很小，因此時(shí)均勻腐蝕速度很小，因此金屬失金屬失 重甚微重甚微。 合金耐合金耐SCCSCC性能的評(píng)定性能的評(píng)定 恒應(yīng)變?cè)囼?yàn)恒應(yīng)變?cè)囼?yàn) 恒載荷試驗(yàn)恒載荷試驗(yàn)破裂速度破裂速度試樣延伸比率試樣延伸比率裂紋深度裂紋深度暴露時(shí)間暴露時(shí)間拉伸載荷拉伸載荷下應(yīng)力腐蝕破裂擴(kuò)展速度與裂下應(yīng)力腐蝕破裂擴(kuò)展速度與裂紋深度的關(guān)系紋深度的關(guān)系恒載荷恒載荷應(yīng)力腐蝕破裂試驗(yàn)中試樣延伸應(yīng)力腐蝕破裂試驗(yàn)中試樣延伸率與時(shí)間的關(guān)系率與時(shí)間的關(guān)系破裂破裂破裂破裂 施加應(yīng)力施加應(yīng)力（2厘米厘米/

44、 /磅磅1000） 80 70 60 50 40 30 20 10 00.1 1 10 100 1000 型號(hào)型號(hào) 310 314型號(hào)型號(hào) 305 309 316 347 347-2 型號(hào)型號(hào) 304 3041 斷裂時(shí)間（小時(shí)）斷裂時(shí)間（小時(shí)） 工業(yè)不銹鋼耐應(yīng)力腐蝕破裂性能的比較工業(yè)不銹鋼耐應(yīng)力腐蝕破裂性能的比較根據(jù)（Denhard） 40 30 20 101 3 5 10 30 50 100 300 500 1000 外加應(yīng)力（外加應(yīng)力（2 2米毫米毫/ /斤公）斤公） 破裂時(shí)間（小時(shí)）各種各種Cr-Ni奧氏體不銹鋼在沸騰的奧氏體不銹鋼在沸騰的45%MgCl2溶液中溶液中的的應(yīng)力應(yīng)力- -斷

45、裂時(shí)間曲線斷裂時(shí)間曲線O O O O18-831616Cr/12Ni 310Mo18Cr/20Ni/Mo/Cu31020Cr/30Ni/Mo/Cu31420Cr/34NiO O18-12-2Cu-3SiSCCSCC的影響因素的影響因素 力學(xué)因素力學(xué)因素 （1）應(yīng)力使材料發(fā)生形變應(yīng)力使材料發(fā)生形變，而形變使表面膜，而形變使表面膜破裂。破裂。應(yīng)力與環(huán)境腐蝕的相互促進(jìn)應(yīng)力與環(huán)境腐蝕的相互促進(jìn)，才使得材料，才使得材料在很弱的腐蝕性介質(zhì)中發(fā)生破壞。在很弱的腐蝕性介質(zhì)中發(fā)生破壞。 （2）臨界應(yīng)力和臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子）臨界應(yīng)力和臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子 低于某低于某 個(gè)個(gè)臨界值臨界值 thth時(shí)，材料不發(fā)生破裂，時(shí)，

46、材料不發(fā)生破裂， th稱為稱為SCC臨界應(yīng)力。臨界應(yīng)力。 腐蝕因素腐蝕因素（1 1）SCCSCC對(duì)對(duì)環(huán)境環(huán)境有有選擇性選擇性（2 2）氧化劑氧化劑的存在有決定性作用的存在有決定性作用（3 3）溫度溫度有著重要的影響。一般來說，溫有著重要的影響。一般來說，溫度升高，材料發(fā)生度升高，材料發(fā)生SCCSCC的傾向增大。的傾向增大。 （4 4）干濕交替環(huán)境干濕交替環(huán)境使有害離子濃縮，使有害離子濃縮，SCCSCC更更容易發(fā)生。容易發(fā)生。 氧氧PPMPPM1000 100 10 1 0.1 0.010.1 1 10 100 1000氯化物氯化物PPMPPM 破裂破裂 不破裂不破裂 數(shù)字為試樣數(shù)目數(shù)字為試樣數(shù)

47、目 根據(jù)（Lee Williams）3322224222222333111125111堿堿- -磷鹽處理的鍋爐水中氯化物和氧含量磷鹽處理的鍋爐水中氯化物和氧含量對(duì)奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕破裂的影響對(duì)奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕破裂的影響 溫度溫度 OF 400 300 200 1000 20 40 60 80 100 120產(chǎn)生破裂所需要的時(shí)間（小時(shí)）產(chǎn)生破裂所需要的時(shí)間（小時(shí)）溫度對(duì)破裂誘發(fā)時(shí)間的影響，溫度對(duì)破裂誘發(fā)時(shí)間的影響，316316及及347347型不銹鋼型不銹鋼在含在含875ppm NaCl875ppm NaCl的水中的水中347型型316型型冶金因素冶金因素 合金的化學(xué)合金的化學(xué)成分、熱處理

48、、組織結(jié)構(gòu)、加成分、熱處理、組織結(jié)構(gòu)、加工工狀態(tài)對(duì)其狀態(tài)對(duì)其SCCSCC敏感性都有影響。敏感性都有影響。 對(duì)于奧氏體不銹鋼在氯化物溶液中的對(duì)于奧氏體不銹鋼在氯化物溶液中的SCCSCC來來說，說，提高提高NiNi含量，加入硅、銅含量，加入硅、銅，有利于提高抗，有利于提高抗SCCSCC性能。性能。 增加碳含量增加碳含量也有利于提高耐也有利于提高耐SCCSCC性能，但含性能，但含碳量大則容易產(chǎn)生晶間性碳量大則容易產(chǎn)生晶間性SCCSCC。 鐵素體含量鐵素體含量對(duì)幾種鑄態(tài)不銹合金發(fā)生應(yīng)力對(duì)幾種鑄態(tài)不銹合金發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂所需應(yīng)力的影響腐蝕破裂所需應(yīng)力的影響拉應(yīng)力（厘米拉應(yīng)力（厘米2 2/ /磅磅0001

49、0001） 40 30 20 10 0 5 10 15 20 25 30 35 40 鐵素體（體積鐵素體（體積% %）304型型316型型CF-3CF-8CF-8M破裂時(shí)間（小時(shí)）破裂時(shí)間（小時(shí)）1000100101020406080oo oo oo o o o ooo破裂破裂不破裂不破裂商品系商品系O30天內(nèi)破裂天內(nèi)破裂鎳（鎳（% %）碳含量（碳含量（% %）0.200.160.120.080.04 0 20 40 60 80 120最短最短破裂破裂時(shí)間時(shí)間碳在鐵素體中溶解度范圍碳在鐵素體中溶解度范圍500小時(shí)內(nèi)不破裂小時(shí)內(nèi)不破裂含碳量含碳量對(duì)碳鋼在沸騰硝酸鈣銨溶液中對(duì)碳鋼在沸騰硝酸鈣銨溶液

50、中應(yīng)力腐蝕破裂的影響應(yīng)力腐蝕破裂的影響鎳含量鎳含量對(duì)鐵鉻鎳絲在沸騰對(duì)鐵鉻鎳絲在沸騰42%MgCl42%MgCl2 2中中應(yīng)力腐蝕破裂的影響應(yīng)力腐蝕破裂的影響破裂時(shí)間（小時(shí)）破裂時(shí)間（小時(shí)） 100 50 10 5 1 0.50 20 40 60 80 100鐵素體量（鐵素體量（% %面積）面積）Cr 2123%Cr 2123%，Ni Ni 110%110%復(fù)相不銹復(fù)相不銹鋼耐應(yīng)力與鋼鋼耐應(yīng)力與鋼中鐵素體含量中鐵素體含量的關(guān)系的關(guān)系應(yīng)力：應(yīng)力：25kg/mn2沸騰：沸騰：42%MgCl2返回返回應(yīng)力腐蝕破裂的機(jī)理應(yīng)力腐蝕破裂的機(jī)理 SCCSCC的機(jī)理有兩種：的機(jī)理有兩種： （1 1）陽極溶解）陽

51、極溶解(AD)(AD)機(jī)理機(jī)理 （2 2）氫致開裂）氫致開裂(HIC)(HIC)機(jī)理。機(jī)理。 陰極陰極C C陰極陰極C C溶液溶液靜態(tài)金屬陽極區(qū)靜態(tài)金屬陽極區(qū)（穩(wěn)定陽極）（穩(wěn)定陽極）AAA A* *迅速迅速屈服屈服屈服金屬陽屈服金屬陽極區(qū)極區(qū)（動(dòng)力陽極）（動(dòng)力陽極）A A區(qū)（裂紋兩側(cè)）區(qū)（裂紋兩側(cè)）: : 電流密度電流密度 10-5A/cm2A A* *區(qū)（裂紋尖端）區(qū)（裂紋尖端）: : 電流密度電流密度 0.5A/cm21/2O2+H2O+2e 2OH-奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕破裂模型圖奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕破裂模型圖氧化物腐蝕氧化物腐蝕產(chǎn)物產(chǎn)物隨隨H+陰極還原氫進(jìn)入陰極還原氫進(jìn)入合金中合金中H+

52、e H（Fe）H2H氫引起馬氏體小片形成氫引起馬氏體小片形成成為裂紋擴(kuò)展的敏感途徑成為裂紋擴(kuò)展的敏感途徑在擴(kuò)展的裂紋中的陽極反應(yīng)在擴(kuò)展的裂紋中的陽極反應(yīng)當(dāng)（當(dāng)（H+）建立（可能是慢的一步）從孔蝕形）建立（可能是慢的一步）從孔蝕形成顯微裂紋成顯微裂紋在裂紋中陽極反應(yīng)得到高濃度（在裂紋中陽極反應(yīng)得到高濃度（H+）如：）如：2Cr+3H2O Cr2O3+6H+6eH2出口出口Cl-離子使鈍化膜破壞產(chǎn)生離子使鈍化膜破壞產(chǎn)生的孔蝕的孔蝕H鈍化表面上的陰極反應(yīng)：鈍化表面上的陰極反應(yīng)：2H2O+2e H2+2OH-O2+H2O+2e 2OH-在氯化物介質(zhì)中奧氏體不銹鋼裂紋形成和擴(kuò)展模型在氯化物介質(zhì)中奧氏體不

53、銹鋼裂紋形成和擴(kuò)展模型腐蝕疲勞腐蝕疲勞 在在循環(huán)應(yīng)力循環(huán)應(yīng)力( (交變應(yīng)力交變應(yīng)力) )和腐蝕環(huán)境的聯(lián)合作用和腐蝕環(huán)境的聯(lián)合作用下金屬材料發(fā)生的嚴(yán)重腐蝕破壞叫做下金屬材料發(fā)生的嚴(yán)重腐蝕破壞叫做腐蝕疲勞腐蝕疲勞( (簡簡記為記為CF)CF)。 S SN N曲線和疲勞極限曲線和疲勞極限 在腐蝕環(huán)境中疲勞極限不存在，即在低應(yīng)力下在腐蝕環(huán)境中疲勞極限不存在，即在低應(yīng)力下造成斷裂的循環(huán)數(shù)仍與應(yīng)力有關(guān)。為了便于對(duì)各種造成斷裂的循環(huán)數(shù)仍與應(yīng)力有關(guān)。為了便于對(duì)各種金屬材料耐腐蝕疲勞性能進(jìn)行比較，金屬材料耐腐蝕疲勞性能進(jìn)行比較，一般是規(guī)定一一般是規(guī)定一個(gè)循環(huán)次數(shù)個(gè)循環(huán)次數(shù)( (如如10107 7) )，從而得出

54、名義的腐蝕疲勞極，從而得出名義的腐蝕疲勞極限，記為限，記為 -1c-1c。 腐蝕疲勞的特征腐蝕疲勞的特征 （1 1）任何金屬在任何介質(zhì)中）任何金屬在任何介質(zhì)中都能發(fā)生腐蝕疲勞，都能發(fā)生腐蝕疲勞， 即不要求特定的材料環(huán)境組合。即不要求特定的材料環(huán)境組合。 （2 2）環(huán)境條件）環(huán)境條件對(duì)材料的腐蝕疲勞行為都有顯著影響。對(duì)材料的腐蝕疲勞行為都有顯著影響。 （3 3）純疲勞性能與循環(huán)頻率無關(guān)，純疲勞性能與循環(huán)頻率無關(guān)，腐蝕疲勞性能與腐蝕疲勞性能與 頻率有關(guān)頻率有關(guān)。 （4 4）腐蝕疲勞裂紋主要為腐蝕疲勞裂紋主要為穿晶型穿晶型。 （5 5）對(duì)金屬材料進(jìn)行對(duì)金屬材料進(jìn)行陰極極化陰極極化, ,可使裂紋擴(kuò)展速

55、度明可使裂紋擴(kuò)展速度明 顯降低。顯降低。 腐蝕疲勞機(jī)理腐蝕疲勞機(jī)理 v 一般是用金屬材料的疲勞機(jī)理和電化學(xué)腐蝕作一般是用金屬材料的疲勞機(jī)理和電化學(xué)腐蝕作用結(jié)合來說明腐蝕疲勞的機(jī)理。用結(jié)合來說明腐蝕疲勞的機(jī)理。 v 孔蝕或其他局部腐蝕造成缺口，縫隙，引起應(yīng)孔蝕或其他局部腐蝕造成缺口，縫隙，引起應(yīng)力集中，造成滑移?；婆_(tái)階的腐蝕溶解使逆向加力集中，造成滑移?；婆_(tái)階的腐蝕溶解使逆向加載時(shí)表面不能復(fù)原，成為裂紋源。反復(fù)加載使裂紋載時(shí)表面不能復(fù)原，成為裂紋源。反復(fù)加載使裂紋不斷擴(kuò)展，腐蝕作用使裂紋擴(kuò)展速度加快。在交變不斷擴(kuò)展，腐蝕作用使裂紋擴(kuò)展速度加快。在交變應(yīng)力作用下，滑移具有累積效應(yīng)，表面膜更容易遭應(yīng)力作用下，滑移具有累積效應(yīng)，表面膜更容易遭到破壞。到破壞。 磨損腐蝕磨損腐蝕u定義和影響因素定義和影響因素u磨損腐蝕的兩種重要形式磨損腐蝕的兩種重要形式7. 7. 磨損腐蝕磨損腐蝕 v定義定義 高速流動(dòng)的腐蝕介質(zhì)高