化工設(shè)備材料概述、性能和選擇

1、化工設(shè)備材料概述、性能和選擇1 概 述2 材料的性能3 金屬材料的分類4 碳鋼與鑄鐵5 普低鋼與設(shè)備鋼6 有色金屬材料7 非金屬材料8 設(shè)備的腐蝕及防護(hù)第一節(jié) 概 述 一、化工設(shè)備的分類： 1、按操作壓力： 真空、常壓、低壓、高壓和超高壓 2、按操作溫度： 低溫、常溫、中溫和高溫 3、按處理的介質(zhì)： 腐蝕性、易燃、易爆、劇毒 二、選材的一般要求： 1、材料品種應(yīng)符合我國資源和供應(yīng)情況 2、材質(zhì)可靠，能保證使用壽命 3、要有足夠的強(qiáng)度、塑性、韌性和耐腐蝕性 4、便于制造加工，焊接性能良好 5、經(jīng)濟(jì)上合算 第二節(jié) 材料的性能 材料的性能包括機(jī)械性能、物理性能、化學(xué)性能和機(jī)械性能等。 一、機(jī)械性能

2、把材料抵抗外力而不產(chǎn)生超過允許的變形或不被破壞的能力，稱為材料的機(jī)械性能。 衡量材料機(jī)械性能的特性指標(biāo)有： 強(qiáng)度、塑性、硬度、韌性和缺口敏感性等 金屬材料在外力的作用下所引起的變形和破壞過程，大致可分為三個(gè)階段： （1）彈性變形階段; （2）彈-塑性變形階段； （3）斷裂。一般的斷裂有兩種形式： 1）脆性斷裂：斷裂之前沒有明顯塑性變形的階段 2）韌性斷裂：經(jīng)過大量塑性變形之后才發(fā)生斷裂1、強(qiáng)度 強(qiáng)度是固體材料在外力作用下抵抗產(chǎn)生塑性變形和斷裂的特性。 常用的強(qiáng)度指標(biāo)有屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度 金屬材料承受載荷作用，當(dāng)載荷不再增加或緩慢增加時(shí)，仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形的現(xiàn)象稱為 “屈服”。 發(fā)生屈服現(xiàn)象

3、時(shí)的應(yīng)力，即開始出現(xiàn)塑性變形時(shí)的應(yīng)力，稱為“屈服點(diǎn)”，用s （MPa）表示。 它代表材料抵抗產(chǎn)生塑性變形的能力。 s=ps/ F。 ps 負(fù)荷不增加，甚至有所降低時(shí)，試件還有所伸長的最小負(fù)荷（N）。 F。試件的橫截面積（m2）。 規(guī)定發(fā)生0.2%殘余伸長時(shí)的應(yīng)力，作為“條件屈服點(diǎn)”，以0.2 （MPa）表示。 =p/ F。 p0.2 產(chǎn)生0.2%殘余伸長的負(fù)荷（N）。（2）抗拉強(qiáng)度（b） 金屬材料在受力過程中，從開始加載到開始斷裂所能達(dá)到的最大應(yīng)力值，叫做抗拉強(qiáng)度 按外力形式的不同，分為抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度等。 抗拉強(qiáng)度是壓力容器設(shè)計(jì)常用的性能指標(biāo)，它是試件拉斷前最大負(fù)荷下的

4、應(yīng)力，以b（MPa）表示。 b=pb/ F。 pb 拉斷前試件所承受的最大負(fù)荷（N）。 抗彎強(qiáng)度是鑄鐵等低塑性和脆性材料的強(qiáng)度指標(biāo)之一，以bb（MPa）表示。 bb=M/ W M彎距，Nm W標(biāo)準(zhǔn)試件的抗彎斷面模數(shù)，m3。 工程上所用金屬材料，不僅希望具有高的s值，而且還希望具有一定的屈強(qiáng)比（s /b）。 屈強(qiáng)比愈小，就具有較大的塑性儲(chǔ)備，愈不容易發(fā)生危險(xiǎn)和脆性破壞，但是，屈強(qiáng)比太低，材料的強(qiáng)度水平就不能充分發(fā)揮。 反之，屈強(qiáng)比愈大，材料的強(qiáng)度水平就能得到充分發(fā)揮，但塑性儲(chǔ)備較小。實(shí)際上，還是希望屈強(qiáng)比高一些。（3）蠕變強(qiáng)度（n） 蠕變：是指高溫時(shí)，在一定應(yīng)力下，應(yīng)變隨時(shí)間而增加的現(xiàn)象，或者金

5、屬在高溫和應(yīng)力作用下，逐漸產(chǎn)生塑性變形的現(xiàn)象。 材料在高溫條件下，抵抗發(fā)生緩慢塑性變形的能力，用蠕變強(qiáng)度n（MPa）表示。 （4）持久強(qiáng)度（D） 在給定溫度下，促使試樣或工件經(jīng)過應(yīng)定時(shí)間發(fā)生斷裂的應(yīng)力叫做持久強(qiáng)度，以D （MPa）表示。 （5）疲勞強(qiáng)度 構(gòu)件與零件，受到大小及方向變化的交變載荷而使金屬材料的應(yīng)力遠(yuǎn)低于屈服點(diǎn)時(shí)即發(fā)生斷裂的現(xiàn)象稱為“疲勞”。 金屬在無數(shù)次交變載荷作用下，而不致引起斷裂的最大應(yīng)力，稱為“疲勞極限”。 實(shí)際上把經(jīng)106次108次循環(huán)試驗(yàn)作為疲勞強(qiáng)度，用-1（MPa）表示。 2、塑性 金屬在外力作用下產(chǎn)生塑性變形而不被破壞的能力稱為塑性。常用的塑性指標(biāo)是延伸率和斷面收縮

6、率。（1）延伸率（） 試件受拉力拉斷后，總伸長的長度與原始長度之比的百分率，稱為延伸率，以（%）表示。 =lk/l0100%=（lk-l0）/l0100% lk試件斷裂后的標(biāo)距長度，mm; L0試件的原始標(biāo)距長度，mm; lk斷裂后時(shí)間的絕對伸長，mm。 lk =lB+lU 其中，lB為均勻伸長，lU為縮頸處的集中伸長變形。 （2）斷面收縮率（） 試件受拉力拉斷后，斷面縮小的面積同原始截面面積比值得百分率，叫做斷面收縮率，以（%）表示。 =（F0-Fk）/F0100% FK 斷裂后試件的最小截面積，mm2; F0 試件的原始截面積，mm2。 斷面收縮率與試件尺寸無關(guān)，它能更可靠、更靈敏的反映材

7、料塑性的變化。 延伸率和斷面收縮率，都是用來度量金屬材料塑性大小的，延伸率和斷面收縮率愈大，表示金屬材料的塑性愈好。 3、硬度 硬度是指金屬材料抵抗其他更應(yīng)物體壓入表面的能力。 硬度不是一個(gè)單純的物理量，而是反映材料彈性、強(qiáng)度與塑性等的綜合性能指標(biāo)。 常用的硬度指標(biāo)可分為 布氏硬度（HB） 洛氏硬度（HR） 維氏硬度（HV）4、沖擊韌性（K） 沖擊韌性是衡量材料韌性的一個(gè)指標(biāo)。 它反映材料在外來沖擊力作用下的抵抗力。 工程上常用一次擺錘沖擊試驗(yàn)來測定金屬受沖擊載荷的能力。5、缺口敏感性 缺口敏感性是指在帶有一定應(yīng)力集中的缺口條件下，材料抵抗裂紋擴(kuò)展的能力，屬于材料的韌性范疇。二、物理性能 金屬

8、材料的物理性能有相對密度、熔點(diǎn)、熱膨脹性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、磁性、彈性模數(shù)與泊桑比等。1、熱膨脹性 金屬及合金受熱時(shí)，一般來說體積都要脹大（即幾何尺寸要伸長），這一特性稱為熱膨脹性。 通常應(yīng)用的線膨脹系數(shù)，以表示。 2、彈性模數(shù)與泊桑比 材料在彈性范圍內(nèi)，應(yīng)力和應(yīng)變成正比，這個(gè)比例系數(shù)稱為彈性模數(shù)，以E（MPa）表示。 金屬的彈性模數(shù)主要取決于金屬原子結(jié)構(gòu)、結(jié)晶點(diǎn)陣和溫度等因素，而合金化、熱處理和冷熱加工等因素對它的影響很小，因此它是金屬材料最穩(wěn)定的性能之一。 E值隨溫度的升高而逐漸降低。 泊桑比是試件單位橫向收縮與單位縱向伸長之比，以表示。 三、化學(xué)性能 金屬的化學(xué)性能是指材料在所處的介質(zhì)中的

9、化學(xué)穩(wěn)定性，即材料是否會(huì)與介質(zhì)發(fā)生化學(xué)和電化學(xué)作用而引起腐蝕。 金屬的化學(xué)性能主要是耐腐蝕性和抗氧化性。四、工藝性能 金屬和合金的工藝性能包括： 鑄造性、可鍛性、可焊性、切削加工性、熱處理性能和冷彎性能。五、其他性能 1、組織穩(wěn)定性 2、抗松弛性 3、應(yīng)變時(shí)效敏感性 第三節(jié) 金屬材料的分類及牌號 一、分類 1、黑色金屬 （1）生鐵可分為煉鋼生鐵、鑄造生鐵（簡稱鑄鐵）和合金生鐵。 （2）鋼 平爐鋼 酸性鋼 沸騰鋼按煉制方法分類 轉(zhuǎn)爐鋼 及 和 鎮(zhèn)靜鋼 電爐鋼 堿性鋼 半鎮(zhèn)靜鋼 低碳鋼（含碳量0.6%）按化學(xué)成分 低合金鋼（合金元素含量10%） 普通鋼按質(zhì)量分類 優(yōu)質(zhì)鋼 高級優(yōu)質(zhì)鋼 建筑鋼 碳素結(jié)

10、構(gòu)鋼 結(jié)構(gòu)鋼 按用途分類 合金結(jié)構(gòu)鋼 彈簧鋼 軸承鋼 工具鋼 特殊性能鋼（如不銹鋼、耐熱鋼等） （3）鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼與沸騰鋼 按照煉鋼時(shí)脫氧情況和錠模形式的不同，鋼又分為:鎮(zhèn)靜鋼、半鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼。 有色金屬 ： 純銅（紫銅） 銅鋅合金（黃銅） 銅錫合金（錫青銅） 無錫青銅（鋁青銅） 鋁及鋁合金 鈦及鈦合金 鎂及鎂合金 鉛、錫及合金 鋅及合金 鎳、鈷及合金銅及其合金輕金屬及合金其他有色金屬及合金按合金成分第四節(jié) 碳鋼與鑄鐵 鋼和鑄鐵是由95%以上的鐵和0.05%4%的碳及1%左右的其他雜質(zhì)元素所組成的，因此鋼和鑄鐵又稱為“鐵碳合金”。 一般含碳量在0.02%2%的又稱為鋼，含碳量大于2%的稱

11、為鑄鐵。 當(dāng)含碳量小于0.02%時(shí)，稱為工程純鐵，極少使用； 當(dāng)含碳量大于4.3%時(shí)，鑄鐵太脆，沒有實(shí)用價(jià)值 一、鐵碳合金的組織結(jié)構(gòu) 1、金屬的組織與結(jié)構(gòu) 在低于1500倍的顯微鏡下觀察到的金屬晶粒，稱為金屬的顯微組織，簡稱組織；用X光和顯微鏡觀察到金屬原子的各種規(guī)則排列，稱為金屬的晶體結(jié)構(gòu)，簡稱結(jié)構(gòu)。 金屬的顯微組織 2、鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 體心立方晶格的純鐵稱為-Fe，而面心立方晶格的純鐵稱為-Fe。 -Fe -Fe 固態(tài)下晶體構(gòu)造隨溫度發(fā)生改變的現(xiàn)象，稱為“同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變”。 910-Fe-Fe3、鐵與碳的相互關(guān)系和碳鋼的基本組織（1）鐵素體碳溶解在-Fe所形成的固溶體叫做鐵素體，以F表示（

12、2）奧氏體碳溶解在-Fe所形成的固溶體叫做奧氏體，以A表示。 碳溶于-Fe中的示意圖碳溶于-Fe中的示意圖（3）滲碳體 鐵和碳以化合物形態(tài)出現(xiàn)的碳化鐵，稱為滲碳體(C)（4）珠光體 鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物，稱為珠光體(P)（5）萊氏體 珠光體和初次滲碳體的共晶混合物，稱為萊氏體(L)（6）馬氏體 鋼和鐵從高溫奧氏體狀態(tài)急冷下來得到一種碳原子在-Fe中過飽和的固溶體，稱為馬氏體(M)。 二、鐵碳合金狀態(tài)圖 鐵碳合金狀態(tài)圖是描繪鐵碳合金內(nèi)部組織、成分（含碳量）與溫度關(guān)系的相圖，它能顯示出不同含碳量的鋼和鑄鐵在緩慢加熱或冷卻過程中組織變化的規(guī)律。三、碳 鋼 普通碳素鋼中除碳以外還含有少量錳、

13、硅、硫、磷、氧、氮、氫等元素。這些元素往往并非為改善鋼材質(zhì)量而有意加入的，而是由于礦石及煉制等原因進(jìn)入鋼的，統(tǒng)稱為雜質(zhì)。 四、鋼的熱處理 鋼鐵在固態(tài)下通過加熱、保溫和不同的冷卻方式，以改變其組織，滿足所要求的物理、化學(xué)與機(jī)械性能，這樣的加工工藝稱為熱處理。 經(jīng)過熱處理的設(shè)備和零件可使其材料各種性能按所需要求得到改善和提高，充分發(fā)揮合金元素的作用和材料潛力，延長使用壽命和節(jié)約金屬材料的消耗。普通廉價(jià)的碳素鋼，經(jīng)過專門的熱處理以后，其性能有時(shí)并不比合金鋼差。 鋼的熱處理工藝一般分為退火、正火、淬火和回火等 。1、退火與正火 退火是把工件加熱到臨界點(diǎn)以上的一定溫度，保溫一段時(shí)間，然后隨爐一起緩慢冷卻

14、下來，以得到接近平衡狀態(tài)組織的一種熱處理方法 退火和正火不同之處，在于正火是將加熱后的工件從爐中取出置于空氣中冷卻下來，它的冷卻速度要比退火快一些，因而晶粒細(xì)化。 退火和正火相似點(diǎn)：可降低溫度，提高塑性；調(diào)整組織，部分改善機(jī)械性能；使組織均勻化，消除部分內(nèi)應(yīng)力。 2、淬火與回火 淬火是將鋼加熱至淬火溫度(臨界點(diǎn)以上3050) 并保溫一段時(shí)間，然后在淬火劑中冷卻以得到馬氏體組織的一種熱處理工藝。 淬火劑的冷卻能力：空氣油水10mm，每2mm為一級，10，12，14.當(dāng)鋼材的厚度S4mm）兩種。 2、無縫鋼管 無縫鋼管分冷軋和熱軋兩種。冷軋無縫鋼管外徑和壁厚的尺寸精度均較熱軋管高。3、型鋼 型鋼包

15、括圓鋼和方鋼（GB702-86）、扁鋼（GB704-83），等邊角鋼（GB9787-88），不等邊角鋼（GB9788-88），工字鋼（GB706-88）及槽鋼（GB707-88）。4、鑄鋼和鍛鋼 碳素鋼有ZG25，ZG35等，用于制作泵殼、閥門、葉輪、齒輪等。 第六節(jié) 有色金屬材料介紹 常用的有色金屬材料有鋁、銅、鉛、鈦及其合金。 一、鋁及其合金 Al的特性：輕金屬，密度小，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，低溫韌性好，塑性高，強(qiáng)度低，加工性能良好。 純鋁分為: 高純鋁：L01、L02制造濃硝酸設(shè)備 工業(yè)純鋁：L2、L3、L4制造換熱器、塔器 鋁合金分為： 鑄造鋁合金泵、閥、離心機(jī) 防銹鋁：LF3、LF5、LF

16、11耐腐蝕性能好，塑性好，強(qiáng)度較高 二、銅及其合金 1、純銅（又稱紫銅）特性：塑性好，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，低溫沖擊韌性好。 抗腐蝕性：耐不濃的硫酸、亞硫酸、稀的和中等濃度的鹽酸、醋酸、氫氟酸，不耐各種濃度的硝酸。 代號：T2，T3，T4，TUP（用磷脫氧的無氧純銅） 2、純銅+Zn黃銅 黃銅特性：鑄造性好，機(jī)械強(qiáng)度高，價(jià)格便宜。 代號：H80、H62、H68等，用于法蘭、螺母等。 3、純銅+元素（除Zn）青銅 常見：Cu+錫錫青銅 特點(diǎn)：耐腐蝕性、耐磨性良好 用于制作抗腐蝕的泵殼、軸承、閥門等 三、鉛及其和金 鉛的特性：在硫酸中抗腐蝕性良好，密度大，強(qiáng)度、硬度低，質(zhì)地軟，不耐磨。防輻射性良好。 抗

17、腐蝕性：耐亞硫酸、磷酸、氫氟酸等介質(zhì)腐蝕，不耐蟻酸、醋酸、硝酸和堿溶液的腐蝕。 鉛+銻硬鉛 特點(diǎn)：強(qiáng)度、硬度高 用于制作料管、鼓泡器、耐酸泵和閥門等四、鈦及合金 鈦的特性：相對密度不大（僅）,比鋼輕43%, 強(qiáng)度高（比鐵高一倍，比純鋁高5倍），耐腐蝕性良好，隔熱性好?？膳c錳、鉻、釩等構(gòu)成性能優(yōu)良的合金。 用途：航空工業(yè)和化學(xué)工業(yè) 第七節(jié) 非金屬材料介紹 特點(diǎn)：具有良好的耐腐蝕性。 分類： 無機(jī)材料 如：陶瓷、搪瓷、巖石、玻璃等 有機(jī)材料 如：塑料、涂料、不透性石墨等 一、無機(jī)非金屬材料 1、化工陶瓷：耐腐蝕性良好，不透性、耐熱性和機(jī)械性能較好。但導(dǎo)熱性差，易脆裂。 成分：粘土 用途：有腐蝕出的

18、管道、閥門等 2、搪瓷：由含硅量高的瓷釉經(jīng)900高溫煅燒得到，具有良好的防腐性。使用溫度：-30270缺點(diǎn)：易碎裂，不能急冷急熱 3、輝綠巖鑄石 4、玻璃 二、有機(jī)非金屬材料 1、工程材料：以高分子合成樹脂為主。加入適量的添加劑以改善性能。 幾中典型代表：1）硬聚氯乙烯塑料（PVC） 具有良好的強(qiáng)度及耐酸、堿、鹽等的腐蝕性。 缺點(diǎn)：耐熱性差 使用溫度：-1560 用途：廣泛應(yīng)用于管件、法蘭、閥門等 2）聚乙烯塑料：乙烯的高分子聚合物 耐腐蝕性：除硝酸外均可以 用途：設(shè)備襯里及涂料。 3）耐酸酚醛塑料 酚醛樹脂+石棉等組成 可做襯里 使用溫度-301304）聚四氟乙烯 耐強(qiáng)腐蝕（硝酸、濃硫酸、王

19、水、鹽酸、苛性堿）， 有塑料王之稱。 使用溫度：-1002505）玻璃鋼 用玻璃鋼纖維增強(qiáng)的塑料又稱玻璃鋼。是玻璃纖維同合成樹脂粘結(jié)而成。合成樹脂不同，玻璃鋼性能差異很大。 常見：環(huán)氧玻璃鋼，酚醛玻璃鋼，呋喃玻璃鋼，聚酯玻璃鋼2、涂料 是一種高分子膠體混合物溶液，涂在物體表面，固化形成薄涂層以保護(hù)物體耐腐蝕。 涂料防腐的特點(diǎn)：品種多，選擇范圍廣，價(jià)格低，適于現(xiàn)場施工，但涂層易脫落。3、不透性石墨 由各種樹脂浸漬石墨消除孔隙得到。 特點(diǎn)：化學(xué)穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)小，不污染介質(zhì)，相對密度小，加工性能好，但機(jī)械強(qiáng)度差，性脆 第八節(jié) 化工設(shè)備的腐蝕及防護(hù)措施 背景知識：發(fā)達(dá)國家的腐蝕損失為國民

20、生產(chǎn)總值的4%。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅1995年的腐蝕損失： 美國：3000億美元，合1100美元/人年 中國：1500億元，合4億元/天，120元/人天 腐蝕影響：尿素的生產(chǎn)能力為1600噸/天的大型合成氨廠因腐蝕而停車。 1995年，我國年腐蝕掉鋼1000萬噸，相當(dāng)于寶鋼一年的產(chǎn)量。 大約有1/71/4的總腐蝕是可以通過一定的措施避免。腐蝕靠科學(xué)研究的幾個(gè)方面： 1）發(fā)展腐蝕理論，研究規(guī)律及影響因素; 2）推廣已有的防腐技術(shù)。一、金屬腐蝕 金屬和周圍介質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引起的破壞稱為腐蝕。 金屬的腐蝕有兩種：化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕。 1、評定方法1)重量法 K=(p0-p1)/Ft (g/m

21、2h) 特點(diǎn)：適用于均勻腐蝕。2）深度法 Ka=24365K/1000=K/(mm/a) 金屬腐蝕有三級標(biāo)準(zhǔn) 腐蝕性能腐蝕速度(mm/a)耐腐蝕級別耐蝕1.0 3 2、化學(xué)腐蝕 金屬遇到干燥的氣體和非電解質(zhì)溶液發(fā)生化學(xué)作用所引起的腐蝕叫做化學(xué)腐蝕。 化學(xué)腐蝕的產(chǎn)物在金屬的表面上，腐蝕過程沒有電流。 鈍化作用：如果化學(xué)腐蝕生成的化合物穩(wěn)定、不易揮發(fā)和溶解，組織致密，稱為“鈍化膜”或“鈍化作用”。 活化作用：如果化學(xué)腐蝕生成的化合物不穩(wěn)定、易揮發(fā)或溶解，產(chǎn)物一層層脫落，不能保護(hù)金屬，則稱為“活化作用”。 （1）金屬的高溫氧化及脫碳 高溫氧化：當(dāng)溫度在300570時(shí)，鐵和鑄鐵表面出現(xiàn)氧化皮（ Fe3

22、O4和Fe2O3 ），附著在鐵的表面，起保護(hù)膜的作用。 當(dāng)溫度高于570時(shí)，氧化皮主要是FeO，疏松易脫落，屬常見氧化皮。 防治措施：為阻止或減弱FeO的形成，在鋼里加入適量的合金元素鉻、硅或鋁是冶煉抗氧化不起皮鋼的有效方法。 脫碳：在高溫（700以上）氧化的同時(shí)，鋼還發(fā)生脫碳作用，反應(yīng)如下：Fe3C+ O2=3Fe+CO2Fe3C+CO2=3Fe+2COFe3C+H2O=3Fe+CO+H2 影響：機(jī)械性能下降，表面硬度和抗疲勞強(qiáng)度急劇下降。 （2）氫腐蝕 在高溫高壓下會(huì)產(chǎn)生氫腐蝕。 鐵碳合金在高溫高壓下的氫腐蝕分為氫脆和氫侵蝕兩個(gè)階段。 氫脆：氫與鋼接觸時(shí)被鋼吸收，以原子狀態(tài)溶入鐵素體中形成

23、固溶體。 特點(diǎn)：不反應(yīng)，不改變機(jī)械性能，但材料變脆。 氫侵蝕：溶解在鋼中的氫與滲碳體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成甲烷氣，改變了鋼材的組織。反應(yīng)式： Fe3C+2H=3Fe+CH4 結(jié)果：形成局部高壓，引起應(yīng)力集中。產(chǎn)生擴(kuò)展裂紋，嚴(yán)重降低材料的機(jī)械性能。 壓力，T氫氣溶解力氫腐蝕 鐵碳合金腐蝕開始溫度和壓力的關(guān)系防止方法： 降低含碳量，防止Fe3C形成和析出； 加入Cr,Ti,Mo形成穩(wěn)定化合物，不與氫反應(yīng)。 3、電化學(xué)腐蝕 定義：金屬與電解質(zhì)溶液間產(chǎn)生電化學(xué)作用而引起的破壞 稱電化學(xué)腐蝕。 特點(diǎn)：腐蝕中有電流產(chǎn)生壓力Mpa31010202030304040606080kgf/cm2301001002002

24、00300300400400600600800溫度 300280 270240 230220 220210 210200 200190 形成過程：金屬在電解質(zhì)溶液中，在水分子作用下，使金屬本身呈離子化，當(dāng)金屬離子與水分子的結(jié)合能力大于金屬離子與其它電子的結(jié)合能力時(shí)，一部分金屬離子就從金屬表面跑到電解液中，形成電化學(xué)腐蝕。（1）原電池作用 因鐵的電位較銅為負(fù)成為陽極，陽極反應(yīng)失電子，鐵溶解為離子，陽極放出的電子經(jīng)導(dǎo)線到陰極（銅）。但銅本身已平衡，無法接受電子，只得從溶液中吸收H+去平衡流過來的e+。 反應(yīng)： 陽極（電位較高一側(cè)）：Fe-2eFe+ 陰極：2H+2e-H2鐵銅電池示意圖 （2）微電

25、池和電化學(xué)腐蝕原理 由不同組織不同電位的結(jié)構(gòu)形成的原電池叫微電池。 用微電池原理來說明電化學(xué)腐蝕的原理分為三步： a、陽極反應(yīng)，金屬溶解：MeMe+e b、電子移動(dòng)，陽極過剩電子流向陰極：e陽e陰 c、陰極反應(yīng)：電子在陰極被吸收： e陰+D De 陰極反應(yīng)是吸收電子，分為以下幾種情況： i 當(dāng)溶液中有電位高的金屬離子存在時(shí)，這種離子吸收電子，還原為金屬。 Me+e陰Me ii 當(dāng)溶液呈酸性時(shí)，電子被游離的H+吸收，放出氫氣。 H+eH H+HH2 iii 當(dāng)溶液為中性時(shí)，溶液中氧吸收電子與水變成OH-，反應(yīng)式： 1/2O2+2e+2H2O4OH- （3）濃差電池與大電池 定義：同一種金屬制成的

26、容器中盛有同一種溶液，但與容器不同部位相接觸的溶液濃度不同時(shí)，會(huì)因產(chǎn)生不同的電極電位而形成腐蝕電池，此腐蝕電池稱為濃差電池。 陽極：與濃度較小的溶液相接觸的部分 陰極：與濃度較大的溶液相接觸的部分 （4）電化學(xué)腐蝕的條件 一個(gè)電化學(xué)腐蝕由三個(gè)環(huán)節(jié)組成，即：陰極反應(yīng)、陽極反應(yīng)、電子流動(dòng)。其中阻力最大的環(huán)節(jié)決定腐蝕速度。電化學(xué)腐蝕過程須具備下列條件： a) 同一金屬上有不同電位的部分存在或不同金屬間存在電位差； b) 陰極、陽極互相連接； c) 陽極和陰極處在互相連通的電解質(zhì)溶液中。 （4）晶間腐蝕： 是一種局部的、選擇性的腐蝕破壞。 腐蝕沿金屬晶粒的邊緣進(jìn)行，腐蝕性介質(zhì)滲入金屬的深處，破壞了金屬晶粒之間的結(jié)合力，使材料的強(qiáng)度和塑性幾乎完全喪失，如不能及早發(fā)現(xiàn)，會(huì)造成災(zāi)難性的事故。 黑色金屬中，只有部分鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼才有可能產(chǎn)生晶間腐蝕。 如奧氏體不銹鋼在10151100以上，可固溶0.1%0.15%的碳或更多，若從此溫度快速冷卻時(shí)，可使這些碳全部固溶在奧氏體中，形成過飽和的含碳量的奧氏體組織，當(dāng)188鋼加熱到450800，或自高溫緩慢冷卻時(shí)，碳會(huì)從過飽和奧氏體中以碳化鉻的形式沿晶界析出，使奧氏體晶界附近的含鉻量降低至不銹鋼耐腐蝕所需要的最低含量12%以下，從而使腐蝕集中在晶界附近的貧鉻區(qū)，此時(shí)以貧鉻帶為