典型金屬耐蝕性

1、關(guān)于典型金屬的耐蝕性第1頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四提高金屬耐蝕性的途徑合金化1. 提高熱力學(xué)穩(wěn)定性阻滯陰極過程阻滯陽極過程4. 增大腐蝕體系的電阻第2頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四合金化提高熱力學(xué)穩(wěn)定性第3頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四合金化阻滯陰極過程第4頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四合金化阻滯陽極過程第5頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四合金化阻滯陽極過程第6頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四合金化阻滯陽極過程第7頁，共51頁，

2、2022年，5月20日，10點13分，星期四合金化阻滯陽極過程第8頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四合金化增大腐蝕體系的電阻第9頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四耐蝕低合金鋼耐大氣腐蝕低合金鋼耐海水腐蝕低合金鋼耐硫酸露點腐蝕低合金鋼耐硫化物腐蝕低合金鋼其他耐蝕低合金鋼_第10頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四 合金元素對鋼的耐大氣腐蝕作用： 改變銹層的晶體結(jié)構(gòu)及降低缺陷，提高銹層的致密度和對鋼的附著力。 耐大氣腐蝕低合金鋼_耐大氣腐蝕低合金鋼又稱耐侯鋼第11頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四對提高耐

3、侯性具有顯著效果的合金元素 主要有Cu、P、Cr。_耐大氣腐蝕低合金鋼Cu 是耐侯鋼中最有效的元素，含量在 0.2%-0.5% 范圍內(nèi)P 通常被認為是有害元素，但在耐侯性方面具有特殊效果，可能是由于P促使銹層非晶態(tài)轉(zhuǎn)變，含量在0.06%-0.10%。Cr 含量在1%-2% 為宜，其作用被認為是促進尖晶石氧化物生成。Cu的作用促使尖晶石氧化物非晶化轉(zhuǎn)變，所以兩者配合效果尤為明顯。第12頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四對提高耐侯性稍有效果的合金元素 主要有Ni、Mo、V、Ti 等 Ni 在3.5%含量時，耐侯性效果最好，而低于1%時效果較差。 Mo含量在0.4-0.5%范

4、圍內(nèi)，通常與Cu-P 聯(lián)用效果比Cr或Ni明顯。對提高耐侯性沒有效果的合金元素 主要有C、Si、Mn、S等。上述合金元素的復(fù)合添加，比單獨添加有更好的效果耐大氣腐蝕低合金鋼_第13頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四_耐海水腐蝕低合金鋼美國鋼鐵公司 Cu-Ni-P系低合金鋼，對海水飛濺帶具有優(yōu)良的耐蝕性。但由于P含量高，焊接性和低溫韌性差。日本新日鐵 Cu-Cr-P系、Cu-Cr-Al-P系、Cu-Cr-Mo系低合金鋼，特征不含Ni.第14頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四 前蘇聯(lián) Cr-Ni-Si系低合金鋼中國 含Cu和P的低合金鋼間浸耐蝕性較好

5、，含Cr、Al的低合金鋼全浸耐蝕性較好 _耐海水腐蝕低合金鋼第15頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四耐海水腐蝕低合金鋼_合金元素的在海洋環(huán)境下的耐蝕作用 合金元素富積在銹層中，降低了銹層的氧化物晶體缺陷、并提高了銹層的致密性和黏附性，阻礙了Cl-、O2、H2O向鋼表面擴散，從而提高耐海水腐蝕性能。第16頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四 在鍋爐的低溫部位，由于SO3與水汽作用而凝結(jié)成H2SO4，引起金屬部件腐蝕，稱硫酸露點腐蝕。 一般燃氣中的含SO3量超過6*10-6，可以使環(huán)境露點升高至150-170 。 由于高硫重油或煤作燃料中含有SO2和S

6、O3，因此以此為燃料的的鍋爐容易發(fā)生硫酸露點腐蝕。_耐硫酸露點腐蝕低合金鋼第17頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四燃料中的含硫量與空氣過剩系數(shù)決定了SO3的量；SO3的量影響了露點溫度燃氣中水分含量與金屬表面溫度決定了凝結(jié)H2SO4濃度 如：金屬表面溫度60度，硫酸濃度為40% 金屬表面溫度100度，硫酸濃度為70% 在金屬表面溫度低于露點20-60 ，硫酸濃度最大硫酸露點腐蝕機理_第18頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四硫酸露點腐蝕的三個階段第一階段，低溫、低濃度的硫酸活化階段；第二階段，高溫、高濃度腐蝕環(huán)境（T160 , C60%）第三階段，

7、高溫、高濃度腐蝕環(huán)境，與第二階段相似。硫酸露點腐蝕機理_* 如環(huán)境中含有大量未燃燒的炭微粒，可以促進Fe3+的產(chǎn)生，促使含有Cr和B的銅鋼鈍化，腐蝕降低，但非鈍化鋼， Fe3+參加陰極反應(yīng)，腐蝕速度增加。第19頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四 其中Cu已經(jīng)成為耐硫酸露點腐蝕鋼的基本成分之一。 一般Cu含量在0.2%-0.6%、Cr含量在1%-1.5%為宜。 在含銅鋼中同時加入W(0.2%)與Sn(13%的Fe-Cr合金在大氣下不生銹，稱為不銹鋼。不銹鋼鈍化膜具有如下特點：膜很薄，厚度在1-3 nm；膜中的成分中富含Cr；膜的結(jié)構(gòu)為尖晶石結(jié)構(gòu)， w(Cr)12%時，尖晶

8、石結(jié)構(gòu)已不明顯， w(Cr)19%時，主要為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)， w(Cr)28%時，完全為非晶態(tài)組織。_不銹鋼第21頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四按不銹鋼組織結(jié)構(gòu)可分為以下五種：奧氏體不銹鋼鐵素體不銹鋼馬氏體不銹鋼馬氏體-鐵素體雙相不銹鋼奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼不銹鋼_第22頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四 應(yīng)用最為廣泛的是18-8型鉻鎳鋼為基體的奧氏體不銹鋼，占奧氏體不銹鋼70%，占全部不銹鋼的50%。 對奧氏體不銹鋼的耐蝕性起主要作用的元素如下：Cr、Ni、Mo、Nb、Ti、C。_奧氏體不銹鋼優(yōu)點：具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能和加工性能，而且耐蝕性

9、也優(yōu)于其他不銹鋼。缺點：在含氯化物溶液中不耐應(yīng)力腐蝕，易發(fā)生點蝕和縫隙腐蝕。價格偏高。應(yīng)用：石油、化工、食品、醫(yī)療等行業(yè)，常見的欄桿、燈柱等第23頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四高鉻鐵素體不銹鋼發(fā)展較早，成本較低。屈服強度比奧氏體不銹鋼高，但脆性大，加工性差。主要類型：Cr13型、Cr16-19型、Cr25-28型、高純高鉻型。 其中高純高鉻型不銹鋼，具有優(yōu)異的耐蝕性和抗應(yīng)力腐蝕性。_鐵素體不銹鋼第24頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四室溫下具有馬氏體組織的鉻不銹鋼。典型鋼種有2Cr13、3Cr13、4Cr13和9Cr18等。具有優(yōu)良的耐全面腐

10、蝕的性能，可以耐弱酸。馬氏體不銹鋼具有高硬度特點，常用于耐磨部件或刃具_馬氏體不銹鋼第25頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四常見的馬氏體-鐵素體雙相不銹鋼為1Cr13。雙相鋼的耐蝕性接近馬氏體，但硬度低，塑性和韌性較好，具有良好的焊接性能。常用于食品和奶制品工業(yè)中，也可以作為耐熱鋼，如450-550下工作的氣輪機葉片和鍋爐零件_馬氏體-鐵素體雙相不銹鋼第26頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四同時具有奧氏體-鐵素體組織，兩相比例接近。主要有Cr18型、Cr21型和Cr25型三類優(yōu)點：對晶間腐蝕不敏感，具有良好的耐應(yīng)力腐蝕與腐蝕疲勞性能，耐點蝕和縫隙

11、腐蝕。應(yīng)用于海洋、石油石化、尿素、硫酸、磷酸、草酸工業(yè)中。_奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼第27頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四工業(yè)生產(chǎn)中，通常把以鐵為基的金屬材料稱為黑色金屬，如鋼與鑄鐵，把非鐵金屬及其合金稱為有色金屬，如鋁、鎳、鋅、鈦、銅金屬及合金。有色金屬及合金與鋼鐵材料相比，具有許多特殊性能，是現(xiàn)代工業(yè)生活中不可缺少的金屬材料。本章重點介紹、銅及銅合金、鋁及鋁合金、鎳及鎳合金、鎂及鎂合金和鋯及鋯合金。 第28頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四 Al，Mg，Ti及其合金密度小 Au，Cu，Ag及其合金導(dǎo)電性好 Ni，Mo，Nb，Co及其合金耐高

12、溫 Cr，Ni，Ti及合金具有優(yōu)良的耐蝕性有色金屬及其合金與鋼鐵相比，具有許多特性：有色金屬及其合金的應(yīng)用在國民經(jīng)濟中占越來越重要地位飛機制造業(yè)：輕金屬占總重量的95%， 鋼鐵及其它材料占5%。汽車制造業(yè)：鋁合金、鎂合金的使用量 越來越多。第29頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四 具有較正的電位 E0Cu+/Cu: +0.52 V E0Cu2+/Cu: +0.35V 多數(shù)情況下，不發(fā)生析氫腐蝕，可能進行吸氧腐蝕，而且容易形成二價銅離子。_銅及銅合金純銅呈紫紅色，故又稱紫銅,屬于半貴金屬。具有面心立方晶格，無同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，無磁性。塑性好. 熔點1083 密度8.94g/c

13、m3純銅具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，在大氣、淡水和冷凝水中有良好的耐蝕性*在大多非氧性介質(zhì)中(HF、 HCl)抗蝕性較好, 而在氧化性介質(zhì)中(HNO3、H2SO4）易被腐蝕第30頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四耐蝕性：在大氣中，銅耐蝕，形成CuCO33Cu (OH)2保護膜；工業(yè)大氣中，形成CuSO43Cu (OH)2；在海洋大氣中，形成CuCl23Cu (OH)2保護膜。不耐硫化物腐蝕，在有氨、氨水或CN-等介質(zhì)中，加速腐蝕。應(yīng)用: 家用熱水器、空調(diào)水管；在海水中工作的設(shè)備或艦艇的零件。銅及銅合金_第31頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四黃銅

14、銅鋅合金，主要有單相黃銅(39%)和復(fù)相(+) (39-47%)和單相黃銅(47-50%)三類。其耐沖擊腐蝕性能比純銅好。常見腐蝕類型黃銅脫鋅 黃銅的主要破壞形式，容易在熱海水中或中性溶液供氧不充分情況下發(fā)生。黃銅的應(yīng)力腐蝕開裂 常稱“季裂”或“氨脆”。在拉應(yīng)力下，在大氣、海水、高溫高壓水以及一切含氨的環(huán)境中，都可能發(fā)生SSC。銅及銅合金_黃銅鑄件黃銅第32頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四青銅 銅錫合金，也有鋁青銅、砷青銅、硅青銅、鈹青銅。 錫青銅按錫含量分，有5%、8%和10%三種。耐蝕性： 耐大氣、淡水和海水腐蝕，不產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕和脫錫腐蝕應(yīng)用： 制造泵、齒輪、軸承

15、、懸塞等耐磨和耐蝕零件。_銅及銅合金青銅制品第33頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四純鋁金屬材料中電極電位最負，但在大氣和中性溶液中，表面形成致密牢固的氧化物保護膜使鋁表面鈍化。鋁在pH值為4-8的介質(zhì)中易鈍化，膜的組成為Al2O3或Al2O3nH2O。膜厚度為1nm左右，隨大氣中的濕度增加增厚，但保護性下降。鋁及鋁合金_ 純鋁具有銀白色金屬光澤, 密度小(2.72g/cm3 ), 熔點低(660.4) 導(dǎo)電(僅低于Au、Ag、Cu)、導(dǎo)熱性能優(yōu)良。汽缸頭第34頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四 純鋁的耐蝕性： 耐很多有機酸，特別耐無水醋酸腐蝕。

16、耐硫和硫化物腐蝕。 在含有Cl-介質(zhì)中產(chǎn)生點蝕，與正電性金屬接觸發(fā)生電偶腐蝕。鋁合金型材鋁鑄件美F-117隱身戰(zhàn)斗機(所用材料大部分是鋁合金)第35頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四鋁合金 為獲得較高的力學(xué)、物理性能和工藝性能，在鋁中加入合金元素。一般分為鑄造鋁合金和變形鋁合金兩種。腐蝕類型：點蝕，最常見的腐蝕形式。晶間腐蝕，主要由于熱處理不當(dāng)產(chǎn)生析出相造成的。應(yīng)力腐蝕開裂，主要與晶間腐蝕有關(guān)電偶腐蝕_鋁及鋁合金第36頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四純鎳 電極電位-0.25V，但在非氧化性酸中卻很耐蝕。在干燥和潮濕空氣中都耐蝕。突出點在堿類溶液

17、中完全穩(wěn)定，是優(yōu)良的耐堿材料之一。鎳合金(1) Ni-Cu 合金鎳銅可以形成無限固溶體。典型合金為蒙乃爾合金（Ni70Cu28），在還原性介質(zhì)中比純鎳耐蝕，在氧化性介質(zhì)中比純銅耐蝕。對鹵素中性水溶液，中等溫度的稀硫酸、鹽酸、磷酸，一定溫度和濃度的堿溶液都耐蝕。 對各種濃度和溫度的氫氟酸特別耐蝕。 鎳及鎳合金_第37頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四(2) Ni-Mo 合金Ni和Mo可以形成一系列固溶體。具有良好的力學(xué)和耐蝕性能，如哈氏合金系列耐鹽酸和硫酸、耐所有濃度溫度的磷酸，不耐硝酸。哈氏合金C在室溫下耐所有濃度的鹽酸和氫氟酸腐蝕，在王水中也具有一定的耐蝕性。(3)

18、Ni-Cr 合金在高溫下具有很高的力學(xué)性能和抗氧化性能，對還原和氧化介質(zhì)同時具有耐蝕性。是少數(shù)幾種耐熱濃MgCl2的材料，無SCC傾向。 可用于核動力工程。_鎳及鎳合金第38頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四純鈦鈦很活潑，電極電位為-1.63V，與鋁接近。鈦表面易形成保護膜，而且具有良好自修復(fù)能力。鈦在水中鈍化，具有以下三個特點：致鈍電位低穩(wěn)定鈍化區(qū)長不受Cl-離子破壞用途：應(yīng)用與含氯離子介質(zhì)中在土壤和大氣中極其耐蝕耐含氧酸和稀堿介質(zhì)環(huán)境_鈦及鈦合金第39頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四鈦及鈦合金_耐蝕鈦 合金主要分為型和型型室溫下是密排六方結(jié)

19、構(gòu)型室溫下是體心立方結(jié)構(gòu)鈦合金的腐蝕類型： 比較耐點蝕和縫隙腐蝕 對氫脆敏感 應(yīng)力腐蝕開裂和焊區(qū)腐蝕是兩種重要的腐蝕破壞形式第40頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四 純鎂活潑金屬，電極電位-2.37V，比鋁、鐵都負。 鎂及其合金表面形成的氧化膜不致密、不連續(xù)，保護性差，但Mg在pH值大于11.5時，發(fā)生鈍化。 Mg在干燥空氣中氧化膜為MgO，在潮濕中為Mg(OH)2，另外CO2對Mg及其合金的腐蝕影響很大。_鎂及鎂合金鎂的氧化膜通常具有三層結(jié)構(gòu)第41頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四_鎂及鎂合金鎂及其合金的腐蝕類型：電偶腐蝕，通常作為犧牲陽極中的

20、陽極金屬；點蝕，相溶解為陽極相，相為陰極相，產(chǎn)生所謂的閉塞電池，加劇腐蝕；晶間腐蝕，其發(fā)生可能與相分布有關(guān)；縫隙腐蝕，基本不存在；第42頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四應(yīng)力腐蝕開裂，純鎂不發(fā)生SCC，Al和Zn合金元素增加了SCC敏感性；腐蝕疲勞，鎂合金在空氣中存在疲勞極限，在腐蝕介質(zhì)中不存在，腐蝕介質(zhì)降低了鎂合金的疲勞壽命。磨損腐蝕，磨損腐蝕加劇了鎂合金的腐蝕速度。_鎂及鎂合金第43頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四_鎂及鎂合金影響鎂及其合金腐蝕的因素：（1）合金成分：含量質(zhì)量分數(shù)低于5%，對腐蝕速率影響不大的元素，如 Al、Mn、Na、Si、Zr、Ce、Pr、Y等使腐蝕速度稍有提高的元素如 Zn、Cd、Ca、Ag等使腐蝕速度顯著提高，如 Ni、Fe、Cu、Co等第44頁，共51頁，2022年，5月20日，10點13分，星期四（2）組織結(jié)構(gòu)相的雙重作用， 相體積分數(shù)低，作為陰極，加速相溶解；反之，可作為阻礙合金全面腐蝕非晶態(tài)合金的耐蝕性高于晶態(tài)合金_