金屬腐蝕的控制與防護(hù)及耐蝕金屬材料PPT

金屬腐蝕的控制與防護(hù)及耐蝕的金屬材料金屬腐蝕與防護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

腐蝕控制貫穿于設(shè)計(jì)、選材、加工、表面處理、裝配、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用、管理等各個(gè)環(huán)節(jié)，建立和健全必要的技術(shù)規(guī)范和規(guī)章制度，采取各種技術(shù)措施，從而把腐蝕控制在最低限度以內(nèi)。這對(duì)于延長(zhǎng)設(shè)備壽命、安全生產(chǎn)、節(jié)約資源、能源、降低成本、提高勞動(dòng)效率、保護(hù)環(huán)境等具有十分重大的意義。

腐蝕控制分為事前控制和事后控制。事前控制就是預(yù)防；事后控制就是補(bǔ)救。事后補(bǔ)救不如事前防范。

腐蝕控制要做到三點(diǎn)：技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、管理上有效。經(jīng)濟(jì)性方面要考慮一次投資、維護(hù)費(fèi)用、方便維護(hù)、檢修性、壽命等。

腐蝕控制的核心：防腐蝕技術(shù)的充分利用和科學(xué)的管理相結(jié)合。一、金屬腐蝕的控制與防護(hù)

1.耐蝕材料的研制：影響金屬腐蝕快慢的根本因素:金屬的化學(xué)組成和結(jié)晶形態(tài)。在普通鋼中加入Ni、Cr形成不銹鋼；在Ti合金中添加Pd能使得這種合金容易鈍化。2.選材上：經(jīng)濟(jì)、合理、可靠、耐用

⑴對(duì)于整套設(shè)備系統(tǒng)：統(tǒng)籌綜合考慮（關(guān)鍵部件、整體系統(tǒng)）全面合理的選材。同時(shí)滿足機(jī)械性能（強(qiáng)度、硬度、彈性等）、物理性能（耐熱性、密度、導(dǎo)電性等）和耐蝕性能。這種為達(dá)到特定功能的不同金屬材料的搭配，要特別注意電偶腐蝕。兼顧腐蝕和強(qiáng)度。在使用環(huán)境（溫度、壓力等）機(jī)械性能等滿足的條件下，還可以選用耐腐蝕的非金屬材料，如工程塑料、玻璃鋼等。此外，還要考慮材料的價(jià)格及供應(yīng)等。

⑵對(duì)于單個(gè)部件：正確選材。不同材料在不同環(huán)境中，腐蝕的自發(fā)性和腐蝕速度都可能有很大差別，所以在特定環(huán)境中，要選用能滿足使用要求，且腐蝕自發(fā)性小，腐蝕速度小的材料。3.設(shè)計(jì)上：設(shè)計(jì)良好，結(jié)構(gòu)合理。有人認(rèn)為在選材時(shí)只要查查腐蝕手冊(cè)就能解決問題。事實(shí)卻并非如此簡(jiǎn)單，因?yàn)閷?shí)際石油、化工過程往往涉及到非常復(fù)雜的介質(zhì)和工況條件，腐蝕手冊(cè)不可能提供完整的腐蝕資料，不能真實(shí)反映生產(chǎn)實(shí)際情形，有些就找不到相關(guān)資料。

a.腐蝕裕量=年腐蝕率×設(shè)計(jì)壽命×保險(xiǎn)系數(shù)，保險(xiǎn)系數(shù)一般取2。要考慮到自然減薄和安全問題，以及現(xiàn)實(shí)中許多設(shè)備的超期服役。

b.外形設(shè)計(jì)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，表面粗燥的會(huì)導(dǎo)致電化學(xué)的不均勻性而引起腐蝕。因此。設(shè)計(jì)時(shí)，盡可能使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，表面平滑，圓滑過渡，流線型設(shè)計(jì)，避免尖角、凹槽、縫隙。防止沖擊腐蝕。彎管的彎曲半徑一般取3d，不同金屬要求不同。鋼管、銅管為3d，90Cu10Ni合金管為4d，高強(qiáng)度鋼管和強(qiáng)度特別小的管子最小取5d。c.管中流速要合適，減輕湍流腐蝕、沖擊腐蝕。d.防殘留：避免縫隙腐蝕、孔蝕等。e.防電偶腐蝕：盡量采用同一種金屬，避免異種金屬的直接接觸（絕緣），萬不得已應(yīng)盡量選用電偶序相近的金屬（△<0.25v），避免小陽極大陰極這種有害的電極面積比例。4.加工制造上：合理的冷熱加工工藝。避免殘余應(yīng)力。5.后處理：

⑴冷熱加工后盡量消除殘余應(yīng)力。

⑵酸洗時(shí)，在酸中添加少量貴金屬離子就可以使不銹鋼容易處于穩(wěn)定的鈍化狀態(tài)；碳鋼或低合金鋼在酸洗除銹后，往往還要在亞硝酸鹽的溶液中進(jìn)行鈍化處理。如果在酸液中還加有亞硝酸鹽和Cu2+，就可使碳鋼在酸洗除銹的同時(shí)鈍化。

⑶覆蓋層保護(hù)法：隔離金屬與腐蝕介質(zhì)的接觸。如涂層保護(hù)、鍍層保護(hù)、襯層保護(hù)等。覆蓋層具有隔離、裝飾、功能等作用。

對(duì)保護(hù)性覆蓋層的要求：①結(jié)構(gòu)致密、完整無孔、不透過介質(zhì)；②與基體金屬結(jié)合牢固；③較好的耐磨性；③均勻分布。

覆蓋層分為四類：①金屬覆蓋層；②非金屬覆蓋層；③化學(xué)或電化學(xué)形成的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜；④暫時(shí)性覆蓋層。金屬覆蓋層分為陽極性覆蓋層和陰極性覆蓋層兩種。陽極性覆蓋層采用比基體金屬電極電位更負(fù)的金屬作覆蓋層，如鋼上鍍Zn、Cd，覆蓋層金屬比基體金屬更活潑。當(dāng)陽極性鍍層存在微孔或被破壞時(shí)，覆蓋層金屬作陽極，優(yōu)先腐蝕該陽極性覆蓋層，基體金屬得到保護(hù)。其保護(hù)機(jī)理是犧牲陽極，所以鍍層偶有微孔也無妨。

陰極性覆蓋層采用比基體金屬電極電位更正、較耐腐蝕的金屬作覆蓋層，如鋼上鍍Sn、Pb、Ni、Cr等。當(dāng)陰極性鍍層存在微孔或被破壞時(shí)，覆蓋層金屬作陰極，基體金屬作陽極，優(yōu)先腐蝕基體金屬。而且在這種情況下，會(huì)形成大陰極小陽極這種十分有害的電極面積比例，會(huì)加速基體金屬的腐蝕。因此，陰極性鍍層只有在保持完好時(shí)，才能起到保護(hù)作用。金屬覆蓋層的加工工藝：電鍍、化學(xué)鍍、熱噴鍍、滲鍍、熱浸鍍、包鍍、金屬襯里、物理氣相鍍（真空鍍、蒸發(fā)鍍、濺鍍、離子鍍）、化學(xué)氣相鍍等。

電鍍分為單一金屬鍍和金屬復(fù)合鍍。鍍層具有耐蝕、裝飾、功能性作用。

化學(xué)鍍是在催化條件下發(fā)生的氧化還原反應(yīng)過程。

熱噴鍍分為氣噴鍍和電噴鍍。氣噴鍍以燃燒過程為熱源。氣噴鍍又分為火焰噴鍍和爆炸噴鍍。電噴鍍以電能為熱源。電噴鍍又分為電弧噴鍍、等離子射流噴鍍和高頻感應(yīng)噴鍍。

滲鍍是在高溫下使一種或幾種金屬或非金屬元素通過擴(kuò)散滲入工件表面，形成表面合金化鍍層的熱加工工藝。如滲碳、滲氮、滲鋁、滲鉻等。如在鋼鐵、合金鋼、不銹鋼、超級(jí)耐熱合金表面滲Al，可抗含有V2O5、Na2SO4的燃?xì)獾臒岣g，可作為發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)表面和燃?xì)廨啓C(jī)葉片的保護(hù)層。發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)壁滲Al-Si可提高耐熱性，可耐600℃以上的高溫。滲Cr層比滲Al層具有更高的耐磨、耐蝕和抗高溫氧化性。

熱浸鍍又叫熱鍍。一般選用低熔點(diǎn)、耐蝕、耐熱的金屬，如Al、Zn、Sn、Pb等。鍍Zn鋼板俗稱白口鐵具有良好的耐大氣腐蝕和水腐蝕能力。鍍Sn鋼板俗稱馬口鐵具有良好的耐有機(jī)酸腐蝕能力，而且鍍Sn層無毒，可作為食品容器。

包鍍又稱碾壓，是在較高溫度下用較大的機(jī)械力將耐蝕的薄層金屬或合金如Ni、Al、不銹鋼等碾壓于基體金屬表面。Pb襯里中的Pb可與稀硫酸生成不溶性的PbSO4沉淀，穩(wěn)定、牢固地結(jié)合在Pb表面，使得Pb得到保護(hù)，主要用于含有硫酸、硫酸鹽介質(zhì)中。用不銹鋼襯里代替用純的不銹鋼可降低成本、節(jié)省鋼材。在尿素工業(yè)高溫高壓容器中采用不銹鋼Ti、Zr合金襯里，提高了設(shè)備的耐蝕性。

物理氣相鍍（真空鍍PhysicalVaporDeposition，PVD）又稱物理氣相沉積、真空鍍。它是在真空條件下，將金屬氣化成原子、分子、離子，直接沉積到工件金屬表面的方法。物理氣相鍍的方法有蒸發(fā)鍍、濺射鍍、離子鍍、離子注入等。

化學(xué)氣相鍍（氣相鍍Chemicalvapordeposition）簡(jiǎn)稱CVD，又稱化學(xué)氣相沉積、氣相鍍，是鍍層物質(zhì)在氣態(tài)條件下與基體金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面的工藝技術(shù)。

非金屬覆蓋層分為有機(jī)覆蓋層和無機(jī)覆蓋層。

有機(jī)覆蓋層包括涂料、塑料、橡膠、柏油、瀝青涂層、襯里等。涂料俗稱油漆，是應(yīng)用最廣泛的一種防腐手段，通常以合成樹脂（環(huán)氧樹脂、聚氨酯、酚醛樹脂、丙烯酸樹脂等）為主要成膜物質(zhì)、顏料、溶劑、助劑等配制而成，覆蓋在金屬面上，干后形成薄層多孔的膜。雖然不能使金屬與腐蝕介質(zhì)完全隔絕，但使介質(zhì)通過微孔的擴(kuò)散阻力和溶液電阻大大增加，腐蝕電流下降。油漆：環(huán)氧富鋅底漆。如氟碳涂料是以含氟樹脂為主要成膜物的系列涂料的統(tǒng)稱，它是在氟樹脂基礎(chǔ)上經(jīng)過改性、加工而成的一種新型涂層材料，其主要特點(diǎn)是樹脂中含有大量的F-C鍵,其鍵能為485kJ/mol在所有化學(xué)鍵中堪稱第一。在受熱、光（包括紫外線）的作用下，F(xiàn)-C難以斷裂，因此顯示出超長(zhǎng)的耐候性及耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕，故其穩(wěn)定性是所有樹脂涂料中最好的。這就基本決定了它具有比一般其它類型涂層材質(zhì)更為優(yōu)異的使用性能，因此在行業(yè)內(nèi)有“涂料王”之稱。氟涂料以其優(yōu)異的防護(hù)性能已在在重污染、強(qiáng)腐蝕的環(huán)境中得到了廣泛應(yīng)用。

無機(jī)覆蓋層有搪瓷、玻璃、硅酸鹽水泥、陶瓷的涂層、襯里等。硅酸鹽水泥呈堿性，有利于鋼鐵的防蝕；并且水泥與鋼鐵的熱膨脹系數(shù)相近，不易開裂。

化學(xué)或電化學(xué)形成的化學(xué)轉(zhuǎn)化膜：鈍化膜、沉淀膜、吸附膜。裝硫酸的鉛罐表面生成不溶性的PdSO4沉淀膜。金屬氧化得到的氧化膜，如鋼鐵的發(fā)藍(lán)（在氧化劑和NaOH作用下生成Fe3O4氧化膜）、Al的電化學(xué)氧化（陽極氧化，電解過程。Al在大氣中形成的氧化膜很薄、非晶態(tài)、疏松多孔、不均勻、易失澤、易玷污）。金屬表面形成鈍化膜后，擴(kuò)散阻力變的很大，腐蝕基本上停止了，所以對(duì)可能鈍化的金屬可采用：①提高溶液的氧化能力，加入氧化劑；②導(dǎo)入陽極電流，提高溶液電位，即進(jìn)行陽極保護(hù)；③合金化：加入Cr、Ni等；④表面鈍化：如鋼鐵磷化處理、金屬的鉻酸鹽、重鉻酸鹽鈍化處理等。

暫時(shí)性覆蓋層包括防銹油脂、可剝性塑料等。6.儲(chǔ)存：小零件表面涂防銹油，用浸油紙包裹防潮。防潮、通風(fēng)防止有害氣體的侵蝕。7.運(yùn)輸：8.裝配：避免應(yīng)力殘余。墊片要與管徑一致，防止縫隙腐蝕。9.使用：金屬的防護(hù)

⑴電化學(xué)保護(hù)法，包括陽極保護(hù)法和陰極保護(hù)法。（外加電流的）陽極保護(hù)法要注意致鈍電流密度、維鈍電流密度要小、鈍化區(qū)電位范圍要寬。陽極保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)：可以用很低的外加電流使得腐蝕速率大大降低，并適用于某些熱的強(qiáng)酸或其它強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)。陽極保護(hù)的缺點(diǎn)：僅適用于具有活化-鈍化特性的金屬和合金，如鈦、不銹鋼、鎳基合金等；以及某些腐蝕介質(zhì)中。它對(duì)于電位的恒定要求較高，是一種危險(xiǎn)的保護(hù)方法，使用時(shí)應(yīng)當(dāng)小心謹(jǐn)慎。

陰極保護(hù)：電化學(xué)保護(hù)中，被保護(hù)金屬做陰極，對(duì)其施加一定的直流電流，使其產(chǎn)生陰極極化，當(dāng)金屬的電位負(fù)于某一電位值時(shí)，該金屬表面的電化學(xué)不均勻性得到消除，腐蝕的陰極溶解過程得到有效抑制，達(dá)到保護(hù)的目的。陰極保護(hù)是一種用于防止金屬在電解質(zhì)（海水、淡水及土壤等介質(zhì)）中腐蝕的電化學(xué)保護(hù)技術(shù)。根據(jù)提供陰極極化電流的方式不同，陰極保護(hù)又分為犧牲陽極的陰極保護(hù)法和外加電流的陰極保護(hù)法兩種。兩種方法都達(dá)到了異曲同工的效果，本質(zhì)都相同，只是供給電子的方式不同而已。原電池中的陰極和電解池中的陰極都得到保護(hù)。外加電流的陰極保護(hù)法：被保護(hù)金屬與外加直流電源的負(fù)極相連，利用外加陰極電流進(jìn)行陰極極化，減輕、阻止被保護(hù)金屬的腐蝕破壞。最小保護(hù)電流密度：腐蝕達(dá)到最低程度時(shí)的最小保護(hù)電流密度。最小保護(hù)電位：腐蝕達(dá)到最低程度時(shí)的保護(hù)電位。最小保護(hù)電流密度和最小保護(hù)電位取決于材質(zhì)、表面狀況、介質(zhì)條件等。適宜的外加電流密度范圍和適宜的外加電位范圍。

犧牲陽極的陰極保護(hù)法：找一個(gè)電位更負(fù)（>0.25V）的金屬材料作陽極，減輕、阻止被保護(hù)金屬的腐蝕破壞。替罪羊。一般用鋅、鋁。陽極性鍍層，如鍍鋅管（自來水管）、鍍鎘（自行車圈）等。犧牲陽極的陰極保護(hù)法中陽極表面嚴(yán)禁涂覆！

目前，電化學(xué)保護(hù)已被作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)方法用于地下輸油、氣、水管網(wǎng)、供熱管網(wǎng)、鉆井、造船等部門，在石油、化工、海洋工程中廣泛使用。在油氣管線腐蝕防護(hù)方面采用的陰極保護(hù)法技術(shù)，已經(jīng)法律化、制度化，使得管線設(shè)備的壽命延長(zhǎng)了幾倍到幾十倍。碳鋼、18-8不銹鋼、一些合金在H2SO4、H3PO4、NaOH中的陽極保護(hù)。⑵控制腐蝕環(huán)境：消除環(huán)境中直接或間接引起腐蝕的因素。如改變水溶液的pH值、除去溶解的氣體，如O2、CO2、H2S等，除去、等有害的陰離子。⑶加入緩蝕劑。緩蝕劑的加入能大大降低腐蝕速度。緩蝕劑：在低濃度范圍（0.1~1%）下就能對(duì)金屬的腐蝕過程產(chǎn)生強(qiáng)烈阻滯作用的物質(zhì)。緩蝕劑用量不足和過量都有可能加速腐蝕。

緩蝕劑的作用機(jī)理：①成膜理論；②電化學(xué)理論；③吸附理論。目前尚無統(tǒng)一的見解。反應(yīng)的活化能、優(yōu)先定位吸附、“負(fù)催化劑”緩蝕劑抑制金屬腐蝕速度的能力用緩蝕效率來表示。

緩蝕效率：

或鉻酸鹽是以前用得最為普遍的促使金屬自鈍化的添加劑，曾號(hào)稱“通用鈍化劑”。這是因?yàn)殂t酸鹽一方面既是陽極緩蝕劑，另一方面它又是氧化劑，還作為額外的去極化劑起作用?，F(xiàn)在由于環(huán)境污染問題，已經(jīng)很少使用鉻酸鹽作為添加劑了。另外，在使用鉻酸鹽作為鈍化劑時(shí)還必須注意添加量和使用條件。如果鉻酸鹽的添加量不足以使金屬表面鈍化，或者溶液中存在能破壞鈍性的離子如Cl-，且其含量較高，因而使得金屬表面不能穩(wěn)定地處于鈍性狀態(tài)，則由于鉻酸鹽能起著有效的陰極去極化劑的作用，反而會(huì)使金屬表面的腐蝕破壞劇烈地加速。

緩蝕劑間的協(xié)同效應(yīng)和拮抗效應(yīng)。⑷清洗污垢：物理清洗、化學(xué)清洗。高壓水洗、空氣爆破清洗、在線膠球清洗、超聲波清洗等。脈動(dòng)清洗10.管理：建立健全必要的技術(shù)規(guī)范和制度，經(jīng)常檢查，將隱患消除在萌芽狀態(tài)。二、耐蝕金屬材料

耐腐蝕都是相對(duì)的，一般是相對(duì)大氣、特定的腐蝕介質(zhì)而言的。如果某一金屬材料在使用條件下能自動(dòng)處于鈍化狀態(tài)，因而可以保持很低的腐蝕速度，那末這種金屬在該使用條件下就是耐腐蝕材料。有一些材料，如不銹鋼，當(dāng)它們放置在空氣中時(shí)，在金屬表面上就已經(jīng)生成了完整的鈍化膜。因此，如將這些材料使用于不會(huì)導(dǎo)致鈍性破壞的腐蝕性較弱的介質(zhì)中，它們?nèi)阅鼙３滞暾拟g性。但有的金屬材料則不能依靠在空氣中形成的氧化物膜來保持鈍性，例如鐵和普通的碳鋼和低合金鋼。不過這些金屬材料在一些合適的介質(zhì)中，仍可以通過適當(dāng)?shù)拇胧﹣硎怪D(zhuǎn)入鈍性狀態(tài)。一種辦法是陽極保護(hù)法，用外電源使它陽極極化到鈍化區(qū)；另一種辦法是改變腐蝕介質(zhì)溶液體系，設(shè)法讓金屬表面依靠它在溶液中的腐蝕過程而自動(dòng)進(jìn)入鈍化的狀態(tài)，即設(shè)法引起金屬的自鈍化過程。1.鋼鐵（鐵碳合金）：鋼鐵含有Fe、C、Si、Mn、P、S等。

根據(jù)含碳量的高低分為生鐵C>2%、碳鋼C<2%。

鐵素體：低量C溶入α-Fe體心立方結(jié)構(gòu)中形成的固溶體。常溫下僅能溶解為0.0008％的碳，在727℃時(shí)最大的溶碳能力為0.02％。性能與純鐵相似，塑性、韌性很好、強(qiáng)度、硬度較低。

奧氏體：C溶入γ-Fe面心立方結(jié)構(gòu)中形成的固溶體；存在于高溫環(huán)境。

馬氏體：高溫奧氏體在急冷下形成的一種極硬的、碳的過飽和固溶體組織結(jié)構(gòu)；

珠光體：奧氏體發(fā)生共析轉(zhuǎn)變所形成的鐵素體與滲碳體Fe3C的共析體。其力學(xué)性能介于鐵素體與滲碳體之間。（1）鑄鐵：含2.5~4%C、0.6~1.4%Mn、1.0~2.5%Si、0.12~0.15%S、0.20~0.60P等。其中，C可以滲碳體Fe3C、游離石墨兩種狀態(tài)存在。

①白口鑄鐵：C全部以滲碳體Fe3C形式存在，質(zhì)硬而脆。

②可鍛鑄鐵：白口鑄鐵經(jīng)退火而得到。其中的C以團(tuán)絮狀石墨分布于鐵素體、珠光體上，延展性良好，可鍛造出各種形狀。

③灰口鑄鐵：C全部或部分以片狀石墨形式存在，耐磨、減震性良好。

④球墨鑄鐵：碳全部以球狀石墨形式存在。強(qiáng)度、塑性、耐磨性、減震性較好，可代替某些鋼材。

⑤高硅鑄鐵：普通鑄鐵中添加14~18%Si，耐化學(xué)腐蝕性提高。硬度大、不能進(jìn)行切削打磨加工、脆性大、機(jī)械強(qiáng)度較差、導(dǎo)熱系數(shù)小、熱膨脹系數(shù)大、易碎裂。常用于制造耐酸的泵、管道、閥門等。但要除過對(duì)于能溶解或穿透SiO2保護(hù)膜的HF、氟化物、熱HCl、堿等。

碳鋼和鑄鐵來源廣、價(jià)格低。碳鋼強(qiáng)度大、塑性好、可鑄、可鍛、可切削加工、可焊接，制造容易。所以，碳鋼和鑄鐵廣泛用作結(jié)構(gòu)材料，碳鋼和鑄鐵的耐蝕性較差，在潮濕大氣和水中均不耐蝕，很快就生銹。在中性水溶液中碳鋼和鑄鐵的腐蝕與水溶液中所含溶解氧有密切關(guān)系。在酸溶液中鋼鐵是不能使用的。在濃硫酸中可以使用碳鋼，但要防止?jié)饬蛩嵛♂專蔬m用于制作密閉容器和輸送管道。（2）碳鋼：C↑硬度↑抗拉強(qiáng)度↑塑性↓抗沖擊強(qiáng)度↓。熱處理對(duì)于碳鋼的耐腐蝕性能影響很大，這是因?yàn)闊崽幚頃?huì)改變表面金屬晶粒的大小及金相組織結(jié)構(gòu)。一般，晶粒越大，腐蝕速率越小。

低合金鋼是一類很重要的耐腐蝕金屬材料。而且只要在碳鋼中添加少量的合金元素（合金元素小于3%）就可以大大改善金屬的機(jī)械強(qiáng)度、加工性能、耐蝕性能。例如，加入Mo、Cu等元素，提高鋼抗非氧化性酸腐蝕的能力。在碳鋼中加入0.1~1%的Cu可大大提高碳鋼在大氣、海水、淡水中的耐腐蝕性能；如加Ni可提高耐酸、堿、海水的能力，同時(shí)也提高了其抗腐蝕疲勞的能力；Cr可提高耐大氣、海水、CO2、H2S等介質(zhì)的能力；加入ω(Mo)=0.4%~0.5%可使碳鋼在大氣環(huán)境下（尤其是工業(yè)大氣）的腐蝕速率降低50%以上，如我國研制的耐大氣腐蝕鋼（耐候鋼）Cu系、P-V系、P-Nb-Re（磷鈮錸）系等。（4）不銹鋼：具有較高抗大氣及弱腐蝕介質(zhì)腐蝕的一類合金鋼，主要是添加了Ni、Cr、Mn、Mo、Ti、Al、Cu、N等元素，ω(Cr)>13%，它們會(huì)在鋼的表面會(huì)形成一層薄而致密的Cr2O3,SiO2,Al2O3等氧化膜，提高了鋼的耐蝕性。

耐酸鋼是不銹鋼的一個(gè)分支。而通常所說的不銹鋼是不銹鋼與耐酸鋼的總稱。不銹鋼并不是不腐蝕、只不過腐蝕速度較慢而已、絕對(duì)不被腐蝕的鋼是不存在的。在同一介質(zhì)中不同種類的不銹鋼腐蝕速度大不相同而同一種不銹鋼在不同的介質(zhì)中腐蝕行為也大不一樣。例如，Ni-Cr不銹鋼在氧化性介質(zhì)中的耐蝕性很好，但在非氧化介質(zhì)中(如鹽酸）的耐蝕性就較差。因此掌握各類不銹鋼的特點(diǎn)、對(duì)于正確選擇和使用不銹鋼是很重要的。不銹鋼的不銹性和耐蝕性是由于其表面上富鉻氧化膜（鈍化膜）的形成。這種不銹性和耐蝕性是相對(duì)的。試驗(yàn)表明，鋼在大氣、水等弱介質(zhì)中和硝酸等氧化性介質(zhì)中，其耐蝕性隨鋼中鉻含量的增加而提高，當(dāng)鉻含量達(dá)到一定的百分比時(shí)，鋼的耐蝕性發(fā)生突變，即從易生銹到不易生銹，從不耐蝕到耐腐蝕。Cr能提高鋼的電極電位，但不是呈線性關(guān)系。實(shí)驗(yàn)證明鋼的電極電位隨合金元素的增加，存在著一個(gè)量變到質(zhì)變的關(guān)系，遵循1/8規(guī)律。當(dāng)Cr含量達(dá)到一定值時(shí)，電極電位出現(xiàn)一個(gè)突變。因此，幾乎所有的不銹鋼中，Cr質(zhì)量含量均在11.7%以上。

不銹鋼具有優(yōu)異的耐蝕性、加工成型性、相容性以及在很寬溫度范圍內(nèi)的強(qiáng)韌性等系列特點(diǎn)，在重工業(yè)、輕工業(yè)、生活用品行業(yè)以及建筑裝飾等行業(yè)中獲取得廣泛的應(yīng)用。不銹鋼是石油、化工、石油煉制等工業(yè)部門中廣泛使用的金屬材料。不銹鋼的產(chǎn)量占鋼鐵總產(chǎn)量的1％。

分類：①按化學(xué)元素分為：Cr鋼、Cr-Ni鋼、Cr-Mn鋼、Cr-Mn-Ni鋼等；②按顯微組織結(jié)構(gòu)分為：馬氏體(M)不銹鋼、奧氏體(A)不銹鋼、鐵素體(F)不銹鋼、奧氏體-鐵素體(A-F)雙相型不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼等；③按用途分為：耐海水腐蝕不銹鋼、耐應(yīng)力腐蝕不銹鋼、耐濃硝酸腐蝕不銹鋼、耐濃硫酸腐蝕不銹鋼等。

i）馬氏體不銹鋼：

馬氏體不銹鋼是指在室溫下具有馬氏體組織的鉻不銹鋼，其碳含量較高，如2Cr13、3Cr13、4Cr13、9Cr18等，隨鋼中含碳量增加，鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性顯著提高，而耐蝕性下降，因此主要用于制造要求高硬度的部件，如耐磨零件、彈性元件、切削工具，以及在弱腐蝕性介質(zhì)中使用、要求較高機(jī)械性能的器械和零部件。ii）鐵素體不銹鋼

鐵素體不銹鋼含Cr量一般為13％～30％，含碳量<0.25%。金相組織主要是鐵素體，加熱及冷卻過程中沒有α、γ轉(zhuǎn)變，不能用熱處理進(jìn)行強(qiáng)化。典型的鐵素體不銹鋼有Crl7型、Cr25型和Cr28型。這類不銹鋼具有良好的耐蝕性和抗高溫氧化性能，加入合金元素后，可在有機(jī)酸及含Cl-的介質(zhì)中有較強(qiáng)的抗蝕性，在氯化物的水溶液中抗應(yīng)力腐蝕能力優(yōu)于18-8奧氏體不銹鋼。屈服強(qiáng)度比奧氏體不銹鋼高，但脆性較大，加工性較差，應(yīng)用受到很大限制鐵素體不銹鋼主要用來制作要求有較高的耐蝕性而強(qiáng)度要求較低的構(gòu)件，廣泛用于制造生產(chǎn)硝酸、氮肥等設(shè)備和化工使用的管道等。Cr25型還可用以制造耐濃硝酸、次氯酸鈉、磷酸等腐蝕的設(shè)備。1Cr18Mo2Ti不銹鋼具有優(yōu)良的耐應(yīng)力腐蝕能力、耐點(diǎn)蝕、耐海水腐蝕能力。iii）奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼克服了馬氏體不銹鋼耐蝕性不足和鐵素體不銹鋼脆性過大的不足，具有良好的熱加工性及一定的冷加工性，可焊性尤于其他組織不銹鋼。耐大氣腐蝕（工業(yè)大氣、海洋大氣），耐土壤腐蝕，耐稀硫酸、中等濃度硝酸的腐蝕。奧氏體不銹鋼的基本成分為l8Cr8Ni簡(jiǎn)稱18-8鋼。其特點(diǎn)是含碳量低于0.1％，利用Cr、Ni配合獲得單相奧氏體組織。奧氏體不銹鋼的最大問題是局部腐蝕，包括晶間腐蝕，孔蝕，縫隙腐蝕，應(yīng)力腐蝕破裂。為了提高奧氏體不銹鋼抗局部腐蝕性能，一是提高Cr和Ni的含量，二是加入合金元素Mo、Cu、Si、Ti(或Nb)等，三是降低含碳量。

奧氏體不銹鋼一般用于制造生產(chǎn)硝酸、硫酸等化工設(shè)備構(gòu)件、冷凍工業(yè)低溫設(shè)備構(gòu)件及經(jīng)形變強(qiáng)化后可用作不銹鋼彈簧和鐘表發(fā)條等。

iv）奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼

奧氏體—鐵素體雙相不銹鋼是在Cr18~27%、Ni4~8%的基礎(chǔ)上，隨用途不同分別加入Mn、N、Si、Cu、Ti等元素而形成的具有奧氏體和鐵素體雙相組織（含40～60％δ-鐵素體）的新型不銹鋼，典型鋼號(hào)有Cr21Ni5Ti、OCr21Ni6Mo2Ti等。這類不銹鋼不僅具有強(qiáng)度高(

0.2約為奧氏體不銹鋼的2倍)、導(dǎo)熱系數(shù)大、膨脹系數(shù)小的特點(diǎn)；而且抗氯化物應(yīng)力腐蝕性能、抗孔蝕和晶間腐蝕性能優(yōu)于奧氏體不銹鋼，雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼相比有較好的焊接性，焊后不需熱處理，但由于含Cr量高，易形成σ相，使用時(shí)應(yīng)加以注意。奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼廣泛應(yīng)用于海洋、石油、尿素、硫酸、磷酸、草酸工業(yè)。v）沉淀硬化不銹鋼

為了既能保持奧氏體不銹鋼優(yōu)良的焊接性能，又具有馬氏體不銹鋼的高強(qiáng)度，發(fā)展沉淀硬化型(PH)不銹鋼是途徑之一。它是在最終形成馬氏體后，經(jīng)過時(shí)效處理析出碳化物和金屬間化合物產(chǎn)生沉淀硬化。這類鋼具有很高強(qiáng)度，如17-4PH,其屈服強(qiáng)度可達(dá)1290MPa。耐蝕性和一般不銹鋼相同。沉淀硬化不銹鋼具有良好的加工性能和耐蝕性，經(jīng)過熱處理強(qiáng)化后，強(qiáng)度和硬度都會(huì)較高，常用在腐蝕條件不太苛刻、而要求耐磨擦、沖擊的部件。2.鋁及鋁合金：純鋁：熔點(diǎn)258℃，相對(duì)密度2.7，輕金屬，良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電、工藝加工性能，但強(qiáng)度較低。氧化膜具有保護(hù)作用，且被損壞后能自愈。其在一般的中性、酸性（pH4~8，除過HCl、HF、稀H2SO4、稀HNO3）以及有機(jī)溶劑中都很穩(wěn)定，但在含有Cl-等陰離子介質(zhì)中，會(huì)產(chǎn)生孔蝕等局部腐蝕。鋁耐S和MS（如H2S、SO2）的腐蝕。高純鋁99.8~99.9%用于制造濃HNO3的高壓釜、儲(chǔ)罐、閥門等。

加入合金元素會(huì)使鋁的機(jī)械強(qiáng)度提高，但耐腐蝕性能下降。鋁合金有鋁硅合金、鋁鎂合金、鋁銅合金、鋁鋅合金、鋁錳合金等。

鋁及鋁合金的腐蝕：孔蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕和電偶腐蝕。3.銅及銅合金：銅及銅合金具有優(yōu)異的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能，良好的塑性和韌性，廣泛用于如電力工業(yè)、石油工業(yè)、空調(diào)、汽車水箱等換熱器、家用燃?xì)鉄崴髦小?/p>

銅及銅合金耐大氣腐蝕：Cu→Cu2O→CuCO3?3Cu(OH)2保護(hù)膜，在工業(yè)大氣中形成CuSO4?3Cu(OH)2保護(hù)膜，在海洋大氣中形成CuCl2?3Cu(OH)2保護(hù)膜。

銅及銅合金耐淡水、海水腐蝕：在海水中的腐蝕率約為0.05mm/a，此外銅離子對(duì)微生物有毒，可以避免其附著，防止銅及銅合金發(fā)生生物腐蝕。一般，銅是一種耐蝕材料，但是在長(zhǎng)期使用和暴露在強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)中時(shí)，考慮到設(shè)備的使用壽命，其腐蝕與防護(hù)就顯的較為重要。苯并三氮唑（BTA）在一般的介質(zhì)中對(duì)銅有著良好的緩蝕性能，其不足之處是價(jià)格高、有毒性、抗Cl-、分解能力差。由于銅可與、CN-離子形成絡(luò)合物、，會(huì)加速銅及銅合金的腐蝕，也不耐硫化物腐蝕。黃銅：Cu-Zn合金。黃銅的“氨脆”（季裂）、脫鋅腐蝕。在黃銅中加1%的錫能顯著改善黃銅的抗海水和海洋大氣腐蝕的能力，因此稱為“海軍黃銅”，用作船舶熱工設(shè)備和螺旋槳等。

白銅：Cu-Ni合金。

青銅：是歷史上應(yīng)用最早的一種合金，原指銅錫合金，因顏色呈青灰色，故稱青銅。現(xiàn)在除黃銅白銅外，其余的銅的合金統(tǒng)稱青銅。為了改善合金的工藝性能和機(jī)械性能，大部分青銅內(nèi)還加入其它合金元素，如Pb、Zn、P等。青銅可分為錫青銅和特殊青銅兩類。錫青銅的鑄造性能、抗磁性及低溫韌性、減摩性能好和機(jī)械性能好，具有較好的耐蝕性，焊接性能好，收縮系數(shù)小，適合於制造軸承、蝸輪、齒輪等。錫青銅適于鑄造形狀復(fù)雜、壁厚較大的鑄件，而不適宜鑄造要求致密度高和密封性好的鑄件。特殊青銅即無錫青銅，包括鋁青銅、鉛青銅、鈹青銅、錳青銅、硅青銅等。鋁青銅強(qiáng)度高，無鐵磁性，無偏析傾向，耐寒、耐熱、耐磨性和耐蝕性好，用於鑄造高載荷的齒輪、軸套、船用螺旋槳等。加鉛的主要目的是改善切削加工性和提高耐磨性，鉛對(duì)黃銅的強(qiáng)度影響不大。鉛青銅是現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)和磨床廣泛使用的軸承材料。鈹青銅和磷青銅的彈性極限高，導(dǎo)電性好，適於制造精密彈簧和電接觸元件。鈹青銅還用來制造煤礦、油庫等使用的無火花工具。

紫銅：銅含量很高的銅呈紫紅色，又稱純銅。其它雜質(zhì)總量小于1％。主要用于制作發(fā)電機(jī)、母線、電纜、開關(guān)裝置、變壓器等電工器材和熱交換器、管道、太陽能加熱裝置的平板集熱器等導(dǎo)熱器材。

銅綠：主要含有硫酸銅、碳酸銅、氯化銅。

3.鈦及鈦合金：鈦和鈦合金是重要的新型金屬材料，它們具有很多優(yōu)良的綜合性能，如熔點(diǎn)高、密度小（鈦的密度僅為4.5g/cm3，比鋼輕42%左右）、比強(qiáng)度高、比斷裂韌性高、疲勞強(qiáng)度高、抗裂紋擴(kuò)展能力好、可塑性好、易于加工、機(jī)械性能好等，尤其是鈦和鈦合金的抗腐蝕及自修復(fù)性能非常好，即使把它們放在海水中數(shù)年，取出后仍光亮如初，其抗腐蝕性能遠(yuǎn)優(yōu)于不銹鋼。鈦在很多腐蝕環(huán)境中表現(xiàn)出優(yōu)良的耐蝕性能。在氧化性溶液中，即使存在各種濃度的氯離子，鈦也是穩(wěn)定的。在大多數(shù)鹽溶液中，特別是在氯化物溶液中耐蝕性優(yōu)異，而且不會(huì)發(fā)生孔蝕。在潮濕氯氣中鈦的穩(wěn)定性很高，超過鎳基合金。在還原性介質(zhì)中（如鹽酸、磷酸等酸中）的表面氧化膜容易遭到破壞，耐蝕性較差。在紅色發(fā)煙硝酸中鈦及其合金有爆炸的危險(xiǎn)。鈦極易吸氫而變脆，當(dāng)鈦表面被