第3章-金屬局部腐蝕.ppt

1、第3章金屬局部腐蝕 金屬腐蝕破壞的形式：主要有兩類；一類是全面性腐蝕，另一類是局部性腐蝕。下面我們分別來討論。,3.1全面腐蝕 一、全面腐蝕特性： 腐蝕作用分布在整個金屬表面。,3.1.1金屬腐蝕速度 及耐蝕標準 對于全面腐蝕以平均腐蝕率作為評定均勻腐蝕的指標。 高不耐蝕。 低耐蝕。 1重量法： 金屬腐蝕的重量指標 單位時間在單位金屬表面上經(jīng)腐蝕后的失重（或增重）。,克/米2小時 式中： V-失重時的腐蝕速度克/米2小時 W0金屬原重克 W1腐蝕并清除腐蝕產(chǎn)物后的重量克 S金屬的表面積米2 t腐蝕進行的時間小時,2深度法 金屬腐蝕的深度指標用單位時間內(nèi)金屬遭受腐蝕的深度來表示。 (毫米/年)

2、金屬密度,3電流指標 （安培/厘米2） n化合價； A原子量,二、局部腐蝕,概述,定義,主要類型,危害性,發(fā)生局部腐蝕的條件,概述 定義 局部腐蝕是指金屬表面局部區(qū)域的腐蝕破壞比其余表面大得多，從而形成坑洼、溝槽、分層、穿孔、破裂等破壞形態(tài)。,返回,主要類型 (1)晶間腐蝕、縫隙腐蝕 (2)電偶腐蝕、氫損傷、細菌腐蝕、雜散電流腐蝕 (3)小孔腐蝕、選擇性腐蝕 (4)應(yīng)力腐蝕、磨損腐蝕,返回,危害性 局部腐蝕破壞有如下特征 : 復(fù)雜性 集中性 突發(fā)性,返回,發(fā)生局部腐蝕的條件,(1) 金屬方面或溶液方面存在較大的電化學(xué)不均一性。 (2) 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。,

3、返回,1.電 偶 腐 蝕,發(fā)生電偶腐蝕的幾種情況,電偶腐蝕的影響因素 防止電偶腐蝕的措施,電偶腐蝕 ：由電極為不同材料的雙金屬組成原 池的作用引起的。,1.1發(fā)生電偶腐蝕的幾種情況 (1)異金屬部件的組合。 (2)金屬鍍層。,1.2電偶腐蝕的影響因素,（1）腐蝕電位差 表示電偶腐蝕的傾向。兩種金屬在使用環(huán)境中的腐蝕電位相差愈大，組成電偶對時陽極金屬受到加速腐蝕破壞的可能性愈大。 將各種金屬材料在某種環(huán)境中的腐蝕電位測量出來，并把它們從低到高排列，便得到所謂電偶序(galvanic series)。,一些工業(yè)金屬和合金在海水中的電偶序,鉑 金 石墨 鈦 銀 Chlorimet 3(62Ni,18

4、Cr,18Mo) Hastelloy C (62Ni,17Cr,15Mo) 18-8Mo不銹鋼(鈍態(tài)) 18-8不銹鋼(鈍態(tài)) 1130%Cr不銹鋼(鈍態(tài)) Inconel(80Ni,13Cr,7Fe)(鈍態(tài)) 鎳(鈍態(tài)) 銀焊藥 Monel(70Ni,32Cu) 銅鎳合金(6090Cu,4011Ni) 青銅 銅 黃銅,陰極性,陽極性,Chlorimet2(66Ni,32Mo,1Fe) Hastelloy B (60Ni,30Mo,6Fe,1Mn) Inconel(活態(tài)) 鎳(活態(tài)) 錫 鉛 鉛-錫焊藥 18-8鉬不銹鋼(活態(tài)) 18-8不銹鋼(活態(tài)) 高鎳鑄鐵 13%Cr不銹鋼 鑄鐵 鋼或鐵

5、 2024鋁(4.5Cu,1.5Mg,0.6Mu) 鎘 工業(yè)純鋁(1100) 鋅 鎂和鎂合金,注意：,比較腐蝕電位從而確定電偶對中哪個金屬是陽極時絕不能離開環(huán)境條件。(38頁表2-2),問題：異種金屬在同一介質(zhì)中相接觸，哪種金屬受腐蝕，陽極體金屬的腐蝕傾向有多大，這些都是熱力學(xué)方面的問題，要回答這些問題，能不能利用它的的標準電極電位來判斷？,鋁和鋅在海水中接觸，若從它拉的標準電極電位來看（P38），鋁是-1.66V,鋅是-0762V，二者組成偶對，鋁為陽極，鋅為陰極，所以鋁受到腐蝕，鋅被保護。但事實上則恰相反，鋅受腐蝕鋁受保護，因為鋁在海水的腐蝕電位是-0.60V,鋅的腐蝕電位是-0.83V。

6、,（2）陰、陽極表面面積比S1/S2,隨著陰極性金屬M1面積增大，陽極性金屬M2的電偶電流密度ig都增大，電偶腐蝕破壞加重。 所以，大陰極小陽極的電偶組合是很有害的，應(yīng)當(dāng)避免。,這兩個方案哪個更為安全些？,某工廠安裝了幾百個大槽,大部分是普通鋼材料,內(nèi)壁用酚醛烤漆涂層,處理的溶液對鋼腐蝕性不大,底部的涂層由于機械磨損而損壞需要定期維修，為了改善這種情況，該廠在新槽的軟鋼底上襯了18-8型不銹鋼，不銹鋼與鋼鐵用焊接方法接連，壁同樣用酚醛漆涂蓋，不銹鋼不進行涂漆。如下圖： 結(jié)果新槽開工只有幾個月，由于槽壁穿孔就報廢了，大多數(shù)孔是在焊縫上面50mm的區(qū)帶內(nèi)。這是為什么？,一般來說，涂層都是可滲透的，

7、并且可能含有地多缺陷。在新槽的破壞是由于不利的面積比效應(yīng)，在側(cè)壁軟鋼上產(chǎn)生了小陽極，與大表面積的不銹鋼底有良好的接觸，陽極面積和陽極面積比幾乎是無限大，以致于引起非常高的腐蝕率。,（3）溶液導(dǎo)電性 溶液導(dǎo)電性對電偶電流的分布有很大的影響。 當(dāng)金屬發(fā)生全面腐蝕時，一般來說，介質(zhì)的電導(dǎo)率高，金屬的腐蝕速度大，介質(zhì)的電導(dǎo)率低則金屬的腐蝕速度小。 但對電偶腐蝕而言，介質(zhì)電導(dǎo)率的高低對金屬腐蝕程度的影響不同。如某金屬偶對在海水中發(fā)生電偶腐蝕，由于海水的電導(dǎo)率高，兩極間溶液的電阻小，所以溶液的歐姆壓降可以忽略，電偶電流可分散在離接觸點較遠的陽極表面，陽極所受的腐蝕較為“均勻”。如果這一偶對在普通軟水或普通

8、大氣中發(fā)生電偶腐蝕，由于介質(zhì)電導(dǎo)率低，兩極之間歐姆壓降大，腐蝕使集中在離接觸點較近的陽極表面進行，結(jié)果相當(dāng)于把陽極的有效面積“縮小”，使陽極的局部表面上溶解速度較大。,1.3 防止電偶腐蝕主要措施,（1）避免把電化學(xué)序相差過大的金屬連接一起。 （2）必要時將異種金屬相互隔開，防止金屬接觸，如采用抗老化塑料。 （3）使用涂層時，必須涂覆在陰極金屬上，以減少陰極面積。 （4）設(shè)計時還要安裝一塊比電偶接觸的兩塊金屬更負的第三種金屬，把容易更換的部分作為陽極。,2.點 腐 蝕 2.1現(xiàn)象和特性 定義：在一定介質(zhì)條件下，腐蝕集中于金屬表面上的個別點或很小區(qū)域內(nèi)，并深入到金屬內(nèi)部，一般孔深大于孔徑 稱點腐

9、蝕（孔腐蝕）。,腐蝕的破壞特征 破壞高度集中 蝕孔的分布不均勻 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，因此不易發(fā)現(xiàn)。 孔蝕發(fā)生有或長或短的孕育期(或誘導(dǎo)期)。,點蝕的發(fā)生條件: (1)表面易生成鈍化膜的金屬材料.如不 銹鋼、鋁合金、鉛合金；或表面鍍有陰極性鍍層的金屬，如碳鋼表面鍍錫、銅、鎳等.(2)在有特殊離子的介質(zhì)中易發(fā)生點蝕，如鹵素離子的溶液中. (3)電位大于點蝕電位（Ebr）易發(fā)生點蝕,3.2.2點蝕的機理 .,Ebr表示點蝕電位（孔蝕電位，臨界破裂電位，擊穿電位); Ep 稱為保護電位。,金屬孔蝕傾向的電化學(xué)指標,環(huán)狀陽極極化曲線上的特征電位Ebr和Ep可以用

10、來表示金屬的孔蝕傾向。Ebr稱為擊穿電位，或孔蝕電位。Ep稱為孔蝕保護電位或再鈍化電位。 Ebr愈正，則金屬材料發(fā)生孔蝕的傾向愈小，耐孔蝕性能愈好。 Ebr與Ep相差愈小(滯后環(huán)面積愈小)，說明鈍化膜修復(fù)能力愈強。,1.孔蝕的形核,孔蝕的形成可分為形核和成長兩個階段。 當(dāng)電位大于點蝕電位（Ebr），在鈍態(tài)金屬表面，蝕孔優(yōu)先在一些敏感位置上形成，這些敏感位置(即腐蝕活性點)包括： （1）晶界(特別是有碳化物析出的晶界)，晶格缺 陷 。 （2）非金屬夾雜，特別是硫化物,如FeS、MnS，是 最為敏感的活性點。 （3）鈍化膜的薄弱點(如位錯露頭、劃傷等)。,2. 長大機理 現(xiàn)以碳鋼的點蝕為例說明點蝕

11、機理，如下圖所示：,Fe2+,C C ,間或有C結(jié)晶,含的酸性氯化物溶液,（）,多孔銹層,中性充氣氯化鈉溶液,因杵氫偶而將銹層沖破,起源于硫化物夾雜的碳鋼孔蝕機理示意圖, 閉塞腐蝕電池的工作過程,（1）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。 （2）金屬離子水解、溶液酸化 （3）縫隙內(nèi)溶液pH值下降，達到某個臨界值，不銹鋼表面鈍化膜破壞，轉(zhuǎn)變?yōu)榛顟B(tài)，縫隙內(nèi)金屬溶解速度大大增加。 （4）上述過程反復(fù)進行，互相促進，整個腐蝕過程具有自催化特性。,返回,3.2.3孔蝕的影響因素,（1）金屬材料 能夠鈍化的金屬容易發(fā)生孔蝕，故不銹鋼比碳鋼對孔蝕的敏感性高。金屬鈍態(tài)愈穩(wěn)定，抗孔蝕性能愈好

12、。孔蝕最容易發(fā)生在鈍態(tài)不穩(wěn)定的金屬表面。對不銹鋼，Cr、Mo和Ni有利于提高抗孔蝕能力。,不銹鋼可以按用途、化學(xué)成分及金相組織來大體分類。 以奧氏體系類的鋼由18%鉻-8%鎳為基本組成，各元素的加入量變化的不同，而開發(fā)各種用途的鋼種。 1 以化學(xué)成分分類： Cr系列：鐵素體系列、馬氏體系列 Cr-Ni系列：奧氏體系列， 2 以金相組織的分類： 奧氏體不銹鋼 Cr18Ni9（304） 又稱：18-8型 鐵素體不銹鋼 Cr17、 Cr25Ti 馬氏體不銹鋼1Cr13 、2Cr13、 3Cr13 又稱： Cr13型 （馬氏體是碳在奧氏體的過飽和固溶體） 雙相不銹鋼（鐵素體、奧示體雙相）：如：3RE6

13、0,以18-8型為基礎(chǔ)的奧氏體不銹鋼,常加入Ti,Nb,Mo,Si等元素,這些元素都縮小奧氏體區(qū),因此為 使Cr-Ni鋼保持奧氏體組織,鋼中含鎳量不少于下面的經(jīng)驗公式所確定的數(shù)值: Ni=1.1(Cr+Mo+1.5Si+1.5Nb)-0.5Mn-30C-8.2 如果Ni的含量大于上式的值，可形成奧氏體不銹鋼，如果Ni小于上式的值，鋼的組織中除奧氏體外還會出現(xiàn)鐵素體。,1.0 0.5 0,幾種不銹鋼的孔蝕電位 與海水溫度的關(guān)系(敞口體系),1.6 1.2 0.8 0.4 0,10 20 30 40,孔蝕電位（伏）,Cr （%）,孔蝕電位與Fe-Cr合金中Cr含量的關(guān)系 試驗溶液: 0.1NNac

14、l. PH=2,室溫,(2)環(huán)境,活性離子能破壞鈍化膜，引發(fā)孔蝕。 一般認為，金屬發(fā)生孔蝕需要Cl-濃度達到臨界氯離子濃度。這個濃度可以作為比較金屬材料耐點蝕性能的一個指標，臨界氯離子濃度高，金屬耐孔蝕性能好 。 緩蝕性陰離子 緩蝕性陰離子可以抑制孔蝕的發(fā)生。,Cl-離子活度對18-8不銹鋼孔蝕電位的影響 25,NaCl溶液, pH值,（1）在較寬的pH值范圍內(nèi)，孔蝕電位 Ebr與溶液pH值關(guān)系不大。 （2）pH10，隨pH值升高，孔蝕電位 增大，金屬孔蝕傾向較?。▔A性）,PH值對不銹鋼孔蝕電位影響（3%NaCl）, 溫度 溫度升高，金屬的孔蝕傾向增大。當(dāng)溫度低于某個溫度，金屬不會發(fā)生孔蝕。這

15、個溫度稱為臨界孔蝕溫度(CPT) ，CPT愈高，則金屬耐孔蝕性能愈好。, 流動狀態(tài),在流動介質(zhì)中金屬不容易發(fā)生孔蝕，而在停滯液體中容易發(fā)生，這是因為介質(zhì)流動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期間應(yīng)將泵內(nèi)海水排盡。,返回,3.2.4防止點蝕方法 1、材質(zhì)：加入抗點 蝕的合金元素如Cr、Ni、Mo等。 2、環(huán)境因素：鹵素離子加速點蝕，采用攪拌，提高溶解流動速度，加緩蝕劑等來解決。 3、電化學(xué)保護作用：使材料電位維持在低于臨界點蝕電位下，避免點蝕的產(chǎn)生。 4、使用緩蝕劑。,3.縫 隙 腐 蝕 3.3.1現(xiàn)象和特征： 定義：由于金屬與金屬間的連接結(jié)構(gòu)預(yù)先存在縫隙而引起的腐蝕稱為縫隙

16、腐蝕。,3.3.2縫隙種類 機器和設(shè)備上的結(jié)構(gòu)縫隙 固體沉積(泥沙、腐蝕產(chǎn)物等)形成的縫隙。 金屬表面的保護膜(如瓷漆、清漆、磷化層、金屬涂層)與金屬基體之間形成的縫隙。,3.3.3縫隙腐蝕機理 多年來人們一直認為濃差電池是產(chǎn)生縫隙腐蝕的主要因素。但是現(xiàn)在的許多研究表明，縫隙腐蝕機理可用氧濃差電池與閉塞電池聯(lián)合作用機制可得到圓滿解釋。,8 6 4 2 0,12 24 36 48,縫隙寬度:,1 3.5mm 2 2.7mm 3 2.0mm,氧濃度(升/毫克),時間(小時),縫隙內(nèi)海水中氧濃度的變化 玻璃-鈦縫隙,1,2,3, 閉塞腐蝕電池的工作過程,（1）縫隙內(nèi)氧的貧乏 由于縫隙內(nèi)貧氧，縫隙內(nèi)外

17、形成氧濃差電池。 （2）金屬離子水解、溶液酸化 （3）縫隙內(nèi)溶液pH值下降，達到某個臨界值，不銹鋼表面鈍化膜破壞，轉(zhuǎn)變?yōu)榛顟B(tài)，縫隙內(nèi)金屬溶解速度大大增加。 （4）上述過程反復(fù)進行，互相促進，整個腐蝕過程具有自催化特性。,返回,陰極反應(yīng)： O2+2H2O+4e4OH- 陽極反應(yīng)： MM+e,3.3.4縫隙尺寸,造成縫隙腐蝕的縫隙是狹縫，一般認為其尺寸在0.025 0.1毫米范圍。寬度太小則溶液不能進入，不會造成縫內(nèi)腐蝕；寬度太大則不會造成物質(zhì)遷移困難，縫內(nèi)腐蝕和縫外腐蝕無大的差別。,3.3.5影響因素,（1）金屬材料 幾乎所有的金屬材料都會發(fā)生縫隙腐蝕 ，鈍態(tài)的金屬對縫隙腐蝕最為敏感。 （2）環(huán)

18、境 幾乎所有溶液中都能發(fā)生縫隙腐蝕，以含溶解氧的中性氯化物溶液最常見。,104 102 100 10-2,6 4 2,主體溶液Cl-濃度(ppm) 100200 1000 10000,PH,104 102 100 10-2,102 103 104 105,Cl-(ppm),縫隙腐蝕模擬試驗條件下,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,腐 蝕 速 率,3.3.6孔蝕和縫隙腐蝕的比較,相同之處： 首先，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。 其次，孔蝕和縫隙腐蝕成長階段的機理都可以用閉塞電池自催化效應(yīng)說明。,不同之處： 第一，孔蝕的閉

19、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，閉塞程度較小。 第二，孔蝕發(fā)生需要活性離子(如Cl- 離子)，縫隙腐蝕則不需要。,返回,3.3.7影響因素和防止方法 1.采用耐腐蝕和絕緣的涂料保護連接縫隙處。 2.介質(zhì)處理：加入緩蝕劑。 3.設(shè)計合理： 盡量避免縫隙。,4.晶 間 腐 蝕 4.4.1定義、特征和條件 定義：是金屬材料在特定的腐蝕介質(zhì)中沿著材料的晶粒間界（晶界）而產(chǎn)生的腐蝕。,晶間腐蝕,晶間腐蝕產(chǎn)生的條件： （1）組織因素 晶界和晶內(nèi)的物理化學(xué)狀態(tài)及化學(xué)成分不同，使得晶界為陽極、晶粒為陰極。 （2）環(huán)境因素 在某腐蝕介質(zhì)中能顯示出晶粒與晶界的電化學(xué)不均勻性

20、。,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，使不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕傾向的熱處理叫做敏化熱處理。(如不銹鋼氬弧焊后很易發(fā)生晶間腐蝕).,4.4.2不銹鋼的晶間腐蝕,TTS曲線,敏化處理對不銹鋼晶間腐蝕的影響，與加熱溫度、加熱時間都有關(guān)系。將處理后的試樣進行試驗，把結(jié)果表示在以加熱溫度(T)和加熱時間(T)為縱、橫坐標的圖上，發(fā)生晶間腐蝕的區(qū)域的邊界稱為TTS曲線(S表示晶間腐蝕敏感性)。 TTS曲線表明被試驗不銹鋼敏化處理的溫度和時間范圍。它表示回火溫度和時間對晶間腐蝕傾向的影響。,不發(fā)生晶間腐蝕區(qū),0.05%C-18.48%Cr-9.34%Ni不銹鋼的晶間腐蝕范圍(TTS曲線) 回

21、火溫度和時間對晶間腐蝕傾向的影響,不發(fā)生晶間腐蝕區(qū),晶間腐蝕區(qū),TTS曲線有助于我們制定正確的不銹鋼熱處理制度及焊接工藝，從而避免產(chǎn)生晶間腐蝕。書P70圖3-13,3.4.3晶間腐蝕的起因和機理 1起因： （1）貧乏化 由于晶界析出第二相造成晶界某一成分貧乏化。例：188不銹鋼因晶界析出沉淀相（Cr23C6）使晶界附近留下貧鉻區(qū)。,（2）晶界析出不耐蝕的陽極相 例：AlMg Zn系合金在晶界析出連續(xù)的MgZn2或Mg5Al8，析出相是不穩(wěn)定化合物，而發(fā)生選擇性溶解，導(dǎo)致這些合金的晶間腐蝕。 例：在低碳和超低碳不銹鋼，不存在碳化物在晶界析出引起貧鉻的條件，但在650-850，在強氧化性介質(zhì)中，或

22、其電位處于過鈍化區(qū)時，也發(fā)生晶間腐蝕。這種晶間腐蝕與相在晶界析出有關(guān)?？磿鳳69,3-10圖,（3）雜質(zhì)或溶質(zhì)原子易在晶界區(qū)偏聚，造成晶界處偏析。 例：銅鋁合金在晶界可能有鋁偏析。,（4）晶界處因相鄰晶粒間的晶向不同，晶界處能量高。 （5）由于晶界存在應(yīng)力。,下面介紹多相合金晶間腐蝕的問題：,2機理,(1)晶界溶質(zhì)貧乏區(qū)理論沉淀型合金固溶處理后，可重新加熱，在晶界處析出沉淀。 沉淀析出時耗用的溶質(zhì)原子來不及補充，造成晶界區(qū)溶質(zhì)貧乏；貧乏區(qū)的耐腐蝕性低于晶界內(nèi)，發(fā)生優(yōu)先腐蝕。,應(yīng)用：例1：188不銹鋼，含約18%Cr，9%Ni， C0.12%，在1200固溶處理單相（亞穩(wěn)組織） 在400800重

23、新加熱析出沉淀Cr的碳化物在晶界析出，由此耗用Cr。 由于C擴散容易，而Cr擴散困難，因此造成晶界區(qū)Cr貧乏，當(dāng)Cr%在12.5%內(nèi)（以下）晶界優(yōu)先腐蝕。,例2 AlCu合金（杜拉鋁） 固溶處理后人工時效析出CuAl2晶界沉淀形成晶界貧Cu電位降低晶界優(yōu)先腐蝕。,（2）不穩(wěn)定的晶間析出相理論 晶界析出物是陽極相（電極電位較金屬基體低）發(fā)生優(yōu)先溶解。 例1：AlMg合金中 基體： -0.87V Mg2Al3： -1.07V,例2：AlMgSi合金中 基體： -0.83V Mg2Si： -1.50V,定量：,3.4.3晶間腐蝕的防止方法,（1）固溶處理，避免敏化處理。 （2）加入穩(wěn)定元素鈦或鈮。

24、（3）降低含碳量，冶煉低碳(C 0.03)不 銹鋼和超低碳(C+N 0.002)不銹鋼。 （4）采用雙相鋼，采用鐵素體和奧氏體雙相鋼有利于抗晶間腐蝕。,5.選 擇 性 腐 蝕 黃銅脫鋅： CuZn 單相固溶體 Cu電位正 0.34V Zn電位負 -0.63V, 破壞形式 脫鋅破壞形式主要有層狀和栓狀兩類。,總的脫鋅反應(yīng)： ZnZn2+2e 1/2O2+H2O+2e2OH-,影響因素,（1）鋅含量高的黃銅容易發(fā)生脫鋅。 （2）黃銅中加入錫、砷、銻可以抑制脫鋅。 （3）溶液的停滯狀態(tài)，含氯離子，黃銅表面存在多孔水垢或沉積物(易形成縫隙)，都能促進脫鋅。 （4）溶液的pH值可以影響脫鋅的類型。,(根

25、據(jù)抗拉強度下降算出) 腐蝕深度mpy,120,100,80,60,40,20,0,20,40,60,80,100,120,溫度,(根據(jù)Fontana),溫度對三種黃銅腐蝕的影響 (在2N NaCl溶液中,經(jīng)24g天水線試驗),紅黃銅(15%Zn),海軍黃銅(37%Zn),蒙茨黃銅(40%Zn), 機理解釋,（1）鋅的選擇性溶解 這種理論認為，黃銅表面的鋅原子發(fā)生選擇性溶解，留下空位，稍里面的鋅原子通過擴散到發(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。,（2）溶解沉積 這種理論認為銅和鋅以金屬離子形式一起進入溶液，銅離子再發(fā)生還原以純銅的形式沉積出來(稱為回鍍)。,返回,灰鑄鐵石墨化,

26、灰鑄鐵中含有網(wǎng)狀石墨，發(fā)生腐蝕時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，留下石墨殘體骨架。從外形看并無多大的改變，但機械強度嚴重下降，極易破損。 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。,返回,例：CuNi脫鎳 CuAl脫鋁。 CuSi脫硅。,6.應(yīng)力腐蝕 6.1應(yīng)力腐蝕定義和特征 定義：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(靜止)應(yīng)力情況，稱為應(yīng)力腐蝕破裂(或應(yīng)力腐蝕開裂)，記為SCC；在循環(huán)應(yīng)力情況，稱為腐蝕疲勞，記為CF。,特征： (1)主要是合金發(fā)生SCC，純金屬極少發(fā)生。 (2)拉伸應(yīng)力；壓應(yīng)力反而會阻止或延緩SCC的發(fā)生。 (3)特定

27、的介質(zhì)作用；對環(huán)境的選擇性形成了所謂“SCC的材料環(huán)境組合”。 (4)裂紋與主拉伸應(yīng)力方向垂直。其形態(tài) 有晶間型，穿晶型，混合型。,6.2應(yīng)力腐蝕機理 (1)陽極快速溶解理論; (2)閉塞電池理論; (3)膜破裂理論(滑移-溶解理論),陰極C,陰極C,溶液,靜態(tài)金屬陽極區(qū)（穩(wěn)定陽極）,A,A,A*,迅速 屈服,屈服金屬陽極區(qū) （動力陽極）,A區(qū)（裂紋兩側(cè)）: 電流密度 10-5A/cm2 A*區(qū)（裂紋尖端）: 電流密度 0.5A/cm2,1/2O2+H2O+2e 2OH-,奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕破裂模型圖,(1)陽極快速溶解理論:,2閉塞電池理論 閉塞電池理論認為：在已存在的陽極溶解的活性通道上

28、，腐蝕優(yōu)先沿著這些通道進行,在應(yīng)力協(xié)同作用下,閉塞電池腐蝕所引發(fā)的蝕孔擴展為裂紋,產(chǎn)生SCC.,氧化物腐蝕產(chǎn)物,隨H+陰極還原氫進入合金中 H+e H（Fe）H2,H,氫引起裂紋擴展的敏感途徑,H2出口,Cl-離子使鈍化膜破壞產(chǎn)生的孔蝕,H,鈍化表面上的陰極反應(yīng)： O2+H2O+2e 2OH-,在氯化物介質(zhì)中奧氏體不銹鋼裂紋形成和擴展模型,返回,3膜破裂理論（滑移溶解理論） 裂紋前沿有二種情況： 裸露部位保護膜得到修補。 如果溶液中有Cl-離子吸附，則破壞鈍化膜修補 （滑移溶解理論）可以簡單地歸結(jié)為四個過程，這就是滑移-膜破-陽極溶解-再鈍化。它可以簡單地歸結(jié)為四個過程，這就是滑移-膜破-陽極溶解-再鈍化。 奧氏體不銹鋼在熱濃氯化物中的應(yīng)力腐蝕多傾向于這種機理.,6.3應(yīng)力腐蝕的防止方法 1合理選材： 在設(shè)計時首先應(yīng)選用合金材料。 例：如接觸海水的熱交換器,采用普通軟鋼比不銹鋼更好.雙相不銹鋼比奧氏體不銹鋼更耐SCC.,2控制應(yīng)力： 應(yīng)力腐蝕常發(fā)生在結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力集中處，所以在設(shè)計時，應(yīng)避免