1、金屬常見的腐蝕形態及防護措施素材電偶腐蝕 點蝕(孔蝕)縫隙腐蝕(絲狀腐蝕) 晶間腐蝕 選擇性腐蝕 應力腐蝕開裂腐蝕疲勞 磨損腐蝕剝蝕 氫損傷 局部腐蝕主要類型發生局部腐蝕的條件(1) 金屬方面或溶液方面存在較大的電化學不均一性不均一性，因而形成了可以明確區分明確區分的陽極區和陰極區。(2) 陽極區和陰極區的電化學條件差異差異在腐蝕過程中一直保持保持下去，不會減弱，甚至還會不斷強化強化，使某些局部區域的陽極溶解速度陽極溶解速度一直保持高于高于其余表面。這是局部腐蝕能夠持續進行(發展)的條件。 全面腐蝕與局部腐蝕的比較1 電偶腐蝕電偶腐蝕 當兩種不同電位的金屬相互接觸，并浸入電解液中可以發現，電位

2、較負的金屬的腐蝕速度加大，而電位較正的金屬腐蝕速度減緩而受到保護，該現象被稱為電偶腐蝕發生電偶腐蝕的幾種情況異金屬部件(包括導電的非金屬材料，如石墨) 組合。 金屬鍍層。 金屬表面的導電性非金屬膜。 (1) 氣流或液流帶來的異金屬沉積。異金屬部件(包括導電的非金屬材料，如石墨) 組合氣流或液流帶來的異金屬沉積電偶腐蝕原理 當兩種不同電位的金屬相互接觸，并浸入電解液中可以發現，電位較負的金屬的腐蝕速度加大，而電位較正的金屬腐蝕速度減緩而受到保護。（1）腐蝕電位差（2）環境因素（3）陰陽面積比例電偶腐蝕的影響因素 （1）腐蝕電位差表示電偶腐蝕的傾向 兩種金屬在使用環境中的腐蝕電位相差愈大，陽極金屬

3、受到腐蝕破壞的可能性愈大。電偶序(galvanic series)將各種金屬材料在某種環境中的腐蝕電位測量出來，并把它們從低到高排列注意：同一種電偶組合在不同環境條件中不僅腐蝕電位差的數值不一樣，甚至可能發生極性反轉。一些工業金屬和合金在海水中的電偶序鉑金石墨鈦銀Chlorimet 3(62Ni,18Cr ,18Mo)Hastelloy C (62Ni,17Cr ,15Mo)18-8Mo不銹鋼(鈍態)18-8不銹鋼(鈍態)1130%Cr不銹鋼(鈍態)Inconel(80Ni,13Cr ,7Fe)(鈍態)鎳(鈍態)銀焊藥Monel(70Ni,32Cu)銅鎳合金(6090Cu,4011Ni)青銅銅

4、黃銅陰極性陽極性Chlorimet2(66Ni,32Mo,1Fe)Hastelloy B (60Ni,30Mo,6Fe,1Mn)Inconel(活態)鎳(活態)錫鉛鉛-錫焊藥18-8鉬不銹鋼(活態)18-8不銹鋼(活態)高鎳鑄鐵13%Cr不銹鋼鑄鐵鋼或鐵2024鋁(4.5Cu,1.5Mg,0.6Mu)鎘工業純鋁(1100)鋅鎂和鎂合金(2) 環境因素 - 介質的組成 水中錫對于鐵是陰極，而在多數有機酸中，錫對于鐵是陽極，所以在食品工業中常使用鍍錫鐵鍍錫鐵(Fe-Sn)(2) 環境因素- 電解質電阻(3)陰陽面積比例大陽極，小陰極，電解質導電良好大陽極，小陰極，電解質導電良好大陽極，小陰極，電解

5、質導電性能差大陽極，小陰極，電解質導電性能差小陽極，大陰極小陽極，大陰極避免材料相互接觸(2) 注意陽極部件的選擇與設計(3) 避免大陰極小陽極的組合(4) 施工時在接觸處采用絕緣措施(5) 采用涂層保護(6) 采用電化學方法(7) 在封閉系統,添加緩蝕劑電偶腐蝕控制措施 2. 點蝕點蝕點蝕，又稱孔蝕，是一種腐蝕集中于金屬表面很小范圍內，并深入到金屬內部的腐蝕形態。點蝕的形態點蝕發生的條件點蝕發生的條件點蝕發生的條件點蝕的形成可分為成核和生長(發展)兩個階段。第一階段： 點蝕成核（發生）鈍化膜破壞（成相膜和吸附理論）敏感形核位置孕育期點蝕機理第二階段：點蝕的生長（發展）影響點蝕的因素-（1）材

6、料因素（2）環境因素能夠鈍化的金屬容易發生點蝕，故不銹鋼比碳鋼對點蝕的敏感性高。金屬鈍態愈穩定，抗孔蝕性能愈好。孔蝕最容易發生在鈍態不穩定的金屬表面。 對不銹鋼，Cr、Mo和N有利于提高抗點蝕能力。另外，S、P、C等元素不利于提高抗孔蝕能力。 表面狀態：表面光滑和清潔不易發生點腐蝕 熱處理狀態：生成沉淀相，易發生點腐蝕 （1）材料因素NMoCrwwwPRE163 . 3（2）環境因素 活性離子能破壞鈍化膜，引發點蝕。 一般認為，金屬發生點蝕需要Cl- 濃度達到某個最低值(臨界氯離子濃度)。這個臨界濃度可以作為比較金屬材料耐蝕性能的一個指標，臨界濃度高，金屬耐點蝕性能好 。 緩蝕性陰離子 緩蝕性

7、陰離子可以抑制點蝕的發生。 OH- NO3- SO42- ClO4- pH值 在較寬的pH值范圍內，點蝕電位Eb與溶液pH值關系不大。當pH10，隨pH值升高，點蝕電位增大，即在堿性溶液中，金屬點蝕傾向較小。 溫度 溫度升高，金屬的點蝕傾向增大。當溫度低于某個溫度，金屬不會發生點蝕。這個溫度稱為臨界點蝕溫度(CPT) ，CPT愈高，則金屬耐點蝕性能愈好。溶液流速 介質處于流動狀態，點蝕速率比介質靜止時小 （2）環境因素控制點蝕的措施（1）選擇耐蝕合金近年來發展了很多含有高含量Cr、Mo 及 N 以及低含量 S 和 C雜質的奧氏體不銹鋼雙相鋼和高純鐵素體不銹鋼抗點蝕性能良好Ti 和Ti 合金具有

8、最好的耐點蝕性能（2）改善介質條件降低Cl-含量降低介質溫度增加介質流速控制點蝕的措施（3）電化學保護（4）緩蝕劑的應用在循環體系中可以添加緩蝕劑，如磷酸鹽、鉻酸鹽等4.5 縫隙腐蝕 縫隙種類 機器和設備上的結構縫隙 固體沉積(泥沙、腐蝕產物等)與金屬基體形成的縫隙。 金屬表面的保護模 (如瓷漆、清漆、磷化層、金屬涂層)與金屬基體之間形成的縫隙。縫隙腐蝕特征 縫隙腐蝕機理 縫隙腐蝕機理 縫隙腐蝕機理 縫隙腐蝕機理 縫隙腐蝕機理 縫隙腐蝕機理 縫隙腐蝕機理 eeeeeeeeo2OH-OH-M+M+o2Na+Na+Na+Cl-M+o2OH-o2OH-M+o2OH-M+Cl-Na+eeeo2OH-O

9、H-o2M(OH)2M+M+M+M+M+M+Cl-M+M+Cl-M+M+M+Cl-Cl-M+Cl-Cl-Na+o2Cl-o2o2OH-初期階段后期階段金屬在海水中（中性氯化物溶液）縫隙腐蝕影響因素 影響因素 影響因素 縫隙腐蝕控制措施 合理設計 孔蝕和縫隙腐蝕的比較 孔蝕和縫隙腐蝕的比較 3. 晶間腐蝕晶間腐蝕 發生晶間腐蝕的電化學條件（1）內因晶粒和晶界區的組織不同，電化學性質存在顯著差異。（2）外因晶粒和晶界的差異要在適當的環境下才能顯露出來。晶間腐蝕的特點 晶間腐蝕的原因 晶間腐蝕機理 貧鉻區(Fe,Cr)23C61. 貧Cr理論晶界碳化物析出為什么Ni-Cr不銹鋼敏化處理后出現嚴重的晶

10、間腐蝕？敏化處理（427-816度保溫緩冷）晶界析出連續的M23C6的碳化物，使晶界產生嚴重的貧Cr區。貧鉻區(Fe,Cr)23C61. 貧Cr理論晶界碳化物析出貧鉻區(Fe,Cr)23C61. 貧Cr理論晶界碳化物析出1. 貧Cr理論晶界碳化物析出2. 陽極相理論晶界相析出并溶解3. 吸附理論雜原子在晶界吸附C和P對14Cr-4Ni鋼在5 mol/L HNO3+4g/L Cr6+溶液中腐蝕速度的影響Si對14Cr-4Ni鋼在5 mol/L HNO3+4g/L Cr6+溶液中腐蝕速度的影響 晶間腐蝕趨勢源于第二相沉淀時產生的內應力。 具有巨大內應力的畸變區在腐蝕介質中顯示為優先溶解的陽極行為。

11、 快冷和退火處理可以減少第二相的生成，從而抑制了晶間腐蝕4. 應力論影響因素影響因素影響因素控制措施控制措施不銹鋼焊縫腐蝕不銹鋼刀線腐蝕剝蝕概念 剝蝕又稱層蝕，腐蝕沿平行于表面的平面（晶界）萌生，逐步發展，最終使金屬剝落基體，呈現層狀形貌。原理 金屬具有層狀晶粒結構，由于腐蝕體積膨脹效應，沿晶界產生壓應力，隨著應力增加，使片狀晶粒膨脹鼓起，最終使表面剝落。產生剝蝕的條件（1）合金具有晶間腐蝕傾向（2）合金具有一定的層狀結構（3）適當的腐蝕介質，如氨類、NO3-、H2O2等剝蝕的控制方法（1）改用沒有層蝕的合金（2）使用熱處理方法，減小晶間腐蝕（3）采用表面保護措施（4）采用犧牲陽極的陰極保護方

12、法4.9 剝蝕4. 選擇性腐蝕 黃銅脫鋅 表 面 斷 面(a) 層狀脫鋅(b) 帶狀脫鋅(c) 栓狀脫鋅銅栓腐蝕產物穿孔黃 銅 脫 鋅 類 型影響因素 (根據抗拉強度下降算出)腐蝕深度mpy120100 80 60 40 20 020406080100120溫度,0攝氏度(根據Fontana)溫度對三種黃銅腐蝕的影響 (在2N NaCl溶液中,經24天水線試驗)紅黃銅(15%Zn)海革黃銅(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生選擇性溶解，留下空位，稍里面的鋅原子通過擴散到發生腐蝕的位置，繼續發生溶解，結果留下疏松多孔的銅層。（2）

13、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，銅離子再發生還原以純銅的形式沉積出來(稱為回鍍)。防止脫鋅的措施 改善環境 脫氧或陰極保護 選用對脫鋅不敏感的黃銅 紅黃銅（含Zn小于15%） 在a黃銅中假如抑制脫鋅元素 砷、銻、磷石墨化腐蝕 氫損傷概念金屬材料中由于氫的存在或氫與金屬相互作用,造成材料力學性能變壞的總稱分類(1)氫鼓泡(2)氫脆(3)脫碳(4)氫蝕氫鼓泡氫鼓泡機理氫鼓泡防止方法 除去致氫的毒素 選用無空穴的鎮靜鋼 采用氫不易滲透的奧氏體不銹鋼或鎳襯里或非金屬襯里 加入緩蝕劑氫脆(一) 可逆氫脆含氫金屬在變形過程中的初期階段，氫濃度較抵，且尚未形成裂紋前，去除載荷，靜置一

14、段時間后高速變形，材料的塑性可以的恢復，這種應力去除后脆性消失可逆氫脆。*通常含氫金屬在高速變形時并不顯示脆性(二) 不可逆氫脆 含氫金屬隨著應力作用，氫向應力集中處富積，當氫濃度超出臨界值時沉淀出氫化物； 應力誘發氫化物相變。只在低應變速率下出現，并導致脆性斷裂； 一旦出現氫化物，即使卸載除氫，塑性也不能恢復不可逆氫脆氫脆特點1. 時間上屬于延遲斷裂;2. 對氫含量敏感;3. 對缺口敏感;4. 室溫下敏感;5. 發生在低應變速率下6. 裂紋擴展的不連續性7. 裂紋源一般不在表面,裂紋較少有分支現象氫脆機理仍不十分清楚1. 氫分子積聚造成巨大內壓;2. 吸附氫后使表面能降低;3. 影響原子鍵結

15、合力,促進位錯運動;4. 生成脆性氫化物；5. 高溫下,氫還能造成脫碳氫脆防護措施:1. 在容易發生氫脆的環境下,避免使用高強鋼,可用Ni、Cr合金鋼2. 焊接時采用低氫焊條，保持環境干燥3. 酸洗液中加入緩蝕劑4. 氫進入金屬后，可進行低溫烘烤驅氫，如鋼一般在90-150度下脫氫6. 應力腐蝕應力腐蝕 應力腐蝕條件應力腐蝕條件 (1) 主要是合金發生SCC，純金屬極少發生 (2) 對環境的選擇性形成了所謂“SCC的材料環境組合”(3) 只有拉應力才引起SCC，壓應力反而會阻止或延緩SCC的發生。(4) 裂縫方向宏觀上和拉引力垂直，其形態有晶間型，穿晶型，混合型。(5) SCC有孕育期，因此S

16、CC的破斷時間tf可分為孕育期，發展期和快斷期三部分。 (6) 發生SCC的合金表面往往存在鈍化膜或其他保護膜，在大多數情況下合金發生SCC時均勻腐蝕速度很小，因此金屬失重甚微。 應力腐蝕特征應力腐蝕特征 金屬或合金腐 蝕 介 質碳鋼和低合金鋼奧氏體不銹鋼銅和銅合金鎳和鎳合金蒙乃爾合金鋁合金鉛鎂42%MgCl2溶液, HCNNaClO溶液, 海水,H2S水溶液氯化物溶液,高溫高壓蒸餾水氨蒸氣, 汞鹽溶液, 含SO2大氣NaOH水溶液,HF酸, 氟硅酸溶液熔融NaCl, NaCl水溶液,海水,水蒸氣,含SO2大氣, Pb(AC)2溶液海洋大氣, 蒸餾水,KCl-K2CrO4溶液產生應力腐蝕破裂的

17、材料-介質組合 (局部腐蝕)SCC是典型的滯后性破壞SCC是典型的滯后性破壞SCC裂紋形態SCC裂紋形態SCC機理SCC機理分類：陽極溶解型機理 如：奧氏體不銹鋼氫致開裂型機理 如：高強度鋼在水介質中的開裂陽極溶解與氫致開裂的聯合作用 如：鋁合金的應力腐蝕陽極溶解機理A. 膜局部破裂導致裂紋形核A. 膜局部破裂導致導致裂紋形核B. 裂尖定向溶解導致裂紋擴展C. 裂紋拓展到斷裂奧氏體不銹鋼SCC機理奧氏體不銹鋼SCC機理奧氏體不銹鋼SCC機理奧氏體不銹鋼SCC機理奧氏體不銹鋼SCC機理奧氏體不銹鋼SCC機理影響SCC的因素 環境因素影響SCC的因素 環境因素電位活化鈍化過渡電位區鈍化過電位區影響

18、SCC的因素 環境因素影響SCC的因素防止SCC的措施防止SCC的措施防止SCC的措施腐蝕疲勞定義腐蝕疲勞特點腐蝕疲勞特點腐蝕疲勞機理腐蝕疲勞機理腐蝕疲勞機理腐蝕疲勞機理腐蝕疲勞機理腐蝕疲勞影響因素力學因素 方波、負鋸齒波影響小，正弦波、三角波或正鋸齒波影響大環境因素材料因素 細化晶粒有利于提高腐蝕疲勞強度腐蝕疲勞控制4.13. 磨損腐蝕磨損腐蝕 (erosion-corrosion)定義 高速流動的腐蝕介質(氣體或液體)對金屬材料造成的腐蝕破壞 是流體的沖刷和腐蝕協同作用的結果主要形式湍流腐蝕沖擊腐蝕空泡腐蝕(4) 摩振腐蝕其中(2)是磨損腐蝕的主要形式(1)和(2) 有時合稱為沖刷腐蝕沖刷腐蝕的形態沖刷腐蝕的機理沖刷對腐蝕的加速作用防止沖刷腐蝕的措施空泡腐蝕 (cavitation erosio