耐蝕金屬材料2023/4/16第1頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第一節(jié)鐵碳合金一、合金元素對(duì)鐵碳合金耐蝕性能的影響鐵碳合金的基本組成相與耐蝕性的關(guān)系可用表2-1來(lái)說(shuō)明。第2頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第一節(jié)鐵碳合金一、合金元素對(duì)鐵碳合金耐蝕性能的影響鐵碳合金的成分除了鐵和碳外，還有錳、硅、硫、磷等元素。合金元素對(duì)鐵碳合金的耐蝕性能的影響如下。（1）碳第3頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第一節(jié)鐵碳合金一、合金元素對(duì)鐵碳合金耐蝕性能的影響鐵碳合金的成分除了鐵和碳外，還有錳、硅、硫、磷等元素。合金元素對(duì)鐵碳合金的耐蝕性能的影響如下。（2）錳（3）硅（4）硫（5）磷第4頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第一節(jié)鐵碳合金二、鐵碳合金的耐蝕性能1.在中性或堿性溶液中的耐蝕性能①在中性溶液中，鐵碳合金腐蝕主要為氧去極化腐蝕，碳鋼和鑄鐵的腐蝕行為相似。②在堿性溶液中，常溫下濃度小于30%的稀堿水溶液可以使鐵碳合金表面生成不溶且致密的鈍化膜，因而稀堿溶液具有緩蝕作用。第5頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第一節(jié)鐵碳合金二、鐵碳合金的耐蝕性能2.在酸中的耐蝕性能下面列舉幾種酸說(shuō)明鐵碳合金的腐蝕規(guī)律。（1）鹽酸（2）硫酸第6頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第一節(jié)鐵碳合金二、鐵碳合金的耐蝕性能2.在酸中的耐蝕性能下面列舉幾種酸說(shuō)明鐵碳合金的腐蝕規(guī)律。（3）硝酸第7頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第一節(jié)鐵碳合金二、鐵碳合金的耐蝕性能2.在酸中的耐蝕性能下面列舉幾種酸說(shuō)明鐵碳合金的腐蝕規(guī)律。（4）氫氟酸（5）有機(jī)酸第8頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第一節(jié)鐵碳合金二、鐵碳合金的耐蝕性能3.在鹽溶液中的耐蝕性能鐵碳合金在鹽類(lèi)溶液中的腐蝕與這種鹽水解后的性質(zhì)有密切關(guān)系，根據(jù)鹽水解后的酸堿性有以下三種情況。（1）中性鹽溶液第9頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第一節(jié)鐵碳合金二、鐵碳合金的耐蝕性能3.在鹽溶液中的耐蝕性能鐵碳合金在鹽類(lèi)溶液中的腐蝕與這種鹽水解后的性質(zhì)有密切關(guān)系，根據(jù)鹽水解后的酸堿性有以下三種情況。（2）酸性鹽溶液（3）堿性鹽溶液（4）氧化性鹽溶液第10頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第一節(jié)鐵碳合金二、鐵碳合金的耐蝕性能4.在氣體介質(zhì)中的耐蝕性能化工過(guò)程中的設(shè)備、管道常受氣體介質(zhì)的腐蝕，大致有高溫氣體腐蝕、常溫干燥氣體腐蝕、濕氣體的腐蝕等。常溫干燥條件下的氣體如氯堿廠(chǎng)的氯氣，硫酸廠(chǎng)的SO2及SO3等對(duì)鐵碳合金的腐蝕均不強(qiáng)烈，一般均可采用普通鋼鐵處理；而濕的Cl2、SO2、SO3氣體則腐蝕強(qiáng)烈，其腐蝕特性與酸相似。第11頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第一節(jié)鐵碳合金二、鐵碳合金的耐蝕性能5.在有機(jī)溶劑中的耐蝕性能在無(wú)水的甲醇、乙醇、苯、二氯乙烷、丙酮、苯胺等介質(zhì)中，碳鋼是耐蝕的；在純的石油烴類(lèi)中，碳鋼實(shí)際上也耐蝕，但當(dāng)水存在時(shí)就會(huì)遭受腐蝕。第12頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第二節(jié)高硅鑄鐵及低合金鋼一、高硅鑄鐵1.耐蝕性能含硅量達(dá)14%以上的高硅鑄鐵之所以具有良好的耐蝕性，是由于硅在鑄鐵表面形成一層由SiO2組成的保護(hù)膜，如果介質(zhì)能破壞SiO2膜，則高硅鑄鐵在這種介質(zhì)中就不耐蝕。一般來(lái)說(shuō)，高硅鑄鐵在氧化性介質(zhì)及某些還原性酸中具有優(yōu)良的耐蝕性，它能耐各種溫度和濃度的硝酸、硫酸、醋酸、常溫下的鹽酸、脂肪酸及其他許多介質(zhì)的腐蝕。它不耐高溫鹽酸、亞硫酸、氫氟酸、鹵素、苛性堿溶液和熔融堿等介質(zhì)的腐蝕。不耐蝕的原因是由于表面的SiO2保護(hù)膜在氫氟酸作用下形成了氣態(tài)SiF4等而使保護(hù)膜破壞，在苛性堿作用下，形成了可溶性的Na2SiO3等。第13頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第二節(jié)高硅鑄鐵及低合金鋼一、高硅鑄鐵2.機(jī)械加工性能高硅鑄鐵性質(zhì)為硬而脆，機(jī)械性能差，應(yīng)避免承受沖擊力，不能用于制造壓力容器。鑄件一般不能采用除磨削以外的機(jī)械加工方式。在高硅鑄鐵中加入一些合金元素，可以改善它的機(jī)械加工性能。第14頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第二節(jié)高硅鑄鐵及低合金鋼一、高硅鑄鐵3.應(yīng)用由于高硅鑄鐵耐酸的腐蝕性能優(yōu)越，已廣泛用于化工防腐蝕，最典型的牌號(hào)是STSi15，主要用于制造耐酸離心泵、管道、塔器、熱交換器、容器、閥件和旋塞等。第15頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第二節(jié)高硅鑄鐵及低合金鋼二、低合金鋼1.在自然條件下的耐蝕性很多低合金鋼較碳鋼有優(yōu)越得多的耐大氣腐蝕性能，主要起作用的合金元素是銅、磷、鉻、鎳等。對(duì)于耐大氣腐蝕性能，銅是很有用的合金元素。在低合金鋼中，由于銅與鉻的同時(shí)加入而顯著地改善了鋼的鈍化能力；鎳的加入則可提高鋼的耐酸、耐堿性，還能提高耐腐蝕疲勞及耐海水腐蝕的能力。第16頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第二節(jié)高硅鑄鐵及低合金鋼二、低合金鋼2.在高溫氫氣氛中的耐蝕性在化學(xué)工業(yè)中的高溫氫侵蝕主要發(fā)生在合成氨工業(yè)中的氨合成塔。氫侵蝕作用主要是脫碳生成CH4，因而提高鋼材抗氫侵蝕的途徑之一就是鋼中加入能形成穩(wěn)定碳化物的合金元素，以防止氫與鋼中的碳起作用而發(fā)生脫碳，這類(lèi)合金元素有鉻、鉬、釩、鎢、鈦等。第17頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第三節(jié)不銹鋼一、不銹鋼的類(lèi)型不銹鋼按其化學(xué)成分可分為一鉻不銹鋼二鉻鎳不銹鋼第18頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第三節(jié)不銹鋼一、不銹鋼的類(lèi)型不銹鋼按其金相組織分類(lèi)有馬氏體型、鐵素體型、奧氏體型、奧氏體鐵素體型及沉淀硬化型五類(lèi)，具體分類(lèi)情況見(jiàn)表2-2。第19頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第三節(jié)不銹鋼二、主要合金元素對(duì)不銹鋼耐蝕性的影響1.鉻鉻元素的電極電位雖然比鐵低，但由于它極易鈍化，因而成為不銹鋼中耐蝕最主要的合金元素。不銹鋼中一般含鉻量≥13%，鉻含量愈高，耐蝕性愈好，但不能超過(guò)30%，否則會(huì)降低鋼的韌性。2.鎳鎳是擴(kuò)大奧氏體相區(qū)的元素，鎳加入到一定的量后能使不銹鋼呈單相奧氏體組織，可改善鋼的塑性及加工、焊接等性能。鎳能提高鋼的耐熱性。同時(shí)，鎳也可以提高不銹鋼的耐堿腐蝕性能。第20頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第三節(jié)不銹鋼二、主要合金元素對(duì)不銹鋼耐蝕性的影響3.鉬由于鉬在Cl-中鈍化，可提高不銹鋼抗海水的能力，同時(shí)不銹鋼中加鉬還能顯著地提高不銹鋼耐全面腐蝕及局部腐蝕的能力。4.碳碳在不銹鋼中具有兩重性，一方面因?yàn)樘嫉拇嬖谀茱@著擴(kuò)大奧氏體組織并提高鋼的強(qiáng)度；而另一方面鋼中碳含量增多會(huì)與鉻形成碳化物，即碳化鉻，使固溶體中含鉻量相對(duì)減少，大量微電池的存在會(huì)降低鋼的耐蝕性。5.錳和氮錳和氮是有效地?cái)U(kuò)大奧氏體相區(qū)的元素，可以用來(lái)代替鎳獲得奧氏體組織。第21頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第三節(jié)不銹鋼二、主要合金元素對(duì)不銹鋼耐蝕性的影響6.硅硅在鋼中可以形成一層富硅的表面層，能提高鋼耐濃硝酸和發(fā)煙硝酸的能力，改善鋼液流動(dòng)性，從而獲得高質(zhì)量耐酸不銹鋼鑄件；硅又能提高抗點(diǎn)蝕的能力，尤其與鉬共存時(shí)可大大提高耐蝕性和抗氧化性，可抑制在含Cl-介質(zhì)中的腐蝕。7.銅在不銹鋼中加入銅，可提高抗海水Cl-侵蝕及抗鹽酸的能力。8.鈦和鈮鈦和鈮都是強(qiáng)碳化物形成元素。第22頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第三節(jié)不銹鋼三、不銹鋼的耐蝕性1.鉻不銹鋼鉻不銹鋼包括兩大基本類(lèi)型。一Cr13二Cr17第23頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第三節(jié)不銹鋼三、不銹鋼的耐蝕性2.鉻鎳奧氏體不銹鋼鉻鎳奧氏體不銹鋼是目前使用最廣泛的一類(lèi)不銹鋼，其中最常見(jiàn)的就是18-8型不銹鋼。18-8型不銹鋼又包括加鈦或鈮的穩(wěn)定型鋼種，加鉬的鋼種及其他鉻鎳奧氏體不銹鋼。3.奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼奧氏體-鐵素體型雙相不銹鋼指的是鋼的組織中既有奧氏體又有鐵素體，因而性能兼有兩者的特征。由于奧氏體的存在，降低了高鉻鐵素體鋼的脆性，改善了晶體長(zhǎng)大傾向，提高了鋼的韌性和可焊性；而鐵素體的存在，顯著改善了鋼的抗應(yīng)力腐蝕破裂性能和耐晶間腐蝕性能，并提高了鉻鎳奧氏體的強(qiáng)度。第24頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第三節(jié)不銹鋼四、不銹鋼的發(fā)展方向（1）（2）節(jié)省資源盡量低的含碳量（3）（4）不銹鋼的民用化開(kāi)發(fā)可在惡劣環(huán)境中使用的不銹鋼第25頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第四節(jié)有色金屬及其合金一、鋅、鋁及鋅鋁合金1.鋅第26頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第四節(jié)有色金屬及其合金一、鋅、鋁及鋅鋁合金2.鋁第27頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第四節(jié)有色金屬及其合金一、鋅、鋁及鋅鋁合金3.鋅鋁合金鋅鋁合金在化工防腐中一般多用于制備鋼鐵的涂層，鋅具有優(yōu)良的耐中性介質(zhì)的腐蝕，同時(shí)具有良好的犧牲陽(yáng)極作用，但鋅本身的鈍化性能不如鋁。經(jīng)研究表明，在鋅中加入一定量的鋁制得的鋅鋁合金，既可以充分發(fā)揮鋅的耐腐蝕性和電化學(xué)保護(hù)性能，又可以發(fā)揮鋁優(yōu)良的鈍化性能，使其在中性介質(zhì)中的耐腐蝕性?xún)?yōu)于鋅和鋁，尤其是在海洋性環(huán)境中，鋅鋁合金的耐腐蝕性遠(yuǎn)好于單純的鋅或鋁。第28頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第四節(jié)有色金屬及其合金二、銅及銅合金1.銅銅的密度為8.93g/cm3，熔點(diǎn)為1283℃，銅的強(qiáng)度較高，塑性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性很好。在低溫下，銅的塑性和抗沖擊韌性良好，因此銅可以制造深冷設(shè)備。銅的電極電位較高，化學(xué)穩(wěn)定性也較好。銅在大氣中是穩(wěn)定的，這是由于腐蝕產(chǎn)物成了保護(hù)層的緣故。潮濕的含SO2等腐蝕性氣體的大氣會(huì)加速銅的腐蝕。第29頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第四節(jié)有色金屬及其合金二、銅及銅合金2.銅合金（1）黃銅

黃銅是一系列的銅鋅合金。黃銅的機(jī)械性能和壓力加工性能較好。一般情況下耐蝕性與銅接近，但在大氣中耐蝕性比銅好。為了改善黃銅的性能，有些黃銅除鋅以外還加入錫、鋁、鎳、錳等合金元素成為特種黃銅。（2）青銅

青銅是銅與錫、鋁、硅、錳及其他元素所形成的一系列合金，用得最廣泛的是錫青銅，通常所說(shuō)的青銅就是指的錫青銅。錫青銅的機(jī)械性能、耐磨性、鑄造性及耐蝕性良好，是我國(guó)歷史上最早使用的金屬材料之一。第30頁(yè)，共32頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第二章耐蝕金屬材料第四節(jié)有色金屬及其合金三、鎳及鎳合金1.鎳鎳的密度為8.907g/cm3，熔點(diǎn)1450℃，鎳的強(qiáng)度高，塑性、延展性好，可鍛性強(qiáng)，易于加工。鎳的電極電位概括地說(shuō)，鎳的耐蝕性在還原性介質(zhì)中較好，在氧化性介質(zhì)中較差。鎳的突出的耐蝕性是耐堿，它在各