第6章 典型金属材料的耐蚀性  提高金属耐蚀性的途径—合金化 1. 提高热力学稳定性 阻滞阴极过程 阻滞阳极过程 4. 增大腐蚀体系的电阻 耐蚀低合金钢 耐大气腐蚀低合金钢 耐海水腐蚀低合金钢 耐硫酸露点腐蚀低合金钢 耐硫化物腐蚀低合金钢 其他耐蚀低合金钢     合金元素对钢的耐大气腐蚀作用：     改变锈层的晶体结构及降低缺陷，提高锈层的致密度和对钢的附着力。          对提高耐侯性具有显著效果的合金元素    主要有Cu、P、Cr。 对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%含量时，耐侯性效果最好，而低于1%时效果较差。     Mo含量在0.4-0.5%范围内，通常与Cu-P 联用效果比Cr或Ni明显。 对提高耐侯性没有效果的合金元素      主要有C、Si、Mn、S等。  前苏联     Cr-Ni-Si系低合金钢 中国     含Cu和P的低合金钢间浸耐蚀性较好，含Cr、Al的低合金钢全浸耐蚀性较好      在锅炉的低温部位，由于SO3与水汽作用而凝结成H2SO4，引起金属部件腐蚀，称硫酸露点腐蚀。     一般燃气中的含SO3量超过6*10-6，可以使环境露点升高至150-170 ℃ 。     由于高硫重油或煤作燃料中含有SO2和SO3，因此以此为燃料的的锅炉容易发生硫酸露点腐蚀。 燃料中的含硫量与空气过剩系数决定了SO3的量； SO3的量影响了露点温度 燃气中水分含量与金属表面温度决定了凝结H2SO4浓度     如：金属表面温度60度，硫酸浓度为40%              金属表面温度100度，硫酸浓度为70%              在金属表面温度低于露点20-60 ℃ ，硫酸浓度最大 硫酸露点腐蚀的三个阶段 第一阶段，低温、低浓度的硫酸活化阶段； 第二阶段，高温、高浓度腐蚀环境（T 160 ℃, C 60%） 第三阶段，高温、高浓度腐蚀环境，与第二阶段相似。  其中Cu已经成为耐硫酸露点腐蚀钢的基本成分之一。    一般Cu含量在0.2%-0.6%、Cr含量在1%-1.5%为宜。   在含铜钢中同时加入W( 0.2%)与Sn( 1%)可以提高钢的耐硫酸腐蚀性 w (Cr) 13%的Fe-Cr合金在大气下不生锈，称为不锈钢。  不锈钢钝化膜具有如下特点： 膜很薄，厚度在1-3 nm； 膜中的成分中富含Cr； 膜的结构为尖晶石结构，      w(Cr) 12%时，尖晶石结构已不明显， w(Cr) 19%时，主要为非晶态结构， w(Cr) 28%时，完全为非晶态组织。 按不锈钢组织结构可分为以下五种： 奥氏体不锈钢 铁素体不锈钢 马氏体不锈钢 马氏体-铁素体双相不锈钢 奥氏体-铁素体双相不锈钢     应用最为广泛的是18-8型铬镍钢为基体的奥氏体不锈钢，占奥氏体不锈钢70%，占全部不锈钢的50%。    对奥氏体不锈钢的耐蚀性起主要作用的元素如下：Cr、Ni、Mo、Nb、Ti、C。 高铬铁素体不锈钢发展较早，成本较低。 屈服强度比奥氏体不锈钢高，但脆性大，加工性差。 主要类型：Cr13型、Cr16-19型、Cr25-28型、高纯高铬型。     其中高纯高铬型不锈钢，具有优异的耐蚀性和抗应力腐蚀性。 室温下具有马氏体组织的铬不锈钢。 典型钢种有2Cr13、3Cr13、4Cr13和9Cr18等。 具有优良的耐全面腐蚀的性能，可以耐弱酸。 马氏体不锈钢具有高硬度特点，常用于耐磨部件或刃具 常见的马氏体-铁素体双相不锈钢为1Cr13。 双相钢的耐蚀性接近马氏体，但硬度低，塑性和韧性较好，具有良好的焊接性能。 常用于食品和奶制品工业中，也可以作为耐热钢，如450-550℃下工作的气轮机叶片和锅炉零件 同时具有奥氏体-铁素体组织，两相比例接近。 主要有Cr18型、Cr21型和Cr25型三类 优点：对晶间腐蚀不敏感，具有良好的耐应力腐蚀与腐蚀疲劳性能，耐点蚀和缝隙腐蚀。 应用于海洋、石油石化、尿素、硫酸、磷酸、草酸工业中。    具有较正的电位     E0Cu+/Cu:   +0.52 V     E0Cu2+/Cu:  +0.35V    多数情况下，不发生析氢腐蚀，可能进行吸氧腐蚀，而且容易形成二价铜离子。 耐蚀性： 在大气中，铜耐蚀，形成CuCO33Cu (OH)2保护膜； 工业大气中，形成CuSO43Cu (OH)2；在海洋大气中，形成CuCl23Cu (OH)2保护膜。 不耐硫化物腐蚀，在有氨、氨水或CN-等介质中，加速腐蚀。  应用:  家用热水器、空调水管；在海水中工作的设备或舰艇的零件。  黄铜        铜锌合金，主要有单相α黄铜( 39%)和复相(α+β) (39-47%)和单相β黄铜(47-50%)三类。其耐冲击腐蚀性能比纯铜好。   常见腐蚀类型 黄铜脱锌     黄铜的主要破坏形式，容易在热海水中或中性溶液供氧不充分情况下发生。 黄铜的应力腐蚀开裂      常称“季裂”或“氨脆”。在拉应力下，在大气、海水、高温高压水以及一切含氨的环境中，都可能发生SSC。 纯铝    金属材料中电极电位最负，但在大气和中性溶液中，表面形成致密牢固的氧化物保护膜使铝表面钝化。 铝在pH值为4-8的介质中易钝化，膜的组成为Al2O3或Al2O3nH2O。 膜厚度为1nm左右，随大气中的湿度增加增厚，但保护性下降。 铝合金     为获得较高的力学、物理性能和工艺性能，在铝中加入合金元素。一般分为铸造铝合金和变形铝合金两种。  腐蚀类型： 点蚀，最常见的腐蚀形式。 晶间腐蚀，主要由于热处理不当产生析出相造成的。 应力腐蚀开裂，主要与晶间腐蚀有关 电偶腐蚀 纯镍     电极电位-0.25V，但在非氧化性酸中却很耐蚀。在干燥和潮湿空气中都耐蚀。突出点在碱类溶液中完全稳定，是优良的耐碱材料之一。 镍合金 (1)  Ni-Cu 合金 镍铜可以形成无限固溶体。 典型合金为蒙乃尔合金（Ni70Cu28），在还原性介质中比纯镍耐蚀，在氧化性介质中比纯铜耐蚀。 对卤素中性水溶液，中等温度的稀硫酸、盐酸、磷酸，一定温度和浓度的碱溶液都耐蚀。  对各种浓度和温度的氢氟酸特别耐蚀。     (2) Ni-Mo 合金 Ni和Mo可以形成一系列固溶体。具有良好的力学和耐蚀性能，如哈氏合金系列 耐盐酸和硫酸、耐所有浓度温度的磷酸，不耐硝酸。 哈氏合金C在室温下耐所有浓度的盐酸和氢氟酸腐蚀，在王水中也具有一定的耐蚀性。 (3) Ni-Cr 合金 在高温下具有很高的力学性能和抗氧化性能，对还原和氧化介质同时具有耐蚀性。 是少数几种耐热浓MgCl2的材料，无SCC倾向。  可用于核动力工程。 纯钛 钛很活泼，电极电位为-1.63V，与铝接近。 钛表面易形成保护膜，而且具有良好自修复能力。  钛在水中钝化，具有以下三个特点： 致钝电位低 稳定钝化区长 不受Cl-离子破坏  用途： 应用与含氯离子介质中 在土壤和大气中极其耐蚀 耐含氧酸和稀碱介质环境  纯镁活泼金属，电极电位-2.37V，比铝、铁都负。  镁及其合金表面形成的氧化膜不致密、不连续，保护性差，但Mg在pH值大于11.5时，发生钝化。  Mg在干燥空气中氧化膜为MgO，在潮湿中为Mg(OH)2，另外CO2对Mg及其合金的腐蚀影响很大。  应力腐蚀开裂，纯镁不发生SCC，Al和Zn合金元素增加了SCC敏
典型金属的耐蚀性.ppt