金属材料的耐蚀性能
第六章 金属材料的耐蚀性能
有效合金化元素为Cr、Ni、Al、P、Si、Cu等。利于钢材表面形成致 密粘结性好的保护性锈层。外层一般为Fe2O3,FeOOH,中层Fe3O4和FeOOH， 内层Fe3O4或FeOOH。一般认为合金元素富集于锈层中，改变了铁氧化物 形态及分布，使其胶体性质发生变化，形成致密粘结性好的保护性锈 层。
第 6章
金属材料的耐蚀性能
6.1 纯金属的耐蚀性能
6.2 提高金属材料耐蚀性
的合金化原理和途径
6.3 各类耐蚀金属材料
6.1 纯金属的耐蚀性
6.1.1 热力学稳定性
一般情况下，各种纯金属的热力学稳定性可根据其标准电极电位 值作出近似的判断。标准电极电位较正的金属，其热力学稳定性也较高； 较负的则稳定性较低。 根据pH＝7(中性溶液)和pH＝0(酸性溶液)，氧和氢的平衡电极电位 分别为0.815v，1.23V及-0.414v，0.000V，可粗略地把金属分为四类， 见下表：
6.2.3 降低合金的阳极活性
减少阳极面积 合金的第二相相对基体是阳极相，在腐蚀过 程中减少这些微阳极相的数量．可加大阳极极化 电流密度，增加阳极极化程度，阻滞阳极过程的 进行，提高合金耐蚀性。 晶界细化或钝化来减少合金表面的阳极面积 也是可行的。 加入易钝化的合金元素 加入阴极性合金元素促进阳极钝化 适用于可能钝化的金属体系(合金与腐蚀环 境)。金属或合金中加入阴极性合金元素，可促 使合金进入钝化状态，从而形成耐蚀合金。
金属结构材料的耐蚀性
– 如果基体是阴极而第二相或合金中其它微小区域（例 如晶界）是阳极的情况下，进一步减小微阳极的面积 ，则可加大阳极极化电流密度，增加阳极极化程度
– 但是，实际合金中第二相是阳极的情况很少，绝大多 数合金中的第二相都起阴极作用（阴极相），所以， 应用这种耐蚀合金化途径的局限性很大
金属耐蚀合金化原理
金属的标 准电位V
<-0.414
-0.414~0
0~+0.805
热力学 稳定性 不稳定
不够稳 定
较稳定
可能的腐蚀过程
金属
在含氧的中性水溶液中,既能产生耗氧 腐蚀,也能产生析氢腐蚀;在不含氧的 中性水溶液中,能产生析氢腐蚀
Li、Rb、K、Cs、Ra、Ba、Sr、 Ca、Na、La、Mg、Pu、Th、Np、 Be、U、Hf、Al、Ti、Zr、V、 Mn、Nb、Cr、Zn、Ga、Fe
– 如碳钢和铸铁在稀硫酸中不能形成钝化膜，在碳钢和 铸铁中加入电极电位较正的砷、锑、铋或锡，这些析 氢超电压较高的元素，可显著降低其在稀硫酸中的腐 蚀速率
金属耐蚀合金化原理
➢ 金属耐蚀合金化的途径
– 减弱合金的阳极活性
这是金属耐蚀合金化措施中最有效，应用最广泛的方法。减 弱阳极活性，阻滞阳极溶解过程的进行，可以提高合金钢耐 蚀性
金属结构材料的耐 蚀性
金属耐蚀合金化原理
金属材料的耐腐蚀性能
金属材料的耐腐蚀性能
与测量介质接触的隔离膜片和远传膜片，是利用金属材料的力学特性，将压力或差压传递给δ室的中心膜片，为了减少压力传递过程中的mm的金属材料制成。对薄壁材料使用在腐蚀环境下，在期望寿命内，既要保持良好的力学弹性，又要不发生腐蚀渗漏，就要选择比其它结般应选择《均匀腐蚀十级标准》规定四级以上材料（即年腐蚀深度小于0.05mm）。
表1-1 常用合金纯金属的耐腐蚀性能
纯金属的机械性能，在冶炼过程中，根据需要加入微量的其它金属。
表1-2.接触介质部分材质的耐腐蚀性能参考表
●耐蚀性能很好耐蚀性能一般○耐蚀性能差T 室温 BP 沸点
史上最全主要金属材料的耐腐蚀性能表
电极材料
村里材料
名称
浓度/%
温度/℃
不锈钢
哈氏合金C
钛
但
铂
聚四氟乙烯
PFA
聚氨酯橡胶
氯丁
橡胶
氰化铜
100
B
B
A
^
A
A
A
氟化钠
100
N
N
N
A
A
硝酸铜
50
N
N
B
A
A
A
A
硫酸铜
5-50
R-5
B
B
B
A
A
A
A(M)
A(M)
50-Sat
R-S
B
B
B
x
A
A
A(M)
A(M)
氯氧化铜
100
N
N
N
N
A
A
A
硫化铜
100
B
B
A
N
A
氯化物
10
R
A
N
^
A
B
乳制品
A
A
A
A
A
N
N
染料
A
A
A
A
A
N
N
乙醚
R
A
A
A
x
金属材料组织和性能之间的关系
金属材料组织和性能之间的关系
金属材料的组织是指金属材料内部晶体结构的形态和分布状况，它对金属材料的性能有着重要的影响。金属材料的组织与性能之间的关系是一个复杂而又密切的关系，下面将从金属的强度、塑性、硬度、耐磨性和耐蚀性等性能方面来说明组织和性能之间的关系。
金属材料的强度与其组织状态有直接的关系。金属材料的晶粒尺寸越细小，其强度就越高。这是因为细小的晶粒能够阻碍位错的移动和滑移，使材料变得更加坚硬和强大。金属材料的晶体形态和晶体间的结构也会影响其强度。在冷变形过程中，金属材料的晶体将发生取向性增长，使其内部形成纤维状的组织结构，从而提高了材料的强度。
金属材料的塑性与组织状态密切相关。金属材料的塑性与晶体形状、晶界结构和晶粒尺寸等因素有关。晶体的细小、均匀和重结晶等因素可以增强材料的塑性。晶界也是影响金属塑性的重要因素之一。晶界的强化和位错沿晶界的移动将限制位错的滑移，从而增加材料的塑性。显微组织的形态和孪生也会影响金属材料的塑性。
金属材料的硬度与组织状态也有一定的关系。材料的硬度主要受晶体结构的形态和晶粒尺寸的影响。细小的晶粒能够增加晶界和位错的密度，从而增加材料的硬度。合金元素的添加和固溶体的析出也会对材料的硬度产生影响。固溶碳元素可以提高铁的硬度，使其变为钢。
金属材料的耐磨性与组织状态有直接关系。细小的晶粒和紧密的晶界结构可以提高材料的耐磨性。合金元素的添加和相变等也可以提高材料的耐磨性。添加硬质相可以提高材料的抗磨损能力。
金属材料的耐蚀性与组织状态也密切相关。金属材料的耐蚀性主要受晶界和位错的影响。晶界的特殊性质可以影响金属材料与外界环境的反应，从而影响其耐蚀性能。合金元素的添加和相变也会改变材料的耐蚀性能。添加不锈钢等合金元素可以提高金属材料的耐蚀性能。
金属材料性能
金属材料性能
金属材料是一类以金属元素为主要成分的材料，具有许多独特的性能。以下将介绍几种常见的金属材料性能：
1. 导电性能：金属材料是良好的导电材料，因为金属具有自由电子。这使得金属在电流的通导能力上表现出色，被广泛应用于电力输送、电子设备和电子电路中。
2. 导热性能：金属材料具有很高的导热性能，可以快速传导热量。这使得金属材料常用于导热器、散热器和制冷设备等需要快速传热的应用。
3. 强度和硬度：金属材料通常具有较高的强度和硬度，可以经受较大的外力作用而不容易变形或破裂。这使得金属材料适用于承受重负荷和高强度工作环境的结构材料，如建筑桥梁、汽车零部件等。
4. 塑性：金属材料具有较好的塑性，即在外力作用下具有可塑性，能够发生一定的塑性变形。这使得金属材料易于加工成各种形状，如拉伸、压缩和弯曲等，广泛应用于制造业中。
5. 耐腐蚀性能：许多金属材料具有良好的耐腐蚀性能，可以抵御一些腐蚀介质的侵蚀，因此适用于制造耐腐蚀设备和结构，如化工设备、海洋工程等。
6. 密度：金属材料的密度通常较大，但相比于其他一些材料，如陶瓷和聚合物材料，金属材料的密度相对较低。这使得金属
材料适用于需要同时满足强度和轻量化要求的应用，如航空航天和汽车制造等。
7. 熔点：金属材料的熔点通常较高，使其能够在高温下保持其结构和性能的稳定性。这使得金属材料可以应用于高温环境和高温工艺中，如航空发动机部件、高温炉子等。
总的来说，金属材料具有导电性、导热性、强度和硬度、塑性、耐腐蚀性、密度和熔点等特点，使其在工程领域中有着广泛的应用。
材料的耐腐蚀性能
材料的耐腐蚀性能
●钽：钽金属材料的耐腐蚀性能可同玻璃相比美，在环境温度下，除了氢氟酸外，对所有的酸都具有良好的耐腐蚀性，钽金属在高温下易被强碱腐蚀。钽金属对除了SO3-2及氟的酸性盐溶液以外的所有氢化性及非氢化性盐溶液具有较强的耐腐蚀性。在高温下在硫酸及碳酸溶液中易受腐蚀，特别是氟离子存在时腐蚀会严重。
●蒙耐尔合金：蒙耐尔合金在有色金属与合金中，最耐氢氟酸（或氟化氢）腐蚀，在介质相当宽的浓度和强度范围内有很好的稳定性，也可用于氯化物，海水，碱等介质中作防腐材料。蒙耐尔合金不适用于强氧酸，如硝酸及亚硝酸，也不适用酸性铁盐，锡盐等溶液中。
●哈氏合金C：是最通用的耐腐蚀合金之一。哈氏合金是少数几种可以耐湿氯气，氯化氢及二氧化氨水溶液的合金之一，对强氧化性的盐溶液如氯化铁、氯化铜耐腐蚀性很好，适用于多种腐蚀性物质混合的介质。
●316及316LSST2不锈铜：为最常用的不锈钢材料，同标准的302SST不锈钢相比较316SST对硫酸、硫化物溶液、钠及锰的盐溶液，盐酸溶液及磷酸溶液都优于302不锈钢，对弱酸如醋酸具有良好的耐腐蚀，但是湿氯气和盐酸气体对此合金的腐蚀性很大。
金属材料的耐腐蚀性能
金属材料的耐腐蚀性能
与测量介质接触的隔离膜片和远传膜片，是利用金属材料的力学特性，将压力或差压传递给δ室的中心膜片，为了减少压力传递过程中的mm的金属材料制成。对薄壁材料使用在腐蚀环境下，在期望寿命内，既要保持良好的力学弹性，又要不发生腐蚀渗漏，就要选择比其它结般应选择《均匀腐蚀十级标准》规定四级以上材料（即年腐蚀深度小于0.05mm）。
表1-1 常用合金纯金属的耐腐蚀性能
纯金属的机械性能，在冶炼过程中，根据需要加入微量的其它金属。
表1-2.接触介质部分材质的耐腐蚀性能参考表
●耐蚀性能很好耐蚀性能一般○耐蚀性能差T 室温 BP 沸点
金属材料的耐腐蚀性能研究
金属材料的耐腐蚀性能研究
一、引言
金属材料作为工程领域中常见的材料之一，广泛应用于各种领域。然而，金属材料在使用过程中常受到腐蚀的侵蚀，从而降低材料的使用寿命和性能。因此，研究金属材料的耐腐蚀性能及其影响因素成为了一个重要的研究方向。本文将探讨金属材料的耐腐蚀性能研究的相关内容。
二、腐蚀的机理
腐蚀是金属材料在所处环境中与其它物质发生不可逆反应的过程。一般来说，腐蚀反应包括金属的氧化和金属离子的溶解两个过程。腐蚀速率与环境因素、金属材料的组成以及材料的表面处理等因素有关。腐蚀的机理对于理解金属材料的耐腐蚀性能具有重要意义。
三、金属材料的腐蚀评价方法
为了评价金属材料的耐腐蚀性能，研究者们开发了多种方法。其中，最常用的是电化学方法和重量损失法。电化学方法通过测量金属电位和电流来评估材料的耐腐蚀性能，具有精度高、非破坏性强的优点。重量损失法则是通过在特定环境中放置金属试样并测量其重量变化来评估耐腐蚀性能。
四、金属材料的表面处理对腐蚀性能的影响
金属材料的表面处理对其腐蚀性能具有重要影响。常见的表面处理方法包括电镀、喷涂和氧化等。这些方法可以形成一层保护层，防止材料与环境中的腐蚀介质直接接触。此外，表面处理还可以改变金属的物理和化学性质，从而提高材料的抗腐蚀能力。
五、金属材料的合金化改性
合金化是通过将金属与其他元素或合金元素进行组合，改变其成分和结构的一种方法。合金化可以提高金属材料的耐腐蚀性能。例如，将铁与铬合金化形成不锈钢，可以显著提高钢材的抗腐蚀性能。合金化改性是一种常用的提高金属材料耐腐蚀性能的方法。
金属材料的耐腐蚀性能
金属材料的耐腐蚀性能
金属材料的腐蚀可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种。化学腐蚀是指
金属与化学介质直接发生物理或化学反应，导致金属表面发生变化和损坏；电化学腐蚀是指在电解质溶液中，在外加电势作用下金属与电解质发生氧
化和还原反应，导致金属表面发生电化学反应而被损坏。
1.不锈钢：不锈钢是一类铁合金，其具有优良的耐腐蚀性能。这是由
于不锈钢中含有铬元素，在与氧发生反应后形成致密的氧化铬层，这一层
薄膜可以有效地防止金属与外界介质进一步反应。此外，不锈钢中还含有
其他元素，如镍、钼等，它们也能够提高不锈钢的耐腐蚀性能。
2.铝合金：铝合金是一种常用的结构材料，在环境中有良好的耐腐蚀
性能。这是由于铝合金表面形成一层致密的氧化铝膜，这层膜可以保护金
属基体不受腐蚀。然而，铝合金在碱性和酸性环境中的耐腐蚀性能相对较差，这是由于氢氧化物离子和硝酸离子会破坏氧化铝膜。
3.镍合金：镍合金具有优良的耐腐蚀性能，特别适用于化工、航空等
领域的高温和腐蚀介质下的应用。镍合金中的镍元素具有极高的耐腐蚀性能，在高温和酸性环境中能够保持稳定的性能。此外，镍合金中还常含有钼、铬等元素，它们能够提高镍合金的耐腐蚀性能。
除了上述常用的金属材料外，还有许多其他金属具有良好的耐腐蚀性能，如钛合金、铬合金等。这些金属材料在不同的应用领域具有广泛的应用，可以用于制造化工设备、船舶、食品加工设备等。
在实际应用中，为了进一步提高金属材料的耐腐蚀性能，人们常常采
取一些表面处理和防护措施，如电镀、鍍层和表面涂层等。这些措施可以
进一步降低金属与外界介质的接触，从而提高金属材料的稳定性和抵抗能力。
金属材料的耐腐蚀性能研究
金属材料的耐腐蚀性能研究
一、引言
金属材料是工业生产的主要材料之一，在各种工业应用领域都
有广泛的使用。然而，在使用中，金属材料常常会面临腐蚀和氧
化等问题，这不仅会破坏材料的性质和表面光洁度，还会对设备
的稳定性产生不良影响。因此，开展金属材料的耐腐蚀性能研究，提高金属材料的腐蚀抗性，对于工业生产的发展至关重要。
二、金属材料腐蚀原理
在工业生产中，金属材料通常是直接或间接接触水、空气、酸、碱等外界环境的，因此，金属材料长时间暴露在这些环境中，就
会发生各种形式的腐蚀。金属材料腐蚀的原理主要有以下几种：
1. 电化学腐蚀
电化学腐蚀是指在电极上产生电化学反应，导致金属电子通过
溶液中的离子流动而发生腐蚀。这种腐蚀通常是由氧化还原反应
引起的。例如，铁在水中会与氧气反应生成铁离子，这种氧化反
应会使铁板发生腐蚀并逐渐腐蚀掉。
2. 化学腐蚀
化学腐蚀是物质在酸、碱、盐等化学物质作用下引起的。这种
腐蚀产生的原因是金属与其它物质在化学作用下反应，使金属表
面产生化学变化。例如，金属和酸反应会产生氢气和金属盐，这
种反应会使金属表面腐蚀。
3. 氧化腐蚀
氧化腐蚀是指金属与氧气接触后氧化产生的腐蚀，例如，铁在
潮湿环境中会与氧气氧化，并逐渐腐蚀掉。氧化腐蚀是金属材料
最常见的腐蚀方式之一，尤其是在高温和高湿的环境中，氧化腐
蚀更加明显。
三、金属材料的耐腐蚀性能研究
为了提高金属材料的耐腐蚀性能，科学家们开展了大量的研究。这些研究主要包括以下几方面：
1. 材料表面改性
改善材料表面的性质是提高金属材料耐腐蚀性能的关键。常用
的表面改性方法主要包括化学氧化、电化学氧化、电镀等。这些
金属材料耐蚀性能研究与评价方法
金属材料耐蚀性能研究与评价方法
金属材料的耐蚀性能是其在特定环境中长期使用时所受到腐蚀损伤的抵抗能力。研究和评价金属材料的耐蚀性能对于许多领域的应用至关重要，如航空航天、化工、海洋工程等。本文将介绍一些常用的金属材料耐蚀性能研究与评价方法。
首先，了解金属材料的腐蚀行为是研究其耐蚀性能的基础。金属材料的腐蚀行
为包括晶间腐蚀、孔蚀、点蚀、应力腐蚀等。通过研究不同腐蚀行为的发生机理，可以更好地评估金属材料的耐蚀性能。
其次，研究金属材料的耐蚀性能需要进行一系列的实验。常用的实验方法包括
电化学测试、恒温恒湿实验、实地曝露试验等。其中，电化学测试是研究金属材料耐蚀性能最常用的方法之一。通过测量金属材料在特定电位下的电流密度，可以得到其腐蚀速率，从而评估其耐蚀性能。恒温恒湿实验是模拟金属材料在特定环境条件下的腐蚀行为，通过长时间的暴露条件，可以评估金属材料的耐久性。实地曝露试验是将金属材料置于实际应用环境中，观察其在长时间内的腐蚀情况，评估其耐蚀性能。
另外，对于金属材料耐蚀性能的评价，常采用一些定量指标。常见的指标包括
腐蚀速率、失重方法、电化学阻抗和极化曲线等。腐蚀速率是评估金属材料耐蚀性能的一种常见方法，通过测量金属材料在特定条件下的腐蚀损失重量，可以得到其腐蚀速率。失重方法通过在实验条件下测量金属材料的重量变化，评估其腐蚀程度。电化学阻抗是一种非常常用的评价方法，通过测量金属材料在特定电位下的电流和电压变化，可以计算出其电化学阻抗，从而评估其耐蚀性能。极化曲线测量则是通过测量金属材料在电位变化过程中的电流变化，得到其极化曲线，从而评估其耐蚀性能。
金属材料的耐腐蚀性能
金属材料的耐腐蚀性能 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
金属材料的耐腐蚀性能
概述
变送器与测量介质接触的隔离膜片和远传膜片，是利用金属材料的力学特性，将压力或差压传递给δ室的中心膜片，为了减少压力传递过程中的损耗，一般选用厚度小于的金属材料制成。对薄壁材料使用在腐蚀环境下，在期望寿命内，既要保持良好的力学弹性，又要不发生腐蚀渗漏，就要选择比其它结构件耐腐性更强的材料，一般应选择《均匀腐蚀十级标准》规定四级以上材料（即年腐蚀深度小于）。
表1-1常用合金纯金属的耐腐蚀性能
注：为了改善纯金属的机械性能，在冶炼过程中，根据需要加入微量的其它金属。
表1-2.接触介质部分材质的耐腐蚀性能参考表
注：
标记：●耐蚀性能很好耐蚀性能一般○耐蚀性能差
符号：RT室温 BP沸点
变送器与测量介质接触的隔离膜片和远传膜片，是利用金属材料的力学特性，将压力或差压传递给δ室的中心膜片，为了减少压力传递过程中的损耗，一般选用厚度小于的金属材料制成。对薄壁材料使用在腐蚀环境下，在期望寿命内，既要保持良好的力学弹性，又要不发生腐蚀渗漏，就要选择比其它结构件耐腐性更强的材料，一般应选择《均匀腐蚀十级标准》规定四级以上材料（即年腐蚀深度小于）。
表1-1 常用合金纯金属的耐腐蚀性能
注：为了改善纯金属的机械性能，在冶炼过程中，根据需要加入微量的其它金属。
表1-2.接触介质部分材质的耐腐蚀性能参考表
注：
标记：●耐蚀性能很好耐蚀性能一般○耐蚀性能差
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3) 铁在盐酸中的腐蚀 腐蚀速度与盐酸浓度呈指数关系 / 与碳含量成正比
4) 铁在硫酸中的腐蚀
腐蚀腐蚀与硫酸浓度呈“双峰”规律 硝酸中？HF中？
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二、碳钢、低合金钢的耐蚀性
碳钢在自然环境下不耐蚀，
随碳增加，腐蚀加快？？ — 碳化物的作用？
低合金钢
加入少于3.5%的合金元素
表面形成致密而附着性好的保护性锈层 为了不同目的，开发出各种耐蚀低合金
二、铝合金的耐蚀性
1. 2.
3.
4.
孔蚀—由于表面钝化膜弱点或材质不均匀处保护膜局部破坏 晶间腐蚀—不适当的热处理会导致铝合金晶界处连续析出物形成阴极相，晶 界贫合金元素发生阳极溶解，产生晶间腐蚀 应力腐蚀—热处理强化的高强度铝合金，强度级别越高，应力腐蚀越严重， 它和晶间腐蚀密切相关。 剥落腐蚀—多见于变形铝合金，表面挤压层材料的再结晶层不受腐蚀，此层 之下的发生腐蚀
2、电子结构理论
过渡族金属在形成固溶体时，原子内部电子结构发生变化。 如Fe－Cr合金，Cr原子的3d层缺5个电子，与Fe形成固溶体时，可从Fe处 夺得5个电子，并使Fe进入钝态。
3、表面富集耐蚀相理论
多相合金，表面有一相优先溶解。如α＋β黄铜，β相含Zn多，优先溶解
1）合金基体为阳极，第二相为阴极 优先腐蚀的结果是表面形成疏松、不连续富集相－？不连续 当阳极相不能钝化时，富集相会促进阳极溶解，对耐蚀性不利。
不锈钢分类： 按成分分类：铬钢、镍铬钢、铬锰钢。 按组织分类：奥氏体钢、铁素体钢、马氏体钢、双相钢。 按用途分类：耐海水腐蚀、耐点蚀、耐应力腐蚀、耐硝酸腐蚀不锈钢”。
铁素体钢：发展最早，脆性大 焊接HAZ晶粒粗大，脆 马氏体钢：高碳，高温为奥氏 体组织，调质态使用 奥氏体钢：占不锈钢70％ Ni：塑性↗ 耐碱腐蚀性↗
四、不锈钢的点腐蚀和缝隙腐蚀
取决于钝化膜的稳定性 孔蚀——钝化膜局部破坏，又没足够的氧化条件得以及时修补，露出的基体 成小阳极，外面保持钝化的膜成大阴极。 缝隙腐蚀——在金属表面任何一处沉积物、附着物下面及接头的接合面处， 在与周围相溶液屏蔽的区域和未屏蔽的区域形成了氧浓差电池。
第四节 铜及铜合金的海水腐蚀
第六节 铝及铝合金的耐蚀性
一、纯铝的耐蚀性
铝的平衡电极电位-1.67V，热力学上很不稳定。 铝及铝合金之所以耐腐蚀，是由于表面生成一层惰性的氧化铝薄膜。 氧化铝薄膜：Al2O3或Al2O3.nH2O 氧化铝：中性，酸、碱中都可溶 耐蚀性： 在酸、碱中耐蚀性不好 在大气和中性介质中耐蚀
形成方法 天然铝膜 退火铝膜 水蒸汽作用 铝阳极氧化 铝硬质氧化 铝表面氧化膜厚度/μm 0.05 0.2 1~2 8~20 30~50
铜耐大气腐蚀
铜合金基体和保护膜硬度都很低，因此抗高速海水冲击腐蚀能力很差。
二、黄铜的耐蚀性
黄铜在大气和海水中都很耐蚀
特殊现象 黄铜脱锌－选择性腐蚀：主要发生在热的海水中 应力腐蚀破裂－黄铜弹壳在雨季的季裂，氨脆(NH3) a）韧性差的表面膜破裂 b) 膜优先沿晶界生成 c）膜至一定厚度后脆裂 d) 裂纹扩展，因滑移而中止， 裂纹尖端暴露在溶液中 e) 界间渗透、成膜 f) 下一步裂纹扩展
黄铜 优良的塑性和加工性能 较好的耐蚀性 比纯铜更高的强度 优异的铸造性能，适于铸造复 杂和精致的铸造用品
第五节 镍及其合金的耐蚀性
一、镍的耐蚀性
镍的标准电势－0.25V，比氢低，但镍的阳极过电势高，。 故在非氧化性酸中耐蚀性很好 但在增加氧化剂或通入空气的酸中，腐蚀速度增加 在浓硝酸中易钝化
4、加入合金元素，使表面形成完整的有保护性的腐蚀产物膜
例如钢中加入铜和磷，促进表面生成非晶FeOx.(OH)3-2x保护膜， 能显著提高合金耐大气腐蚀的性能。
二、金属耐蚀合金化机理
1、有序固溶体理论－n/8定律
耐蚀组元与不耐蚀组元形成长程有序固溶体，表面层由单一耐蚀组元的原子 构成，合金耐蚀性大幅提高。耐蚀性明显提高的原子百分比服从n/8定律。 Fe－Cr合金？
水线腐蚀示意图
置入海水中的铁桩？？
氧浓差局部腐蚀：
气液交界处：液面上比紧靠液面下的部分腐蚀轻微 液固界面处：埋在海泥中金属腐蚀的程度比在海水中的 要严重
第十章 金属材料的耐蚀性
第一节 金属耐腐蚀合金化原理
一、利用合金化提高金属耐腐蚀性的途径 1. 提高金属的热力学稳定性
加入热力学稳定性高的元素，在合金表面形成由贵金属的原子组成的表层 局限：1）加贵金属，经济上贵 2）固溶度的限制，很多高浓度固溶合金无法形成
铁素体不锈钢： 晶间腐蚀－贫铬理论，Cr7C3，但消除贫铬的方法刚好相反：
奥氏体不锈钢：8500C～9000C，碳化物固溶， 快冷 铁素体不锈钢：8500C～9000C，碳化物析出。 采取7000C～8000C长时间加热，消除成分不均匀。 造成上述差别的原因： 1）碳在铁素体中的固溶度远远低于在奥氏体中的； 2）铬在铁素体中扩散速度比奥氏体中大两个数量级。
二、不锈钢的晶间腐蚀
腐蚀优先发生在晶粒边界上，并沿晶界向晶内发展
1. 贫铬理论 晶界处形成Cr23C6, 周围贫铬 耐蚀性：n/8规律，12.5at.% 或11.7wt% 铬：铁素体形成元素，耐蚀性↗，塑性↘ 镍：奥氏体形成元素，塑性↗，耐热性↗ 奥氏体不锈钢：18－8不锈钢， 450～8500C缓慢冷却，析出Cr23C6，周围贫铬 （铬的扩散远比碳慢－－敏化处理） 贫铬的防止措施： C：0.03%以下 加Ti、Nb 固溶处理后快冷
密度低，镁合金具有很高的比强度； 优良的抗震性能，比Al合金承受更大的冲击载荷； 优秀的切削加工性能和抛光性能。 但抗蚀性差，必须适当保护才能使用
第七节 钛及钛合金的耐蚀性
钛是热力学上很活泼的金属，其平衡电极电位是-1.63V
但钛表面很容易形成一层保护极好的氧化膜，使之处于钝态，此时电 位大幅度正移，是目前最好的一种耐蚀性材料
一、铜的耐蚀性特点
Cu Cu2+ + 2e Cu Cu+ + e 标准电极电位为 ＋0.34 V (SHE) 标准电极电位为 ＋0.52 V (SHE)
2+ 因此， 多数情况下铜在溶液中形成Cu 离子。
铜在一般水溶液中不会发生析氢腐蚀，可发生吸氧腐蚀 铜在含氧化剂的的溶液中会发生析氢腐蚀，也会发生吸氧腐蚀 如浓硫酸中：钢钝化，铜则腐蚀（钝化能力差） 铜的热力学稳定性高 表面形成了氧化亚铜Cu2O保护膜
第二节 钢和铁的耐蚀性
一、铁的耐蚀性特点
铁的耐蚀性很差，可能原因是： 1）铁及其氧化物上的析氢过电势和吸氧过电势都很低，容易发生析 氢和吸氧腐蚀，所以耐蚀性很差。 2）铁锈和Fe2+可作为阴极去极化剂加速铁腐蚀： Fe3O4 + H2O + 2e 3FeO + 2OH－ Fe3+＋e = Fe2+ 3) 铁在自然环境下难钝化，灰铸铁或碳 钢中的石墨或碳化物是高效微阴极，加 速铁腐蚀 4) 铁的腐蚀产物保护性较差，可能是初 期形成易溶的Fe(OH)2 5) 铁易形成氧浓差电池，引起缝隙腐蚀
钛合金表面钝化膜的自修复能力非常强 与不锈钢相比，钛的钝化有下列特点：
1）致钝电位低
2）温度钝化电势区宽 3）Cl-存在时，不会破坏钝化膜－耐氯化物腐蚀
钛合金在化学工业中是耐腐蚀最好的金属材料－但是贵 钛在高温下不稳定，能与氧、硫、碳等发生剧烈反应－不耐高温氧化或腐蚀
高
Ti合金的强度与优质钢相近，比强度比任何合金都 优良的耐蚀性 Ti合金的压力加工性能良好 但冶炼技术复杂，成本高
二、合金元素对镍基合金的蚀性的影响
Cu：提高镍在还原性介质中的耐蚀性，及在海水中的均匀钝性？ Cr：赋予镍在氧化性介质中的耐蚀性及高温抗氧化能力？ Mo：提高在还原酸中的耐蚀能力 Mn：改善镍在含硫高温气体中的耐蚀性 Si： 提高抗浓硫酸腐蚀和提高强度 Fe：提高强度，对耐蚀性作用不大 Ni-Cu、Ni-Cr、Ni-Mo、Ni-Cr-Mo合金
灰铸铁或碳钢在硫酸中腐蚀，疏松石墨或碳化物富集在表面，加速腐蚀
当阳极相能钝化时，疏松富集相能促进钝化，提高耐蚀性。
灰铸铁或碳钢在硝酸中腐蚀，表面富集的石墨或碳化物促进基体钝化
2）合金基体为阴极，第二相为阳极 优先腐蚀的结果是表面形成连续富集相（？连续），耐蚀性提高
4、表面富集耐蚀组分形成完整结晶层理论 5、表面负极阴极性合金元素促使阳极钝化的理论 6、贵金属元素表面富集理论 7、表面形成致密的腐蚀产物膜
2. 阻滞阴极过程
1）减少合金中的活性阴极面积：阴极相上析氢过电势低 2）加入析氢过电势高的合金元素
3. 阻滞阴极过程
1）减少合金中阳极相的面积：当第二相是阳极时－实际很少 2）加入易钝化的合金元素：Cr、Al 3）加入强阴极性合金元素，促进合金钝化 限制：1）腐蚀体系可钝化，否则适得其反。 2）加入的钝化元素要与腐蚀体系相适应，使阳极极化刚好落在钝化区
铝合金 优良的塑性和加工性能（变形 铝合金化）和优异的铸造性能 （铸造铝合金） 较好的耐蚀性 比纯铝更高的强度
第七节 镁及镁合金的耐蚀性
纯镁的平衡电极电位-2.3V，热力学上非常不稳定。
镁表面也会生成一层暗色氧化膜，但不够致密，且脆，保护性很差。
镁合金在酸性、中性和碱性溶液中耐蚀性都不好 但在pH﹥11的强碱中可以生成稳定的钝化膜，耐蚀性较好 若强碱中含Cl－，钝化膜会遭到破坏，耐蚀性下降 通常纯镁比镁合金的耐蚀性好些 镁合金经氧化处理后，耐蚀性尚好，一般氧化后还需涂层保护
耐候钢 耐海水腐蚀钢 耐高温高压氢和氮腐蚀钢 耐硫化物应力腐蚀开裂钢
第三节 不锈钢的耐蚀性
一、不锈钢的种类及一般耐蚀性 不锈钢：在空气中耐蚀的钢。 耐酸钢：在各种侵蚀性较强的介质中耐蚀的钢。 不锈耐酸钢：不锈钢和耐酸钢的统称，简称“不锈钢”。
不锈钢在氧化性足够强的环境下，在其表面生成一层钝化膜，这种钝 化膜十分致密且容易自行修复，所以在很多介质中都是耐蚀的。
三、不锈钢的应力腐蚀
应力腐蚀条件：特定的合金成分、拉应力、特定的介质
不锈钢在热浓氯化物、热浓碱、高温水、硫化物中均可发生SCC
不锈钢：钝化表面在Cl-作用下，表面薄弱点处先破裂 自催化酸化作用－孔蚀、应力腐蚀 在外力作用下加速—破坏钝化条件 奥氏体不锈钢：（111）面滑移，层错结构，位错在基体与膜的界面处塞 积，塞积端部应力大，导致膜破裂 铁素体不锈钢：(112)、(110)、(123)面滑移，交叉滑移，网状位错结构， 不易形成粗大滑移台阶，应力腐蚀敏感性小。
遗留问题：氧浓差电池
氧含量低的部位为阳极 氧含量高的部位为阴极
均匀腐蚀：氧含量高，金属均匀腐蚀速度大 －动力学 氧浓差腐蚀：氧含量高的部位为阴极不腐蚀－热力学，电极电位 O2+2H2O+4e → 4OH－
矛盾？
氧含量高，得电子多，促进阳极区的溶解
水线腐蚀：浸在水中的金属设备，气液交界部分比紧靠液面以下部分腐蚀轻微 例子：置入水中的铁桩，在固－液界面处，埋在砂土中的腐蚀程度比在水中部 分的严重。