碳钢与低合金钢的腐蚀性能

常用金属材料的耐蚀性 （2）P：
⑥耐磨用钢:农机、矿山机械、建筑机械。
常用金属材料的耐蚀性
5.2 碳钢的腐蚀特性
Fe-C合金在室温下有三种相：铁素体、渗碳体和石墨。铁素 体为含碳﹤0.08% 的Fe-C合金。
5.2.1化学成分对腐蚀的影响：
普通碳钢的化学成分主要是:C,Si,Mn,P,S。
1、碳:
常用金属材料的耐蚀性
在酸性溶液中含碳量增加，腐蚀率增大；但在氧化性酸中, 含 碳量增加到一定程度，腐蚀率下降；在大气、淡水、海水等中性溶 液中，碳的影响不大。
造成腐蚀的主要原因：海洋大气中含有大量的氯化物微粒 （NaCl，MgCl2等），这种微粒落在钢的表面，形成电解质的湿膜。
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2、合金元素对钢的耐大气腐蚀性能的影响
（1）Cu： 提高耐蚀的机理有几种解释：
①钢与表面二次析出的铜之间的阴极接触，能够使钢的阳极钝化。 ②铜在基体与锈层之间形成以CuO为主要成分的阻挡层，这种阻挡 层与基体结合牢固，具有较好的保护作用； ③铜与磷等合金元素改变了锈层的吸湿性，从而提高了临界湿度， 有利于提高耐蚀性。
原因：在非氧化性酸中，钢中含碳量的增加使渗碳体量增多， 使渗碳体与基体形成的微电池增多，腐蚀加剧。在其它条件相同时， 含碳量﹥0.6%时，腐蚀程度明显增大（珠光体量增加）。
在氧化性酸中，作为阴极相的渗碳体愈多，愈能促进钢的钝化。
2、Si：
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在碳钢的规格范围内对腐蚀没有什么影响。含硅量只有在很高 时才具有耐酸性和抗高温氧化性，但这已经不属于碳钢和低合金钢 的范畴。
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第5章 碳钢与低合金钢的腐蚀性能
在钢材的总产量中碳钢占85%左右,低合金钢约占据10%,是结 构材料中的重要材料。碳钢指碳含量小于1.7%的铁碳合金。
一般说来,碳钢在各种环境中的耐蚀性较差,不属于耐蚀材料。 但是，由于其用途较为广泛，了解碳钢在各种环境中的腐蚀行为， 对钢材的正确选用和防护，提高使用的经济效益无疑是非常重要的。
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5.1概述
5.1.1钢的分类:
1、 按化学成份分：
⑴工业纯铁 含碳小于0.04%
⑵碳素钢
低碳钢含碳<0.25% 中碳钢 0.25～0.6% 高碳钢 >0.6%
低、中碳钢主要用于结构钢 高碳钢主要用于工具钢
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低合金钢 <5%(合金元素总含量) ⑶合金钢 中合金钢 5～10%
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5.3 耐蚀低合金钢
耐蚀低合金钢是在碳钢基础上添加少量多元合金元素而形成的。
合金元素的添加主要为改善钢在不同腐蚀环境中的耐蚀性，但 同时也会对钢的力学性能和工艺带来较大的影响。
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5.3.1耐大气腐蚀的低合金钢
1、大气腐蚀环境及其影响因素：
（1）乡村大气
造成腐蚀的主要原因是:形成有利于电化学腐蚀的湿膜。
高合金钢 >10% 特点组织和性能发生了根本变化
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2、 按质量分：
①普通碳素结构钢(Q235) （甲类钢，保证机械性能；乙类钢，不保证机械性能，只规定化学 成分） ②优质碳素结构钢(45) S〈0.045%，P〈0.040%
③高级优质钢 S〈0.030%， P〈0.035%
常用金属材料的耐蚀性
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2、种类
①高强度钢： 屈服强度范围300～700MPa
②低温用钢：-40～105℃用于制氧及乙烯装置。 ③耐蚀用钢:耐海水用钢，耐大气腐蚀，抗氨、氮用钢等。
常用金属材料的耐蚀性 ④钢筋用钢:（钢筋腐蚀是目前的一个研究热点）与碳素钢相比， 可节约材料40～60%。
⑤钢轨用钢:（Mn、Si、Cu,提高含磷量可提高耐大气腐蚀。）
3、 按用途分：
结构钢 工具钢 不锈钢 弹簧钢
常用金属材料的耐蚀性 耐热钢 高锰钢 锅炉用钢 造船用钢
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5.1.2低合金钢的发展和种类
1、发展
低合金钢在19世纪70年代在工业上开始应用,但发展缓慢,直到 上世纪50年代后期，由于科学技术及工业进步,对低合金钢的需要 量不断增加,才促使它迅速发展起来,成为钢铁材料的一大支柱。
常用金属材料的耐蚀性 （2）工业大气（存在一定工业污染的大气）：
影响腐蚀的主要因素：污染成分和含量（主要有SO2，H2S。 CO2，NO2，NO及HCl等）以及水分。
造成腐蚀的主要原因是形成酸性电解质。钢在工业大气中的腐 蚀速度要比在乡村大气高1-2倍。
常用金属材料的耐蚀性 （3）Hale Waihona Puke Baidu洋大气：
钢在海洋大气中的腐蚀比前两种情况严重得多
主要夹杂物：FeS，（MnFe）S，MnS
常用金属材料的耐蚀性
5.2.3钢的组织对腐蚀的影响：
1、渗碳体量增加，（碳高，珠光体量多），对非钝化体系的碳钢 来说，腐蚀速度增加。
原因：碳化物作为阴极性夹杂，对非钝化体系的钢而言，阴极效率 增大，腐蚀速度增加。
2、球状珠光体比片状珠光体耐蚀性好。
原因：阴极效率低。
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5.2.4碳钢在普通环境中的腐蚀倾向：
1、在气氛中：
在一般干燥空气或气氛中比在潮湿空气中的腐蚀性小，大陆 气候比海洋大气腐蚀小。
注：碳钢在大气中的腐蚀也会因成分、湿度、温度、气流和 光照的不同而不同，大多情况下为0.2～0.5mm/年。
2、在液体中：
绝大多数酸、碱、盐的水溶液对碳钢均有很强的腐蚀性。
（Si的存在形式：形成固溶体）
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3、Mn：
在碳钢范围内影响不大。有报道认为，增加锰的含量使碳钢的 耐蚀性下降（稳定珠光体），但由于Mn能减少硫的有害作用，反而 可使碳钢的耐蚀性得到改善。
（Mn的存在形式：形成固溶体）
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4、S：
在酸性溶液中耐蚀性大大降低，在大气或中性溶液中，硫化物 夹杂是局部腐蚀的诱发源，因此，含量越低越好。
（形成化合物，共晶体）
5、P：
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对腐蚀的影响因环境而异。 在酸性溶液中与硫一样是有害的（磷化物存在）； 改善在大气、海水中的耐蚀性。
注：磷严重降低钢的韧性，因此，一般不会用提高磷来提高耐蚀性
常用金属材料的耐蚀性
5.2.2夹杂物对腐蚀的影响：
各类夹杂物都将严重恶化钢的耐蚀性。 原因：夹杂物破坏了钢的连续性和均匀性，增加钢的微电池对。