不锈钢腐蚀的分析
不锈钢的腐蚀
不锈钢的腐蚀一、不锈钢的腐蚀发生原因不锈钢的不锈特性是由于钢板表面特殊的钝化保护膜，首先简单介绍一下不锈钢的耐蚀机理，即钝化膜理论。
所谓钝化膜就是在不锈钢表面有一层以Cr(铬)与氧结合的Cr2O3 （三氧化二铬）为主的薄膜它是在金属表面形成厚度约100万分之数mm的不动态皮膜。
由于这个薄膜的存在使不锈钢基体在各种介质中腐蚀受阻，这种现象称为钝化。
这种钝化膜的形成有两种情况，一种是不锈钢本身就有自钝化的能力，这种自钝化能力随铬含量的提高而加快。
另一种较广泛的形成条件是不锈钢在各种水溶液（电解质）中，在被腐蚀的过程中形成钝化膜而使腐蚀受阻。
不锈钢对比炭钢或铝耐蚀性突出优秀. 但不是象金或者铂金那样绝对不生锈的金属.但受到其他什么原因不动态皮膜受到破坏不能再生的话不锈钢也会生锈，就是腐蚀。
一般不锈钢的腐蚀类型分为两类：均匀腐蚀、局部腐蚀，随着不锈钢在人们生活中的普及，派生出了新的腐蚀类型——“锈蚀”。
有防止浮动体皮膜再生作用的物质有氯离子（Cl）(铅分,漂白剂,聚氯烧毁时的煤烟,盐酸),硫磺氧化剂(汽车,工厂等的燃烧排气Gas,温泉蒸汽,火山烟,火山灰)等.煤烟，粉尘等附着到不锈表面，可促进氯离子等的附着力或防碍对于表面的氧化供应.还有铁粉等的异种金属附着到表面，可使金属本身变成锈，也使不锈钢自身也生锈.二、腐蚀原因物质及作用三、腐蚀的种类及对策1、均匀腐蚀均匀腐蚀是指裸露在腐蚀环境的金属表面全部发生电化学或化学反应，均匀受到腐蚀。
这种腐蚀也可以测量其进行速度，也可以预测以后的腐蚀程度，设定安全系数，设定材料的使用期，所以它是众多腐蚀种类中最不危险的腐蚀，通常均匀腐蚀的腐蚀程度按照重量、厚度减少的多少来衡量。
除了特殊环境以外，不锈钢的均匀腐蚀的速度极低，使用寿命长，维护费用低。
区分 防止对策① 对于使用环境的评价 ② 正确的表面状态和设计适用 ③ 选择适用的钢种 ④ 周期性的有机管理全面腐蚀 - 选择适用于环境的钢种. 例) 海水 : 316,316L, 高温: 321 - 各种表面处理 (Mirror 等)局部腐蚀晶间腐蚀- 固溶化热处理 :把在高温中稀出的炭化物完全再固溶后急冷 - [C]含量的低减 : 0.03%以下 - 选择安定化的钢种 : Ti, Nb 添加钢 孔蚀- 纺织与氯环境的接触- 表面处理 : 研磨加工 (例 ; Mirror 等) - 焊接部实施热处理- 使用在氯环境下不发生反映的材料 : Mo 添加钢(316,316L) - N 的强化缝隙腐蚀 应力腐蚀 - 加工后解除应力, 必要解除应力集中部.- 解除应力实施热处理- 使用在应力腐蚀环境下不发生反映的材料 - 使用Ni 更高层钢种Galvanic 腐蚀- 优先以电气化学性质类似材料的接触防止腐蚀干式腐蚀 湿式腐蚀 全面腐蚀 均匀腐蚀局部腐蚀因环境引起的龟裂电位腐蚀 孔蚀/点蚀缝隙腐蚀 晶间腐蚀 应力腐蚀龟裂 腐蚀疲劳龟裂氢气脆性龟裂 微生物腐蚀Microbialogically Influenced CorrosionPittingUniform CorrosionIntergranular Corrosion Galvanic Corrosion Stress Corrosion Cracking Stress Fatigue CrackingHydrogen Embrittlement Cracking Wet CorrosionDry CorrosionCrevice Corrosion 因环境引起缝隙腐蚀(CreviceCorrosion)孔蚀(PittingCorrosion) 应力腐蚀(StressCorrosio nCracking)电位腐蚀(GalvanicCorrosion)晶间腐蚀(Intergranular Corrosion)局部腐蚀全面腐蚀 BaseCathod (Noble)Anode (Active)表7-1不锈钢耐蚀性的十级标准如果在使用过程中要求保持镜面或尺寸精密的设备应选用1-3级的不锈钢；要求长期不漏或要求使用年限的设备，应选用2-5级；对于检修方便或寿命不需很长的设备可选用4-7级的不锈钢。
不锈钢的适用条件及腐蚀原因
不锈钢的适用条件及腐蚀原因1、304型不锈钢这是最廉价、最广泛使用的奥氏体不锈钢（如食品、化工、原子能等工业设备）。
适用于一般的有机和无机介质。
例如，浓度＜30％、温度≤100℃或浓度≥30％、温度＜50℃的硝酸；温度≤100℃的各种浓度的碳酸、氨水和醇类。
在硫酸和盐酸中的耐蚀性差；尤其对含氯介质(如冷却水)引起的缝隙腐蚀最敏感。
2、304L 型不锈钢.耐蚀性和用途与304 型基本相同。
由于含碳量更低（≤0.03％），故耐蚀性（尤其耐晶间腐蚀, 包括焊缝区）和可焊性更好，可用于半焊式或全焊式PHE。
3、316 型不锈钢适用于一般的有机和无机介质。
例如,天然冷却水、冷却塔水、软化水；碳酸；浓度＜50％的醋酸和苛性碱液；醇类和丙酮等溶剂；温度≤100℃的稀硝酸（浓度＜20％＝、稀磷酸（浓度＜30％＝等。
但是,不宜用于硫酸。
由于约含2％的Mo，故在海水和其他含氯介质中的耐蚀性比304 型好,完全可以替代304 型。
4、316L型不锈钢耐蚀性和用途与316L型基本相同。
由于含碳量更低（≤0.03％），故可焊性和焊后的耐蚀性也更好，可用于半焊式或全焊式PHE。
5、317 型不锈钢适合要求比316 型使用寿命更长的工况。
由于Cr、Mo、Ni元素的含量比316 型稍高，故耐缝隙腐蚀、点蚀和应力腐蚀的性能更好。
6、AISI 904L或 SUS 890L 型不锈钢这是一种兼顾了价格与耐蚀性的高性价比的奥氏体不锈钢，其耐蚀性比以上几种材料好,特别适合一般的硫酸、磷酸等酸类和卤化物（含Cl—、F—）。
由于Cr、Ni、Mo含量较高，故具有良好的耐应力腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀性能。
7、Avesta 254 SMO高级不锈钢这是一种通过提高Mo含量对316 型进行了改进的超低碳高级不锈钢，具有优良的耐氯化物点蚀和缝隙腐蚀性能，适用于不能用316 型的含盐水、无机酸等介质。
8、Avesta 654 SMO高级不锈钢这是一种Cr、Ni、Mo、N含量均高于254 SMO 的超低碳高级不锈钢,耐氯化物腐蚀的性能比254 SMO更好,可用于冷的海水。
不锈钢的腐蚀汇总
不锈钢的腐蚀汇总不锈钢是一种具有抗腐蚀性能的金属材料，但并不意味着它永远不会受到腐蚀。
不锈钢的腐蚀主要分为表面腐蚀和晶间腐蚀两种类型。
下面将对不锈钢的腐蚀进行汇总。
1.表面腐蚀：表面腐蚀是指不锈钢表面出现的腐蚀现象，主要包括以下几种形式：(1)点蚀腐蚀：在不锈钢表面出现点状或局部蚀坑，造成表面粗糙或凹凸不平。
(2)划痕腐蚀：在不锈钢表面被金属或硬物划伤后，形成划痕，并容易导致腐蚀。
(3)斑点腐蚀：不锈钢表面产生颜色斑点，造成局部腐蚀。
(4)锈斑：不锈钢表面出现红褐色污渍，这是由于钢材表面被污染或长期接触含酸性物质而引起的。
(5)晕渍：不锈钢表面出现黄褐色晕渍，主要由于长时间暴露在含铁、含锰或含硅物质中引起。
2.晶间腐蚀：晶间腐蚀是指不锈钢在特定条件下，沿晶界产生的腐蚀现象，主要包括以下几种形式：(1)焊缝腐蚀：在焊接不锈钢时，由于热影响区结构的变化，易发生晶间腐蚀。
(2)沉淀物腐蚀：不锈钢在低温高温交替作用下，沉淀物会析出并导致晶间腐蚀。
(3)碳化物腐蚀：不锈钢在高温下，碳元素容易与铬结合形成铬碳化物，导致晶间腐蚀加剧。
(4)硝化物腐蚀：不锈钢在含有硝酸盐的环境中易引起晶间腐蚀。
为了预防不锈钢的腐蚀，可以采取以下措施：(1)定期清洗：定期清洗不锈钢表面，防止污染物长时间附着在表面。
(2)防止划伤：避免使用金属或硬物直接刮伤不锈钢表面，以免导致腐蚀。
(3)控制环境：避免长时间暴露在含酸性、含碱性或含盐性物质的环境中。
(4)注意焊接：焊接不锈钢时，应选择合适的焊接方法和材料，防止产生焊缝腐蚀。
(5)注意使用温度：避免不锈钢长时间处于高温或低温环境中，以免加剧晶间腐蚀。
总之，虽然不锈钢具有抗腐蚀性能，但在特定条件下仍然可能发生腐蚀，因此在使用和维护过程中需要注意预防腐蚀的措施。
不锈钢均匀腐蚀的原因
不锈钢均匀腐蚀的原因
不锈钢均匀腐蚀的原因主要有以下几个：
1. 腐蚀介质：不锈钢在某些强氧化性介质（如盐水、酸溶液、碱溶液等）的作用下，会发生腐蚀反应。
这些介质中的氧气或氯离子会与不锈钢表面的铬元素发生反应，导致铬的离子化和析出，进而破坏不锈钢的腐蚀抵抗能力。
2. 不锈钢表面缺陷：不锈钢表面的缺陷（如划痕、凹陷、氧化层不连续等）会导致介质在这些缺陷处聚集，并进一步加速腐蚀的发生。
缺陷处的局部电位较低，容易被剧烈腐蚀。
3. 温度和湿度：高温和高湿度环境下，不锈钢容易发生均匀腐蚀。
高温会加快腐蚀反应的速率，而高湿度的环境则提供了足够的水分供腐蚀介质的反应。
4. 不锈钢材质：不同材质的不锈钢在腐蚀性介质中的腐蚀抵抗能力是不同的。
不同牌号的不锈钢中添加的合金元素和比例不同，因此其腐蚀抵抗性也不同。
一些低合金不锈钢在特定条件下容易发生均匀腐蚀。
综上所述，不锈钢均匀腐蚀的原因是多方面的，涉及到腐蚀介质、表面缺陷、温度湿度和不锈钢材质等因素的综合作用。
正确选择合适的不锈钢材质和采取必要的防护措施，可以减少不锈钢的均匀腐蚀。
不锈钢材料的腐蚀与耐久性研究
不锈钢材料的腐蚀与耐久性研究不锈钢是一种具有高强度、高韧性和耐蚀性的金属材料。
它被广泛应用于建筑、化工、制药、食品加工、航空航天、船舶制造等众多领域。
其中，耐腐蚀性是不锈钢最重要的特性之一。
在实际运用中，不锈钢材料是否具有良好的耐蚀性对其使用寿命和性能有很大的影响。
不锈钢腐蚀的原因不锈钢腐蚀是由于所处环境的氧化还原电位在不锈钢材料的自蚀电位和保护电位之间，导致材料发生失去金属的过程。
因此，改善不锈钢耐蚀性的策略通常是通过加强阳极保护以及制造更具均匀和更加致密的钢材来实现。
不锈钢材料的耐久性1.物理和化学制造方法：不锈钢的耐久性与其有效的制造流程有很大的关系。
制造过程中需要采用适当的化学和物理工艺来生产更高质量的不锈钢材料。
例如，在制造过程中添加合适的合金元素来增强不锈钢的抗腐蚀性能，生产耐久性更好的产品。
2.环境因素：不锈钢材料在不同环境条件下的耐久性也有显著差异。
例如，在地震、腐蚀、化学浸泡和其他条件下，不锈钢材料的耐久性可能会受到影响。
因此，科学家们需要关注这些环境条件，并采取措施来增强不锈钢材料的抗蚀性。
3.材料设计：不锈钢材料的设计是影响其耐久性的另一个因素。
材料生产商可以采用不同的结构和设计来改善不锈钢的性能，以满足特定的应用需求。
例如，通过降低不锈钢的晶粒大小来增强其强度和硬度，同时提高材料的耐蚀性。
4.维护和保养：在使用不锈钢材料时，定期维护和保养很重要，以确保其长期的耐久性。
例如，要在使用不锈钢产品后进行彻底的清洁和干燥工作，以避免材料表面上的腐蚀物聚集和凝结。
不锈钢材料在不同行业中的应用1.建筑业：不锈钢材料在建筑领域中广泛应用，例如制造扶手、阳台、门窗等。
这些产品需要具有耐腐蚀性和美观性，以便提供长期的使用寿命和价值。
2.医药行业：在医药生产行业，不锈钢承担很重要的生产任务，例如制造压缩机、反应器等设备。
这些产品需要耐腐蚀性和质量可靠，以确保生产过程的稳定和安全。
3.食品加工行业：在食品加工行业，不锈钢材料被广泛应用于储存和加工食品。
中国不锈钢腐蚀手册
中国不锈钢腐蚀手册中国不锈钢腐蚀手册第一章：引言不锈钢是一种重要的金属材料，广泛应用于各个领域。
它具有耐腐蚀、耐高温、抗氧化等优良性能，因此在化工、石油、能源、建筑等行业中得到了广泛应用。
然而，不锈钢在特定条件下也会发生腐蚀，因此对不锈钢的腐蚀进行研究和控制具有重要意义。
第二章：不锈钢的腐蚀机理不锈钢的腐蚀主要是由于外界环境中存在的氧、水和其他化学物质对其表面的侵蚀作用。
当不锈钢表面的保护层被破坏或者不完整时，这些侵蚀物质会与金属表面发生反应，导致不锈钢发生腐蚀。
不锈钢的腐蚀主要有普通腐蚀、点蚀、应力腐蚀等形式。
第三章：不锈钢的分类和性能根据不锈钢中含有的合金元素和组织结构的不同，可以将其分为多种类型，如奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、双相不锈钢等。
每种类型的不锈钢具有不同的耐腐蚀性能和适用范围。
在选择不锈钢材料时，需要根据具体的使用环境和要求来确定。
第四章：不锈钢的防腐措施为了延长不锈钢的使用寿命和减少腐蚀的发生，需要采取一系列的防腐措施。
首先，要保证不锈钢表面的清洁和光洁度，避免表面附着物和污染物对其产生影响。
其次，可以通过电化学方法对不锈钢进行保护，如阳极保护、阴极保护等。
此外，还可以采用涂层、包覆等方式来增加不锈钢的耐腐蚀性能。
第五章：常见问题与解决方法在使用过程中，可能会遇到一些常见的问题，如不锈钢表面出现斑点、起皮、变色等现象。
这些问题可能是由于不锈钢材料本身存在缺陷或者使用条件不当所导致的。
对于这些问题，可以通过调整使用条件、更换材料或者采取其他措施来解决。
第六章：案例分析本章将通过一些实际案例来分析不锈钢腐蚀问题的原因和解决方法。
通过对这些案例的分析，可以更好地理解不锈钢腐蚀的机理和防护措施。
第七章：结论通过对中国不锈钢腐蚀手册的编写，我们对不锈钢的腐蚀机理和防护措施有了更深入的了解。
希望这本手册能够为广大工程技术人员提供参考，帮助他们更好地应对不锈钢腐蚀问题，提高工作效率和产品质量。
不锈钢的腐蚀和耐腐蚀原理
不锈钢的腐蚀和耐腐蚀原理不锈钢是一种常见的金属材料，它具有良好的腐蚀和耐腐蚀性能，被广泛应用于制造各种不锈钢制品。
不锈钢的腐蚀和耐腐蚀原理主要涉及以下几个方面。
首先，不锈钢的腐蚀性是基于其成分的特性。
不锈钢的主要成分是铁、铬和镍等金属元素。
其中，铬是不锈钢的主要合金元素之一，其含量越高，不锈钢的耐腐蚀性就越好。
当不锈钢表面形成一层薄而致密的氧化铬层时，可以有效地防止金属离子的扩散和电子的传导，从而保护了不锈钢的表面免受腐蚀的侵害。
其次，不锈钢的腐蚀和耐腐蚀性还与环境因素有关。
一般情况下，如果不锈钢表面的氧化铬层没有被破坏或污染，那么它可以在大气中、淡水中和低浓度的酸性和碱性溶液中具有较好的耐腐蚀性。
然而，如果不锈钢表面的氧化铬层被破坏或污染，例如由于化学腐蚀剂、盐腐蚀等原因，它的耐腐蚀性将受到影响，容易发生腐蚀。
而且，不锈钢的腐蚀和耐腐蚀性还与金属材料的晶体结构和组织特性有关。
不锈钢可以通过热处理和冷加工等工艺加工，使得其晶体结构更加致密和稳定。
例如，不锈钢经过固溶处理和冷加工后，可以提高其抗氯化物应力腐蚀开裂的性能。
此外，不锈钢中的一些合金元素，如铜、钼等，还可以通过固溶强化、析出强化等方式增加不锈钢的强度和耐腐蚀性能。
最后，不锈钢的腐蚀和耐腐蚀性还与不锈钢表面的处理和保护有关。
不锈钢表面可以通过化学处理、机械抛光、电镀、喷涂等方式进行处理，以提高其耐腐蚀性。
例如，不锈钢可以通过酸洗、喷砂、喷丸等方式除去表面的氧化皮和污染物，进一步加强其表面的保护层。
综上所述，不锈钢的腐蚀和耐腐蚀原理主要涉及成分特性、环境因素、晶体结构和组织特性以及表面处理和保护等方面。
这些因素共同作用，使得不锈钢具有良好的腐蚀和耐腐蚀性能，能够在各种恶劣环境中保持其外观和功能的长期稳定性。
不锈钢的腐蚀解读
电偶腐蚀
定义：异种金属在同一介质中接触，由于 腐蚀电位不相等有电偶电流流动，使电位 较低的金属溶解速度增加，造成接触处的 局部腐蚀，而电位较高的金属，溶解速度 反而减小，这就是电偶腐蚀。 原理：腐蚀电位较低的金属由于和腐蚀电 位较高的金属接触而产生阳极极化，其结 果是溶解速度增加，而电位较高的金属， 由于和电位较低的金属接触而产生阴极极 化，结果是溶解速度下降，即受到了阴极 保护。
控制
铁素体不锈钢 奥氏体不锈钢 1.对敏化态的铁素不锈钢，1.固溶处理： 700~800℃回火处理。 1100~1150 ℃保温、 水冷。 2.降低C含量。 2.降低C含量。 3. Ti、Nb加入形成碳化 物。 4.采用双相钢。
Байду номын сангаас间腐蚀
点腐蚀
1.概念：在不锈钢表 面局部地区，出现向 深处发展的腐蚀小孔， 其余地区不腐蚀或腐 蚀很轻微。 2.危害：材料在均匀 腐蚀不明显的情况下 腐蚀穿孔。例：地下 输油、油气管道，换 热器钢管。
不锈钢典型腐蚀
均匀腐蚀 电偶腐蚀 应力腐蚀开裂(SCC 缝隙腐蚀
)
晶间腐蚀
点蚀
磨损腐蚀
微生物(细菌)腐蚀
均匀（全面）腐蚀
定义：材料整个表面发生腐蚀。 特征：可见、对不锈钢而言危害性最小。
均匀（全面）腐蚀
均匀（全面）腐蚀
影响因素 1.材料所在环境及其变化（氧化性介质、强 氧化性介质、介质的选择性） 2.金属表面的电极电位。 3.介质溶液的浓度、温度等。
缝隙腐蚀
影响因素 1.金属本身对腐蚀的敏感性。 2.介质中氯离子的浓度越高，越容易发生缝 隙腐蚀。溴离子、碘离子 3.溶解氧的浓度若大于0.5ppm时便会引起腐 蚀。 4.一般温度越高，缝隙腐蚀的危险性越大。
不锈钢的主要腐蚀形式
不锈钢的主要腐蚀形式不锈钢是一种具有耐腐蚀性能的金属材料，广泛应用于各个行业中。
虽然不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，但仍然存在各种主要的腐蚀形式。
本文将以不锈钢的主要腐蚀形式为标题，详细介绍这些腐蚀形式及其防护措施。
一、晶间腐蚀晶间腐蚀是不锈钢常见的腐蚀形式之一。
当不锈钢在高温条件下进行焊接或加热处理时，会发生晶间腐蚀。
这是由于在焊接或加热过程中，不锈钢中的铬元素与碳结合形成了铬碳化物，导致铬元素在晶界附近耗尽，使晶界处变得脆弱，易于腐蚀。
防护措施：避免在高温条件下对不锈钢进行焊接或加热处理，选择合适的焊接工艺和焊接材料，以减少晶间腐蚀的风险。
二、点蚀腐蚀点蚀腐蚀是不锈钢的另一种常见腐蚀形式。
它主要发生在不锈钢表面的局部区域，形成小孔或凹坑。
点蚀腐蚀通常由于某些有害物质的存在，如氯离子、硫化物离子等，以及环境中的潮湿和氧气。
防护措施：选择适当的不锈钢材料，避免在含有有害物质的环境中使用不锈钢；定期清洁不锈钢表面，以去除有害物质的积累。
三、应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂是不锈钢在一定应力条件下发生的一种腐蚀形式。
当不锈钢处于某种腐蚀介质中，并承受一定的拉伸应力时，会发生应力腐蚀开裂。
这种腐蚀形式通常发生在高温和高应力环境中。
防护措施：合理设计和使用不锈钢结构，避免过大的应力集中；选择合适的不锈钢材料，抗应力腐蚀开裂能力更强。
四、氯化物腐蚀氯化物腐蚀是指不锈钢在氯化物存在的环境中受到的腐蚀。
氯化物是不锈钢最常见的腐蚀介质之一，它能够破坏不锈钢表面的保护膜，导致腐蚀的发生。
防护措施：避免不锈钢与氯化物接触的环境，如海水、盐雾等；在氯化物环境中使用合适的不锈钢材料，如增加钼含量的不锈钢。
五、酸蚀腐蚀酸蚀腐蚀是指不锈钢在酸性环境中的腐蚀。
酸性介质能够破坏不锈钢表面的保护膜，并进一步侵蚀金属表面。
防护措施：选择抗酸性能较好的不锈钢材料，如含有高铬和高镍的不锈钢；避免不锈钢长时间暴露在酸性介质中。
不锈钢虽然具有良好的耐腐蚀性能，但仍然存在晶间腐蚀、点蚀腐蚀、应力腐蚀开裂、氯化物腐蚀和酸蚀腐蚀等主要腐蚀形式。
不锈钢的腐蚀方式与腐蚀性能
不锈钢的腐蚀方式与腐蚀性能⑴不锈钢的腐蚀方式简介在众多的工业用途中，不锈钢能提供令人满意的耐蚀性能。
根据使用的经验来看，除机械失效外，不锈钢的腐蚀主要表现在：不锈钢的一种严重的腐蚀形式是局部腐蚀（亦即应力腐蚀开裂，点腐蚀，晶间腐蚀，腐蚀疲劳以及缝隙腐蚀）。
①应力腐蚀开裂（SCC）应力腐蚀开裂是指承受应力的合金在腐蚀性环境中由于裂纹的扩展而产生失效的一种形式。
应力腐蚀开裂具有脆性断口形貌，但它也可能发生于韧性高的材料中。
发生应力腐蚀开裂的必要条件是要有拉应力（不论是参与应力还是外加应力，或者两者兼而有之）和特定的腐蚀介质存在。
裂纹的形成和扩展大致与拉应力方向垂直。
这个导致应力腐蚀开裂的应力值，要比没有腐蚀介质存在时材料断裂所需要的应力值小得多。
在微观上，穿过晶粒的裂纹称为穿晶裂纹，而沿晶界扩展的裂纹称为沿晶裂纹，当应力腐蚀开裂扩展至一定的深度时（此处，承受荷载的材料断面上的应力达到它在空气中的断裂应力），则材料就按正常的裂纹（在韧性材料中，通常是通过显微缺陷的聚合）而断开。
因此，由于应力腐蚀开裂而失效的零件的断面，将包含有应力腐蚀开裂的特征区域以及与显微缺陷的聚合想联系的“韧窝”区域。
通常是应力腐蚀开裂的基本条件是：弱的腐蚀介质，一定的拉应力和特定的金属材料构成的特定腐蚀系统。
下面将详细介绍这方面的内容。
a 仅当弱的腐蚀在金属表面形成不稳定的保护膜时，才可能发生应力腐蚀开裂。
实验结果表明：pH值降低将减弱奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂敏感性。
一般的结构用钢在中性pH 值和高pH值介质中，将发生不同机制的应力腐蚀开裂。
b 在一定的拉应力的应变条件下易产生腐蚀。
对Cr-Ni不锈钢的应力腐蚀开裂，应力（σ）和开裂时间（t s）关系一般认为符合1gt s=a+bσ方程，式中a，b为常数。
这表明所受应力越大，不锈钢产生应力腐蚀开裂的时间越短。
对不锈钢应力腐蚀开裂研究表明，存在产生应力腐蚀的临界应力值，常用σSCC表示。
不锈钢的腐蚀及耐腐蚀原理
5.不锈钢的腐蚀与耐腐蚀的基本原理不锈钢的腐蚀定义为材料由于与其所处环境介质的反应而造成的破坏。
对于含镍材料来说，腐蚀有两种主要形式：一种是均匀腐蚀，另一种是局部腐蚀。
在海洋大气中的铁锈就是一种一般或均匀腐蚀的典型例子。
此处金属在其整个表面上均匀地被腐蚀。
在这种情况下，钢表面形成疏松层，这层腐蚀产物很容易去除。
另一方面，像合金400这种耐腐蚀性较好的金属，它们在海洋大气中表现出良好的均匀抗腐蚀性。
这是由于合金400可形成一种非常薄而坚韧的保护膜。
均匀腐蚀是一种最容易处理的腐蚀形式，因为工程师可以定量地确定金属的腐蚀率并可精确地预测金属的使用寿命。
由局部腐蚀而引起的破坏是很难预测的。
因而，设备的寿命也不能精确地预计。
这里给出几种局部腐蚀的例子。
第一例是电化学腐蚀。
当两种或多种不同的金属在某种导电液（电解液）存在条件下接触和连接时，电化学腐蚀就发生了。
此时，两种金属间建立了势能差，同时电流将流动。
电流会从抗腐蚀能力较差的金属（即阳极）流向抗腐蚀能力较强的金属（即阴极）。
腐蚀由阴极上的反应情况而控制，如氢气的生成或氧气的还原。
如果某一大的阴极面与某一小的阳极面相连接时，阳极和阴极之间即会产生大的电流流动。
这种情况必须避免。
另一方面，当我们将此情况颠倒一下，即让某一大的阳极面与小的阴极面相连接时，两种金属之间则会产生小的电流流动。
这种情况是我们所期望的。
在实用指南中，我们将位于某一容器或槽中的焊接金属接点设计为阴极。
紧固件装置是这样设计的，即将阴极紧固件（小面积）与阳极件（大面积）连接在一起。
此概念的例子是将钢板用铜铆钉铆接在一起并暴露在流动速度低的海水中，铜质固定件为小的阴极面，而钢板为大的阳极面。
这种设计是非常便利的，而且可产生良好的相容性。
另一方面，如果相反进行连接，即用钢铆钉来固定铜板，则在钢铆钉上会产生非常快的腐蚀。
此时，铜板则由于钢的腐蚀而被阴极保护。
有趣的是在这种情况下，铜离子的释放被停止，铜板将被海水中的有机物缠结。
不锈钢生锈腐蚀断裂的原因
不锈钢生锈腐蚀断裂的原因
不锈钢生锈、腐蚀和断裂的原因可能有以下几个方面：
1. 化学腐蚀：不锈钢主要是由铁、铬、镍等合金元素组成，其中铬的含量较高。
铬会与氧气结合形成一层致密的氧化铬膜，起到防止钢材进一步腐蚀的作用。
然而，当遭受一些强酸、强碱等化学物质的侵蚀时，氧化铬膜可能会被破坏，导致不锈钢发生腐蚀。
2. 空气中存在的污染物：不锈钢在潮湿的环境中，易受到空气中的氧气、水分和含有硫、氯等污染物的侵蚀。
尤其是在工业污染较为严重的地区，不锈钢的腐蚀速度可能更快。
3. 电化学腐蚀：如果不锈钢表面存在微小的缺陷，例如划痕、裂纹等，这些缺陷可能导致不锈钢在电化学条件下发生腐蚀。
例如，在存在电解质溶液中，不锈钢可能会发生电化学腐蚀。
4. 力学因素：不锈钢的断裂可能与力学因素有关，如应力过大、外力冲击等。
当不锈钢受到超过其承载能力的应力时，可能会发生断裂。
为了避免不锈钢的生锈、腐蚀和断裂问题，我们可以采取以下措施：
1. 注意环境：尽量避免将不锈钢暴露在潮湿、有酸碱性或含有污染物的环境中。
2. 定期清洁：定期清洁不锈钢表面，确保其表面干净，并使用适当的清洁剂。
3. 防护涂层：在一些特殊环境下，可以考虑给不锈钢表面添加一层防护涂层，增加其抗腐蚀性能。
4. 注意使用条件：在使用不锈钢制品时，要注意避免过大的应力和外力冲击，以防止不锈钢发生断裂。
总之，不锈钢的生锈、腐蚀和断裂问题是一个综合因素的结果，需要注意环境因素、化学因素、力学因素等，以保证不锈钢的使用寿命和安全性。
不锈钢防腐
不锈钢防腐一、不锈钢的腐蚀失效分析1、应力腐蚀不锈钢在含有氧的氯离子的腐蚀介质环境产生应力腐蚀失效所占的比例高达45%左右。
常用的防护措施：合理选材，选用耐应力腐蚀材料主要有髙纯奥氏体珞银钢，高硅奥氏体珞礫钢，高洛铁素体钢和铁素体一奥氏体双相钢。
苴中，以铁素体一奥氏体双相钢的抗应力腐蚀能力最好。
控制应力：装配时，尽量减少应力集中，并使其与介质接触部分具有最小的残余应力，防止磕碰划伤，严格遵守焊接工艺规范。
严格遵守操作规程：严格控制原料成分、流速、介质温度、压力、pH值等工艺指标。
在工艺条件允许的范用内添加缓蚀剂。
骼银不锈钢在溶解有氧的氯化物中使用时，应把氧的质量分数降低到1.0x10-6以下。
实践证明，在含有氯离子质量分数为500.0x10-6的水中，只需加入质量分数为150.0x10-6的硝酸盐和质量分数为0.5x10-6亚硫酸钠混合物，就可以得到良好的效果。
2、孔蚀失效及预防措施小孔腐蚀一般在静止的介质中容易发生。
蚀孔通常沿着重力方向或横向方向发展，孔蚀一旦形成,即向深处自动加速。
不锈钢表而的氧化膜在含有氯禽子的水溶液中便产生了溶解, 结果在基底金属上生成孔径为20pm〜30pm小蚀坑，这些小蚀坑便是孔蚀核。
只要介质中含有一左疑的氯离子,便可能使蚀核发展成蚀孔。
常见预防措施：在不锈钢中加入铝、氮、硅等元素或加入这些元素的同时提髙珞含量。
降低氯离子在介质中的含量。
加入缓蚀剂,增加钝化膜的稳立性或有利于受损钝化膜得以再钝化。
采用外加阴极电流保护，抑制孔蚀。
3、点腐蚀由于任何金属材料都不同程度的存在非金属夹杂物，这些非金属化合物，在CI离子的腐蚀作用下将很快形成坑点腐蚀，在闭塞电池的作用，坑外的CI离子将向坑内迁移，而带正电荷的坑内金属离子将向坑外迁移。
在不锈钢材料中，加Mo的材料比不加Mo的材料在。
不锈钢管道点腐蚀的理论分析
不锈钢管道点腐蚀的理论分析1.局部腐蚀电池效应：不锈钢管道表面存在微小的缺陷或不均匀性，当管道与化学物质接触时，会形成局部腐蚀电池效应。
电池中的阳极区域将发生氧化反应，而阴极区域则受到保护。
这种不均匀的电化学反应导致局部腐蚀。
2.腐蚀介质的浓度差异：不锈钢管道表面的腐蚀坑通常是由于介质中一些成分浓度差异引起的。
当不锈钢管道表面存在微小缺陷时，介质中浓度差异较大的区域将更容易形成腐蚀。
3.不锈钢管道材料的不适应性：不锈钢管道的材料与介质之间可能存在不相容性，例如一些化学物质对特定型号的不锈钢具有较强的腐蚀作用。
此外，不锈钢管道的微组织和化学成分也会影响其耐腐蚀性能。
基于上述理论分析，可以采取以下措施来预防和控制不锈钢管道的点腐蚀：1.合理设计和选材：在不锈钢管道的设计和选材阶段，需考虑管道所要运输的介质的性质、浓度、温度等因素。
选择合适的不锈钢材料，确保其耐腐蚀性能能够满足介质的要求。
2.保护膜的形成：在不锈钢管道表面形成一层致密的保护膜，可以减缓腐蚀的发生。
保护膜可以通过表面处理、化学物质涂覆等方法得以形成。
3.降低局部腐蚀电池效应：采用阳极保护、电位控制等方法，可以减少不锈钢管道表面局部电化学反应的不均匀性，从而降低点腐蚀的风险。
4.定期检查和维护：及时对不锈钢管道进行检查和维护，修复管道表面的缺陷和损伤，防止其进一步发展成为点腐蚀。
综上所述，理论分析不锈钢管道点腐蚀的机理，对于预防和控制该现象具有重要意义。
通过合理设计和选材、保护膜的形成、降低局部腐蚀电池效应以及定期检查和维护等措施，可以有效地预防和控制不锈钢管道的点腐蚀问题。
不锈钢腐蚀的分析
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电化学腐蚀
电化学腐蚀就是金属和电解质组成两个电极,组成腐蚀原电池。例如铁和氧，因为铁的电极电位总比氧的电极电位低,所以铁是阳极,遭到腐蚀。特征是在发生氧腐蚀的表面会形成许多直径不等的小鼓包,次层是黑色粉末状溃疡腐蚀坑陷。
三、方程式：
(1)析氢腐蚀（钢铁表面吸附水膜酸性较强时)
负极（Fe）：
正极(杂质):
电池反应:
由于有氢气放出,所以称之为析氢腐蚀。
(2)吸氧腐蚀(钢铁表面吸附水膜酸性较弱时)
负极(Fe)：
正极：
总反应:
由于吸收氧气，所以也叫吸氧腐蚀。
析氢腐蚀与吸氧腐蚀生成的被氧所氧化,生成脱水生成铁锈。
钢铁制品在大气中的腐蚀主要是吸氧腐蚀。
在均匀腐蚀时，金属表面上各处进行阳极反应和阴极反应的概率没有显著差别，进行两种反应的表面位置不断地随机变动。如果金属表面有某些区域主要进行阳极反应,其余表面区域主要进行阴极反应，则称前者为阳极区,后者为阴极区，阳极区和阴极区组成了腐蚀电池。直接造成金属材料破坏的是阳极反应，故常采用外接电源或用导线将被保护金属与另一块电极电位较低的金属相联接,以使腐蚀发生在电位较低的金属上。
析氢腐蚀主要发生在强酸性环境中，而吸氧腐蚀发生在弱酸性或中性环境中。
四、现象危害：
由于金属表面与铁垢之间的电位差异,从而引起金属的局部腐蚀，而且这种腐蚀一般是坑蚀，主要发生在
水冷壁管有沉积物的下面，热负荷较高的位置。如喷燃器附近，炉管的向火侧等处,所以非常容易造成金属穿孔或超温爆管。尽管铜铁的高价氧化物对钢铁会产生腐蚀，但腐蚀作用是有限的，但有氧补充时,该腐蚀将会继续进行并加重。
不锈钢的腐蚀与耐腐蚀的基本原理
不锈钢的腐蚀与耐腐蚀的基本原理不锈钢是一种具有良好耐腐蚀性能且外观美观的合金材料，它通过添加耐蚀元素来提高钢材的抗腐蚀能力。
下面将详细介绍不锈钢的腐蚀特性以及其耐腐蚀的基本原理。
1.不锈钢的腐蚀特性不锈钢可以避免由于氧化而引起的生锈现象，这主要是因为其中含有不易被氧化的铬元素，通过与氧气形成的铬氧化物膜来保护钢材。
这种膜可以防止进一步的氧化反应，从而起到抗腐蚀的作用。
此外，不锈钢还具有一定的耐化学腐蚀性能，可以在酸、碱、盐环境中保持较好的稳定性。
2.不锈钢的耐腐蚀机理2.1.铬氧化物膜不锈钢中含有至少10.5%的铬元素，当与氧气接触时，钢表面的铬会与氧气反应生成一层致密的、不透水的铬氧化物膜。
这种氧化膜具有良好的附着性和致密性，能够阻止氧、水和其他腐蚀介质的渗透，有效保护钢材不被腐蚀。
2.2.自修复能力不锈钢材料在受到轻微划伤或局部氧化的情况下，铬元素会与氧气反应生成氧化铬，这种氧化铬可以自愈合刮伤表面的膜，形成新的保护层，从而有效抵御腐蚀性介质的进一步侵蚀。
2.3.钝化作用不锈钢在一定条件下可以形成一层均匀、孔隙度较低的钝化膜，这种膜可以降低钢材的电化学反应速率，从而有效抵御酸、碱等腐蚀性物质的侵蚀。
3.不锈钢的抗腐蚀影响因素3.1.合金成分不锈钢的抗腐蚀性能与其合金成分有密切关系，其中含有较高比例的铬元素和一定含量的镍、钼等元素可以明显提高不锈钢的抗腐蚀能力。
3.2.环境因素不锈钢的耐腐蚀性能会受到环境因素的影响，例如温度、氧气浓度、湿度等。
一般来说，低温和低氧环境有利于不锈钢的耐腐蚀性能，而高温、高氧环境会减弱不锈钢的抗腐蚀能力。
3.3.表面处理不锈钢的表面处理可以进一步提高其耐腐蚀性能。
常见的表面处理包括机械抛光、电化学抛光、电镀、喷涂等，这些方法可以去除不锈钢表面的杂质，增加表面光洁度，减少局部腐蚀的可能性。
综上所述，不锈钢的腐蚀与耐腐蚀的基本原理是通过合金中的铬元素与氧气形成的氧化铬膜来保护钢材不受腐蚀。
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电化学腐蚀电化学腐蚀就是金属和电解质组成两个电极，组成腐蚀原电池。
例如铁和氧，因为铁的电极电位总比氧的电极电位低，所以铁是阳极，遭到腐蚀。
特征是在发生氧腐蚀的表面会形成许多直径不等的小鼓包，次层是黑色粉末状溃疡腐蚀坑陷。
一、基本介绍：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀最突出的例子。
我们知道，钢铁在干燥的空气里长时间不易腐蚀，但潮湿的空气中却很快就会腐蚀。
原来，在潮湿的空气里，钢铁的表面吸附了一层薄薄的水膜，这层水膜里含有少量的氢离子与氢氧根离子，还溶解了氧气等气体，结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液，它跟钢铁里的铁和少量的碳恰好形成无数微小的原电池。
在这些原电池里，铁是负极，碳是正极。
铁失去电子而被氧化.电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。
金属材料与电解质溶液接触，通过电极反应产生的腐蚀。
电化学腐蚀反应是一种氧化还原反应。
在反应中，金属失去电子而被氧化，其反应过程称为阳极反应过程，反应产物是进入介质中的金属离子或覆盖在金属表面上的金属氧化物（或金属难溶盐）；介质中的物质从金属表面获得电子而被还原，其反应过程称为阴极反应过程。
在阴极反应过程中，获得电子而被还原的物质习惯上称为去极化剂。
在均匀腐蚀时，金属表面上各处进行阳极反应和阴极反应的概率没有显著差别，进行两种反应的表面位置不断地随机变动。
如果金属表面有某些区域主要进行阳极反应，其余表面区域主要进行阴极反应，则称前者为阳极区，后者为阴极区，阳极区和阴极区组成了腐蚀电池。
直接造成金属材料破坏的是阳极反应，故常采用外接电源或用导线将被保护金属与另一块电极电位较低的金属相联接，以使腐蚀发生在电位较低的金属上。
二、相关原理：金属的腐蚀原理有多种，其中电化学腐蚀是最为广泛的一种。
当金属被放置在水溶液中或潮湿的大气中，金属表面会形成一种微电池，也称腐蚀电池（其电极习惯上称阴、阳极，不叫正、负极）。
阳极上发生氧化反应，使阳极发生溶解，阴极上发生还原反应，一般只起传递电子的作用。
腐蚀电池的形成原因主要是由于金属表面吸附了空气中的水分，形成一层水膜，因而使空气中N5等溶解在这层水膜中，形成电解质溶液，而浸泡在这层溶液中的金属又总是不纯的，如工业用的钢铁，实际上是合金，即除铁之外，还含有石墨、渗碳体（F勺C）以及其它金属和杂质，它们大多数没有铁活泼。
这样形成的腐蚀电池的阳极为铁，而阴极为杂质，又由于铁与杂质紧密接触，使得腐蚀不断进行。
三、方程式：（1）析氢腐蚀（钢铁表面吸附水膜酸性较强时）负极（Fe）:蠱-2L fF严F^+2H2O-^Fe（OH）2 + 2H++ 2e J H2正极（杂质）:电池反应：Fe+2H3O = Fe（OH}2 + H3T由于有氢气放出，所以称之为析氢腐蚀。
(2)吸氧腐蚀(钢铁表面吸附水膜酸性较弱时)负极(Fe):正极：O2-F2H2O+4f->4OH~2Fe-kO? + 2H3O = 2Fe(OH}2总反应：由于吸收氧气，所以也叫吸氧腐蚀。
F^OH)3Fe(OH)2析氢腐蚀与吸氧腐蚀生成的被氧所氧化，生成脱水生成铁锈。
4Fe(OH)2 + 6 + 2H3O =4Fe(OH)3钢铁制品在大气中的腐蚀主要是吸氧腐蚀。
斤+ 2出0二FKOHb + H汀O2 + 2H2O+4f-*4OJf~2Fe+O3 + 2H7O = 2Fe(OH}22fF + 2e~ r H2析氢腐蚀主要发生在强酸性环境中，而吸氧腐蚀发生在弱酸性或中性环境中。
四、现象危害：由于金属表面与铁垢之间的电位差异，从而引起金属的局部腐蚀，而且这种腐蚀一般是坑蚀，主要发生在水冷壁管有沉积物的下面，热负荷较高的位置。
如喷燃器附近，炉管的向火侧等处，所以非常容易造成金属穿孔或超温爆管。
尽管铜铁的高价氧化物对钢铁会产生腐蚀，但腐蚀作用是有限的，但有氧补充时，该腐蚀将会继续进行并加重。
危害性是非常大的，一方面，它会在短期内使停用设备金属表面逍到大面积腐蚀。
另一方面，由于停用腐蚀使金属表面产生沉积物及造成金属表面粗糙状态，使机组启动和运行时，给水铁含量增大。
不但加剧了炉管内铁垢的形成，也加剧了热力设备运行时的腐蚀。
电解质溶液一、定义化合物导电的前提：其内部存在着自由移动的阴阳离子。
离子化合物在水溶液中或熔化状态下能导电；共价化合物，某些也能在水溶液中导电。
导电的性质与溶解度无关，强电解质一般有：强酸强碱，大多数盐；弱电解质一般有：（水中只能部分电离的化合物）弱酸，弱碱。
另外，水是极弱电解质。
电解质不一定能导电，而只有在溶于水或熔融状态是电离出自由移动的离子后才能导电。
能导电的不一定是电解质判断某化合物是否是电解质，不能只凭它在水溶液中导电与否，还需要进一步考察其晶体结构和化学键的性质等因素。
例如，判断硫酸钡、碳酸钙和氢氧化铁是否为电解质。
硫酸钡难溶于水（20 C 时在水中的溶解度为2.4 x i0-4g），溶液中离子浓度很小，其水溶液不导电，似乎为非电解质。
但溶于水的那小部分硫酸钡却几乎完全电离（20 C时硫酸钡饱和溶液的电离度为97.5%）。
因此，硫酸钡是电解质。
碳酸钙和硫酸钡具有相类似的情况，也是电解质。
从结构看，对其他难溶盐，只要是离子型化合物或强极性共价型化合物，尽管难溶，也是电解质。
氢氧化铁的情况则比较复杂，Fe3+与OH-之间的化学键带有共价性质，它的溶解度比硫酸钡还要小（20 C时在水中的溶解度为9.8 X10-5 g）;而落于水的部分，其中少部分又有可能形成胶体，其余亦能电离成离子。
但氢氧化铁也是电解质。
判断氧化物是否为电解质，也要作具体分析。
非金属氧化物，如S02、S03、P2O5、CO2等，它们是共价型化合物，液态时不导电，所以不是电解质。
有些氧化物在水溶液中即便能导电，但也不是电解质。
因为这些氧化物与水反应生成了新的能导电的物质，溶液中导电的不是原氧化物，如SO2 本身不能电离，而它和水反应，生成亚硫酸，亚硫酸为电解质。
金属氧化物，如Na20 , MgO，CaO, A12O3等是离子化合物，它们在熔化状态下能够导电，因此是电解质。
可见，电解质包括离子型或强极性共价型化合物；非电解质包括弱极性或非极性共价型化合物。
电解质水溶液能够导电，是因电解质可以离解成离子。
至于物质在水中能否电离，是由其结构决定的。
因此，由物质结构识别电解质与非电解质是问题的本质。
另外，有些能导电的物质，如铜、铝等不是电解质。
因它们并不是能导电的化合物，而是单质，不符合电解质的定义。
电解质溶液的导电机理与金属的导电机理不同。
金属是依靠自由电子的定向运动而导电，因而称为电子导体，除金属外，石墨和某些金属氧化物也属于电子导体。
这类导体的特点是当电流通过时，导体本身不发生任何化学变化。
电解质溶液的导电则依靠离子的定向运动，故称为离子导体。
但这类导体在导电的同时必然伴随着电极与溶液界面上发生的得失电子反应：一般而言，阴离子在阳极上失去电子发生氧化反应，失去的电子经外线路流向电源正极；阳离子在阴极上得到外电源负极提供的电子发生还原反应。
只有这样整个电路才有电流通过。
并且回路中的任一截面，无论是金属导线、电解质溶液，还是电极与溶液之间的界面，在相同时间内，必然有相同的电量通过。
二、基本特性电解质溶液是指溶质溶解于溶剂后完全或部分解离为离子的溶液•相应溶质即为电解质•某物质是否为电解质并不是绝对的•同一物质在不同的溶剂中,可以表现出完全不同的性质•例如HCI在水中是电解质，但在苯中则为非电解质;葡萄糖在水中是非电解质，而在液态HF中却是电解质.因此在谈到电解质时决不能离开溶剂•一般把完全解离的电解质称为强电解质，部分解离的电解质称为弱电解质.这种分类方法只是为了讨论问题的方便，并没有反映出电解质的本质•原因是电解质的强弱随环境而变•例如乙酸在水中为弱电解质，而在液氨中则为强电解质.LiCI和KI都是离子晶体，在水中为强电解质，而在醋酸或丙酮中都变成了弱电解质.在电化学中应用最广泛的电解质溶液是电解质水溶液，本节主要讨论电解质水溶液的基本特性.三、正负离子电解质溶液中的离子之间，除了具有像中性分子之间的那种相互作用之外,根据库仑定律，还存在着静电相互作用，即同性离子相互排斥，异性离子相互吸引•由分子运动论，两个中性分子之间的相互吸引力近似地与两粒子间距离的7次方成反比，而两个异性离子之间的静电吸引力却与两离子间距离的2次方成反比.这说明中性分子间的力为短程力，而带电离子间的静电引力为长程力•当电解质溶液较稀时，离子之间的距离较远，各种近程力的作用可以略去不计,而长程力却不可忽略.正是由于异性离子之间长程静电引力的存在，使得电解质溶液即使在很稀时仍表现出对理想溶液的热力学性质有较大的偏差.离子的静电相互作用的强弱除与离子间的距离（溶液的浓度）有关外,还与溶剂的介电常数，离子的结构，大小，电荷,溶剂化程度等因素有关.正负离子之间的库仑引力，有可能使它们产生缔合作用•当电荷相反的离子接近到一定距离时，若它们之间的静电吸引势能会远远大于热运动动能，则在溶液中形成离子缔合体，这种离子缔合体可以是由两个电荷相同的异性离子组成的离子对，也可以是由三个离子或更多个离子缔合而成的离子簇团.由于离子在溶液中不停地运动，一些离子缔合体存在的时间可能是短暂的•在溶液中每一个瞬间都有许多离子缔合，同时又有许多缔合体分解.从统计的观点来看,溶液中总是有一定数量的离子缔合体存在•缔合体是靠库仑力形成，它和靠化学键形成的分子是不同的•显然电荷数大的离子在相对介电常数小的溶剂中,离子间库仑引力较大，因而离子缔合的可能性也就大些•由于缔合体作为一个整体在溶液中存在和运动，所以，在一定浓度的电解质溶液中，并非每个离子都能独立运动•对于强电解质而言，在溶液中虽然完全离子化，但并非完全解离•离子的这种缔合作用显然会影响与离子数量有关的电解质溶液的性质.四、离子水化在电解质水溶液中，除了离子之间的相互作用外，离子和水分子之间也会发生相互作用，这种作用称为离子的水化作用，如果是泛指一般的溶剂，则称为溶剂化作用.如图7-1所示,离子发生水化作用时，一些极性水分子在离子周围取向，与离子紧密结合，形成水化离子•水分子被束缚在离子周围的溶剂化层内,不能独立移动，只能与离子一起移动，使游离的水分子数量减少，相当于离子实际浓度增大.当溶液很稀时，由于水分子数量远远大于离子数，几乎所有水分子都是自由的，故水化作用对浓度的影响较小•但随着浓度的增大，自由水分子所占比率越来越少，其影响也越来越大.离子与水分子间的作用力在两者之间的距离超过几纳米时,已可忽略不计,因此离子周围存在着一个对水分子有明显电场作用的空间.在这个空间内含有的水分子数称为离子水化数•紧靠着离子的第一层水分子与离子结合得比较牢固•它们基本上能与离子一起移动，不受温度的影响，这部分水化作用称为原水化或化学水化•它所包含的水分子数目称为原水化数•第一层以外的部分水分子也受到离子的吸引作用，使这部分水分子之间原有的结构状态发生改变•与离子的联系比较松散的这部分水化作用，叫做二级水化或物理水化.温度对它的影响很大，这部分水分子不与离子一起移动.测定原水化数的方法有多种,但所得结果很不一致例如,Na+的水化数可由2到7•这是因为各种方法测出的水化数，实际上都是原水化数加上部分二级水化数，而每种方法中所包括进去的多少又各有不同•不过，在充分考虑了离子与水分子的各种相互作用能之后，可以通过统计力学方法，比较可靠地计算出离子水化数.实际上，离子水化数只代表与离子相结合的水分子的有效数目•离子水化的一般规律是：离子半径越小，或所带的电荷越大，则离子表面的静电势能就越高，离子的水化作用也就越强，水化数也就越大.五、离子电迁移电解质溶液中的离子，在没有外力作用时，时刻都在进行着杂乱无章的热运动.在一定时间间隔内，粒子在各方向上的总位移为零•但是在外力作用下，离子沿着某一方向移动的距离将比其它方向大些，遂产生了一定的净位移.如果离子是在外电场力作用下发生的定向移动，我们称为电迁移.离子的电迁移不但是物质的迁移，而且也是电荷的迁移，所以离子的电迁移可以在溶液中形成电流.由于正负离子沿着相反的方向迁移，所以它们的导电效果是相同的，也就是说正负离子沿着同一方向导电.离子的电迁移速率除了与离子的本性（离子半径,所带电荷）,溶液的浓度, 粘度及温度等有关外，还与电场的电势梯度有关•在其它条件一定时，离子电迁移的速率v与电势梯度成正比，即v=U （7.1-1）式中U为比例系数，称为离子的电迁移率，其物理意义是离子在单位电势梯度下的电迁移速率，单位是m2.V-1.s-1.离子的电迁移率是表征离子在电场中迁移的基本参数，是离子的特性.表7-1是一些离子在298.2K时无限稀释水溶液中的电迁移率U R,它表示的是在离子之间无相互作用时的电迁移率.从表中可见离子电迁移率很小，数量级为10-8m2.s-1.V-1,所以电解时离子的移动通常很缓慢.当电解质溶液中的电势梯度为1000V.m-1时，离子迁移速率的数量级仅为10-5m.s-1,这比室温下离子热运动的速率100m.s-1要小得多.表7-1 298.2K时无限稀释水溶液中一些离子的电迁移率六、导电过程电解质溶液的导电过程能导电的物体称为导体.导体分为两类：一类是电子导体，如金属，石墨，某些金属氧化物（如PbO2,Fe3O4）,金属碳化物（如WC）等,它们是靠自由电子在电场作用下的定向移动而导电的.当电流通过这类导体时，除了可能产生热量外,不发生任何化学变化.电子导体（例如金属导线）能够独立地完成导电任务；另一类是离子导体，如熔融的电解质，固体电解质和以水或其它有机物为溶剂而形成的电解质溶液，它们是靠离子在电场作用下的定向移动而导电的.离子导体（例如CuS04溶液）不能独立完成导电任务，欲使离子导体导电，必须有电子导体与之相连接.例如，为了使电流在电解质溶液中通过，需要在溶液的两端分别插入金属导体，才能构成通路，于是就形成了金属-溶液-金属串联的系统（构成这种系统的装置就是电化学装置），其中的金属就是两个电极.当电流通过离子导体时，除了可能产生热量外，在两个电极与溶液的接触面上必然伴随有化学反应发生和化学能与电能间的相互转化.下面分别讨论在电池和电解池中电解质溶液的导电过程.图7-3(a)为一电解池，当插在HCI水溶液中的Pt片A和B,分别用导线与外电源的负极和正极接通后，在电源电场力的作用下，电源负极的电子通过导线迁移到铂电极A上,同时铂电极B上的电子通过导线迁移到电源正极.要想维持金属导体电子的流动，铂电极A必须不断地失去电子，铂电极B必须不断地得到电子.由于电子不能从电极A直接进入溶液到达电极B,因此在电极A和溶液的界面处就发生了消耗电子的还原反应过程2H++2e-=H2在电极B和溶液的界面处就发生了产生电子的氧化反应过程2CI-=CI2+2e-同时，由于铂电极A,B上分别带有负电荷和正电荷,使两电极间的溶液中存在有电场，所以两电极间电解质溶液中的H+,CI-就会在电场力作用下定向移动，从而形成了溶液中的电流.图7-1(b)为一原电池.当H2和CI2分别冲击插在HCI水溶液中的Pt电极A,B时,在电极A与溶液界面处,H2发生氧化反应HP2H++2e -电子留在电极A上，使该电极带上负电,H+进入溶液,使电极A附近的溶液带上正电•同样在电极B与溶液的界面处,CI2发生还原反应CI2+2e- —2CI-电极B失去电子,带上正电,CI-进入溶液,使电极B附近的溶液带上负电. 这样,当两电极上的反应分别达到平衡时，两电极间就有一定的电势差•当外电路断开时，两电极上所带电荷产生的电场(电场强度的方向由A指向B)与两电极附近溶液所带电荷产生的电场(电场强度的方向由B指向A)大小相等，方向相反•所以，在溶液内部，电场强度处处为零，电势处处相等，因此离子不产生电迁移,没有电流通过.当外电路接通时，电极B上的电子在电场的作用下，通过导线流向电极A,也就是形成了自电极A流向电极B的电流，从而使两电极上的电荷减少，破坏了原来的平衡，导致了下面两种现象的同时发生：一是电极与溶液之间的电场变弱，于是,H2和CI2又在化学力作用下进行反应，来补充两电极减少的电荷；二是两电极上的电荷在两极间溶液中产生的电场变弱,小于了两电极附近溶液中的电荷在两电极间溶液中产生的电场，因此在溶液中的电场强度不再处处为零，电势不再处处相等，而是电极A附近的溶液中的电势高于电极B附近溶液中的电势，于是溶液中的H+,CI-在电场的作用下，分别向电极B和A迁移,形成了溶液中的电流.可见电解质溶液的导电过程，必须既有电解质溶液中离子的定向迁移过程,又有电极上物质发生化学反应的过程，两者缺一不可,否则就不可能形成持续的电流.为了讨论问题的方便，习惯上把电化学装置中的两个电极按下列两种方法命名：(1)发生氧化反应的电极叫阳极，发生还原反应的电极叫阴极；(2)电势较高的电极称为正极，电势较低的电极称为负极.在讨论电解池时常使用第(1)种命名法，在讨论原电池时常使用第(2)种命名法.但有时不论对电解池还是原电池，两种命名法都用，此时要注意两者的对应关系.七、法拉第定律1833年，法拉第在研究电解作用时，从实验结果中归纳出一条规律：电流通过电解质溶液时，电极上发生化学反应的物质的量与通过溶液的电量成正比.后来人们称之为法拉第定律.根据电化学原理,很容易得到在电极上发生反应的物质的量与通过溶液的电量之间C ; I JM I INK tr A.电解质溶液保持静止不动，称静止电极技术的关系式.设电极反应计量方程式可表示为：0=^v BB+v e&7.2-1)式中B表示电极反应中的反应物或产物的化学式(分子式或离子式等),e- 表示电极反应中的电子，vB和v少别是两者的计量系数•当B为反应物时旧取负值，当B为产物时vB取正值；对于氧化反应ve取正值，对于还原反应，ve 取负值.例如,对于氧化反应H26O2+H++4e -, v e=4对于还原反应Cr2O72-+14H++6e- —2Cr3++7H2O,v e=-6.当电极反应的反应进度为E时，通过电极的元电荷的物质的量为ne=| v e| E (-221 mol电子所带电量的绝对值是个常数，称为法拉第常数，用符号F表示，定义为阿佛加德罗常数L与元电荷e-的乘积,即F二Le=6.0221367 X l023mol-1 X1.60217733 x i0-19C=96485.309Cmol-在一般计算中可以近似取F=96500Cmol-1.显然通过溶液的电量Q与ne 的关系为：Q=neF=| v e| E F (7-3a)在应用时常用z代替| v B并称之为反应的电荷数(即转移电子数),这时Q=z E F (723b)所以，在电极上发生反应的物质的量和质量分别为：(7.2-4)(7.2-5)式(7.2-3)和式(7.2-5)均可称为法拉第定律的数学表达式.法拉第定律是一个从电解过程中总结出来的准确定律，但它对原电池也同样适用.该定律不受温度，压力，电解质溶液的组成和浓度，电极的材料和形状等任何因素的影响，在水溶液中，非水溶液中或熔融盐中均可使用.必须注意,在实际电解时，得到的所需产物的量往往比根据电量消耗按法拉第定律计算出来的量要少.为了便于说明这个问题，提出了电流效率的概念定义如下：电流效率=(根据法拉第定律计算所需要的电量/实际消耗的电量)XI00% 或电流效率=(实际获得所需产物质量/根据法拉第定律计算应得所需产物质量)>100%实际电解过程的电流效率一般都小于100%.如工业上电解精炼铜时，电流效率通常在95〜97%之间,电解制铝的电流效率约90%.引起电流效率小于100%的原因一般有以下两种：(1)电极上有副反应发生，消耗了部分电量.例如镀锌时，阴极上除了有Zn2+发生还原的主反应外，还有H+发生还原的副反应.(2)所需要的产物因一部分发生次级反应(如分解,氧化，与电极物质或溶液中的物质反应等)而被消耗.例如，电解食盐水溶液时，阳极上产生的CI2又部分溶解在电解液中，形成次氯酸盐和氯酸盐.根据法拉第定律,用电极上发生反应的物质的量可以精确计算出通过电路的电量•利用这个原理设计的测量电量的装置称为电量计或库仑计•这种仪器是由电解质溶液和置于其中的两个电极所构成.使用时,将其串联到电路中通电一段时间后，称量电极上产生的物质的量，用法拉第定律求出所通过的电量•显然在电量计中所选用的电极反应的电流效率应为100%或者是十分接近100%.最常用的是银电量计，其次是铜电量计，气体电量计等.八、电导和电导率1.电导和电导率金属的导电能力常用电阻来衡量•电阻越小，导电能力越强•电解质溶液的导电能力虽然也可以用电阻来衡量，但更习惯采用的是电导•电导即电阻的倒数.用符号G表示，(7.4-1)电导的SI单位是"西门子"(Siemens),简称哂",用S表示.显然，导体的电导越大，导电能力越强.因为。