典型金属的耐蚀性

膜厚度为左右，随大气中的湿度增
汽缸头
纯铝的耐蚀性：
美隐身战斗机 (所用材料大部分是铝合金)
耐很多有机酸，特别耐无水醋酸腐蚀。耐硫和 硫化物腐蚀。
在含有介质中产生点蚀，与正电性金属接触发 生电偶腐蚀。
铝合金型材 铝铸件
铝及铝合金
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。
锆及锆合金 _____________________________
• 吸氢及氢脆 Zr是典型的吸氢金属，在高温条件下能够吸收 氢气，形成金属氢化物，最终导致氢脆。
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本章重点介绍、铜及铜合金、铝及铝合金、镍及镍合金 、镁及镁合金和锆及锆合金。
有色金属及其合金与钢铁相比，具有许多特性：
☆ ，，及其合金密度小 ☆ ，，及其合金导电性好 ☆ ，，，及其合金耐高温 ☆ ，，及合金具有优良的耐蚀性
有色金属及其合金的应用在国民经济中占越来越重要地位
飞机制造业：轻金属占总重量的，
第章典型金属材料的耐蚀性
提高金属耐蚀性的途径—合金化
. 提高热力学稳定性 阻滞阴极过程 阻滞阳极过程 . 增大腐蚀体系的电阻
合金化提高热力学稳定性
合金化阻滞阴极过程
合金化阻滞阳极过程
合金化阻滞阳极过程
合金化阻滞阳极过程
合金化阻滞阳极过程
合金化增大腐蚀体系的电阻
耐蚀低wenku.baidu.com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
促使锈层非晶态转变，含量在。 含量在 为宜，其作用被认为是促进尖晶石氧化物生成。的作用促使尖
晶石氧化物非晶化转变，所以两者配合效果尤为明显。
耐大气腐蚀低合金钢
• 对提高耐侯性稍有效果的合金元素 • 主要有、、、 等 • 在含量时，耐侯性效果最好，而低于时效果
较差。 • 含量在范围内，通常与 联用效果比或明显。 • 对提高耐侯性没有效果的合金元素 • 上述主合金要元有素、的、复、合等添加。，比单独添加有更好的效果
如 、、、、、、、等 使腐蚀速度稍有提高的元素如 、、、等 使腐蚀速度显著提高，如 、、、等
镁及镁合金
（）组织结构 β相的双重作用， β相体积分数低，作为阴极，加
速α相溶解；反之，可作为阻碍合金全面腐蚀 非晶态合金的耐蚀性高于晶态合金
镁及镁合金
影响镁及其合金腐蚀的因素： （）晶粒尺寸
晶粒细化有利与提高合金的耐蚀性 （）热处理
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。
工业生产中，通常把以铁为基的金属材料称为黑色金属， 如钢与铸铁，把非铁金属及其合金称为有色金属，如铝、 镍、锌、钛、铜金属及合金。
有色金属及合金与钢铁材料相比，具有许多特殊性能， 是现代工业生活中不可缺少的金属材料。
:
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。
铜及铜合金
耐蚀性： 在大气中，铜耐蚀，形成 ()保护膜； 工业大气中，形成 ()；在海洋大气中，形成 ()保护膜。 不耐硫化物腐蚀，在有氨、氨水或等介质中，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。
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。
镍及镍合金
() 合金 和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。 哈氏合金在室温下耐所有浓度的盐酸和氢氟酸腐蚀，在
耐蚀性： 耐大气、淡水和海水腐蚀，
不产生应力腐蚀和脱锡腐蚀 应用：
铝及铝合金
纯铝
纯铝具有银白色金属光泽, 密度小( ), 熔点低(℃) 导电(仅低于、、)、导热性能优良。
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。
铝在值为的介质中易钝化，膜的组 成为或。
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
镍及镍合金
纯镍 电极电位，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 () 合金 镍铜可以形成无限固溶体。 典型合金为蒙乃尔合金（），在还原性介质中比纯镍耐蚀，
王水中也具有一定的耐蚀性。 () 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。 是少数几种耐热浓的材料，无倾向。 可用于核动力工程。
钛及钛合金
纯钛 钛很活泼，电极电位为，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 不受离子破坏
热处理可以改变合金的组织结构，从而改变合金耐蚀 性 （）相对湿度
湿度越大，腐蚀速度越快 （）值 （）的影响
锆及锆合金
锆的活性很高，但在空气和水溶液中易形成氧化膜， 使其具有优异的耐蚀性能。
锆及锆合金的耐蚀性： （）在水中的耐蚀性 （）在酸性介质中，在浓度极限下耐蚀； （）在碱性介质中，独一无二的耐腐蚀材料； （）在含有的介质中，迅速腐蚀
连续，保护性差，但在值大于时，发生钝 化。 • 在干燥空气中氧化膜为，在潮湿中为()， 另外对及其合金的腐蚀影响很大。
镁的氧化膜通常具有三层结构
镁及镁合金
镁及其合金的腐蚀类型： 电偶腐蚀，通常作为牺牲阳极中的阳极金属； 点蚀，α相溶解为阳极相，β相为阴极相，产生所谓
的闭塞电池，加剧腐蚀； 晶间腐蚀，其发生可能与β相分布有关； 缝隙腐蚀，基本不存在；
锆及锆合金
锆及其合金的腐蚀类型 （）均匀腐蚀 （）疖状腐蚀 （）沉淀相腐蚀 （）点蚀 （）应力腐蚀开裂 （）吸氢及氢脆 （）焊区腐蚀
锆及锆合金
• 疖状腐蚀 • 疖状斑为灰白色，表面突起，呈透镜状，深度可
达μ。 • 机理： • 在金属基体的晶界或者在早期生长阶段连续致
密氧化物的局部破裂形核，导致成分局部变化或 晶面簇晶体位向变化。
()>时，尖晶石结构已不明显， ()>时，主要为非晶态 结构， ()>时，完全为非晶态组织。
不锈钢
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
奥氏体不锈钢
应用最为广泛的是型铬镍钢为基体的奥氏体不锈钢， 占奥氏体不锈钢，占全部不锈钢的。
耐大气腐蚀低合金钢
耐大气腐蚀低合金钢又称耐侯钢 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。
耐大气腐蚀低合金钢
• 对提高耐侯性具有显著效果的合金元素 • 主要有、、。
是耐侯钢中最有效的元素，含量在 范围内 通常被认为是有害元素，但在耐侯性方面具有特殊效果，可能是由于
耐硫酸露点腐蚀低合金钢
对降低硫酸露点腐蚀最重要的合金元素 仍然是 、 和 。
其中已经成为耐硫酸露点腐蚀钢的基本成分之一。 一般含量在、含量在为宜。 在含铜钢中同时加入(<)与(<)可以提高钢的耐硫酸腐
蚀性
不锈钢
()>的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 ； 膜中的成分中富含； 膜的结构为尖晶石结构，
对奥氏体不锈钢的耐蚀性起主要作用的元素如 下：、、、、、。
优点：具有优良的综合力学性能和加工性能，而且 耐蚀性也优于其他不锈钢。 缺点：在含氯化物溶液中不耐应力腐蚀，易发生点 蚀和缝隙腐蚀。价格偏高。 应用：石油、化工、食品、医疗等行业，常见的栏 杆、灯柱等
铁素体不锈钢
• 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
铜及铜合金
黄铜
铜锌合金，主要有单相α黄铜(<)和复相(αβ) ()
和单相β黄铜()三类。其耐冲击腐蚀性能比纯铜
好。
黄铜 黄 铸件 铜
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。
铜及铜合金
青铜 铜锡合金，也有铝青铜、砷青铜、硅青铜、铍
青铜。 锡青铜按锡含量分，有、和三种。青铜制品
耐海水腐蚀低合金钢
• 美国钢铁公司 • 系低合金钢，对海水飞溅带具有优良的耐蚀性。
但由于含量高，焊接性和低温韧性差。 • 日本新日铁 • 系、系、系低合金钢，特征不含.
耐海水腐蚀低合金钢
• 前苏联 • 系低合金钢 • 中国 • 含和的低合金钢间浸耐蚀性较好，含、的低
合金钢全浸耐蚀性较好
耐海水腐蚀低合金钢
用途： 应用与含氯离子介质中 在土壤和大气中极其耐蚀
钛及钛合金
耐蚀钛 合金主要分为α型和β型 α型室温下是密排六方结构 β型室温下是体心立方结构 钛合金的腐蚀类型：
比较耐点蚀和缝隙腐蚀 对氢脆敏感 应力腐蚀开裂和焊区腐蚀是两种重要的腐蚀破坏形式
镁及镁合金
• 纯镁活泼金属，电极电位，比铝、铁都负。 • 镁及其合金表面形成的氧化膜不致密、不
镁及镁合金
• 应力腐蚀开裂，纯镁不发生，和合金元素增加了敏感 性；
• 腐蚀疲劳，镁合金在空气中存在疲劳极限，在腐蚀介 质中不存在，腐蚀介质降低了镁合金的疲劳寿命。
• 磨损腐蚀，磨损腐蚀加剧了镁合金的腐蚀速度。
镁及镁合金
影响镁及其合金腐蚀的因素： （）合金成分： 含量质量分数低于，对腐蚀速率影响不大的元素，
占。
钢铁及其它材料
汽车制造业：铝合金、镁合金的使用量 越来越多。
铜及铜合金
纯铜呈紫红色，故又称紫铜,属于半贵金属。 具有面心立方晶格，无同素异构转变，无磁性。塑性好. 熔点℃ 密度
纯铜具有优良的导电性和导热性，在大气、淡水和冷凝水中有良好的 耐蚀性
具有较正的电位 :
*在大多非氧性介质中(、 )抗蚀性 较好, 而在氧化性介质中(、）易被 腐蚀
性差。 • 主要类型：型、型、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。
马氏体不锈钢
• 室温下具有马氏体组织的铬不锈钢。 • 典型钢种有、、和等。 • 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
马氏体铁素体双相不锈钢
• 由于高硫重油或煤作燃料中含有和，因此以 此为燃料的的锅炉容易发生硫酸露点腐蚀。
硫酸露点腐蚀机理
燃料中的含硫量与空气过剩系数决定了的量；
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浓度
如：金属表面温度度，硫酸浓度为

金属表面温度度，硫酸浓度为

在金属表面温度低于露点 ℃ ，硫酸浓度最大
• 常见的马氏体铁素体双相不锈钢为。 • 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℃下工作的气轮机叶片和锅炉零件
奥氏体铁素体双相不锈钢
• 同时具有奥氏体铁素体组织，两相比例接近。 • 主要有型、型和型三类 • 优点：对晶间腐蚀不敏感，具有良好的耐应力
硫酸露点腐蚀机理
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（> ℃, >） 第三阶段，高温、高浓度腐蚀环境，与第二阶段
相似。
* 如环境中含有大量未燃烧的炭微粒，可以促进的产 生，促使含有和的铜钢钝化，腐蚀降低，但非钝化钢， 参加阴极反应，腐蚀速度增加。
• 合金元素的在海洋环境下的耐蚀作用 • 合金元素富积在锈层中，降低了锈层的氧化物
晶体缺陷、并提高了锈层的致密性和黏附性， 阻碍了、、向钢表面扩散，从而提高耐海水腐 蚀性能。
耐硫酸露点腐蚀低合金钢
• 在锅炉的低温部位，由于与水汽作用而凝结 成，引起金属部件腐蚀，称硫酸露点腐蚀。
• 一般燃气中的含量超过*，可以使环境露点 升高至 ℃ 。