金属结构材料的耐蚀特性.ppt
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1、 第四章第四章 金属结构材料的耐蚀特性金属结构材料的耐蚀特性4.1 4.1 金属耐蚀合金化原理金属耐蚀合金化原理4.2 4.2 常用结构材料的耐蚀性常用结构材料的耐蚀性4.3 4.3 结构材料的选择原则结构材料的选择原则4.1 4.1 金属耐蚀合金化原理金属耐蚀合金化原理(1 1)金属的热力学稳定性)金属的热力学稳定性 判断依据:标准电位值判断依据:标准电位值 (-0.414V、0V、+0.805V)(2 2)金属的钝化)金属的钝化 热力学不稳定的金属在氧化性介质中容易钝化热力学不稳定的金属在氧化性介质中容易钝化 易钝化的金属可作为合金元素易钝化的金属可作为合金元素(3 3)腐蚀产物膜(机械钝
2、态膜)的保护性能)腐蚀产物膜(机械钝态膜)的保护性能1、纯金属的耐蚀特性、纯金属的耐蚀特性4.1 4.1 金属耐蚀合金化原理金属耐蚀合金化原理(1 1)提高金属的热力学稳定性)提高金属的热力学稳定性 (贵金属,难以推广)(贵金属,难以推广)(2 2)减弱合金的阴极活性)减弱合金的阴极活性l减小金属或合金中的活性阴极面积;通过热处理的方法形成减小金属或合金中的活性阴极面积;通过热处理的方法形成稳定的固溶体稳定的固溶体l加入吸氢超电压高的合金元素(增大合金阴极析氢反应的阻加入吸氢超电压高的合金元素(增大合金阴极析氢反应的阻力)力)(3 3)减弱合金的阳极活性(是最有效、应用最广泛的方法)减弱合金的
3、阳极活性(是最有效、应用最广泛的方法)l减少阳极相的面积减少阳极相的面积l加入易钝化的合金元素加入易钝化的合金元素l加入阴极合金元素促进阳极钝化加入阴极合金元素促进阳极钝化(4 4)使合金表面生成电阻大的腐蚀产物膜)使合金表面生成电阻大的腐蚀产物膜2、金属耐蚀合金化的途径、金属耐蚀合金化的途径4.1 4.1 金属耐蚀合金化原理金属耐蚀合金化原理 塔曼塔曼-l合金的耐蚀性与固溶体提的成分之间的特殊关系合金的耐蚀性与固溶体提的成分之间的特殊关系l对同一种合金,在不同的介质中其稳定性台阶值是不对同一种合金,在不同的介质中其稳定性台阶值是不同的同的l适用于二元系统能够也使用于多元系统的固溶体合金适用于
4、二元系统能够也使用于多元系统的固溶体合金l至今仍无确切的解释至今仍无确切的解释3、单相合金的确、单相合金的确n/8定律定律4.1 4.1 金属耐蚀合金化原理金属耐蚀合金化原理 铬(铬(CrCr):):l是不锈钢的基本合金元素;热力学不稳定是不锈钢的基本合金元素;热力学不稳定l与铁基合金组成固溶体时,合金呈现不同程度的类似与铁基合金组成固溶体时,合金呈现不同程度的类似铬的耐蚀特性铬的耐蚀特性l在具备钝化的条件下,含量越高,耐蚀性越好在具备钝化的条件下,含量越高,耐蚀性越好l在不能实现钝化的条件下,随着含量的增高,腐蚀速在不能实现钝化的条件下,随着含量的增高,腐蚀速率反而加大率反而加大4 4、主要
5、合金元素对耐蚀性的影响、主要合金元素对耐蚀性的影响 镍(镍(Ni)Ni):l热力学不够稳定热力学不够稳定l与与Fe-NiFe-Ni合金在硫酸、盐酸和硝酸中的腐蚀速率都随着镍的含量的增加而减合金在硫酸、盐酸和硝酸中的腐蚀速率都随着镍的含量的增加而减小;小;l镍在铁的基体中的耐蚀性不是钝化作用,而是使合金的热力学稳定性提高镍在铁的基体中的耐蚀性不是钝化作用,而是使合金的热力学稳定性提高l在氧化性介质和还原性介质中均有效在氧化性介质和还原性介质中均有效l优势:优势:与铬配合加入铁中获得不锈钢;与铬配合加入铁中获得不锈钢;综合了铬镍的优势,耐氧化性介质腐蚀也耐还原性介质腐蚀;综合了铬镍的优势,耐氧化性
6、介质腐蚀也耐还原性介质腐蚀;形成奥氏体,具有良好的热加工性、冷变形能力、可焊性、良好的低温韧形成奥氏体,具有良好的热加工性、冷变形能力、可焊性、良好的低温韧性。性。l不利之处:增加不锈钢的晶间腐蚀倾向不利之处:增加不锈钢的晶间腐蚀倾向4 4、主要合金元素对耐蚀性的影响、主要合金元素对耐蚀性的影响 钼(钼(Mo)Mo):l使合金耐还原性介质的腐蚀和抗氯离子等引起的孔蚀使合金耐还原性介质的腐蚀和抗氯离子等引起的孔蚀l含量较小时,使钢对氯化物腐蚀破裂敏感,而当钼含含量较小时,使钢对氯化物腐蚀破裂敏感,而当钼含量大于量大于4%4%时,钢的耐应力腐蚀破裂性能提高时,钢的耐应力腐蚀破裂性能提高l钝化膜厚度
7、随着钢中钼含量增高而增厚,而膜厚度的钝化膜厚度随着钢中钼含量增高而增厚,而膜厚度的增加通常会延长蚀孔形成的孕育期,提高耐孔蚀性能。增加通常会延长蚀孔形成的孕育期,提高耐孔蚀性能。4 4、主要合金元素对耐蚀性的影响、主要合金元素对耐蚀性的影响 硅(硅(SiSi):l在相应的合金中具有耐氯化物腐蚀破裂、耐孔蚀、耐浓热硝酸、在相应的合金中具有耐氯化物腐蚀破裂、耐孔蚀、耐浓热硝酸、抗氧化、耐海水腐蚀等作用抗氧化、耐海水腐蚀等作用l不锈钢随硅含量的增加,耐应力腐蚀破裂性能显著改善(依靠不锈钢随硅含量的增加,耐应力腐蚀破裂性能显著改善(依靠加硅形成富硅保护膜)加硅形成富硅保护膜)l耐氯离子腐蚀(耐氯化物应
8、力腐蚀破裂)耐氯离子腐蚀(耐氯化物应力腐蚀破裂)l改善耐孔蚀性能(提高了钢的钝态稳定性)改善耐孔蚀性能(提高了钢的钝态稳定性)l耐强氧化物腐蚀:形成富集耐强氧化物腐蚀:形成富集Si,Cr,O的表面膜的表面膜lSi与与Cr,Mo与与Cu配合,可以得到各种耐海水钢配合,可以得到各种耐海水钢4 4、主要合金元素对耐蚀性的影响、主要合金元素对耐蚀性的影响 铜(铜(Cu):l是低合金钢、不锈钢、镍基合金、铸铁中常用的耐蚀合金元素是低合金钢、不锈钢、镍基合金、铸铁中常用的耐蚀合金元素之一;之一;l耐大气腐蚀:铜在低合金钢大气腐蚀过程中起着活性阴极的作耐大气腐蚀:铜在低合金钢大气腐蚀过程中起着活性阴极的作用
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