材料腐蚀与防护概论课程总结与样卷.docx

材料腐蚀与防护概论考试重点、样卷与课程总结【考试重点】1、金属氧化的恒温动力学规律,直线规律,抛物线规律,立方规律,对数规律,反对数规律y=kty2=2kty3=3kty=kln(t+cl)+c2ly=c-klnt2、析钾晚：二当和离r芦原舞为四过程的金属腐蚀必要条彼釜属需邰施法h5原反响的电位：EM<EHEH：析氢电位（等于氢的平衡电位EO,H与析氢过电位nH之差EH=EO,H-11H）3、吸氧腐蚀：以溶解氧的复原反响为阴极过程的金属腐蚀必要条件：发生吸氧腐蚀的必要条件是金属的电位比氧电极的平衡电位低，即：EM<E02析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比拟比拟工程析氢腐蚀吸氧腐蚀去极化剂性质带点氢离子，迁移速度与扩散能力都大中性氧分子，只能靠扩散和对流传播去极化剂浓度浓度大，酸性溶液中H+放电，中性或碱性溶液为TH+0H-浓度不大，在一定条件下，溶解度受到限制阴极控制主要是活化极化2.3RT1.2.3RTl.Hh,=口lg"o+IrlgqCmFanF主要是浓差极化2.3RT.f1ic"lgl1J阴极反响产物以H2泡逸出，电极外表溶液得到附加搅拌产物只能靠扩散或迁移离开，无气泡逸出4、应力作用下的腐蚀：材料在应力（外加的、剩余的、化学变化或相变引起的）和腐蚀环境介质协同作用下发生的开裂或断裂现象。包括：应力腐蚀开裂、氢致开裂、磨损腐蚀、腐蚀磨损、腐蚀疲劳、冲刷腐蚀、空泡腐蚀、微动腐蚀从宏观或微观角度看，这些腐蚀破坏都涉及断裂过程，断裂是由环境因素引起的，也统称环境断裂。应力腐蚀开裂（StressCorrosionCracking-SCC）受一定拉伸应力作用的金属材料在某些特定的介质中，由于腐蚀介质和应力的协同作用而发生的脆性断裂现象。在某种特定的腐蚀介质中：材料在不受应力时可能腐蚀甚微；受到一定的拉伸应力时1即使远低于屈服强度），经过一段时间后，即使是延展性很好的金属也会发生脆性断裂断裂事先没有明显的征兆，往往造成灾难性的后果。ScC机理可以分为两大类：阳极溶解型机理、氢致开裂型机理5、过电位与电流密度的关系：极化电流密度与过电位间关系：巴特勒-沃尔默（BUtIeLVOImer）方程实际腐蚀体系（腐蚀金属电极）：在强极化情况下及=a+bIgi塔菲尔方程在微极化情况下E=BXTL线性极化方程ICorr6、无机缓蚀剂作用机理:根据缓蚀剂阻滞腐蚀过程的特点，无机缓蚀剂可分为阳极型缓蚀剂、阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂。1、阳极型缓蚀剂阳极型缓蚀剂可进一步分为阳极抑制型缓蚀剂（钝化剂）和阴极去极化型缓蚀剂。（1）阳极抑制型缓蚀剂（钝化剂）：其作用原理是当溶液中参加阳极抑制型缓蚀剂（钝化剂）时，缓蚀剂将使金属外表发生氧化，形成一层致密的氧化膜，提高了金属在腐蚀介质中的稳定性，从而抑制了金属的阳极溶解。（2）阴极去极化型缓蚀剂：此类缓蚀剂（钝化剂）不会改变阳极极化曲线，但会使阴极极化曲线移动，导致腐蚀电流的降低。2、阴极型缓蚀剂的作用原理是：参加阴极型缓蚀剂后，阳极极化曲线不发生变化，仅阴极极化曲线的斜率增大，腐蚀电位负移，导致腐蚀电流降低。阴极型缓蚀剂与阳极型缓蚀剂的差异在于：阴极型缓蚀剂主要对金属的活性溶解起缓蚀作用，而阳极型缓蚀剂那么是在钝化区起缓蚀作用。3、混合型缓蚀剂：其作用原理是同时阻滞阴极反响和阳极反响。全面腐蚀与局部腐蚀的比较全面腐蚀局部腐蚀腐蚀形貌腐蚀分布在整个金属表面上腐蚀主要集中在一定区域，其他部分不腐蚀腐蚀电池阴阳极在表面上随机变化，且不可分辨阴阳极在宏观上可分辨电极面积阳极面积=阴极面积阳极面积V阴极面积电位阳极电位=阴极电位=腐蚀（混合）电位阳极电位阴极电位腐蚀产物可能对金属具有保护作用无保护作用极化图IO7、平衡电极电位E和溶液PH的关系1、只与电极电位有关，而与溶液的PIl无关以铁在水溶液中的某些反响为例：Fe=Fe2+÷2eFe2+=Fe3+e这类反响的特点是只有电子交换，不产生氢离子（或氢氧根离子）（图平行于X轴）2、既同电极电位有关，又与溶液PH有Fe2+2H20=Fe（OH）2+H+eFe2+3H20=Fe（OH）3+3H+÷e（图为减函数）3、只与PH有关，与电极电位无关：Fe2+2H20=Fe（OH）2+2H+（沉淀反响）Fe3+H20=Pe（OH）2+H+（水解反响）化学反响：不涉及电子的得失，与电位无关。（图垂直于X轴）8、极化现象：电极上有净电流通过时，原电池电位差变小，电极电位发生偏离。电极极化定义：当电极上有净电流通过时，引起电极电位偏离平衡电位的现象电极反响的过电位：为了表示电位偏离平衡电位的程度，把某一极化电流密度下的电极电位E与其平衡电极电位Ee间之差的绝对值称为该反响的过电位，以n（eit）表示。阳极极化：通过电流时阳极电位向正方向移动的现象阴极极化:通过电流时阴极电位向负方向移动的现象极化作用使电池两电极间电位差减小、电流强度降低，从而减缓了腐蚀速率极化是决定腐蚀速率的主要因素去极化作用或去极化过程：消除或减弱阳极和阴极的极化作用的电极过程极化曲线：是表示电极电位随着电流密度而改变的关系曲线。电极极化率：极化曲线斜率的绝对值。腐蚀极化图：是种电位-电流密度图，它是把表征腐蚀电池特征的阴、阳极方案曲线画在同一张图上而构成的。为了方便起见，常常忽略电位随电流变化的细节，将极化曲线画成直线。极化曲线的绘制9、腐蚀控制因素： 阴极控制：当R非常小时，如果Pc>>Pa,那么InIaX根本上取决于PC的大小，即取决于阴极极化能力 阳极控制：当R非常小时，如果Pa>>Pc时，Imax主要由阳极极化Pa所决定 混合控制：PC和Pa同时对腐蚀电流产生影响 电阻控制：如果系统中的电阻较大（如土壤环境中），那么腐蚀电流密度就主要由电阻控制10、金属的自钝化,在没有外加阳极极化的情况下，由于腐蚀介质中氧化剂（去极化剂）的复原而促成的金属钝化条件：氧化剂的氧化复原平衡电位要高于该金属的阳极维钝电位，即E0c>Ep氧化剂的复原反响的阴极极电流密度必须大于金属的致钝电流密度，即ic>ippIK高温氧化：金属与环境介质中的气相或凝聚态物质发生化学反响而遭到破坏的过程称高温氧化。12、缓蚀率：缓蚀剂的缓蚀效率，即缓蚀剂降低的腐蚀速度与原腐蚀速度的比值。13、PB比：氧化物与金属的体积差对氧化物的保护性的影响，即氧化生成的金属氧化膜的体积与生成这些氧化膜所消耗的金属的体积的比值叫PB比。14、平衡电极电位：当金属电极上只有唯一一种电极反响，并且该反响处于动态平衡时，金属的溶解速度等于金属离子的沉积速度，那么此时电极获得的不变的电位值，称为平衡电极电位。15、腐蚀是材料受环境介质的化学、电化学和物理作用产生的损坏或变质现象。腐蚀包括化学、电化学与机械因素或生物因素的共同作用。16、腐蚀防护的根本途径：提高材料本身的抗蚀性：材料的热力学稳定性、控制腐蚀动力学改变环境：介质温度与流速，介质中02、S02含量，改变溶液PH值，改变应力状态，参加缓蚀剂等电化学保护：阴极极化降低氧化反响速度、阳极钝化防腐采用涂镀层和外表改性：化学转化膜、金属涂镀层、非金属涂层、改变材料外表结构将材料与腐蚀介质隔开：采用衬里、防锈油、防锈纸等正确选材与合理设计腐蚀与防护的管理与教育【样卷】第一大题填空题（每空1分，共10分）1 .金属钝化理论可用成相膜理论和（吸附理论）来解释。2 .应力腐蚀断裂是金属在（拉伸应力和腐蚀介质）的共同作用下产生的破坏。3 .根据腐蚀倾向的热力学判据，金属发生腐蚀的电化学判据为（G）,p<0）。4 .在酸性溶液的电化学反响中，溶解氧发生复原反响，其反响方程式为（O2+4H+4e2H2O）。5 .氧去极化腐蚀速度主要取决于（溶解氧向电极外表的传递速度和氧在电极外表的放电速度）。6 .在氧去极化的电化学反响中，对于敞开体系，当温度升高时，腐蚀速度（降低）。7 .产生严重大气腐蚀的条件是：1潮湿环境与盐分）。8 .点蚀通常发生在（有钝化膜）金属外表上，并且介质条件为（含有CI漓子）。9 .缝隙腐蚀发生应满足的条件为：（氧浓差电池与闭塞电池自催化效应共同作用）。第二大题名词解释题（每题2分，共10分）1. Cathodicpolarisation（阴极极化）：在电流通过时，阴极电极电位偏离平衡电位，向负方向移动。2 .缝隙腐蚀：由于缝隙的存在，使缝隙内溶液中与腐蚀有关的物质迁移困难而引起缝隙内金属的腐蚀的现象。3 .Mixedpotential（混合电位）：指腐蚀过程可分为两个或两个以上的氧化反响和复原反响，且反响过程不会有净电荷的积累，也称为自腐蚀电位。4 .局部腐蚀：是指仅局限或集中在金属的某一特定部位的腐蚀，其腐蚀速度远大于其他部位的腐蚀速度。5 .保护电位：在阳极极化曲线中，在极化电流上升时进行回扫，与正扫曲线相交，此点的电位称为保护电位。第三大题简述题（每题4分，共16分）1 .腐蚀极化图不能由实验直接测定，试画图说明使用TafeI极化曲线反推法如何得到腐蚀极化图。测得Tafel曲线后，将两条曲线做切线，切线交点为S,过S做平行线，得Ecorr。将S与两平衡电位，Eo.a，Eo.c连接起来就得到腐蚀极化图。2 .简述电化学腐蚀与化学腐蚀的区别。电化学腐蚀所在环境要有电解液，阴阳极反响可以不在同一区域上发生，通过导线导电，化学能转变为电能，破坏金属。化学腐蚀所在环境枯燥，氧化复原反响同时发生，无电流产生，化学能转变为热能等。3 .简述析氢腐蚀和吸氧腐蚀的区别主要都是阴极的反响，区别主要为去极化剂的性质，去极化剂的浓度，阴极控制的因素，阴极反响的产物不同。4 .简述阴极极化产生的原因。由于阴极的复原反响速度小于电子进入阴极的速度，造成了电子在阴极的积累，使阴极电位向负方向移动。或是由于浓差极化引起的。由于阴极附近反响物或反响产物扩散速度慢，造成阴极附近浓差极化（2）第四大题论述题（共54分）1.阐述腐蚀速度与腐蚀电池的初始电位差的关系。（10分）初始电位差是腐蚀的原动力。在其他情况相同的情况下，初始电位差越大，腐蚀电流越大（4）作图。（3）由于不同金属的平衡电位不同，发生阳极极化，当阴极反响相同时，金属的平衡电位越低，其服饰电流越大。（4）2 .论述点蚀的机理，并阐述点蚀与缝隙腐蚀的区别。（10分）点蚀是闭塞性腐蚀，在金属面上首先有金属的溶解，形成蚀坑，在蚀坑内氧浓度比外界低，形成浓差腐蚀。使腐蚀进一步加速蚀孔生长。由于金属的腐蚀而产生金属离子的浓度升高，吸引负离子和水解产生M形成HCl等继续维持了点蚀（5）。点蚀先前没有蚀孔，形成之后继续腐蚀，在回扫形成的包络曲线所环绕的面积上，点蚀只继续生长,不会有新的点蚀生成。（2）缝隙腐蚀是在腐蚀前就已经有了缝隙，在腐蚀介质中继续沿缝隙进行腐蚀，在回扫形成包络曲线所环绕的范围内，缝隙腐蚀不但继续生长还有新的腐蚀生长。（3）3 .试画出氧去极化过程的阴极极化曲线并解释图中各拐点的意义（12）。作图（3）当阴极电流密度较小且供氧充分时，相当于方案曲线的EoAB段，这时过电位与电流密度的对数呈直线关系，阴极过程的速度取决于氧的离子化反响。（3）当阴极电流密度增大时，相当于图中的BCD段，由于氧的扩散速度有限，供氧受阻，出现了明显的浓差极化。阴极过程受氧的离子化反响和扩散共同控制。（3）当ic大约等于五时,氢的去极化过程就开始与氧的去极化过程同时进行,得到总的阴极去极化曲线。（3）4 .什么是金属的自钝化？阐述产生自钝化的必要条件。（10分）在没有任何外加极化的情况下，由于腐蚀介质的氧化剂（去极化剂）的复原引起的金属的钝化。（3）画图（1）氧化剂的氧化-复原平衡电位要高于该金属的致钝电位。（3）在致钝电位下，氧化剂阴极欢原反响得电流密度必须大于该金属的致钝电流密度，（3）5 .写出吸氧腐蚀在不同PH条件下的反响方程式，论述氧的阴极复原过程，讨论可能的控制步骤并说明原因。（10分）在中性或酸性条件下：2+4H+4e->2H2在碱性条件下：O2+2H2O+4e4OH-氧的阴极复原过程：（1）氧由空气/溶液界面溶解进入溶液；（2）氧在扩散和对流的作用下进入阴极附近；（3）氧在扩散作用下进入双电层，吸附在电极外表；（4）氧在阴极上得到电子，发生吸氧腐蚀。控制步骤：(1)3为控制步骤，因为氧缺乏以消耗阴极上的电子，使腐蚀减慢。(2) 4为控制步骤。第五大题计算题(共10分)Fe在25,3%NaeL中腐蚀时，欧姆电阻不计。其腐蚀电位EWiT=0.54V(SCE)。试计算此腐蚀体系中阴极、阳极控制程度。Fe(OH)2的溶度积KSP=I.65x10-15,饱和甘汞电极(SCE)电位为0.244V,氧复原标准电位为0.401V,Fe溶为Fe?+的标准电位为-0.44V。Fe-2eFe2+Fe2+2OH=Fe(OH)2因为(OH-=10-7所以F*=士=""W?=0165OH10O2+2H2O+4e=4OH-1.11016487%0.164+ 1.11阳极占：一?=13%阴极占：0.164+1.11所以腐蚀属于阴极控制【课程总结】第一章高温氧化金属的氧化：金属与氧化性介质反响生成氧化物的过程影响因素：内在的因素：金属成分，金属微观结构，外表处理状态等外在的因素：温度，气体成分，压力，流速等。研究方法：热力学：高温环境中反响的可能性。动力学：氧化反响的规律与速度。热力学根本原理M+02=MO2G=G0+RTlnKVantHoff等温方程式G0-T图(1)读出任意温度下金属氧化反响的标准自由能变化值(2)判断各种金属氧化物的化学稳定性(3)预测金属元素在不同气氛中氧化的可能性Ellingham-Richardson图优点：可方便地判断在不同温度和氧分压下纯金属发生氧化反响并生成单一氧化物的可能性。缺点：不能处理实际的复杂情况。(1)气氛复杂,包含两种或两种以上的反响元素。(2)实用金属材料多数为合金，所含金属元素的种类和百分含量不同。(3) 一种纯金属可能形成多种氧化物。(4)氧化物也不完全都是凝聚相(如挥发性氧化物)。(5)腐蚀产物相间存在互溶和反响。1、动力学测量方法氧化速度的表征：(1)金属的消耗量(2)氧的消耗量(3)生成的氧化物的量氧的消耗量.重量法1.不连续称重法I .连续称重法-热天平2 .容量法3 .压力法2、金属氧化的恒温动力学规律/直线规律y=kt,抛物线规律y2=2kt/立方规律y3=3kt/对数规律y=kln(t+cl)+c2,反对数规律ly=c-klnt(2)氧分压的影响(3)扩散系数的影响(4)合金成分的影响合金发生内氧化具备的必要条件：(1)基体金属对氧有一定的溶解度；(2)BOb的标准生成自由能必须比基体金属氧化物的标准生成自由能更负；(3)氧化反响的自由能变化必须是负的；(4)合金的溶质浓度必须低于某一临界值1、Fe的氧化纯铁在570OC以上氧化时，生成FeO、Fe2O3>Fe3O4三层氧化膜，在570OC以下氧化时，生成Fe2O3、Fe3O4两层氧化膜，热腐蚀是金属材料在高温含硫的燃气工作条件下与沉积在其外表的盐发生反响而引起的高温腐蚀形态。三、热腐蚀影响因素及控制措施1影响因素(1)合金成分(2)温度可以以不同的方式影响热腐蚀过程。(3)气体成分(4)盐成分与沉积速度其它因素2控制措施(1)控制环境中的盐和其它杂质的含量(2)选择适当的抗热腐蚀的合金Cr;Al;W、Mo;CoTa;Ti、Nb、Si;稀土元素(3)合金外表施加防护涂层1.5高温氧化防护涂层1、 扩散涂层(DiffUSiOnCOatingS)2、覆盖涂层(Overlaycoatings)第二章金属的电化学腐蚀通常规定但凡进行氧化反响的电极称为阳极；进行复原反响的电极就叫做阴极。由此说明，作为一个腐蚀电池，它必需包括阴极、阳极、电解质溶液和电路四个不可分割的局部。而腐蚀原电池的工作历程主要由以下三个根本过程组成：1、阳极过程：金属溶解，以离子的形式进入溶液，并把当量的电子留在金属上；2、阴极过程：从阳极过来的电子被电解质溶液中能够吸收电子的氧化性物质所接受；3、电流的流动：金属局部：电子由阳极流向阴极；溶液局部：正离子由阳极向阴极迁移。4、腐蚀电池的类型：宏观腐蚀电池和微观腐蚀电池一、宏观腐蚀电池1）、异金属接触电池2）、浓差电池3）、温差电池二、微观腐蚀电池在金属外表上由于存在许多极微小的电极而形成的电池称为微电池。微电池是因金属外表的电化学的不均匀性所引起的1、金属化学成分的不均匀性2、组织结构的不均匀性3、物理状态的不均匀性4、金属外表膜的不完整性当参与电极反响的各组分活度（或分压）都等于1,温度规定为25。2,这种状态称为标准状态，此时，平衡电位Ee等于EO,故EO称为标准电位。原电池的极化作用：由于通过电流而引起原电池两极间电位差减小并因而引起电池工作电流强度降低的现象。阳极极化：当通过电流时阳极电位向正的方向移动的现象。阴极极化：当通过电流时阴极电位向负的方向移动的现象。去极化作用或去极化过程：消除或减弱阳极和阴极的极化作用的电极过程极化曲线：是表示电极电位随着电流密度而改变的关系曲线。电极极化率：极化曲线斜率的绝对值。腐蚀极化图：是一种电位电流密度图，它是把表征腐蚀电池特征的阴、阳极方案曲线画在同一张图上而构成的。为了方便起见，常常忽略电位随电流变化的细节，将极化曲线画成直线。根据控制步骤的不同，可将极化分为两类：电化学极化和浓度极化极化分类：1电化学极化：电子转移步骤最慢为控制步骤所导致2浓度极化：电子转移步骤快，而反响物从溶液相中向电极外表运动成产物自由电极外表向溶液相内部运动的液相传质成为控制步骤3电阻极化：电流通过电解质溶液和电极外表的某种类型膜而产生的欧姆降。产生阳极极化的原因：1、阳极的电化学极化2、阳极的浓度极化3、阳极的电阻极化。析氢腐蚀：以氢离子作为去极化剂的腐蚀过程，称为氢离子去极化腐蚀吸氧腐蚀：以氧作为去极化剂的腐蚀过程，称为氧去极化腐蚀氢去极化腐蚀的特征1、阴极反响的浓度极化小,一般可以忽略。2、与溶液PH值关系很大。3、与金属材料的本质及外表状态有关。4、与阴极面积有关。5、与温度有关。三、提高氢过电位措施1、参加析氢过电位高的合金元素；2、提高金属的纯度，消除或减少杂质；3、参加阴极缓蚀剂，如在酸性溶液中参加As、Sb、Hg.盐。钝化：从活态向钝态的转变二、影响钝化的因素1、金属材料2、环境3、温度4、金属外表在空气中形成的氧化物膜对钝化有利5、有许多因素能够破坏金属的钝态，使金属活化。这些因素包括：活性离子（特别是氯离子）和复原性气体（如氢），非氧化性酸（如盐酸），碱溶液（能破坏两性金属如铝的钝态），阴极极化，机械磨损。三、钝化体系的极化曲线阳极钝化的阳极极化曲线（1） AB段，称为活性溶解区：阳极反响式如FeFe2+2e（2） BC段，称为钝化过渡区：阳极反响式如3Fe+4H2OFe3O4÷8H+8eCD段，称为稳定钝化区，简称钝化区：阳极反响式如2Fe+3H2OFe2O3+6H+6e（4） DE段，称为过钝化区：阳极反响4OH-02+2H2O+4e五、钝化理论1、成相膜理论2、吸附理论第三章全面腐蚀与局部腐蚀如果腐蚀是在整个金属外表上进行，那么称为全面腐蚀（GeneralCorrosion）如果腐蚀只集中在金属外表局部特定部位进行，其余大局部几乎不腐蚀，这种类型的腐蚀称之为局部腐（LocaIizedCorrosion）金属的大局部外表不发生腐蚀或腐蚀很轻微，但局部地方出现腐蚀小孔并向深处开展的现象，称为小孔腐蚀或点蚀。二、小孔腐蚀特征：1、蚀孔小而深，具有深挖特征2、一般蚀孔口有腐蚀产物覆盖3、存在诱导期4、孔蚀位置不可预测5、在易钝化的金属上易发生三、孔蚀机理1、钝态金属：钝化膜溶解与修复动态平衡2、溶解与修复平衡被活性阴离子破坏溶解与修复处于动态平衡，但是在活性阴离子的环境中，氧容易被排挤掉，这种平衡就会被打破，形成可溶性氯化物，这样会在新露出的基底金属的特定点上生成小蚀坑（孔蚀核）3、孔蚀核开展成蚀孔：蚀核形成后，假设再钝化的阻力小，就不能形成蚀孔；假设氧化剂（FeCl3）促进阳极氧化过程，使得金属的腐蚀电位上升至孔蚀临界电位上，就形成蚀孔。4、蚀核形成的位置：蚀核一般会在外表的伤痕处、露头位错，内部夹杂物处优先形成。四、影响小孔腐蚀的因素：金属的性质腐蚀性介质电位与PH值流动状态五、孔蚀的防护与控制措施改善介质环境缓蚀剂的应用电化学保护合理选择耐蚀材料3.3、 缝隙腐蚀金属部件在介质中，由于金属与金属或金属与非金属之间形成特别小的缝隙(其宽度一般为0.025一0.1mm)足以使介质进入缝隙内而又使这些介质处于停滞状态、引起缝内金属的加速腐蚀，这种腐蚀称为缝隙腐蚀。3、缝隙腐蚀的机理目前，大家较能接受的机理是，缝隙腐蚀的起因是氧浓差电池的作用，而闭塞电池引起的酸化自摧化作用是造成缝隙腐蚀加速进行的根本原因。4、影响因素1 .缝隙宽度:它对缝隙腐蚀深度和速率有较大影响。缝隙内速率随缝隙外面积增大而加快。2 .氧浓度影响:溶液中氧浓度增加，缝隙外的氧在阴极上复原反响更易进行，缝隙腐蚀加速。溶解氧小于0.5PPm时，有可能不引起缝隙腐蚀。3 .温度影响:般而言，温度升高会导致阳极反响加快，腐蚀速度增加，愈易引起缝隙腐蚀。4 .流速影响:腐蚀液流速的影响可分为两种情况。当流速增加时，缝隙外含氧虽相应增加，缝隙腐蚀速度加快；另一种情况，流速加大时，可把沉积物冲掉，闭塞电池不易形成，从而减轻缝隙腐蚀。3.4、 晶间腐蚀：沿着或紧挨着金属的晶粒边界发生的腐蚀称为品间腐蚀敏化热处理不锈钢的晶间腐蚀常常是在受到不正确的热处理以后发生的，使不锈钢产生晶间腐蚀倾向的热处理叫做敏化热处理。奥氏体不锈钢的敏化热处理范围为450850oCo铁素体不锈钢的敏化温度在900以上，而在700-800oC退火可以消除晶间腐蚀倾向。TTS曲线敏化处理对不锈钢晶间腐蚀的影响，与加热温度、加热时间都有关系。将处理后的试样进行试验，把结果表示在以加热温度(T)和加热时间(T)为纵、横坐标的图上，发生晶间腐蚀的区域的边界称为TTS曲线(S表示晶间腐蚀敏感性)。TTS曲线清楚地说明被试验不锈钢敏化处理的温度和时间范围。晶间腐蚀机理：贫格理论固溶处理：把钢加热到1050-1150。C后进行淬火，目的获得均相固溶相。1.7、 应力腐蚀应力腐蚀破裂是指金属材料在固定拉应力和特定介质的共同作用下所引起的破裂，简称应力腐蚀，英语缩写是SCC应力腐蚀破裂可看成电化学腐蚀和应力的机械破坏互相促进的结果。控制脆性断裂的途径有两种，一是从内因入手，合理选材；二是从外因入手，控制应力，控制介质或控制电位等方法1.选用耐蚀材料2 .控制应力3 .减弱介质的浸蚀性第四章金属在各种环境中的腐蚀> I区为金属外表上有几个分子层厚的吸附水膜，没有形成连续的电解液，相当于“干氧化”状态，发生纯化学腐蚀。> n区对应于“潮大气腐蚀”状态，出于电解液膜的存在，开始了电化学腐蚀过程.腐蚀速度急剧增力口。> In区为可见的液膜层，HI区相当于“湿大气腐蚀”。随着液膜厚度进一步增加，氧的扩散变得困难，因而腐蚀速度也相应降低。液膜更厚就进入IV区，这与浸泡在液体中的腐蚀相同。> 一般环境的大气腐蚀大多是在IhHI区进行的，随着气候条件和相应的金属外表状态的变化，各种腐蚀形式可以互相转换。大气腐蚀的三种类型(1)干的大气腐蚀当空气十分枯燥，金属外表上不存在水膜金属的腐蚀属于常温氧化。在金属外表形成不可见的保护性氧化膜和某些金属失泽现象。(2)潮的大气腐蚀当Rh<100%,在金属外表上存在肉眼不可见的薄液膜，随水膜厚度增加,V迅速增大。(3)湿的大气腐蚀当Rhg100%,金属外表上形成肉眼可见的水膜，随水膜厚度增加，V.逐渐减小。大气腐蚀的特点> 氧分子复原反响速度较大，成为主要的阴极过程。即使液膜呈酸性，氧分子复原反响仍占阴极过程的主要地位。> 在薄的液膜下氧容易到达金属外表，有利于金属钝化；潮的大气腐蚀受阳极极化控制，湿的大气腐蚀受阴极极化控制> 由于水膜薄，腐蚀过程的产物仍留在水膜中，因此腐蚀产物的性质对大气腐蚀过程有重要影响。大气腐蚀的影响因素(I)气候条件：湿度；降水量；温度；日照量(2)大气污染物质SO2：能强烈促进钢铁的大气腐蚀盐粒：溶解于金属外表水膜，增加吸湿性和导电性，氯离子还具有强腐蚀性。烟尘：烟尘落在金属外表，能吸附腐蚀性物质(如炭粒)，或者在金属外表上形成缝隙，增加水汽凝聚(如硅质颗粒)。> 海水的组成和性质海水近似看做3%或3.5%的氯化钠溶液。几乎含有地壳中所有的自然状态的元素。海水的PH值在7.28.6,呈微碱性。海水的温度在-235。C之间。船舶和海洋设施的保护(1)低合金海水用钢比碳钢腐蚀情况好(2)设计和施工：在选材、设计和施工中要防止造成电偶腐蚀和缝隙腐蚀。与高流速海水接触的设备(泵、推进器、海水冷却器等)要防止湍流腐蚀和空泡腐蚀(3)涂料保护(4)阴极保护：阴极保护与涂料联合应用是最有效的防护方法。现在海洋船舶、军舶普遍采用这种防护方法。影响土壤腐蚀性的因素主要因素有：含水量、含盐量、PH值、电阻率。> 土壤含水量既影响土壤导电性又影响含氧量。> 氧的含量对金属的土壤腐蚀有很大影响。> 土壤愈枯燥，含盐量愈少，土壤电阻率愈大；土壤愈潮湿，含盐量愈多，土壤电阻率就愈小，随电阻率减小，土壤腐蚀性增强。> pH值愈低，土壤腐蚀性愈强。4.4、金属在工业环境中的腐蚀、酸介质中的腐蚀酸是一类能在水溶液中电离，并有H3O+生成的化合物的总称。酸的强弱决定于它们在相同条件下离解度的大小。盐酸、硫酸、硝酸属于强酸，而醋酸、硼酸、碳酸等为弱酸。金属在酸溶液中的腐蚀情况，要视其是氧化性还是非氧化性酸而具有不同的规律。非氧化性酸的特点是腐蚀的阴极过程纯粹为氢的去极化过程。腐蚀速度随氢浓度的增加而上升。氧化性酸的特点是阴极过程主要为氧化剂的复原过程。在-定范围内，随氧化性酸浓度的增加，加速氧化剂的阴极复原过程.使腐蚀加速。而当酸浓度超过某一临界值时，使金属发生钝化，腐蚀速度下降。但是理性的把酸划分为氧化性的和非氧化性的是不恰当的。因为有些酸，如硝酸，是典型的氧化性酸，但当浓度不高时，都和非氧化性酸一样，属于氢的去极化腐蚀。(2)影响因素a.金属本质的影响。b.介质的影响。C.温度的影响。3.金属在硫酸中的腐蚀在稀硫酸中，腐蚀速度随硫酸浓度的增大而增加，当3H2SO4到达50%时，由于钝化作用，腐蚀速度迅速下降，最后到达最低值。但酸浓度超过100%以后，随过剩SO3含量的增加，腐蚀速度又开始增大。在一定浓度时出现第二个最大值，SO3含量继续增加，腐蚀速度又下降。第六章材料的防护在生产实践中用得最多的防腐蚀技术大致可分为如下几类：1、合理选材。根据不同介质和使用条件，选用适宜的金属材料和非金属材料；2、阴极保护。利用金属电化学腐蚀原理，将被保护金属设备进行外加阴极极化以降低或防止金属腐蚀；3、阳极保护。对于钝化溶液和易钝化金属组成的腐蚀体系，可以采用外加阳极电流的方法，使被保护金属设备进行阳极钝化以降低金属腐蚀；4、介质处理。包括去除介质中促进腐蚀的有害成分，调节介质的PH值及改变介质的温度等；5、添加缓蚀剂。往介质中添加少量能阻止或减缓金属腐蚀的物质以保护金属；6、金属外表覆盖层。在金属外表喷、衬、渗、镀、涂上一层耐蚀性较好的金属或非金属物质以及将金属进行磷化、氧化处理，使被保护金属外表与介质机械隔离而降低金属腐蚀；7、合理的防腐蚀设计及改良生产工艺流程以减轻或防止金属的腐蚀。、阴极保护将被保护金属进行外加阴极极化以减小或防止金属腐蚀的方法叫作阴极保护法。外加阴极极化可以采用两种方法来实现。1、将被保护金属与直流电源的负极相连，利用外加阴极电流进行阴极极化如图1所示。这种方法称为外加电流阴极保护法。2、在被保护设备上连接一个电位更负的金属作阳极，它与被保护金属在电解质溶液中形成大电池，而使设备进行阴极极化，这种方法称为牺牲阳极保护法。二、阴极保护的根本控制参数1、最小保护电位：要使金属到达完全保护，必须将金属加以阴极极化，使它的总电位到达其腐蚀微电池阳极的平衡电位。这时的电位称为最小保护电位。2、最小保护电流密度：使金属得到完全保护时所需的电流密度称为最小保护电流密度。三、阴极保护的应用范围阴极保护的效果很好，而且简单易行，目前在地下输油及输气管线、地下电缆、舰船、海上采油平台、水闸、码头等方面已广泛采用。一般来说，金属结构进行阴极保护时要考虑到以下几方面的因素。1、腐蚀介质必须是能导电的，并且要有足够的量以便能建立连续的电路。2、金属材料在所处的介质中要容易进行阴极极化，否那么耗电量大，不宜于进行阴极保护。3、被保护设备的形状、结构不要太复杂。否那么可能产生“遮蔽现象”，使金属外表电流分布不均匀。五、外加电流阴极保护外加电流阴极保护系统的主要组成局部有辅助阳极、直流电源以及测量和控制保护电位的参比电极。六.牺牲阳极保护法牺牲阳极保护是在被保护的金属上连接一个电位较负的金属作为阳极，它与被保护金属在电解液中形成一个大电池。电流由阳极经过电解液而流入金属设备，并使金属设备阴极极化而得到保护。牺牲阳极保护的原理与外加电流阴极保护样，都是利用外加阴极极化来使金属腐蚀减缓。但后者是依靠外加直流电源的电流来进行极化，而牺牲阳极保护那么是借助于牺牲阳极与被保护的金属之间有较大的电位差所产生的电流来到达极化的目的。牺牲阳极保护由于不需要外加电源，不会干扰邻近设施，电流的分散能力好，设备简单七、牺牲阳极保护法与外加电流阴极保护法的比拟外加电流阴极保护法的优点是可以调节电流和电压，适用范围广，可用于要求大电流的情况，在使用不溶性阳极时装置耐久。其缺点是需要经常的操作费用，必须经常维护检修，要有直流电源设备，当附近有其他结构时可能产生干扰腐蚀。牺牲阳极保护的优点是不用外加电流，故适用于电源困难的场合，施工简单，管理方便，对附近设备没有干扰，适用于需要保护的场合。其缺点是能产生的有效电位差及输出电流量都是有限的，只适用于需要小电流的场合；调节电流困难，阳极消耗大，需定期更换。/阴极保护有几种，采用的辅助阳极材料有何不同？简要说明理由。阴极保护法：外加电流法和牺牲阳极法两种途径来实现。外加电流法阴极保护的辅助阳极：（1）、具有良好的导电性和较小的外表输出电阻；（2）、在高电流密度下阳极极化小，即在一定的电压下，单位面积上能通过较大的电流；（3）、具有较低的溶解速度、耐蚀性好，使用寿命长；（4）、具有一定的机械强度、耐磨、耐冲击等;、价格廉价，容易制作。牺牲阳极法阴极保护所用阳极材料：（1）、电位足够负，可供给充足的电子，使被保护金属设备发生阴极极化，但是电位又不宜太负，以免在阴极区发生析氢反响引起氢脆。（2）、理论输出电量高，即单位质量阳极金属溶解时产生的电量多，一般电流效率都在80%-90%（电流效率是有效电量与理论发生电量的百分比）；（3）、阳极的极化率要小，容易活化，输出电流稳定；（4）、阳极的自腐蚀电流小，金属溶解所产生的电量应大局部用于阴极保护；（5）、价格廉价，易加工、无公害。八.联合保护1、阴极保护与涂料联合防腐蚀2、阴极保护与缓蚀剂联合防腐蚀一、阳极保护的根本原理阳极保护的根本原理，就是将金属进行阳极极化，使其进入钝化区而得到保护。二.阳极保护的主要参数1、致钝电流密度，希望致钝电流密度越小越好。这样就可以选用小容量的电源设备，减少设备投资和耗电量，同时也减少致钝过程中设备的阳极溶解。并且设备也比拟容易到达钝态。2、维钝电流密度，维钝电流密度代表着阳极保护时金属的腐蚀速度。3、钝化区电位范围，钝化区电位范围越宽越好。钝化区电位范围宽，电位就允许在较大的数值范围内波动而不致发生进入活化区的危险。这样，对控制电位的电器设备和参比电极的要求就可不必太高。4、最正确保护电位，阳极处于这一电位时，维钝电流密度及双层电容量最小，外表膜电阻值最大，钝化膜最致密，保护效果最好。6.2、 缓蚀剂在腐蚀环境中，通过添加少量能阻止或减缓金属腐蚀速度的物质以保护金属的方法，称缓蚀剂保护。缓蚀剂的保护效果与腐蚀介质的性质、温度、流动状态、被保护材料的种类和性质，以及缓蚀剂本身的种类和剂量等有着密切的关系。2、按缓蚀剂所形成的保护膜特征划分根据缓蚀剂在保护过程中所形成的保护膜性质，可将缓蚀剂分为如下三类。A.氧化膜型缓蚀剂（钝化剂）：如馅酸盐一使外表形成致密、附着力强的氧化膜，用量缺乏会加速腐蚀;B.沉淀膜型缓蚀剂：如聚邻酸钠与有关离子形成防蚀性的沉淀膜，膜可能较厚。C、吸附膜型缓蚀剂：有物理吸附型如胺类、硫醇、硫胭一通过物理吸附而缓蚀，化学吸附型如一、缓蚀剂的分类1.按作用机理：（a）E3移，Le下降 忆负移，Q下降 匕不变，L下降 作用机理：（a）阳极型一阳极极化率增加，（b）阴极型一阴极 极化率噌加;（C）混合型一抑制阴阳极过程I此唆衍生物、苯胺衍生物、环状亚胺等。3、其它分类方法按用途的不同，可将缓蚀剂分为冷却水缓蚀剂、油气井缓蚀剂、酸洗缓蚀剂、石油化工工艺缓蚀剂、气相缓蚀剂、锅炉缓蚀剂等；按化学组成可将缓蚀剂分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂；按使用时的相态可将缓蚀剂分为气相缓蚀剂、液相缓蚀剂、固相缓蚀剂等；按被保护金属种类的不同，可将缓蚀剂分为钢铁缓蚀剂、铜即铜合金缓蚀剂、铝及铝合金缓蚀剂等；按缓蚀剂的溶解性能可分为油溶性缓蚀剂和水溶性缓蚀剂等；按使用介质的PH值可分为酸性介质中的缓蚀剂、中性介质中的缓蚀剂和碱性介质中的缓蚀剂等。2、沉淀膜型缓蚀剂的作用机理这是能在金属外表形成防腐蚀沉淀膜的缓蚀剂。沉淀膜可以由缓蚀剂的相互作用形成，也可由缓蚀剂与腐蚀介质中存在的金属离子反响形成。沉淀膜的厚度比氧化膜型缓蚀剂的钝化膜要厚，一般有几百到一千埃。由于沉淀膜电阻大，并能使金属与腐蚀介质相互隔开，因而可以抑制金属