第五章非金属结构材料的耐蚀特性-铁碳合金.pptVIP

第一节　　铁碳合金 主讲：董卫国 一合金元素对耐蚀性能的影响 和其他金属材料一样，铸铁在大气、海水、酸、碱、盐和其他介质的作用下都会发生腐蚀。不同的使用条件，不同的腐蚀环境，腐蚀过程、机理不同，腐蚀形式也不相同，如电偶腐蚀、缝隙腐蚀、点蚀、晶间腐蚀、选择性腐蚀、冲刷腐蚀、应力腐蚀、摩擦腐蚀和生物腐蚀等等。 铸铁在各种环境中的耐蚀性主要由其成分和微观组织结构决定，铸铁成分中各元素对其耐蚀性都有影响。 碳、硅、锰、磷、硫是铸铁中必然存在的元素。碳量愈高，其组织中石墨和渗碳体的含量就愈高。由于在铸铁中渗碳体的电极电位高于铁素体，而石墨的电极电位又比渗碳体的高 所以在腐蚀介质中，大量的石墨和渗碳体的存在使铸铁中形成许多微电池，加速了铸铁的电化学腐蚀，从而降低了铸铁的耐蚀性能。锰和硅在通常含量范围内(Mn0．5％～0.8％，Si　l％～2％)并不影响铸铁的耐蚀性能。硫与铁、锰反应生成硫化物呈单独相析出． 在腐蚀介质中形成微电池，加速基体金属的腐蚀。磷并不能政变铸铁在中性介质和大气条件下的耐蚀性能，但在某些介质，如未浓缩的无机酸溶液中，磷含量提高，腐蚀速度加快。总的来讲，上述各元素在通常含量范围内对铸铁耐蚀性的影响并不明显。 为了改善铸铁耐蚀性，通常向铸铁中加人Nt、Cr、Si、Cu和Al等合金元素．Ti、v等元素偶尔也作为合金元素加入。这些元索单独或联合加入对改善铸铁的耐腐蚀性和耐热性有很大的作用。 硅元素(sj)。硅是铸铁中必然存在的元素，铸铁中通常都含有1％～3％的硅．因此当其含量低于3％时，一般并不把它称为合金元素。当硅含量达到4％左右时，可适当增加铸铁的耐蚀性。而当硅含量达到14％以上时，铸铁的耐蚀性将显著提高。不过硅含量的增加会使得铸铁的力学性能变得很差，当磋含量夫于16％时，铸铁就会变得根脆、很难加工、因此，铸铁中硅含量一般控制在14％～l8％内。 硅元素的加入，可在铸铁表面形成致密的Si02保护膜，这层膜具有很高的电阻率和较高的化学稳定性，能阻止腐蚀介质对铸铁的进一步腐蚀。硅的加入还可以使铸铁组织中的基体金属即阳极区域产生钝化，提高电极电位，从而有效地提高铸铁的抗化学腐蚀和电化学腐蚀能力。 其他元素 锰、硫、磷 二　耐蚀性能 在中性或碱性溶液中 在酸中 盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸、有机酸 盐溶液中 中性、碱性、氧化性盐 在气体介质中 在有机溶液中 第四节　不锈钢 不同金属材料获得耐蚀的能力有三种情况：由于钝化而耐蚀；由于表面生成了不溶性的腐蚀产物膜而耐蚀；由于材料本身的热力学稳定性而耐蚀。分别介绍如下。 一、依靠钝化获得耐蚀能力的金属 属于这一类的金属主要有不锈钢、铝及铝合金、钛及钛合金，以及硅铸铁等，它们的耐蚀性是钝化后的属性，因此在能够促进钝化的环境中都是耐蚀的；反之，在不具备钝化的条件或会引起钝化膜破坏的环境中就不稳定或不够稳定。 第五节　有色金属及其合金 1、铝与铝合金 铝的标准电位很低，为-1.67V，说明化学性很活泼，属于热力学不稳定金属。但铝的钝化倾向很大，不仅空气中的氧，而且溶解在水中的氧，及水本身都是铝的良好的钝化剂。当铝表面生成致密的氧化物A12O3膜后(在85℃的高温水中，膜由A12O3·H2O组成)，可使铝的电位升高到-0.5V左右。此外，A12O3膜具有两性特征，即既能溶于强酸(非氧化性酸)，又能溶于碱中。 3、钼(Mo) 当PH值小于约3.5时，形成MoO3。如铬含量较高的含钼的Cr-Ni钢，在PH值小于3.5的酸性氯化物溶液中，通过腐蚀初期的溶解，生成以CrOOH为主体的致密的表面膜，其中固溶有MoO3(可看作膜含有Mo6+离子)、Fe3+和Ni2+离子。由于钼以氧化物形式被固定在这种致密膜中，不易被Cl-作用，所以使高铬钼不锈钢对酸性氯化物溶液具有很高的耐孔蚀性能。而当PH值大约为3.5时，则生成MoO42-(或HmoO4-)离子进入溶液中。 3、钼(Mo) 但在某些介质中，例如海水中，由于PH值大于3.5，钢中钼的溶解产物MoO42- (钼酸根)离子却是很有效的孔蚀缓蚀剂，因此控制在适当的条件下，也可使钢不产生孔蚀。 实验证明：钝化膜厚度随钢中钼含量增高而增厚，而膜厚的增加通常会延长蚀孔形成的孕育期，提高耐孔蚀性能。 4、硅(Si) 硅是主要的耐蚀合金元素之一，它在不锈钢、低合金钢、铸铁、镍基合金中都有所应用，它在相应的合金中分别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。 不锈钢随硅含量增加，耐应力腐蚀破裂性能显著改善。硅改善Cr-Ni不锈钢耐应力腐蚀破裂性能，是依靠加硅形成的富硅保护膜来实现的。 4、硅(Si) 硅和钼一样具有优良的