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第5章 材料的耐蚀性 1.纯金属的耐蚀性 虽然工程中使用的金属绝大多数是合金，纯金属较少。 但出于耐蚀的目的，纯金属的用途也在不断地增多，同时，各种合金也是以纯金属为组元形成的，因此，有必要全面了解纯金属的耐蚀性。 各种金属在电解质中的热力学不稳定性（稳定性），反映着金属发生电化学腐蚀的可能性大小，可根据标准电极电位来近似的判断。标准电极电位越负，则热力学上越不稳定；而标准电极电位越正，则热力学上越稳定。 ◆ 纯金属的热力学稳定性可根据标准电极电位近似判断： 金属标准电极电位﹤0，热力学不稳定； 金属标准电极电位 0，热力学稳定。 部分热力学不稳定的金属，在适宜条件下，可由活化态转为钝化态，而提高耐蚀性。 最易钝化的金属有：Zr、Ti、Ta、Nb、Al、Cr、Be、Mo、Mg、Ni、Co等。 Pb在硫酸溶液中、Fe在磷酸溶液中、Mo在盐酸溶液中，Zn在大气中，由于生成较致密的保护膜而提高了耐蚀性。 ◆ 2.提高金属材料耐腐蚀性的合金化 工业上以纯金属作为耐蚀材料使用的情况有限，应用较多的则是Fe、Cu、Ni、Ti、Al、Mg等金属的合金。因而，了解如何通过合金化来提高金属材料的耐蚀性十分必要。 图5一1表明耐蚀合金化途径的极化图 (a)提高阳极金属的平衡电位:(b）增加阴极极化率；（c)增加阳极极化率: (d)加入易钝化元素使之钝化:(e)加入强阴极性元素促进阳极饨化:(f)增大腐蚀体系电阻 3.合金耐蚀途径 3.1．提高合金的热力学稳定性（提高电极电位）。 3.2. 降低合金中阳极相的活性 A．减少阳极区的面积，提高阳极极化。 B．加入易钝化元素，促进合金钝化 C．对于能够钝化的腐蚀体系，如果加入能活化阴极的元素,如Pd、Cu、Ni、Mo等正电性金属元素，降低阴极极化度，可促使合金进入钝态（见图5-3）。是很有前途的耐蚀途径。 3.3.降低合金中阴极相的活性 适应阴极控制腐蚀，不易钝化的金属。 A．加入析氢过电位高的合金元素，增加阴极析氢的过电位。 B．减少合金阴极面积，提高阴极极化。 3.4．使合金表面生成致密的非晶态保护膜 ，如在钢中加入Cu、P等合金元素。 4.合金组织状态与耐蚀性关系 4.1．单相组织比多相组织耐蚀性强（因为不组成原电池） 4.2．当复相组织阴极相能促使阳极相钝化时，复相组织耐腐蚀性也较好。 4.3．当复相组织中阳极相很少，在介质中经短时间腐蚀，表面的阳极相被腐蚀掉，剩下电位高的阴极相，这时也是耐腐蚀的 4.4．粗大晶粒，晶界杂质多，晶间腐蚀倾向大。 4.5．在不能钝化的体系中，阴极相越小越分散，微电池数量多，越不耐腐蚀。 5.耐蚀金属材料 5.1碳钢和铸铁A．碳钢和普通铸铁耐腐蚀性差. 铁形成两价铁离子的标准平衡电位（Fe→Fe2+）为-0.440V，而形成Fe→Fe3+的标准平衡电位为-0.036V，二者相比，后者比前者的平衡电位值要正得多，故处于钝态下的铁或钢会缓慢溶解。应当指出，铁的平衡电位较难测准，上述的电位数值是根据热力学数据计算得到的。在大多数情况下，实测的铁的电极电位不是平衡电位，而是稳定电位。 表3-3铁在氧化性和非氧化性介质中腐蚀的基本规律 碳钢在室温的碱性水溶液中是耐蚀的。当水溶液中NaOH含量超过lg/L时(pH9.5)，在有氧存在的条件下，碳钢就不再腐蚀了。但在浓碱溶液中，特别是在高温情况下，碳钢不耐蚀。 B．耐蚀铸铁---高硅铸铁，含硅1.4-1.8％,含磷0.5-1.1％ 5.2.耐蚀低合金钢 (合金元素总质量＜5%) 低合金钢通常指的是碳钢中合金元素总量低于5%左右的合金钢。 低合金钢在强腐蚀介质、大气、海水、土壤中都不耐蚀，需要采取相应的保护措施。 根据不同的目的，在钢中加入的合金元素种类繁多，含量多少也差别很大。 耐大气腐蚀实践表明，由于阳极控制是大气腐蚀的主要因素，因此合金化对提高钢的耐蚀性有较大的效果。目前已研制了一些耐蚀低合金钢。 A．耐大气腐蚀 –加入铜、磷、镍、铬等元素 ，如15Mn5Cu、09MnCuPTi B．耐海水腐蚀 －Cr、Ni、Al、P、Si、Cu等 ，如10CrMoAl、12Cr2MoAlPt等 C．耐硫化氢腐蚀 －钼、铌、钛、钒等，稀土元素，如12MoAlV、15Al3MoWTi等。 D．耐高温高压氢、氮的腐蚀－铬、钼、W、V、Nb、Ti等，如10MoWVNb、10MoWVNbTi等 5.3.不锈钢  不锈钢(Stainless steel)是“不锈耐酸钢”的简称，是指在空气及各种侵蚀