常见金属耐蚀性对比

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,常见金属耐蚀性对比,提高金属耐蚀性的途径,合金化,1.,提高热力学稳定性,阻滞阴极过程,阻滞阳极过程,4.,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,耐蚀低合金钢,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,_,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,_,耐大气腐蚀低合金钢又称耐侯钢,对提高耐侯性具有显著效果的合金元素,主要有,Cu,、,P,、,Cr,。,_,耐大气腐蚀低合金钢,Cu,是耐侯钢中最有效的元素，含量在,0.2%-0.5%,范围内,P,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,P,促使锈层非晶态转变，含量在,0.06%-0.10%,。,Cr,含量在,1%-2%,为宜，其作用被认为是促进尖晶石氧化物生成。,Cu,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。,对提高耐侯性稍有效果的合金元素,主要有,Ni,、,Mo,、,V,、,Ti,等,Ni,在,3.5%,含量时，耐侯性效果最好，而低于,1%,时效果较差。,Mo,含量在,0.4-0.5%,范围内，通常与,Cu-P,联用效果比,Cr,或,Ni,明显。,对提高耐侯性没有效果的合金元素,主要有,C,、,Si,、,Mn,、,S,等。,上述合金元素的复合添加，比单独添加有更好的效果,耐大气腐蚀低合金钢,_,_,耐海水腐蚀低合金钢,美国钢铁公司,Cu-Ni-P,系低合金钢，对海水飞溅带具有优良的耐蚀性。但由于,P,含量高，焊接性和低温韧性差。,日本新日铁,Cu-Cr-P,系、,Cu-Cr-Al-P,系、,Cu-Cr-Mo,系低合金钢，特征不含,Ni.,前苏联,Cr-Ni-Si,系低合金钢,中国,含,Cu,和,P,的低合金钢间浸耐蚀性较好，含,Cr,、,Al,的低合金钢全浸耐蚀性较好,_,耐海水腐蚀低合金钢,耐海水腐蚀低合金钢,_,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,Cl,-,、,O,2,、,H,2,O,向钢表面扩散，从而提高耐海水腐蚀性能。,在锅炉的低温部位，由于,SO,3,与水汽作用而凝结成,H,2,SO,4,，引起金属部件腐蚀，称硫酸露点腐蚀。,一般燃气中的含,SO,3,量超过,6*10,-6,，可以使环境露点升高至,150-170,。,由于高硫重油或煤作燃料中含有,SO,2,和,SO,3,，,因此以此为燃料的的锅炉容易发生硫酸露点腐蚀。,_,耐硫酸露点腐蚀低合金钢,燃料中的含硫量与空气过剩系数决定了,SO,3,的量；,SO,3,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,H,2,SO,4,浓度,如：金属表面温度,60,度，硫酸浓度为,40%,金属表面温度,100,度，硫酸浓度为,70%,在金属表面温度低于露点,20-60,，硫酸浓度最大,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（,T160,C60%,）,第三阶段，高温、高浓度腐蚀环境，与第二阶段相似。,硫酸露点腐蚀机理,_,*如环境中含有大量未燃烧的炭微粒，可以促进,Fe,3+,的产生，促使含有,Cr,和,B,的铜钢钝化，腐蚀降低，但非钝化钢，,Fe,3+,参加阴极反应，腐蚀速度增加。,其中,Cu,已经成为耐硫酸露点腐蚀钢的基本成分之一。,一般,Cu,含量在,0.2%-0.6%,、,Cr,含量在,1%-1.5%,为宜。,在含铜钢中同时加入,W(0.2%),与,Sn,(13%,的,Fe-Cr,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,1-3 nm,；,膜中的成分中富含,Cr,；,膜的结构为尖晶石结构，,w(Cr,)12%,时，尖晶石结构已不明显，,w(Cr,)19%,时，主要为非晶态结构，,w(Cr,)28%,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,不锈钢,_,应用最为广泛的是,18-8,型铬镍钢为基体的奥氏体不锈钢，占奥氏体不锈钢,70%,，占全部不锈钢的,50%,。,对奥氏体不锈钢的耐蚀性起主要作用的元素如下：,Cr,、,Ni,、,Mo,、,Nb,、,Ti,、,C,。,_,奥氏体不锈钢,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,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，加工性差。,主要类型：,Cr13,型、,Cr16-19,型、,Cr25-28,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。,_,铁素体不锈钢,室温下具有马氏体组织的铬不锈钢。,典型钢种有,2Cr13,、,3Cr13,、,4Cr13,和,9Cr18,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,_,马氏体不锈钢,常见的马氏体,-,铁素体双相不锈钢为,1Cr13,。,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,450-550,下工作的气轮机叶片和锅炉零件,_,马氏体,-,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,Cr18,型、,Cr21,型和,Cr25,型三类,优点：对晶间腐蚀不敏感，具有良好的耐应力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。,_,奥氏体,-,铁素体双相不锈钢,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。,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,。,Al,，,Mg,，,Ti,及其合金密度小,Au,，,Cu,，,Ag,及其合金导电性好,Ni,，,Mo,，,Nb,，,Co,及其合金耐高温,Cr,，,Ni,，,Ti,及合金具有优良的耐蚀性,有色金属及其合金与钢铁相比，具有许多特性：,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,95%,，,钢铁及其它材料占,5%,。,汽车制造业：铝合金、镁合金的使用量,越来越多。,具有较正的电位,E,0,Cu+/Cu,:+0.52 V,E,0,Cu2+/Cu,:+0.35V,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,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,1083,密度,8.94g/cm3,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,*在大多非氧性介质中,(,HF,、,HCl),抗蚀性较好,而在氧化性介质中,(,HNO,3,、,H,2,SO,4,）易被腐蚀,耐蚀性：,在大气中，铜耐蚀，形成,CuCO,3,3Cu(OH),2,保护膜；,工业大气中，形成,CuSO,4,3Cu(OH),2,；在海洋大气中，形成,CuCl,2,3Cu(OH),2,保护膜。,不耐硫化物腐蚀，在有氨、氨水或,CN,-,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。,铜及铜合金,_,黄铜,铜锌合金，主要有单相,黄铜,(39%),和复相,(,+,)(39-47%),和单相,黄铜,(47-50%),三类。其耐冲击腐蚀性能比纯铜好。,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。,黄铜的应力腐蚀开裂,常称“季裂”或“氨脆”。在拉应力下，在大气、海水、高温高压水以及一切含氨的环境中，都可能发生,SSC,。,铜及铜合金,_,黄铜铸件,黄铜,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,5%,、,8%,和,10%,三种。,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：,制造泵、齿轮、轴承、悬塞等,耐磨和耐蚀零件。,_,铜及铜合金,青铜制品,纯铝,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,pH,值为,4-8,的介质中易钝化，膜的组成为,Al,2,O,3,或,Al,2,O,3,nH,2,O,。,膜厚度为,1nm,左右，随大气中的湿度增加增厚，但保护性下降。,铝及铝合金,_,纯铝具有银白色金属光泽,密度小,(2.72g/cm,3,),熔点低,(660.4),导电,(,仅低于,Au,、,Ag,、,Cu),、导热性能优良。,汽缸头,纯铝的耐蚀性：,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,Cl,-,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,美,F-117,隐身战斗机,(,所用材料大部分是铝合金,),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。,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,电偶腐蚀,_,铝及铝合金,纯镍,电极电位,-0.25V,，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,(1)Ni-Cu,合金,镍铜可以形成无限固溶体。,典型合金为蒙乃尔合金（,Ni70Cu28,），在还原性介质中比纯镍耐蚀，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,_,(2)Ni-Mo,合金,Ni,和,Mo,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,C,在室温下耐所有浓度的盐酸和氢氟酸腐蚀，在王水中也具有一定的耐蚀性。,(3)Ni-Cr,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,MgCl,2,的材料，无,SCC,倾向。,可用于核动力工程。,_,镍及镍合金,纯钛,钛很活泼，电极电位为,-1.63V,，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,Cl,-,离子破坏,用途：,应用与含氯离子介质中,在土壤和大气中极其耐蚀,耐含氧酸和稀碱介质环境,_,钛及钛合金,钛及钛合金,_,耐蚀钛 合金主要分为,型和,型,型室温下是密排六方结构,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,纯镁活泼金属，电极电位,-2.37V,，比铝、铁都负。,镁及其合金表面形成的氧化膜不致密、不连续，保护性差，但,Mg,在,pH,值大于,11.5,时，发生钝化。,Mg,在干燥空气中氧化膜为,MgO,，在潮湿中为,Mg(OH),2,，另外,CO,2,对,Mg,及其合金的腐蚀影响很大。,_,镁及镁合金,镁的氧化膜通常具有三层结构,_,镁及镁合金,镁及其合