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1、全面腐蚀（均匀腐蚀）阴阳极共扼反应在金属相同位置同时发生或交替发生，阴阳极没有时间和空间上的区别，整个表面用Ecorr表征，在此电位下表面均匀溶解腐蚀。腐蚀速度可测量/预测。,局部腐蚀 由电化学不均一性（如异种金属、表面缺陷、浓度差异、应力集中、环境不均匀等），形成局部电池。局部腐蚀阴、阳极可区分，阴极/阳极面积比很大，阴、阳极共扼反应分别在不同区域发生，局部腐蚀集中在个别位置,急剧发生，材料快速腐蚀破坏。,局部腐蚀形式多样性 电偶腐蚀、缝隙腐蚀、小孔腐蚀（点腐蚀）、晶间腐蚀、应力腐蚀开裂等。,局部腐蚀普遍性 工业中局部腐蚀很常见（全面腐蚀10），局部腐蚀（化工）80，因此对局部腐蚀的研究和防
2、护尤为重要。,局部腐蚀危害性 腐蚀集中在个别位置急剧发生、腐蚀破坏快速、隐蔽性强、难以预计、控制难度大、危害大，易突发灾难事故,在同一介质中，异种金属相互接触，电偶电势差异 电偶腐蚀 电偶腐蚀在化工/日常生活中很普遍现象 电偶腐蚀 金属电极构成宏观腐蚀电池 电位较低的金属腐蚀增大，电位较高的金属腐蚀速度减小,电偶腐蚀,3.电偶腐蚀的控制 正确选材，避免异种金属或电偶序差大金属接触 保持阴/阳极面积合适比例，避免大阴极、小阳极 异种金属接触时应加以绝缘；表面处理、涂覆可使电偶效应减少；应用缓蚀剂，可有效防止电偶腐蚀。,最常见的一种局部腐蚀形式 点蚀随机分布，孔径：微米-毫米 孔口有腐蚀产物覆盖或
3、开放式 点蚀失重甚微，但对设备破坏很严重 点蚀可诱发其它形式的局部腐蚀,SCC、晶间腐蚀的起源 点蚀一般发生在具钝性的金属表面（如不锈钢、铝）表面缺陷、硫化物夹杂可诱发点蚀 材料 Cl等阴离子对点蚀可产生直接促进作用 环境。,点腐蚀（孔腐蚀）,（1）环境因素 腐蚀介质类型：NaCl，CaCl2可促进溶解氧还原（阴极过程），Cl侵蚀性强，诱发促进点腐蚀发生/发展卤素（侵蚀性）离子浓度影响大，存在临界离子浓度：Ep=-0.088 lg a Cl+0.108(V)-不锈钢 Ep=-0.124 lg a Cl-0.0504(V)-铝,影响点蚀因素 材料因素 金属或合金的性质、缺陷状态、表面特性等 环境
4、因素 介质性质、pH、温度、流速等,氧化性金属离子促进点蚀，如：Fe3+、Cu2+、Hg2+（FeCl3，CuCl2）加速金属离子还原，相当于施加阳极电位；含氧阴离子抑制点蚀，如：OH、SO24、NO3，可排斥Cl吸附，抑制点蚀能力：OH NO3 SO24 ClO4 pH对点蚀发生过程影响较大，而对发展过程影响较小 温度上升，点腐蚀数增加，达到90溶解氧减少，点蚀速度下降 介质流动能降低点蚀速度，氧浓度增加，钝化加强 改善传质可消除闭塞效应和自催化作用，减缓点蚀发展。,（2）材料因素 不同金属耐点蚀能力显著不同，Al Fe Ni Zr Cr Ti 钝性金属对点蚀比较敏感 合金元素：Cr、Mo、
5、Si、Cu、Ni等能有效提高耐点蚀性 C、Mn、S 可使点蚀敏感性增大 固溶处理，消除缺陷、夹杂、二次相、晶间相，可提高耐点蚀性 敏化处理，则导致点蚀倾向性增大 表面状态对点蚀发生影响很大，粗糙、表面夹杂、机械损伤、位错露头等对耐点蚀不利。,5.点腐蚀控制（1）选择耐点蚀合金/增加有利合金元素；（2）电化学保护/控制电位低于Ep；（3）表面处理/改变表面状态；（4）添加缓蚀剂，如：NO3，CrO42,Cr2O72，SO42等（5）消除侵蚀性阴离子，如Cl等。,缝隙腐蚀影响因素 金属材料 钝化能力/再钝化能力。环境因素 含Cl-浓度越高，越易发生缝隙腐蚀，卤素离子是引起缝隙腐蚀危险离子，敏感性为
6、 Cl-Br-I-。溶解氧大于0.5ppm，即可引起缝隙腐蚀。一般温度越高，发生缝隙腐蚀倾向性越大。,缝蚀与点蚀特点/区别,（1）所有金属/介质体系均可发生缝蚀,（2）缝隙腐蚀起源是几何因素和氧浓差,（3）缝蚀比点腐蚀一般更易发生,（4）缝蚀与点蚀发展过程类似，但发生过程不同,（5）点蚀可成为缝蚀源,缝隙腐蚀的控制（1）合理设计和施工，避免缝隙，连接处密封、涂覆、妥善排流，清除沉积物。（2）电化学保护（3）缓蚀剂（4）改善介质环境（5）选择耐缝蚀合金5.4 晶间腐蚀 晶间腐蚀 晶粒边界比晶粒本体腐蚀快得多，危害性大。晶间腐蚀在宏观上不易察觉，金属甚至保持光泽，但强度可完全消失。不锈钢，Al，N
7、i，Cu合金等易发生晶间腐蚀。,1晶间腐蚀条件金属学因素：（1）晶界异相析出，元素贫乏区形成，如：不锈钢因形成(Cr,Fe)23C6而导致贫Cr区；铜合金CuAl2，导致贫Cu；(2)晶界析出易溶相，如Al3Mg2，Mg2Si等溶解，产生晶间腐蚀；（3）位错或空位在晶界积累，导致杂质或缺陷集中；（4）晶界应力较大；（5）多晶金属材料晶界活性较大，易于发生晶界吸附、晶界沉积等反应；（6）热加工处理过程在晶界新相生成。,2晶间腐蚀理论（1）贫化理论 在敏化温度，过饱和C化合物 Cr23C6 在晶界析出，其周围形成贫Cr 区，因Cr在晶界扩散比在晶粒扩散速快，使晶界Cr很快耗尽(阳极)，与晶粒形成活
8、化/钝化电偶电池，发生阳极选择性腐蚀，促使晶间腐蚀的发生。,电化学因素：晶界与晶粒平衡电位差异，造成电化学腐蚀速度不一；晶界与晶粒阳极极化率不一，或腐蚀阻力不一；介质中氧化剂在晶界和晶粒位置还原行为差异或腐蚀阻力不一。,（2）晶界杂质或第二相选择性溶解理论 贫化理论不能解析全部现象，如：温度、超低碳不锈钢等。又提出：FeCr 金属间化合物 相，在一定条件下在晶界沉淀，相在过钝化电位可发生严重选择性腐蚀。如AlZnMg合金，晶界析出MgZn2，Mg5Al3而发生选择溶解。两种理论相互补充，能解释较多晶间腐蚀形象。奥氏体不锈钢在氧化性介质（充气海水）、MgCl2(普遍，严重)、强氧化性介质HNO3
9、(浓)，Na2Cr2O7等容易发生晶间腐蚀。,4.晶间腐蚀控制（1）降低合金含碳量，如发展超低碳不锈钢（成本高）；（2）加入稳定元素，如Ti，Nb，对碳亲合力大，优先形成碳化物；（3）固溶处理，使碳化物溶解(10501100)，然后快速冷却，特别是对焊件处理(快焊快冷)；（4）采用双相钢，如奥氏体+铁素体(1020)，铁素体在晶界，含Cr高，不形成贫Cr区。,1应力腐蚀开裂特征（1）应力作用(拉应力/张应力)应力来源：冶炼、加工残余应力；80SCC，主要发生在焊接应力区；材料使用中外加负载外加应力是主要应力来源。,SCC体系存在临界应力腐蚀门槛值KISCC，一般应力愈大,开裂时间愈短；应力愈小
10、，开裂时间愈长，应力小到一定值时，不发生SCC；断裂时间是评价材料SCC敏感性的重要指标。,破裂时间,（2）SCC敏感介质 腐蚀介质中某些离子或分子对SCC有特效，如大气中微量 H2S，NH3 可使高强钢、Cu发生SCC；ppm Cl，在高温下可使奥氏体不锈钢发生SCC，ppm S2O32 可使奥氏体不锈钢发生SCC ppm(parts per million)是指百万分之一。硝脆、碱脆、氯脆等是特定介质对特定材料作的作用而发生SCC。温度影响至关重要，SCC 热激活反应。溶解O2对SCC有重要影响。pH下降，SCC敏感性增大，破裂时间缩短。发生均匀腐蚀的体系则一般不会发生SCC。,应力腐蚀开
11、裂的三个阶段,（4）SCC过程应力腐蚀开裂一般可分为几个阶段：第一阶段：裂纹孕育期，应力集中，微裂纹成核，诱导期几分钟数十年；第二阶段：裂纹扩散期，由裂纹源发展到极限应力值对应的裂纹深度。电化学过程控制，与强度因子无关，决定于反应物（产物）扩散速度(0.5-10 mm/h)；第三阶段：破裂期，机械因素控制，随应力强度增大，材料断裂。,合理选材 改变合金成分（低C,Cr,N,Mo）改变合金组织(热处理)改变应力 避免应力集中 减少外应力 消除内应力 改变应力方向 合理结构 SCC控制 改变环境 调整环境温度、浓度、pH 加缓蚀剂 环境处理 电化学保护 阴极保护 阳极保护 牺牲阳极 表面处理 表面
12、处理 表面电镀 表面有机涂覆,5.8 磨损腐蚀 磨蚀(或冲刷腐蚀)介质和金属表面的相对运动引起的腐蚀破坏。大多数金属可发生磨蚀,软金属更易发生磨蚀,自钝化金属(如Al,SS)在钝化膜磨损后腐蚀急剧发生。磨蚀与金属材料，表面膜，介质流速，湍流，冲击等有关。工业中螺旋浆推进器，泵叶轮，热交器弯管等磨蚀很常见。,1.磨蚀的几种情况（1）湍流腐蚀湍流比层流搅动剧烈,加速腐蚀剂供应和腐蚀产物移动,液体切应力,使金属材料磨损腐蚀加剧。（2）空泡磨损高流速冲击和压力突变，表面形成气泡，气泡破裂使表面膜破坏，新暴露金属迅速腐蚀又成膜，新气泡破裂又破坏膜。循环进行，表面形成点蚀空穴。空泡腐蚀 机械和化学因素共同作用。（3）磨振腐蚀金属/液体界面在负荷条件下发生微小振动或往复运动而导致腐蚀破坏，表面呈麻点或沟纹。,2.影响因素（1）金属/合金性质，耐蚀性高 抗磨损腐蚀好，膜性质关系大，耐磨损/抗腐蚀/自钝化。（2）流速，流速对不同金属的腐蚀起不同的作用，影响程度差异大。如对钛合金，海水流速不影响；而对碳钢影响可高达10倍左右。,3.磨蚀控制（1）选材/研制抗磨蚀材料；（2）合理设计，减小流速，保证层流;(3)增大直径，使弯管头流线型化；（4）阴极保护；（5）表面处理光洁度、耐蚀钝化层。,
