腐蚀 第5章 局部腐蚀

1、第第5章章 局部腐蚀局部腐蚀5.1 电偶腐蚀电偶腐蚀 (galvanic corrosion)5.1.1 概述概述电偶腐蚀（接触腐蚀）：由于同电极电位较正的金属接电偶腐蚀（接触腐蚀）：由于同电极电位较正的金属接触而引起腐蚀速度增大的现象。触而引起腐蚀速度增大的现象。 电动序：由热力学公式计算出，按金属的标准电极电动序：由热力学公式计算出，按金属的标准电极电位的高低排列成的次序表。电位的高低排列成的次序表。 一般说来两种金属的电极电位差愈大，电偶腐蚀愈一般说来两种金属的电极电位差愈大，电偶腐蚀愈严重。严重。 电偶的实际电位差乃是产出电偶腐蚀的必要条件，电偶的实际电位差乃是产出电偶腐蚀的必要条件，

2、标志着电偶腐蚀的热力学可能性，但它不能决定腐蚀电标志着电偶腐蚀的热力学可能性，但它不能决定腐蚀电偶的效率。偶的效率。 何种金属作为阳极、何种金属作为阴极，不能根据它们标何种金属作为阳极、何种金属作为阴极，不能根据它们标准电极电位的相对高低作为判断的依据。准电极电位的相对高低作为判断的依据。 标准电位标准电位 海水中电位海水中电位Al -1.66V -0.60VZn -0.762V -0.83V 当两种不同的金属在同一电解液中组成电偶时，两者都当两种不同的金属在同一电解液中组成电偶时，两者都发生极化，它们各自重新以一种新的腐蚀速度进行腐蚀。其发生极化，它们各自重新以一种新的腐蚀速度进行腐蚀。其腐

3、蚀电位、极化参数和腐蚀速度是变化的。腐蚀电位、极化参数和腐蚀速度是变化的。 例如：观察两块表面积相同的金属例如：观察两块表面积相同的金属M1、M2放在同一酸性介放在同一酸性介质中电偶腐蚀前后极化情况。可以看出电位较负的阳极性金质中电偶腐蚀前后极化情况。可以看出电位较负的阳极性金属腐蚀速度增大，而阴极性金属腐蚀速度减小。属腐蚀速度增大，而阴极性金属腐蚀速度减小。5.1.2 电偶腐蚀原理电偶腐蚀原理igEgEg M1是阳极，是阳极，M2是阴极。如果不考虑浓度极化，而是阴极。如果不考虑浓度极化，而且如果溶液的电阻很小，且如果溶液的电阻很小，M1和和M2 短接后都极化到同一短接后都极化到同一电位电位E

4、g。 M2作为阴极的极化电流密度作为阴极的极化电流密度M1作为阳极的极化电流密度作为阳极的极化电流密度1、忽略、忽略M1上的阴极电流上的阴极电流接触腐蚀效应接触腐蚀效应p72 越大，腐蚀越严重越大，腐蚀越严重2、M1上的阴极电流不能忽略上的阴极电流不能忽略1、大阴极小阳极、大阴极小阳极2、避免大阴极小阳极、避免大阴极小阳极5.1.3 宏观腐蚀电池对微观腐蚀电池的影响宏观腐蚀电池对微观腐蚀电池的影响 差异效应：宏观电偶腐蚀电池（阳极外电流）使微差异效应：宏观电偶腐蚀电池（阳极外电流）使微观腐蚀电池（自腐蚀）电流发生变化的效应。观腐蚀电池（自腐蚀）电流发生变化的效应。 正差异效应：宏观电偶腐蚀电池

5、（阳极外电流）使正差异效应：宏观电偶腐蚀电池（阳极外电流）使微观腐蚀电池（自腐蚀）电流微观腐蚀电池（自腐蚀）电流减少减少的效应。的效应。 负差异效应：宏观电偶腐蚀电池（阳极外电流）使负差异效应：宏观电偶腐蚀电池（阳极外电流）使微观腐蚀电池（自腐蚀）电流微观腐蚀电池（自腐蚀）电流增加增加的效应。的效应。出现负差数效应的可能的原因有三个：出现负差数效应的可能的原因有三个：第一，由于金属的阳极极化，使金属的表面状况同极化前相比有了第一，由于金属的阳极极化，使金属的表面状况同极化前相比有了剧烈的改变，而这种改变又恰好能使金属的自腐蚀速度剧烈增加，剧烈的改变，而这种改变又恰好能使金属的自腐蚀速度剧烈增加

6、，这时就出现负差数效应。这时就出现负差数效应。Al、Mg在中性含在中性含Cl-的溶液中。的溶液中。第二，有些金属在一定的条件下阳极极化时，除了阳极溶解外，还第二，有些金属在一定的条件下阳极极化时，除了阳极溶解外，还同时有未溶解的金属微小晶粒或粉尘状粒子脱落。同时有未溶解的金属微小晶粒或粉尘状粒子脱落。第三，据认为有些金属在一些溶液中阳极溶解的直接产物是低价离第三，据认为有些金属在一些溶液中阳极溶解的直接产物是低价离子，然后溶于溶液中的低价离子通过化学反应的途径被氧化为价数子，然后溶于溶液中的低价离子通过化学反应的途径被氧化为价数更高的最终产物。在这情况下，如果按形成最终产物的价数来应用更高的最

7、终产物。在这情况下，如果按形成最终产物的价数来应用法拉第定律从外测阳极电流密度计算金属的阳极溶解速度，就会得法拉第定律从外测阳极电流密度计算金属的阳极溶解速度，就会得出金属的实际失重远大于按法拉第定律计算所得到的失重的结果，出金属的实际失重远大于按法拉第定律计算所得到的失重的结果，从而得到表观上看起来是负的差数效应。从而得到表观上看起来是负的差数效应。1、电偶序、电偶序2、环境因素的影响、环境因素的影响 A、介质的组成及其侵蚀性：它在很大的程度上决定电偶腐、介质的组成及其侵蚀性：它在很大的程度上决定电偶腐蚀的程度。蚀的程度。 B、温度：温度不仅影响着电偶腐蚀速度，有时还可能改变、温度：温度不仅

8、影响着电偶腐蚀速度，有时还可能改变金属表面膜或腐蚀产物的结构，从而使电偶电位发生逆转。金属表面膜或腐蚀产物的结构，从而使电偶电位发生逆转。5.1.4 影响电偶腐蚀的因素影响电偶腐蚀的因素 C、电解液电阻：它的大小会影响腐蚀过程中离子的传导、电解液电阻：它的大小会影响腐蚀过程中离子的传导过程，导电性高的介质中，电偶腐蚀重，而且腐蚀的分布过程，导电性高的介质中，电偶腐蚀重，而且腐蚀的分布也大些。也大些。 D、溶液、溶液pH值；可能会改变电极反应，也有可能改变值；可能会改变电极反应，也有可能改变电偶金属的极性。电偶金属的极性。 E、搅拌电解液：加速电偶腐蚀速度。甚至可能改变、搅拌电解液：加速电偶腐蚀

9、速度。甚至可能改变电偶的极性。电偶的极性。 F、腐蚀产物、腐蚀产物3、阴、阳极面积比例的影响：增加阳极面积可以降低腐蚀率，、阴、阳极面积比例的影响：增加阳极面积可以降低腐蚀率，对于电偶腐蚀来说，大阴极小阳极的状况是极为有害的。对于电偶腐蚀来说，大阴极小阳极的状况是极为有害的。5.1.5 电偶腐蚀的控制电偶腐蚀的控制1、避免由异种金属或合金相互接触形成电偶；规定不、避免由异种金属或合金相互接触形成电偶；规定不同金属相接触时，金属间的电位差在同金属相接触时，金属间的电位差在0.25V以下时允许以下时允许组合。组合。2、增大电偶反应的阻力；、增大电偶反应的阻力；3、避免大阴极和小阳极面积比的组合。、

10、避免大阴极和小阳极面积比的组合。4、施工中不同金属的联接处或接触面采取绝缘措施，、施工中不同金属的联接处或接触面采取绝缘措施，如垫圈或垫片等。如垫圈或垫片等。5、选用容易更换的阳极部件。、选用容易更换的阳极部件。6、采用电化学保护方法。、采用电化学保护方法。7、加入缓蚀剂。、加入缓蚀剂。5.2 点腐蚀点腐蚀 （pitting corrosion） 5.2.1 点腐蚀概述点腐蚀概述 金属材料在某此环境介质中，经过一定的时间后，大部分金属材料在某此环境介质中，经过一定的时间后，大部分表面不发生腐蚀或腐蚀很轻微，但在表面的微小区域内，出表面不发生腐蚀或腐蚀很轻微，但在表面的微小区域内，出现蚀孔或麻点

11、，且随着时间的推移，蚀孔不断向纵深方向发现蚀孔或麻点，且随着时间的推移，蚀孔不断向纵深方向发展，形成小孔状腐蚀坑。这种现象称为点腐蚀，亦称为点蚀、展，形成小孔状腐蚀坑。这种现象称为点腐蚀，亦称为点蚀、小孔腐蚀、孔蚀。小孔腐蚀、孔蚀。 点蚀通常发生在点蚀通常发生在易钝化金属或合金易钝化金属或合金中，同时往往在有中，同时往往在有侵蚀侵蚀性阴离子性阴离子与与氧化剂氧化剂共存的条件下。例如，不锈钢、铝及铝合共存的条件下。例如，不锈钢、铝及铝合金、钛及钛合金，在含氯离子的水溶液或其它特定介质中。金、钛及钛合金，在含氯离子的水溶液或其它特定介质中。 点蚀是一种由小阳极大阴极腐蚀电池引起的阳极区高度集点蚀是

12、一种由小阳极大阴极腐蚀电池引起的阳极区高度集中的局部腐蚀形式。中的局部腐蚀形式。 铜的孔蚀不锈钢的点蚀1、在某一给定的金属、在某一给定的金属-介质体系中，存在一特定的阳极极化介质体系中，存在一特定的阳极极化电位门槛值，低于此电位时，不会发生点蚀，高于此电位电位门槛值，低于此电位时，不会发生点蚀，高于此电位则发生点蚀。该电位以往多称之为则发生点蚀。该电位以往多称之为击穿电位（击穿电位（Eb）或点蚀）或点蚀电位。电位。2、点蚀多发生在表面生成、点蚀多发生在表面生成氧化膜或钝化膜的金属材料氧化膜或钝化膜的金属材料上，上，或有阴极性镀层的金属上。或有阴极性镀层的金属上。3、点蚀发生在有、点蚀发生在有特

13、殊离子的介质特殊离子的介质中，即有氧化剂和同时有中，即有氧化剂和同时有活性阴离子存在的钝化性溶液中。活性阴离子是发生点蚀活性阴离子存在的钝化性溶液中。活性阴离子是发生点蚀的必要条件。的必要条件。 点腐蚀的重要特征点腐蚀的重要特征 点蚀的发生、发展或终止与点蚀的电化学特性（点蚀电点蚀的发生、发展或终止与点蚀的电化学特性（点蚀电位、点蚀保护电位）有关。位、点蚀保护电位）有关。 要评定材料的耐点蚀性能，不能只考虑要评定材料的耐点蚀性能，不能只考虑Eb，必须同时考虑，必须同时考虑Eb和和Ep两个参数。两个参数。 点蚀的发生、发展或终止点蚀的发生、发展或终止点蚀经过三个阶段：点蚀经过三个阶段：1、蚀孔发

14、生成核的初始阶段；、蚀孔发生成核的初始阶段；2、蚀孔的生长阶段；、蚀孔的生长阶段；3、蚀孔的再钝化阶段。、蚀孔的再钝化阶段。 1、初始阶段：钝化膜破坏机理认为，蚀孔是由于腐蚀性阴、初始阶段：钝化膜破坏机理认为，蚀孔是由于腐蚀性阴离子在钝化膜表面吸附，并离子在钝化膜表面吸附，并穿过钝化膜穿过钝化膜而形成可溶性化合物而形成可溶性化合物所致。吸附机理认为点蚀的发生是由于活性所致。吸附机理认为点蚀的发生是由于活性Cl-离子和氧的离子和氧的竞争吸附竞争吸附结果所造成的。由于腐蚀性阴离子的溶解作用，使结果所造成的。由于腐蚀性阴离子的溶解作用，使金属基体金属在特定点上生成小蚀孔，这些小蚀孔称为点蚀金属基体金

15、属在特定点上生成小蚀孔，这些小蚀孔称为点蚀核，也可理解为蚀孔生成的活化中心。核，也可理解为蚀孔生成的活化中心。5.2.2 点蚀的机理点蚀的机理2、蚀孔的生长阶段：化学和电化学共同作用的结果。点蚀、蚀孔的生长阶段：化学和电化学共同作用的结果。点蚀通过腐蚀逐渐形成闭塞电池，而引起蚀孔内酸化自催化的通过腐蚀逐渐形成闭塞电池，而引起蚀孔内酸化自催化的过程。过程。闭塞电池：由于几何因素及腐蚀产物覆盖使溶液物质传闭塞电池：由于几何因素及腐蚀产物覆盖使溶液物质传递受阻，因而构成的浓差电池或活化递受阻，因而构成的浓差电池或活化-钝化电池。钝化电池。3、蚀孔的再钝化阶段：实际的点蚀过程常发现有大量的蚀、蚀孔的再

16、钝化阶段：实际的点蚀过程常发现有大量的蚀孔在蚀穿金属截面以前便变为非活性的，即点蚀发展到一定孔在蚀穿金属截面以前便变为非活性的，即点蚀发展到一定深度后不再发展了。深度后不再发展了。 可能原因：可能原因：1）消除了金属表面某些结构，如晶间沉淀物等。）消除了金属表面某些结构，如晶间沉淀物等。2）蚀孔内电位向负移动并低于点蚀保护电位。）蚀孔内电位向负移动并低于点蚀保护电位。3）点蚀生长时，蚀孔内的欧姆电压降逐渐增大，使蚀孔内）点蚀生长时，蚀孔内的欧姆电压降逐渐增大，使蚀孔内电位转移到钝化区，发生再钝化。电位转移到钝化区，发生再钝化。环境因素：环境因素：1、卤素离子及其它阴离子：在氯化物中，铁、镍、铝

17、、钛、卤素离子及其它阴离子：在氯化物中，铁、镍、铝、钛、锆以及它们的合金均可能产生点蚀。锌、铜和钛在含氯离锆以及它们的合金均可能产生点蚀。锌、铜和钛在含氯离子的溶液中，也可遭受钝态的破坏。子的溶液中，也可遭受钝态的破坏。 其它阴离子有对点蚀起加速作用，如漂白剂中的次氯酸其它阴离子有对点蚀起加速作用，如漂白剂中的次氯酸根。根。 很多含氧的非侵蚀性阴离子，例如很多含氧的非侵蚀性阴离子，例如NO3-、CrO42-、SO42-、OH-、CO32-等，添加到含等，添加到含Cl-的溶液中，都可起到点蚀缓蚀的溶液中，都可起到点蚀缓蚀剂的作用。剂的作用。5.2.3 影响点蚀的因素：影响点蚀的因素：缓蚀效果按顺

18、序减小：缓蚀效果按顺序减小：304不锈钢：不锈钢：OH-NO3-Ac-SO42-ClO4-铝：铝：NO3-CrO42-Ac-苯甲酸盐苯甲酸盐SO42-2、溶液中的阳离子和气体物质：腐蚀介质中，金属阳离子、溶液中的阳离子和气体物质：腐蚀介质中，金属阳离子与侵蚀性卤化物阴离子共存时，氧化性金属离子，如与侵蚀性卤化物阴离子共存时，氧化性金属离子，如Fe3+、Cu2+和和Hg2+对点蚀起促进作用。因为这些高价阳离子能被还对点蚀起促进作用。因为这些高价阳离子能被还原成金属或低价离子。这些反应的氧化还原电位往往高于点原成金属或低价离子。这些反应的氧化还原电位往往高于点蚀电位，可起到有效的去极化作用而促进点

19、蚀。蚀电位，可起到有效的去极化作用而促进点蚀。 3、溶液的、溶液的pH值：在溶液值：在溶液pH值低于值低于9-10时，对二价金属，如时，对二价金属，如铁、镍、镉锌和钴等，其点蚀电位与铁、镍、镉锌和钴等，其点蚀电位与pH几乎无关，高于此几乎无关，高于此pH值时，其点蚀电位变正。值时，其点蚀电位变正。 对三价金属，例如铝，发生点蚀的对三价金属，例如铝，发生点蚀的条件及点蚀电位都不受溶液条件及点蚀电位都不受溶液pH值的影响，这是由铝离子水解值的影响，这是由铝离子水解的各步骤的缓冲作用所致。的各步骤的缓冲作用所致。 4、环境温度：对铁及其合金而言，点蚀电位通常随温、环境温度：对铁及其合金而言，点蚀电位

20、通常随温度升高而降低，然而超过度升高而降低，然而超过200后，其点蚀电位又向正后，其点蚀电位又向正方向移动，即点蚀敏感性反而降低。方向移动，即点蚀敏感性反而降低。 5、介质流速：溶液的流动对抑止点蚀起一定的有益作用。、介质流速：溶液的流动对抑止点蚀起一定的有益作用。 1、金属的本性、金属的本性纯金属的耐点蚀性：纯金属的耐点蚀性：250.1 MNaOH中中的点蚀电位大小：的点蚀电位大小：Al(-0.45V)FeNiZrCrTi (1.2V) 95%，腐蚀表现为起泡。，腐蚀表现为起泡。5.3.6 影响丝状腐蚀的因素影响丝状腐蚀的因素B、温度影响：试验证明，温湿度联合作用的交互影响，、温度影响：试验

21、证明，温湿度联合作用的交互影响，对产生丝状腐蚀，比单一的湿度作用更为显著，其中以温对产生丝状腐蚀，比单一的湿度作用更为显著，其中以温度为度为40、RH为为70%和温度为和温度为20、RH为为95%两种组两种组合情况，是最适宜产生丝状腐蚀的环境。合情况，是最适宜产生丝状腐蚀的环境。C、氧浓度的影响：有人认为大气中氧含量、氧浓度的影响：有人认为大气中氧含量21%是产生丝是产生丝状腐蚀的最低浓度，状腐蚀的最低浓度，50%左右的氧含量是最有效地促进丝左右的氧含量是最有效地促进丝状腐蚀。状腐蚀。 D、活性离子的影响：、活性离子的影响：Cl-、Fe3+离子促进丝状腐蚀的产离子促进丝状腐蚀的产生。生。3、涂

22、层的影响：几乎所有的钢壳涂层，无论是溶剂漆、涂层的影响：几乎所有的钢壳涂层，无论是溶剂漆、水性漆、清漆或色漆以及金属涂层几乎都发生丝状腐水性漆、清漆或色漆以及金属涂层几乎都发生丝状腐蚀。酚醛树脂和烃系涂层丝状腐蚀少，而乙烯树脂系蚀。酚醛树脂和烃系涂层丝状腐蚀少，而乙烯树脂系涂层的丝状腐蚀特别严重。涂层的丝状腐蚀特别严重。4、表面处理的影响：有人认为磷酸盐处理有延缓丝状、表面处理的影响：有人认为磷酸盐处理有延缓丝状腐蚀的效果。腐蚀的效果。 5、基体金属的影响：如铝是产生丝状腐蚀最敏感的、基体金属的影响：如铝是产生丝状腐蚀最敏感的金属之一，但铝中的铜含量超过金属之一，但铝中的铜含量超过12%时，就

23、能有效地时，就能有效地抑制这类腐蚀。抑制这类腐蚀。 1、降低使用环境中的相对湿度。、降低使用环境中的相对湿度。2、消除空气中或磷化工艺带来的引发剂介质，提高磷化膜的、消除空气中或磷化工艺带来的引发剂介质，提高磷化膜的质量。质量。3、合理选用漆种，发展透水率很低的涂漆层。、合理选用漆种，发展透水率很低的涂漆层。4、改进基体金属对丝状腐蚀的耐蚀性，从根本上控制或抑制、改进基体金属对丝状腐蚀的耐蚀性，从根本上控制或抑制丝状腐蚀。丝状腐蚀。 5.3.7 丝状腐蚀的控制方法：丝状腐蚀的控制方法：5.4.1 概述概述一、定义：一、定义： 晶间腐蚀：金属材料在特定的腐蚀介质中沿晶界发生晶间腐蚀：金属材料在特

24、定的腐蚀介质中沿晶界发生的一种局部选择性腐蚀。这种腐蚀从金属表面开始，沿晶的一种局部选择性腐蚀。这种腐蚀从金属表面开始，沿晶界向内部发展，严重时整个金属强度几乎完全丧失。界向内部发展，严重时整个金属强度几乎完全丧失。 晶粒边界比晶粒本体腐蚀快得多，危害性大。晶间腐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，消失。不锈钢，Al，Ni，Cu合金等易发生晶间腐蚀。合金等易发生晶间腐蚀。 5.4 晶间腐蚀晶间腐蚀 晶间腐蚀的特征是在金属表面还看不出破坏时，晶粒之晶间腐蚀的特征是在金属表面

25、还看不出破坏时，晶粒之间已丧失了结合力，若掉在地上，也失去了金属的轻脆声，间已丧失了结合力，若掉在地上，也失去了金属的轻脆声，严重时只要轻轻敲打就会破碎成粉末。严重时只要轻轻敲打就会破碎成粉末。 二、晶界腐蚀特征：二、晶界腐蚀特征：产生晶间腐蚀的条件：产生晶间腐蚀的条件：(1) 金属或合金中含有杂质，或者有第二相沿晶界析出。金属或合金中含有杂质，或者有第二相沿晶界析出。(2) 晶界与晶粒内化学成分的差异，在适宜的介质中形成腐晶界与晶粒内化学成分的差异，在适宜的介质中形成腐蚀的电池，晶界为阳极，晶粒为阴极，晶界产生选择性溶蚀的电池，晶界为阳极，晶粒为阴极，晶界产生选择性溶解。解。(3) 有特定的

26、腐蚀介质存在。在某些合金有特定的腐蚀介质存在。在某些合金-介质体系中，往往介质体系中，往往产生严重的晶间腐蚀。例如奥氏体不锈钢在氧化性或弱氧产生严重的晶间腐蚀。例如奥氏体不锈钢在氧化性或弱氧化性介质（如充气海水）或强氧化性介质（如浓硝酸）的化性介质（如充气海水）或强氧化性介质（如浓硝酸）的特定腐蚀介质中，可能产生严重的晶间腐蚀。特定腐蚀介质中，可能产生严重的晶间腐蚀。 影响晶界行为的原因：影响晶界行为的原因：(1) 合金元素贫乏化；合金元素贫乏化；(2) 晶界析出不耐蚀的阳极相；晶界析出不耐蚀的阳极相；(3) 杂质或溶质原子在晶界区偏析；杂质或溶质原子在晶界区偏析；(4) 晶界处因相邻晶粒间的

27、晶向不同，刃型位错和空位在晶界处因相邻晶粒间的晶向不同，刃型位错和空位在 该该处富集。处富集。(5) 由于新相析出或转变，造成晶界处具有较大的内应力。由于新相析出或转变，造成晶界处具有较大的内应力。 由上述原因，使晶界行为发生了显著的变化。造成晶界、由上述原因，使晶界行为发生了显著的变化。造成晶界、晶界附近和晶粒之间很大的电化学不均匀性。一旦遇到合适晶界附近和晶粒之间很大的电化学不均匀性。一旦遇到合适的腐蚀介质，这种电化学不均匀性就会引起金属晶界和晶粒的腐蚀介质，这种电化学不均匀性就会引起金属晶界和晶粒本体的不等速溶解，引起晶间腐蚀。本体的不等速溶解，引起晶间腐蚀。 晶间腐蚀是由于晶界易析出第

28、二相，造成晶界某一成晶间腐蚀是由于晶界易析出第二相，造成晶界某一成分的贫乏化。分的贫乏化。5.4.2 晶间腐蚀机理：晶间腐蚀机理：贫化理论、晶间贫化理论、晶间 相析出理论、晶界吸附理论。相析出理论、晶界吸附理论。一、热处理温度与时间的影响：一、热处理温度与时间的影响： 不锈钢在能够产生晶间腐蚀的电位区，是否产生晶不锈钢在能够产生晶间腐蚀的电位区，是否产生晶间腐蚀以及腐蚀程度如何，都由钢的热处理制度对晶间间腐蚀以及腐蚀程度如何，都由钢的热处理制度对晶间腐蚀的敏感性所决定，即取决于受热的程度、时间及冷腐蚀的敏感性所决定，即取决于受热的程度、时间及冷却速度。却速度。 5.4.3 影响晶间腐蚀的因素：

29、影响晶间腐蚀的因素：二、合金成分的影响：二、合金成分的影响：（1）碳：碳对晶间腐蚀有重大影响，随着含碳量增高，晶间）碳：碳对晶间腐蚀有重大影响，随着含碳量增高，晶间腐蚀倾向愈严重。不仅使产生晶间腐蚀倾向的加热温度和时间腐蚀倾向愈严重。不仅使产生晶间腐蚀倾向的加热温度和时间范围扩大，而且晶间腐蚀程度加重、固溶温度升高。范围扩大，而且晶间腐蚀程度加重、固溶温度升高。（2）铬、镍、钼、硅：）铬、镍、钼、硅：Cr、Mo含量增高，可降低含量增高，可降低C的活度，的活度，有利于减弱晶腐蚀倾向；有利于减弱晶腐蚀倾向；Ni、Si等是不形成碳化物的元素，会等是不形成碳化物的元素，会提高提高C的活度、降低的活度、

30、降低C在奥氏体中的溶解度，促进碳化物的析出。在奥氏体中的溶解度，促进碳化物的析出。（3）钛、铌：对于抗晶间腐蚀是有益的，因为它们同）钛、铌：对于抗晶间腐蚀是有益的，因为它们同C的亲和的亲和力大于力大于Cr同同C的亲和力。的亲和力。（4）硼、氮：加入）硼、氮：加入0 0040 005%B，减少了碳、磷在晶界的偏，减少了碳、磷在晶界的偏析。氮对晶间腐蚀起促进作用。析。氮对晶间腐蚀起促进作用。（1）降低或消除有害杂质。如降低）降低或消除有害杂质。如降低C、N、S等杂质的含量。等杂质的含量。（2）加入稳定化元素或晶界吸附元素。如在不锈钢中加入）加入稳定化元素或晶界吸附元素。如在不锈钢中加入Ti、Nb或

31、或B。（3）适当的热处理工艺。必须避免不锈钢在敏化区间加热。）适当的热处理工艺。必须避免不锈钢在敏化区间加热。对焊接件要求进行焊接后进行固溶处理或快速冷却，避免在对焊接件要求进行焊接后进行固溶处理或快速冷却，避免在敏化温度、时间内停留。敏化温度、时间内停留。（4）采用双相钢。在奥氏体钢中有）采用双相钢。在奥氏体钢中有1020%的铁素体的钢称的铁素体的钢称为双相钢。为双相钢。5.4.4 晶间腐蚀的控制方法：晶间腐蚀的控制方法：5.4.5 不锈钢焊接晶间腐蚀：焊缝腐蚀、刀线腐蚀不锈钢焊接晶间腐蚀：焊缝腐蚀、刀线腐蚀 奥氏体不锈钢虽然是一种焊接性能非常优良的钢种，奥氏体不锈钢虽然是一种焊接性能非常优

32、良的钢种，但它在焊接时，相对于焊接热影响区的母材再一次加热，但它在焊接时，相对于焊接热影响区的母材再一次加热，所以在熔合线附近，引起碳化物的析出，导致严重的晶所以在熔合线附近，引起碳化物的析出，导致严重的晶间腐蚀。间腐蚀。5.5 应力作用下的腐蚀应力作用下的腐蚀5.5.1 应力腐蚀断裂应力腐蚀断裂 Stress Corrosion Cracking一、定义一、定义 应力腐蚀断裂，简称应力腐蚀断裂，简称SCC，是指金属材料在，是指金属材料在固定固定拉应力拉应力和某种和某种特定腐蚀介质特定腐蚀介质中发生的脆性断裂。所谓中发生的脆性断裂。所谓固定拉应力是指方向一定，大小可变的拉伸应力。应固定拉应力是

33、指方向一定，大小可变的拉伸应力。应力腐蚀断裂危害极大，人们称为力腐蚀断裂危害极大，人们称为“灾难性腐蚀灾难性腐蚀”。 二、不同情况引起的应力腐蚀断裂二、不同情况引起的应力腐蚀断裂1、由于弯曲残余应力引起的、由于弯曲残余应力引起的 该裂纹多为纵向形式该裂纹多为纵向形式2、从粗大的裂纹壁上所产生的穿、从粗大的裂纹壁上所产生的穿晶应力腐蚀裂纹晶应力腐蚀裂纹 3、从点蚀底部产生的应力腐蚀裂纹、从点蚀底部产生的应力腐蚀裂纹 4、从缝隙腐蚀产生的溃疡底部引起的应力腐蚀裂纹、从缝隙腐蚀产生的溃疡底部引起的应力腐蚀裂纹 5、由腐蚀产物体积膨胀应力引起的应力腐蚀裂纹、由腐蚀产物体积膨胀应力引起的应力腐蚀裂纹 6

34、、加工残余应力引起的应力腐蚀裂纹、加工残余应力引起的应力腐蚀裂纹 7、其它、其它 1、产生应力腐蚀断裂必须同时具备三个基本条件，即、产生应力腐蚀断裂必须同时具备三个基本条件，即敏感的金属材料，足够大的拉伸应力和特定的腐蚀介质。敏感的金属材料，足够大的拉伸应力和特定的腐蚀介质。 二、应力腐蚀断裂的特征二、应力腐蚀断裂的特征 2、发生应力腐蚀断裂的主要是合金，纯金属不发生，、发生应力腐蚀断裂的主要是合金，纯金属不发生，几乎所有金属的合金在特定的环境中都有一定的应力腐几乎所有金属的合金在特定的环境中都有一定的应力腐蚀敏感性。曾有报导纯度达蚀敏感性。曾有报导纯度达99 99%的铜在含氨介质中不的铜在含

35、氨介质中不会腐蚀断裂，但含有会腐蚀断裂，但含有0 04%磷或磷或0 01%锑时，则发生开裂。锑时，则发生开裂。 材料因素材料因素力学因素力学因素环境因素环境因素SCC 3、特定的金属和合金只有在特定的腐蚀环境中才产生、特定的金属和合金只有在特定的腐蚀环境中才产生SCC。如表。如表7-1所示这种特定的腐蚀介质在含量较少时也会所示这种特定的腐蚀介质在含量较少时也会造成应力腐蚀。造成应力腐蚀。 4、只有拉应力（张应力）才能引起应力腐蚀断裂。拉应、只有拉应力（张应力）才能引起应力腐蚀断裂。拉应力愈大，断裂时间愈短。压应力力愈大，断裂时间愈短。压应力 不发生应力腐蚀，应力腐不发生应力腐蚀，应力腐蚀裂纹走

36、向宏观上与拉应力方向垂直。蚀裂纹走向宏观上与拉应力方向垂直。 5、应力腐蚀断裂是一种典型的低应力滞后断裂，这种滞、应力腐蚀断裂是一种典型的低应力滞后断裂，这种滞后破坏过程可分三个阶段：第一阶段为后破坏过程可分三个阶段：第一阶段为裂纹孕育期裂纹孕育期，这个，这个阶段占断裂总时间的阶段占断裂总时间的90%；第二阶段为；第二阶段为裂纹扩展期裂纹扩展期；第三；第三阶段为阶段为快速断裂期快速断裂期。整个断裂时间与材料、应力和环境有。整个断裂时间与材料、应力和环境有关，短的几分钟，长的达几年。关，短的几分钟，长的达几年。 6、应力腐蚀裂纹形态应力腐蚀裂纹形态有三种：晶间型、穿晶型和混合型。有三种：晶间型、

37、穿晶型和混合型。 晶间型是指裂纹沿晶界扩展，如软钢、铝合金、铜合金、晶间型是指裂纹沿晶界扩展，如软钢、铝合金、铜合金、镍合金等。镍合金等。 目前关于应力腐蚀断裂机理已达十几种，帕金斯于目前关于应力腐蚀断裂机理已达十几种，帕金斯于1964年提出年提出“应力腐蚀谱应力腐蚀谱”的观点，把各种的观点，把各种SCC类型及类型及其机理排列起来构成一个连续的谱，如表其机理排列起来构成一个连续的谱，如表7-3所示。所示。 四、应力腐蚀断裂的机理四、应力腐蚀断裂的机理 根据应力腐蚀断裂的现代观念比较集中的有三种理论，即根据应力腐蚀断裂的现代观念比较集中的有三种理论，即阳极溶解机理（阳极溶解起控制作用）、氢脆机理

38、（阴极过程阳极溶解机理（阳极溶解起控制作用）、氢脆机理（阴极过程放出氢原子进入基体，导致材料脆断）、阳极溶解和氢脆共同放出氢原子进入基体，导致材料脆断）、阳极溶解和氢脆共同作用的机理。作用的机理。 1、阳极溶解机理认为：应力腐蚀断裂主要是指金属材料、阳极溶解机理认为：应力腐蚀断裂主要是指金属材料在静拉应力与腐蚀介质共同作用下，由于裂纹尖端区阳极溶解在静拉应力与腐蚀介质共同作用下，由于裂纹尖端区阳极溶解过程控制引起脆断（过程控制引起脆断（APC-SCC）。属于这类机理的有低碳钢、）。属于这类机理的有低碳钢、铝合金和铜合金的铝合金和铜合金的SCC。 溶液中的铜氯络离子溶液中的铜氯络离子Cu(NH3

39、)n2+的存在是的存在是 黄铜氯脆所必黄铜氯脆所必需条件，它是由于溶解在溶液中的氨气、氧气与铜反应生需条件，它是由于溶解在溶液中的氨气、氧气与铜反应生成的。成的。Cu + nNH3 + 1/2 O2 + H2O Cu(NH3)n2+ + 2OH- 黄铜在成膜溶液中（含黄铜在成膜溶液中（含Cu2 +和和NH4+离子溶液，离子溶液，pH=6 47 3中生成一层中生成一层Cu2O膜）膜） 主要是晶间断裂。主要是晶间断裂。 在成膜溶液中的沿晶界断裂机理：在铜合金表面存在在成膜溶液中的沿晶界断裂机理：在铜合金表面存在Cu2O膜，韧性差；在应力作用下发生脆性破裂。膜，韧性差；在应力作用下发生脆性破裂。 在

40、不成膜溶液中（在不成膜溶液中（ pH=7 811 2 时，铜合金处于活性溶时，铜合金处于活性溶解），在应力的作用引起露头的位错优先溶解，因而裂纹解），在应力的作用引起露头的位错优先溶解，因而裂纹沿着位错密度最高的途径扩展。沿着位错密度最高的途径扩展。1）黄铜的）黄铜的SCC机理机理2）奥氏体不锈钢的）奥氏体不锈钢的SCC机理机理：（滑移：（滑移-溶解溶解-断裂机理）断裂机理） 该理论至少包括四个过程：表面膜的形成、应力作用下该理论至少包括四个过程：表面膜的形成、应力作用下金属产生滑移引起表面膜的破裂、裸露金属的阳极溶解、金属产生滑移引起表面膜的破裂、裸露金属的阳极溶解、裸露金属再钝化。裸露金属

41、再钝化。 在应力作用下，位错沿着滑移面运动至金属表面，在在应力作用下，位错沿着滑移面运动至金属表面，在表面产生滑移台阶，使表面膜产生局部破裂并暴露出活泼表面产生滑移台阶，使表面膜产生局部破裂并暴露出活泼的的“新鲜新鲜”金属。有膜和无膜金属及缺陷处形成钝化金属。有膜和无膜金属及缺陷处形成钝化-活活化微电池。伴随阳极溶解产生阳极极化，使阳极周围钝化，化微电池。伴随阳极溶解产生阳极极化，使阳极周围钝化，在蚀坑即裂纹尖端周边重新生成钝化膜，随后在拉应力继在蚀坑即裂纹尖端周边重新生成钝化膜，随后在拉应力继续作用下，蚀坑底部即裂纹尖端处造成应力集中，而使钝续作用下，蚀坑底部即裂纹尖端处造成应力集中，而使钝

42、化膜再次破裂，造成新的活性阳极区，如此反复，造成纵化膜再次破裂，造成新的活性阳极区，如此反复，造成纵深穿晶的裂纹。深穿晶的裂纹。 3）铝合金的）铝合金的SCC机理机理 铝合金在大气或微量氧的水溶液中生成氧化膜，但铝合金在大气或微量氧的水溶液中生成氧化膜，但由于应力作用或卤素离子作用造成局部氧化膜破坏，由于应力作用或卤素离子作用造成局部氧化膜破坏，形成蚀坑或裂纹源。裂纹在拉应力作用下沿晶界扩展形成蚀坑或裂纹源。裂纹在拉应力作用下沿晶界扩展直至断裂。进行腐蚀电池反应是：直至断裂。进行腐蚀电池反应是： 阳极：阳极：Al Al3+ + 3e 阴极：阴极：O2+2H2O+4e 4OH- 当絮状的当絮状的

43、Al(OH)3沉淀，在蚀口堆积形成一个闭塞电沉淀，在蚀口堆积形成一个闭塞电池时，构成自催化腐蚀环境。如图所示：池时，构成自催化腐蚀环境。如图所示： 2、氢脆机理、氢脆机理 该机理认为：金属材料在拉应力该机理认为：金属材料在拉应力 和腐蚀介质共同作用和腐蚀介质共同作用下，由于阴极还原反应产生的氢原子扩散到裂纹尖端的金下，由于阴极还原反应产生的氢原子扩散到裂纹尖端的金属内部引起并控制脆断。这种应力腐蚀称为氢脆型属内部引起并控制脆断。这种应力腐蚀称为氢脆型SCC（HE-SCC）。这一机理也称为氢的滞后开裂。）。这一机理也称为氢的滞后开裂。 五、影响应力腐蚀断裂的因素 应力来源：应力来源：1）工作应力

44、：设备和部件在工作条件下所承受的外加）工作应力：设备和部件在工作条件下所承受的外加载荷。载荷。2）残余应力：金属材料在生产过程和加工过程中，在）残余应力：金属材料在生产过程和加工过程中，在材料内部产生的应力。如冷轧、冷拔、冷弯、冷作、机械材料内部产生的应力。如冷轧、冷拔、冷弯、冷作、机械加工、加工、焊接焊接、热处理过程中产生的残余应力。、热处理过程中产生的残余应力。3）热应力：由于温度变化而引起的残余应力。）热应力：由于温度变化而引起的残余应力。4）结构应力：由于设备、部件的安装与装配而引起的）结构应力：由于设备、部件的安装与装配而引起的应力。应力。外加应力愈大材料断裂时间愈短。如图所示。外加

45、应力愈大材料断裂时间愈短。如图所示。 1、应力、应力2、界面电位电位状况的影响：大量实验研究证明，、界面电位电位状况的影响：大量实验研究证明，SCC只只有在一定的电位范围内才能发生。现发现合金的阳极极化曲有在一定的电位范围内才能发生。现发现合金的阳极极化曲线有三个易产生线有三个易产生SCC的区域。这些区域都是过渡区。如图所的区域。这些区域都是过渡区。如图所示。示。 在不锈钢中加入在不锈钢中加入Si、Co有利于提有利于提高抗高抗SCC性能。但含有周期表第性能。但含有周期表第V类类元素元素N、P、As、Sb、Bi有有害的。有有害的。Mo 4%能提高抗能提高抗SCC性能。性能。 对钛合金，降低它的含

46、氧量和对钛合金，降低它的含氧量和Al量，同时加入适量的量，同时加入适量的Nb、Ta、V有利有利于提高抗于提高抗SCC性能。性能。 对黄铜，少量对黄铜，少量Fe、Sn、Mn、Si、Al、Cd、Pb可促进应力腐蚀。可促进应力腐蚀。 3、合金成分的影响、合金成分的影响六、应力腐蚀断裂的控制措施六、应力腐蚀断裂的控制措施 1、降低和消除应力：、降低和消除应力： 在结构设计时首先要降低设计应力，尽量在结构设计时首先要降低设计应力，尽量避免或减少局部应力集中避免或减少局部应力集中。 加工和装配过程中，应尽量避免产生残余应力，可采用热处理退火方加工和装配过程中，应尽量避免产生残余应力，可采用热处理退火方法。

47、法。 机械方法消除内应力，在受应力的合金表面进行喷丸、奔砂、锤敲等处机械方法消除内应力，在受应力的合金表面进行喷丸、奔砂、锤敲等处理，使表面层处于压应力状态，以提高抗理，使表面层处于压应力状态，以提高抗SCC性能。性能。 2、控制环境、控制环境 改善使用条件，除去危害性大的介质成分。如水中的氧和氯化物。改善使用条件，除去危害性大的介质成分。如水中的氧和氯化物。减少内外温差。减少内外温差。 升高升高pH值。值。 采用添加适当的缓蚀剂或采用涂、镀层的办法控制环境。采用添加适当的缓蚀剂或采用涂、镀层的办法控制环境。 采用阴、阳极电化学保护方法，采用阴、阳极电化学保护方法，避免进入三个避免进入三个SC

48、C敏感的电位区敏感的电位区，以防，以防止止SCC的发生。的发生。 3、改善材质、改善材质较抗较抗SCC性能的不锈钢：性能的不锈钢：高镍奥氏体、高纯奥氏体钢、双相不锈钢高镍奥氏体、高纯奥氏体钢、双相不锈钢；较抗；较抗SCC性能的铝合金：包铝性能的铝合金：包铝LD10、包铝的、包铝的LY12、LF21、ZL101；较抗；较抗SCC性能的钛合金：性能的钛合金：Ti-10V-2Fe-3Al、Ti-2Al-4Mo-4Zr。 5.2.2 氢损伤氢损伤 一、定义一、定义 金属材料中由于氢的存在或与氢反应引起材料力学金属材料中由于氢的存在或与氢反应引起材料力学性能变坏的现象。性能变坏的现象。 可分为：可分为：

49、氢鼓泡、氢脆、脱炭、氢腐蚀氢鼓泡、氢脆、脱炭、氢腐蚀。 二、氢损伤特征二、氢损伤特征 1、氢损伤导致金属材料的韧性和塑性性能下降，易使材、氢损伤导致金属材料的韧性和塑性性能下降，易使材料开裂或脆断。料开裂或脆断。 2、氢损伤是氢与材料交互作用引起的一种现象、氢损伤是氢与材料交互作用引起的一种现象 3、氢损伤和应力腐蚀断裂在产生原因和机理上是有区别、氢损伤和应力腐蚀断裂在产生原因和机理上是有区别的。应力腐蚀裂纹的扩展是由于裂纹的阳极溶解，其阴极的。应力腐蚀裂纹的扩展是由于裂纹的阳极溶解，其阴极对裂纹的扩展并不产生直接的影响。而氢损伤是由于合金对裂纹的扩展并不产生直接的影响。而氢损伤是由于合金中在

50、阳极区吸收了阳极反应产物氢原子诱导脆性而产生和中在阳极区吸收了阳极反应产物氢原子诱导脆性而产生和扩展的。扩展的。 如下图所示：如下图所示： 1、氢的来源、氢的来源内氢：冶炼、铸造、内氢：冶炼、铸造、电镀、电镀、酸洗、酸洗、焊接、焊接、阴极充氢等工艺过阴极充氢等工艺过程中引入的。程中引入的。 外氢：材料使用过程中，由外界环境引入的。外氢：材料使用过程中，由外界环境引入的。 1）H2吸附分解成原子氢。吸附分解成原子氢。 2）腐蚀析氢在金属表面分解成原子氢。）腐蚀析氢在金属表面分解成原子氢。 3）含氢物质与金属表面发生反应放出氢。）含氢物质与金属表面发生反应放出氢。2、氢的存在形式、氢的存在形式 氢

51、可以氢可以H-、H、H+、H2、金属氢化物、固溶体、碳氢化合、金属氢化物、固溶体、碳氢化合物等形式存在于金属中，也可与位错结合形成气团而存在。物等形式存在于金属中，也可与位错结合形成气团而存在。 三、氢的来源与存在形式与传输三、氢的来源与存在形式与传输1、氢腐蚀机理（高温氢腐蚀）、氢腐蚀机理（高温氢腐蚀）Hydrogen Corrsion 氢腐蚀氢腐蚀是指在高温是指在高温200以上，高压条件下，氢进入金属，以上，高压条件下，氢进入金属，产生合金组分与氢化学反应生成氢化物等物质，导致合金强度产生合金组分与氢化学反应生成氢化物等物质，导致合金强度下降以至下降以至沿晶界开裂沿晶界开裂的现象，简称的现

52、象，简称HC。 机理：机理：C+2H2 CH4 Fe3C+2H2 3Fe+CH4 或或4H + Fe3C 3Fe+CH4 反应生成高压气体，在高压、高温、含氢条件下氢分子扩散到反应生成高压气体，在高压、高温、含氢条件下氢分子扩散到钢中，并生成甲烷，甲烷在钢中的扩散能力很低，这样甲烷量钢中，并生成甲烷，甲烷在钢中的扩散能力很低，这样甲烷量不断增多，形成局部高压，造成应力集中使该处发展为裂纹。不断增多，形成局部高压，造成应力集中使该处发展为裂纹。四、氢损伤类型及其机理四、氢损伤类型及其机理2、氢鼓泡、氢鼓泡Hydrogen Blistering 氢鼓泡是指过饱和的氢原子在缺陷位置（如夹杂、气孔、氢

53、鼓泡是指过饱和的氢原子在缺陷位置（如夹杂、气孔、微缝隙处）析出后，形成氢分子，在局部区域造成高氢压，微缝隙处）析出后，形成氢分子，在局部区域造成高氢压，引起表面鼓泡或形成内部裂纹，使钢材撕裂开来的现象，引起表面鼓泡或形成内部裂纹，使钢材撕裂开来的现象，称氢诱发开裂（称氢诱发开裂（HIC）或氢鼓泡（）或氢鼓泡（HB）。）。3、氢脆、氢脆Hyrogen Embrittlement 氢脆（氢脆（HE）是指由于氢扩散到金属中以固溶态（氢以）是指由于氢扩散到金属中以固溶态（氢以H-、H、H+的形态，固溶于金属中）存在或生成氢化物而导致的形态，固溶于金属中）存在或生成氢化物而导致材料断裂的现象。材料断裂的

54、现象。 氢脆机理主要有以下几种：氢脆机理主要有以下几种： 1）氢压理论：）氢压理论：该理论认为当点阵中氢超过固溶度时，金属中过饱和的一该理论认为当点阵中氢超过固溶度时，金属中过饱和的一部分氢就会在晶界、孔洞或其他缺陷处析出，再结合成氢部分氢就会在晶界、孔洞或其他缺陷处析出，再结合成氢分子，结果分子，结果 在这些地方形成很高的氢气压，当压力超过材在这些地方形成很高的氢气压，当压力超过材料的破坏应力时就会产生裂纹，导致脆性开裂。料的破坏应力时就会产生裂纹，导致脆性开裂。 2）点阵脆化理论（弱键理论）：氢溶入过渡族金属后，）点阵脆化理论（弱键理论）：氢溶入过渡族金属后，由于过渡元素的由于过渡元素的3

55、d层电子未填满，由于氢原子的电子的进入层电子未填满，由于氢原子的电子的进入使得使得3d电子层电子密度增加，提高了原子间的斥力，即降低电子层电子密度增加，提高了原子间的斥力，即降低了点阵间的结合力，造成金属脆化。了点阵间的结合力，造成金属脆化。 3）吸附氢降低表面能理论：该理论认为当裂纹尖端有氢）吸附氢降低表面能理论：该理论认为当裂纹尖端有氢吸附在表面时，使表面能下降，因而使断裂应力下降。吸附在表面时，使表面能下降，因而使断裂应力下降。 4）原子氢与位错的交互作用理论（氢钉扎理论）：该理）原子氢与位错的交互作用理论（氢钉扎理论）：该理论认为氢脆是由于金属中溶解的氢对位错移动的干扰论认为氢脆是由于

56、金属中溶解的氢对位错移动的干扰“钉扎钉扎”作用的结果。氢在应力作用下向缺陷或裂纹前缘的应力集中作用的结果。氢在应力作用下向缺陷或裂纹前缘的应力集中扩散，阻碍了该地区的位错运动，从而造成局部加工硬化，扩散，阻碍了该地区的位错运动，从而造成局部加工硬化，晶体变脆，产生脆断。晶体变脆，产生脆断。 1、氢含量影响、氢含量影响 随着钢中氢浓度的增随着钢中氢浓度的增加，钢的临界应力下降，加，钢的临界应力下降，延伸率减小，对氢的敏延伸率减小，对氢的敏感性下降。如图所示。感性下降。如图所示。 五、影响氢损伤的因素五、影响氢损伤的因素2、温度的影响、温度的影响氢脆一般发生在氢脆一般发生在30+30范围内。温度高

57、于范围内。温度高于65，一般不产，一般不产生氢脆。这是由于随着温度的升高，氢的扩散加快，钢中含氢生氢脆。这是由于随着温度的升高，氢的扩散加快，钢中含氢量下降，不容易在裂纹尖端富集的缘故。量下降，不容易在裂纹尖端富集的缘故。 3、溶液、溶液pH值的影响值的影响 随着随着pH值降低，断裂值降低，断裂时间缩短，当时间缩短，当pH值值9时，时，未发现断裂。未发现断裂。 4、应变速率的影响、应变速率的影响 5、合金成分的影响、合金成分的影响 一般一般Cr、Mo、W、Ti、V、Nb等碳化物形成元素，能细化等碳化物形成元素，能细化晶粒，提高钢的韧性，对降低氢损伤敏感性是有利的。而晶粒，提高钢的韧性，对降低氢

58、损伤敏感性是有利的。而Mn由于使由于使KISCC降低，故加入钢中是有害的。降低，故加入钢中是有害的。 1、选用耐氢脆性合金。、选用耐氢脆性合金。2、减小内氢措施：、减小内氢措施：1）改进冶炼技术）改进冶炼技术2）焊接时采用低氢焊接时采用低氢3）电镀时需使用低氢脆工艺，提高电镀的电流效率，减小腐）电镀时需使用低氢脆工艺，提高电镀的电流效率，减小腐蚀率。蚀率。4）酸洗时合理选用缓蚀剂、减小腐蚀率。）酸洗时合理选用缓蚀剂、减小腐蚀率。5）除氢处理除氢处理 六、氢损伤的控制措施六、氢损伤的控制措施3、控制外氢进入金属、控制外氢进入金属 1）造成氢直接障碍：可采取在基体上施以低氢扩散性和低）造成氢直接障

59、碍：可采取在基体上施以低氢扩散性和低氢溶解度的镀涂层。如覆盖氢溶解度的镀涂层。如覆盖Cu、Mo、Al、Ag、Au、W等金等金属镀层和有机涂层。属镀层和有机涂层。 2）造成氢间接障碍：可采取加入某种合金元素延缓腐蚀反）造成氢间接障碍：可采取加入某种合金元素延缓腐蚀反应或生成的产物具有抵制氢进入基体的作用。如含应或生成的产物具有抵制氢进入基体的作用。如含Cu钢在钢在H2S水介质中，生成水介质中，生成Cu2S致密产物，降低了氢诱发的开裂倾致密产物，降低了氢诱发的开裂倾向。向。 3）降低外氢的活性降低外氢的活性：例如在气相：例如在气相H2S、H2气中，加入气中，加入0 60 8%的氧作为抵制剂，可有效

60、地抵制裂纹的扩展。的氧作为抵制剂，可有效地抵制裂纹的扩展。 腐蚀疲劳是指金属材料在循环应力或脉动应力和腐蚀介质腐蚀疲劳是指金属材料在循环应力或脉动应力和腐蚀介质共同下产生脆性断裂。共同下产生脆性断裂。 循环应力表现的形式是多样的，其中以交变的张应力和压循环应力表现的形式是多样的，其中以交变的张应力和压应力的循环应力最为常见。应力的循环应力最为常见。 产生腐蚀疲劳的金属材料中有碳钢、低合金钢、奥氏体不产生腐蚀疲劳的金属材料中有碳钢、低合金钢、奥氏体不锈钢，以及镍基合金和其他非铁合金等。疲劳失效约占机械锈钢，以及镍基合金和其他非铁合金等。疲劳失效约占机械失效的失效的80%。 5.5 3 腐蚀疲劳腐