不锈钢的腐蚀汇总()
第三部分
不锈钢的腐蚀
一、概述
1、不锈钢的定义
不锈钢是一系列在空气，水，盐的水溶液，酸以及其它腐蚀介质中具有高度化学稳定性的钢种。在空气中耐腐蚀的钢称为“不锈钢”，在各种腐蚀性较强的介质中耐腐蚀的钢种称为“耐酸钢”。
通常，我们把不锈钢与耐酸钢统称为不锈耐酸钢，或简称为不锈钢。根据习惯用法，不锈钢一词常包括耐酸钢在内。
现有的不锈钢从化学成分来看，都是高铬钢。由于在大气中，当钢中的铬含量超过大约12%时，就基本上不会生锈。钢的这种不锈性一般认为与钢在氧化性介质中的钝化现象有关。
2、不锈钢的分类
不锈钢分类主要有以下几种方式：
1）按化学成分分有----铬钢（及铬钼钢），铬镍钢，铬锰钢（或铬锰氮钢），铬锰镍钢等。
2）按显微组织分有----奥氏体钢，铁素体钢，马氏体钢，奥氏体+铁素体双相钢，铁素体+马氏体双相钢奥氏体钢等
3）按用途分有----耐海水不锈钢，耐点蚀不锈钢（统一在某一钢种上），耐应力腐蚀破裂不锈钢，耐浓硝酸腐蚀不锈钢，耐硫酸腐蚀不锈钢，深冲用不锈钢，高强度不锈钢，易切削不锈钢，耐热不锈钢等。
二、不锈钢的点蚀
1、点蚀现象和识别
点蚀是在不锈钢表面上局部形成的具有一定深度的小孔或锈斑。由于点蚀常常被锈层，腐蚀产物等覆盖，因而难以发现。在金相显微镜下观察点蚀，其断面有多种形貌。
点蚀一般系在特定腐蚀介质中，特别是在含有Clˉ（包括Brˉ,Iˉ）离子的介质中产生。使不锈钢产生点蚀的常见介质有：大气，水介质及水蒸气，海水，漂白液，各种有机和无机氯化物等。
点蚀可在室温下出现并随腐蚀介质温度升高而更易产生并更趋严重。点蚀不仅可导致设备，管线等穿孔而破坏，而且常常诱发晶间腐蚀，应力腐蚀和疲劳腐蚀。虽然，不锈钢的点蚀事故仅占化工，石油等系统腐蚀破坏的~20%，但在大气中使用的不锈钢，却有近80%是由于点蚀和锈斑而损坏。见图1（a）、（b）。
2、机理
一般认为，不锈钢的点蚀是在金属表面非金属夹杂物，析出相，晶界，位错露头等缺陷处，由于钝化膜较脆弱，在特定腐蚀介质作用下，钝化膜修复能力差而造
二氧化碳引起的点蚀（a）Cr13不锈钢的局部腐蚀（b）
图1
成的破坏。点蚀的出现包括成核和扩展二个阶段。现以钢的表面上存在硫化锰夹杂为例简述如下：
点蚀的成核：在溶液中有Clˉ存在时，金属表面有硫化锰夹杂的部位，由于难以钝化，再钝化而产生优先溶解并形成小孔坑。硫化物溶解产生H+(或H2S)，对不锈钢的新鲜表面产生活化作用，防止小孔坑的再钝化而形成孔蚀源。
点蚀的扩展：孔蚀源形成后，溶解下来的金属离子会产生水解而生成H+并使局部溶液的pH值下降，进而又加速金属的溶解，使孔坑进一步扩大，加深。随着蚀孔加深并由于腐蚀产物覆盖了蚀坑口，从而使蚀孔内物质迁移困难，导致蚀孔内pH值的进一步降低。同时，Clˉ在蚀孔内富集，使蚀孔进一步加速扩大并加深，最后形成点蚀。研究表明，在特定介质中，只要不锈钢的腐蚀电位超过点蚀电位，就能产生点蚀。
3、材料选择
提高不锈钢的纯度并降低不锈钢的不均匀性，选择钝化和再钝化能力强的材料是防止不锈钢点蚀的有力措施。提高不锈钢的纯度，可通过炉外精炼手段，降低钢中的气体和非金属夹杂物的含量。研究表明，钢中的氧化物，特别是Al2O3；钢中的硫化物，特别是MnS；钢中氮化物，特别是TiN，由于它们本身的物理，化学性质，在介质作用下，常常作为敏感位置而诱发点蚀。研究还表明，对于常用的18-8型Cr-Ni钢和18-12-2型Cr-Ni-Mo钢，在降低钢中S量的同时降低Mn量也有利于耐点蚀性能的提高。降低不锈钢的不均匀性，特别是要防止M23C6等碳化物和金属间相的析出。因为它们周围Cr,Mo 等耐点蚀元素的贫化，使它们极易成为点蚀的敏感位置。由于Cr,Mo,N等元素对提高不锈钢的耐点蚀性非常有效，为了提高不锈钢的钝化和再钝化能力，就要选用高Cr,Mo含量的奥氏体，奥氏体+铁素体双相钢和铁素体不锈钢；选用高Cr,Mo且含N的奥氏体和奥氏体+铁素体双相不锈钢。如果把常用的不锈钢按其耐点蚀能力由小到大排列起来，大致可以得到下列顺序：
铁素体不锈钢：
注：顺表中箭头方向耐点蚀能力提高
二、缝隙腐蚀
1、现象和识别
不锈钢表面上若存在金属和非金属夹杂物,例如金属微粒，砂粒，灰尘，脏物，海生物，或者由于结构上的原因，例如铆接，螺栓联接，垫片（圈），管与管板胀接，与非金属接触等，均可形成缝隙。在腐蚀介质作用下，缝隙内出现腐蚀，就是缝隙腐蚀。
缝隙腐蚀一般根据缝隙形状不同而具有一定的外形。轻微时，可以是缝隙内的一般（全面）腐蚀，严重时，多为成片的点蚀状或溃疡状。研究表明，几乎所有的腐蚀介质均可引起不锈钢的缝隙腐蚀，而没有特定介质的选择。但是在含Clˉ环境中的缝隙腐蚀则最为常见；缝隙腐蚀对缝隙尺寸有一定的要求，既要使缝隙内，外溶液之间的物质迁移发生困难，还要能允许溶液进入缝隙内，不锈钢产生缝隙腐蚀的缝隙宽度一般在0.025~0.1mm范围内。
2、机理：
缝隙腐蚀可分为孔蚀型缝隙腐蚀和活化型缝隙腐蚀二种。
前者是以孔蚀为起源的缝隙腐蚀，主要是由于缝隙内钝化膜的氧化性破坏而引起的；
后者的形成机理简述如下：由于缝隙的存在，缝隙内溶液组成物质迁移产生困难。例如，腐蚀溶液中能使不锈钢钝化的氧进入缝隙，只能通过扩散，因而过程缓慢。为了维持不锈钢钝态，缝隙内氧迅速耗掉而又的不到及时补充，致使不锈钢表面钝化膜开始还原性溶解。这种溶解的结果使腐蚀产物金属盐逐渐浓缩，通过水解，缝隙内溶液的pH值急剧下降。当pH值降低到不锈钢在溶液中的去钝化pH值*时，缝隙内不锈钢表面的钝化膜便产生还原性破坏而形成缝隙腐蚀。
3、材料选择
不锈钢的缝隙腐蚀主要是因为缝隙内的溶液酸化，缺氧而引起表面钝化膜破坏。
因而，提高不锈钢钝化膜的稳定性和钝化，再钝化能力同样是提高不锈钢耐缝隙腐蚀能力的重要措施。因此，选用耐点蚀材料的一些措施同样适用于耐缝隙腐蚀材料的选择。
三、腐蚀疲劳现象和识别
在介质与交变应力共同作用下所引起的不锈钢的破坏称为腐蚀疲劳。由于不锈钢多在腐蚀环境中使用，因此在交变应力作用下，所产生的不锈钢的破坏多为腐蚀疲劳。与一般机械疲劳相比，不锈钢的腐蚀疲劳表面上常见明显的腐蚀和点蚀。腐蚀疲劳既可以是仅有一条裂纹，也可以有多条裂纹并存，这与不锈钢的腐蚀疲劳既可以在一点又可以在多处生核并扩展有关。不锈钢腐蚀疲劳裂纹宏观常见切向何正向扩展并多呈锯齿状和台阶状；微观上裂纹一般没有分支且裂纹尖端较钝。除腐蚀和裂纹外，不锈钢腐蚀疲劳最重要的特点是断口上有一般机械疲劳的各种特征。例如，宏观断口较平整，呈瓷状或贝壳状，有疲劳弧线，疲劳台阶，疲劳源等；微观断口则有疲劳条纹等。
不锈钢在任何腐蚀介质中均可产生腐蚀疲劳，而没有介质的选择。
为了验证是否是腐蚀疲劳，还可根据提高钢的强度和耐蚀性或排除腐蚀介质的作用后，是否仍出现破坏来断定。如果由于钢强度提高，不锈钢疲劳断裂消失或寿命延长，则可断定原断裂为机械疲劳；如果提高了钢的耐蚀性或排除了腐蚀介质的作用后，不锈钢疲劳断裂消失或寿命延长，则可断定原断裂为腐蚀疲劳。
根据断口特征可以准确的把应力腐蚀与腐蚀疲劳区别开来。
2、机理
目前，不锈钢腐蚀疲劳的机理主要有以下几种模型。
（1）点蚀应力集中模型：认为不锈钢点蚀坑底部的应力集中是引起裂纹成核的主要原因；
（2）形变金属优先溶解模型：认为形变金属为阳极，未变形金属为阴极，从而导致形变部分的优先溶解；
（3）表面膜破裂模型：认为在交变应力作用下，金属滑移带穿透表面膜，形成无保护膜的台阶，从而使其处于活化态而溶解，引起裂纹成核。滑移-溶解反复作用而形成腐蚀疲劳；
（4）吸附模型：认为腐蚀介质中的活化物质吸附到金属表面上，使表面能降低，改变了材料的力学性能，从而使不锈钢表面滑移带的产生和裂纹的扩展更易进行。
3、材料选择
选择耐蚀性更好的不锈钢和具有复相结构的双相不锈钢，是解决不锈钢腐蚀疲劳的主要措施。
由于不锈钢的腐蚀疲劳多以点蚀为起源，因此，为了防止腐蚀疲劳可选择耐点蚀好的各种不锈钢。例如，含Cr,Mo较高的马氏体不锈钢，Cr-Ni奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢等。
由于一些双相不锈钢不仅Cr,Mo较高，且多含有N，因此耐点蚀性能好，同时，由于其组织具有复相结构，不仅显著提高钢的腐蚀疲劳强度，而且疲劳裂纹的扩展也较单相组织结构困难，所以，选用双相不锈钢是解决不锈钢腐蚀疲劳破坏的重要途径。
四、刀状腐蚀
1、现象和识别：
在含Ti,Nb的Cr-Ni奥氏体不锈钢焊缝与母材之交界处的很窄区域内产生严重腐蚀，而母材和焊缝本身则腐蚀轻微，甚至未见腐蚀，金相显微镜下观察可见敏化态晶间腐蚀的特徽。研究表明，含Ti的Cr-Ni不锈钢，无论是在氧化性介质，还是在还原性介质中，均可产生刀状腐蚀。
2、机理：
冶炼厂在生产含Ti(Nb)的Cr-Ni奥氏体不锈钢时（例如1Cr18Ni9Ti，0Cr18Ni9Ti，0Cr18Ni11Ti，0Cr18Ni11Nb等），经冶炼，浇注，锻，轧等成材后，出厂前一般经过920~1150°C加热，随后急冷的固溶处理。此时钢中的Ti（或Nb）大都应以TiC(NbC)的形式存在。但经焊接后，与焊缝相邻的高温（>=1150°C）狭窄区域内TiC(NbC)就会分解，钢中碳便会溶于奥氏体基体中。在随后的冷却过程中，当此高温区通过450~850°C，即敏化温度范围时，又会有大量富铬的M23C6(Cr23C6)沿晶界析出，从而导致晶界铬的贫化，在介质作用下便会出现刀状腐蚀。因此，刀状腐蚀系含Ti(Nb)的Cr-Ni奥氏体不锈钢在焊缝熔合线上出现的一种晶间腐蚀，是钢中TiC(NbC)分解，Ti和C溶解，随后富铬的M23C6析出，形成贫铬区的结果。本质上与敏化态晶间腐蚀没有区别。
3、材料选择
从根本上讲，刀状腐蚀仍然是因含Ti(Nb)的Cr-Ni奥氏体不锈钢中常常含有比较高的C量而引起的。因此，在选择材料时首先考虑选用低碳（0.04~0.06%）和超低碳（<=0.03%）Cr-Ni奥氏体不锈钢以代替含Ti(Nb)的不锈钢；当必须选用含Ti(Nb)的Cr-Ni 奥氏体不锈钢时，也须将钢中的碳量控制在允许的范围内并尽量低。
五、晶间腐蚀
不锈钢的晶间腐蚀是沿不锈钢晶粒间界产生的一种优先破坏.它曾经是人们20世纪30~50年代最为关注，最为常见的腐蚀破坏形式。虽然不锈钢敏化态晶间腐蚀的事故已大大减少，但非敏化态晶间腐蚀的研究和解决尚需人们继续努力。
（一）铬镍奥氏体不锈钢的敏化态晶间腐蚀
1、现象和识别
敏化态晶间腐蚀出现在焊接构件的焊缝热影响区或构件经过450~850°C加热的部件，在介质作用下导致这些部位的泄漏或破损；产生敏化态晶间腐蚀的设备，部件等，其尺寸，外形几乎没有变化且无任何塑性变形；除受腐蚀的区域外，其它部位没有任何腐蚀的迹象，仍具有明显的金属光泽；局部取样检查，受腐蚀部位的强度，塑性已严重丧失，冷弯时不仅出现裂纹，严重时常常出现脆断和晶粒脱落且落地无金属声。
在金相显微镜和扫描电镜下可以明显看到钢的晶界由于受腐蚀而变宽，多呈网状，严重时还有晶粒脱落现象。
2、机理
常见的敏化态晶间腐蚀应用贫铬理论可得到圆满的解释。
Cr-Ni奥氏体不锈钢在使用前或冶炼厂出厂交货状态多为固溶处理状态。即将不锈钢加热到高温（1000~1150°C左右，随钢种而异），保温后快冷（一般为水冷）。此时，当Cr-Ni奥氏体不锈钢中含碳量在0.02~0.03%以上时（随钢中的含Ni量而异），碳在钢中便处于过饱和状态。随后，在不锈钢的加工及设备，构件的制造和使用过程中，若要经过450~850°C的敏化温度加热（例如焊接或在此温度范围内使用），则钢中过饱和的碳就会向晶界扩散，析出并与其附近的铬形成铬的碳合物。在常用的Cr-Ni奥氏体不锈钢中，这种碳化物一般为Cr23C6[M23C6]。由于这种碳化物含有较高的Cr，所以铬碳化物沿晶界沉淀就导致了碳化物周围钢的基体中Cr浓度的降低，形成所谓“贫铬区”。当铬碳化物沿晶界沉淀呈网状时，贫铬区亦呈网状，不锈钢耐腐蚀是因为在介质作用下，钢中含有足以使钢在此介质中钝化的铬量。而贫铬区铬量不足，使钝化能力降低，甚至消失，而奥氏体晶粒本身仍具有足够钝化（耐蚀）能力，因此，在腐蚀介质作用下晶界附近连成网状的贫铬区便优先溶解而产生晶间腐蚀。
3、常见介质
容易使Cr-Ni奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的常见介质种类很多，下表仅列出其中的一部分供参考。
表1 使Cr-Ni奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的常见介质
4、材料选择
长期以来，人们选用含稳定化元素Ti,Nb的Cr-Ni奥氏体不锈钢，例如1Cr18Ni9Ti, 0Cr18Ni11Ti, 1Cr18Ni12Mo2Ti, 1Cr18Ni12Mo3Ti, 1Cr18Ni11Nb, 0Cr18Ni11Nb等以防止敏化态晶间腐蚀并取得了满意的结果。Ti,Nb的作用主要是与钢中过饱和的碳形成稳定的TiC,NbC等碳化物而防止或减少铬碳化物Cr23C6的形成。
但是含稳定化元素Ti,Nb，特别是含Ti的不锈钢有许多缺点。在不锈钢冶炼工艺日新月异的今天。有些缺点已严重阻碍了不锈钢冶炼生产的科技进步并给使用带来了不必要的损失和危害。例如，Ti的加入，使钢的粘度增加，流动性降低，给不锈钢的连续浇注工艺带来了困难；Ti的加入，使钢锭，钢坯表面质量变坏，不仅大大增加冶金厂的修磨量，而且显著降低钢的成材率，从而提高了不锈钢的成本；Ti的加入，由于TiN 等非金属夹杂物的形成，降低了钢的纯洁度，不仅使钢的抛光性能变差，而且由于TiN 等夹杂常常成为点蚀源而使钢的耐蚀性下降；含Ti的不锈钢焊后在介质作用下，沿焊缝熔合线易出现“刀状腐蚀”，同样引起焊接结构设备的腐蚀破坏。
由于含Ti不锈钢的上述缺点，在不锈钢产量最大的日本，美国含Ti的18-8Cr-Ni 不锈钢的产量仅占Cr-Ni不锈钢产量的1~2%，而我国仍占Cr-Ni不锈钢产量的90%以上。这既反映了我国不锈钢生产和钢种使用上的不合理，也说明我国在不锈钢生产和使用中，钢种结构上的落后状况。
建议选用超低碳Cr-Ni奥氏体不锈钢。由于超低碳[C<=0.02~0.03%]Cr-Ni奥氏体不锈钢的强度较用Ti,Nb稳定化的不锈钢为低，当强度嫌不足时，可选用控氮[N0.05~0.08%]和氮合金化[N>=0.10%]的超低碳Cr-Ni奥氏体不锈钢，它们不仅强度高且耐晶间腐蚀，耐点蚀等性能也均较含Ti,Nb的不锈钢为佳。
建议含Ti,Nb的Cr-Ni奥氏体不锈钢仅用于低碳，超低碳不锈钢无法替代的条件下，例如作为耐热钢使用和在连多硫酸等用途中使用。
（二）铬镍奥氏体不锈钢的非敏化态（固溶态）晶间腐蚀
铬镍奥氏体不锈钢的非敏化态晶间腐蚀，1949年才被人们发现，虽然也开展了一些研究工作，但截止目前为止，从理论到实践还没有获得满意的解释和解决。
1、现象和识别
非敏化态（固溶态）晶间腐蚀系指Cr-Ni奥氏体不锈钢在经过高温（1000~1150°C）加热，保温后迅速冷却后的固溶状态，不需要再经过敏化（焊接或450~850°C敏化温度加热）处理，在一些腐蚀介质中同样出现的晶间腐蚀。产生非敏化态晶间腐蚀的Cr-Ni 奥氏体不锈钢既包括普通不锈钢，也包括耐敏化态晶间腐蚀的超低碳不锈钢和含稳定化元素Ti,Nb的不锈钢。
非敏化态晶间腐蚀主要出现在含Cr6+的HNO3中。除65%的HNO3外，在浓HNO3，特别是在发烟硝酸中最易出现。此外，国内在二氧化碳汽提法生产尿素的条件下，在高温，高压尿素甲铵液中，在液相，汽液相交界处，在汽相中均发现了尿素级和非尿素级的00Cr17Ni14Mo2和00Cr25Ni22Mo2N以及Fe-Ni基耐蚀合金00Cr20Ni35Mo2Cu3Nb(Carpenter 20cd-3)的非敏化态晶间腐蚀。
非敏化态晶间腐蚀一般出现在远离焊缝的母材上。对它的识别基本上与敏化态晶间腐蚀相同。但是，在金相显微镜和扫描电镜下观察，在尿素生产装置中所出现的Cr-Ni 奥氏体不锈钢的非敏化态晶间腐蚀形态，发现与前述敏化态晶间腐蚀有很大的不同。主要表现在晶间腐蚀裂纹较宽但常常延伸较浅且常伴随有晶粒脱落，但晶界并未见析出物。
2、机理
研究表明，应用溶质（杂质）偏聚理论能够较满意地解释固溶态（非敏化态）晶间腐蚀产生的原因。
在含Cr6+的硝酸介质中，选择高纯的Cr-Ni不锈钢Cr14Ni14和1Cr18Ni11Ti，研究了C,P,Si,B等对非敏化态晶间腐蚀的影响，当C<0.1%时无明显影响，P>=0.01%，显著有害；Si量在Cr-Ni不锈钢正常含量（~0.8%）范围附近时，其非敏化态晶间腐蚀敏感性最大，高于或低于此含量，晶间腐蚀敏感性下降；B量>=0.0008%，对非敏化态晶间腐蚀便有害。对含Si,P极低的高纯Cr-Ni奥氏体钢的进一步研究表明，这些不锈钢在非敏化态均无晶间腐蚀倾向。采用透射电镜和俄歇谱仪进行晶界分析结果已证实晶界P,Si,B 等元素的偏聚并优先溶解是导致非敏化态晶界腐蚀的主要原因。
但是，P,Si,B等杂质元素沿晶界偏聚导致非敏化态晶间腐蚀仅仅是由于晶界和晶内形成化学浓差而引起的单纯电化学腐蚀过程，或者是由于偏聚引起晶界耐蚀性下降，还是有其它因素的影响，尚有待于进一步探讨。
3、材料选择
从理论上讲，发展P<=0.01%,Si<=0.10%,B<=0.008%的高纯Cr-Ni奥氏体不锈钢是解决非敏化态晶间腐蚀最根本的措施。
目前，为解决硝酸用途中的非敏化态晶间腐蚀，主要是选用高硅(Si ~4%)不锈钢0Cr18Ni11Si4AlTi，00Cr20Ni24Si4Ti，00Cr14Ni14Si4，00Cr17Ni15Si4Nb等。
为解决二氧化碳汽提法尿素生产中四大高压设备，即尿素合成塔，高压冷凝器，高压洗涤器，二氧化碳汽提塔用Cr-Ni奥氏体不锈钢的非敏化态晶间腐蚀，目前仍需选
用已有大量成熟使用经验的尿素级00Cr17Ni14Mo2和00Cr25Ni22Mo2N。但需尽量控制钢中C,P,Si量，特别是P含量应尽量低。
（三）铁素体不锈钢的晶间腐蚀
1、现象和识别
铁素体不锈钢的晶间腐蚀与前述Cr-Ni奥氏体不同：它一般出现在高于900~950°C加热后（或焊后），甚至在水等急冷条件下也无法避免；而经过750~850°C 短时间加热处理，铁素体不锈钢的晶间腐蚀敏感性可减轻，甚至消除；铁素体不锈钢的晶间腐蚀系产生在紧靠焊缝熔合线附近区域，而不是在Cr-Ni奥氏体不锈钢的热影响区内。除出现部位上的差异外，对铁素体不锈钢晶间腐蚀的识别基本上与Cr-Ni奥氏体不锈钢的敏化态晶间腐蚀相同。铁素体不锈钢的晶间腐蚀不仅在强腐蚀性介质中产生,而且在弱介质中,例如在自来水中亦可出现。
2、机理
大量研究表明，应用贫铬理论同样可满意地解释铁素体不锈钢的晶间腐蚀现象。
高铬铁素体不锈钢在900~950°C以上加热时，钢中C,N固溶于钢的基体中。由于钢中Cr在铁素体内的扩散速度约为奥氏体中的100倍，而C,N在铁素体内不仅扩散速度快(在600°C,C在铁素体中的扩散速度约为奥氏体中的600倍)，而且溶解度也低（在含Cr26%的铁素体钢中，1093°C时，C的溶解度为0.04%，而在927°C仅为0.004%，温度再低，还要降至0.004%以下；N的溶解度在927°C以上为0.023%，而在593°C仅为0.006%）。因而高温加热后，在随后的冷却过程中，即使快冷也常常难以防止高铬的碳，氮化物沿晶界析出和贫铬区的形成。而在750~870°C处理，可降低，消除铁素体不锈钢的晶间腐蚀倾向。但是，在500~700°C范围内，钢中铬的扩散速度减小，短期内无法使贫铬区消失，故先经高温加热，而在冷却过程中又通过500~700°C温度区的铁素体不锈钢，由于晶界有贫铬区的存在，在腐蚀介质作用下就会产生晶间腐蚀现象。
研究表明，含Cr20%的铁素体不锈钢，其贫铬区的Cr量可<5%，甚至可为0%，贫铬区的宽度为0.05~0.07μm。
3、材料选择
为了防止铁素体不锈钢的晶间腐蚀，主要选用含Ti,Nb等稳定化元素的铁素体不锈钢。
六、应力腐蚀
1、现象和识别：
不锈钢的应力腐蚀是在静拉伸应力与特定的工作介质共同作用下而发生的一种破坏。它是不锈钢局部腐蚀破坏中最常见，危害最大的一种。
工程事故的分析经验表明，不锈钢制设备和部件，包括未经使用的设备和部件，一旦发生突然性的泄漏或损坏，而泄漏或损坏部位又未见明显的塑性变形，常常是由应力腐蚀而造成的。
识别应力腐蚀的主要依据是裂纹特征和断口形貌。见图片。
（1）裂纹特征应力腐蚀的宏观裂纹均起自于不锈钢表面且分布具有明显的局部性；裂纹的走向与所受应力，特别是与残余应力有密切关系；裂纹常呈龟裂和风干木材状，裂纹附近未见塑性变形；除裂纹部位外，其它部位腐蚀轻微，且常有金属光泽。应力腐蚀裂纹的微观形貌多为穿晶型，但也多见沿晶型和穿晶+沿晶混合型；裂纹的宽度较小，而扩展较深，裂纹的纵深常较其宽度大几个数量级；裂纹既有主干也有分支，典型裂纹多貌似落叶后的树干和树枝，裂纹尖端较锐利。
（2）断口形貌应力腐蚀的宏观断口多呈脆性断裂。断口的微观形貌，穿晶型多为准解理断裂，并常见河流，扇形，鱼骨，羽毛等花样；而沿晶型则多为冰糖块状花样。
2、常见介质：
导致各类不锈钢应力腐蚀的最常见介质是含有Clˉ和氧的大气和工业水，海水等。由于Cr-Ni奥氏体不锈钢用量最大，应力腐蚀事故也最多。下面列出了使Cr-Ni奥氏体不锈钢产生应力腐蚀和晶间（沿晶）型应力腐蚀的常见介质。
表1---引起Cr-Ni奥氏体不锈钢应力腐蚀的常见介质
3、机理：
由于应力腐蚀的影响因素多，过程比较复杂，因此，截至目前为止，对不锈钢应力腐蚀的尚未取得统一的认识。
对于高强度不锈钢，例如马氏体和马氏体沉淀硬化不锈钢的应力腐蚀，许多人认为氢脆起主导作用。但也有人认为，在中性水溶液中，对13%Cr马氏体不锈钢的应力腐蚀起主导作用的不是氢脆，而是阳极溶解。
对于Cr-Ni奥氏体不锈钢，许多研究工作者也曾提出氢脆是它们产生应力腐蚀的主要机制。主要依据是在沸腾的Mg,Li,Ca等的氯化物溶液中，在高温水和蒸汽中，在室温H2SO4+NaCl混合介质中，由于氢的吸附，钢的塑性显著降低；在腐蚀电位和阴极极化下，有氢析出的可能性；在应力作用下，奥氏体形变可在局部产生*马氏体，同时，钢中氢量增加，可促进这种马氏体转变；断裂后，通过断口观察，认为属于氢脆断裂。但是，对于大量使用的Cr-Ni奥氏体不锈钢，从裂纹尖端产生阳极溶解而引起应力腐蚀，目前倾向于用滑移-溶解-断裂模型来加以解释。
在介质作用下，Cr-Ni奥氏体不锈钢表面上存在着籍以耐腐蚀的保护膜（钝化膜）。在拉伸应力作用下，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没有保护膜的裸金属。有膜与无膜金属间形成微电池。在介质作用下，作为阳极的裸金属产生阳极溶解。此时，保护膜的作用不仅为腐蚀过程提供了阴极，而且又使阳极溶解集中在局部区域。显然，保护膜破裂后，若所暴露的裸金属一直处于活化腐蚀状态，则腐蚀必然会同时向横向发展。于是，裂纹尖端的曲率半径增大，应力集中程度随之减小，进而导致裂纹向纵深发展的速度变慢直至最后终止。但是，在实验室内和应力腐蚀工程事故分析中均可看到，不锈钢应力腐蚀裂纹尖端非常微细。因此，一般认为，在裸金属受到腐蚀的同时，还存在着一个能阻止腐蚀向横向发展的过程，才能使裂纹沿纵向扩展。此过程就是不锈钢的再钝化。因此，滑移-溶解-断裂模型至少包括表面膜的形成；在应力作用下金属产生滑移引起表面膜的破裂；裸金属的阳极溶解和裸金属的再钝化等四个过程。这些过程的反复进行，导致不锈钢的应力腐蚀断裂。
至于Cr-Ni奥氏体不锈钢的晶间型应力腐蚀，目前的主要见解有：在应力作用下，不锈钢晶粒间界贫铬区的选择性溶解；在应力作用下，不锈钢中杂质沿晶界偏聚而引起的优先溶解；在应力作用下，不锈钢中晶界沉淀相本身的溶解等。
4、材料选择
研究和实践表明，任何一种不锈钢和合金的耐应力腐蚀性能都是有条件的。没有也不可能有在任何条件下均耐应力腐蚀的不锈钢和合金。因此，需要针对设备，部件的使用条件和耐应力腐蚀不锈钢本身的特性加以合理选择。与此同时，在设备，构件加工，成形，制造，使用过程中，还要适应所选用的不锈钢的性能特点，做到合理选择并正确使用，才能取得满意的效果。
国内外不锈钢应力腐蚀事故的大量统计表明，由于氯化物而引起的事故约占80%以上。因此，为解决一般Cr-Ni不锈钢的氯化物应力腐蚀而合理选材就显得更为重要。
不锈钢的品质特性及其要求
不锈钢的品质特性及其要求 1不锈钢的品质特性： 2不锈钢的品质特性及其要求 各产品由于用途的不同，其加工工艺和原料的品质要求也不同 (1)材质： ①DDQ（deep drawing quality）材：是指用于深拉（冲）用途的材料，也就是大家所说的的软料，这种材料的主要特点是延伸率较高（≧53%），硬度较低（≦170%），内部晶粒等级在7.0~8.0之间，深冲性能极佳。目前许多生产保温瓶、锅类的企业，其产品的加工比（BLANKING SIZE/制品直径）一般都比较高，它们的加工比分别达3.0、1.96、2.13、1.98。SUS304 DDQ用材主要就是用于这些要求较高加工比的产品，当然加工比超过2.0的产品一般都需经过几道次的拉伸才能完成。如果原料延伸方面达不到的话，在加工深拉制品时产品极易产生裂纹、拉穿的现象，影响成品合格率，当然也就加大了厂家的成本； ②一般材：主要用于除了DDQ用途外的材料，这种材料的特点是延伸率相对较低（≧４５%），而硬度相对较高（≦１８０），内部晶粒度等级在8.0~9.0
间，与DDQ用材比较，它的深冲性能相对稍差，它主要用于不需伸拉就能得到的制品，象一类餐具的勺、匙、叉、电器用具、钢管用途等。但它与DDQ材相比有一个优点，就是BQ性相对较好，这主要是由于它的硬度稍高的缘故。 (2)表面品质： 不锈钢薄板是一种价格非常高的材料，客户对它的表面质量要求也非常高。但不锈薄板在生产过程中不可避免会出现各种缺陷，如划伤、麻点、折痕、污染等，从而其表面质量，象划伤、折痕等这些缺陷不管是高级材还是低级都不允许出现，而麻点这种缺陷在勺、匙、叉、制作时也是决不允许的，因为抛光时很难抛掉它。我们根据表面各种缺陷出现的程度和频率，来确定其表质量等级，从而来确定产品等级。（见表：） (3)厚度公差： 一般来说不锈钢制品的不同，其要求原料厚度公差也各不相同，象二类餐具和保温杯等，厚度公差一般要求较高，为-3~5%，而一类餐具厚度公差一般要求
氯离子对不锈钢的腐蚀
氯离子对不锈钢的腐蚀 问题描述：对于奥氏体不锈钢在氯离子环境下的腐蚀，各种权威的书籍均有严格的要求，氯离子含量要小于25ppm，否则就会发生应力腐蚀、孔蚀、晶间腐蚀。但是事实上在工程应用中我们有很多高浓度的氯离子含量的情况下在使用奥氏体不锈钢，因些分析氯离子对不锈钢的腐蚀，采取预防措施，延长使用寿命，或合理选材。 不锈钢的腐蚀失效分析： 1、应力腐蚀失：不锈钢在含有氧的氯离子的腐蚀介质环境产生应力腐蚀。应力腐蚀失效所占的比例高达45 %左右。常用的防护措施：合理选材,选用耐应力腐蚀材料主要有高纯奥氏体铬镍钢,高硅奥氏体铬镍钢,高铬铁素体钢和铁素体—奥氏体双相钢。其中,以铁素体—奥氏体双相钢的抗应力腐蚀能力最好。控制应力：装配时,尽量减少应力集中,并使其与介质接触部分具有最小的残余应力，防止磕碰划伤,严格遵守焊接工艺规范。严格遵守操作规程：严格控制原料成分、流速、介质温度、压力、pH 值等工艺指标。在工艺条件允许的范围内添加缓蚀剂。铬镍不锈钢在溶解有氧的氯化物中使用时,应把氧的质量分数降低到1. 0 ×10 - 6 以下。实践证明,在含有氯离子质量分数为500. 0 ×10 - 6的水中,只需加入质量分数为150. 0 ×10 - 6的硝酸盐和质量分数为0. 5 ×10 - 6亚硫酸钠混合物,就可以得到良好的效果。 2、孔蚀失效及预防措施 小孔腐蚀一般在静止的介质中容易发生。蚀孔通常沿着重力方向或横向方向发展,孔蚀一旦形成,即向深处自动加速。,不锈钢表面的氧化膜在含有氯离子的水溶液中便产生了溶解，结果在基底金属上生成孔径为20μm～30μm小蚀坑这些小蚀坑便是孔蚀核。只要介质中含有一定量的氯离子,便可能使蚀核发展成蚀孔。常见预防措施：在不锈钢中加入钼、氮、硅等元素或加入这些元素的同时提高铬含量。降低氯离子在介质中的含量。加入缓蚀剂,增加钝化膜的稳定性或有利于受损钝化膜得以再钝化。采用外加阴极电流保护,抑制孔蚀。 3、点腐蚀：由于任何金属材料都不同程度的存在非金属夹杂物，这些非金属化合物，在Cl 离子的腐蚀作用下将很快形成坑点腐蚀，在闭塞电池的作用，坑外的Cl离子将向坑内迁移，而带正电荷的坑内金属离子将向坑外迁移。在不锈钢材料中，加Mo的材料比不加Mo的材料在耐点腐蚀性能方面要好，Mo含量添加的越多，耐坑点腐蚀的性能越好。 4.缝隙腐蚀 缝隙腐蚀与坑点腐蚀机理一样，是由于缝隙中存在闭塞电池的作用，导致Cl离子富集而出现的腐蚀现象。这类腐蚀一般发生在法兰垫片、搭接缝、螺栓螺帽的缝隙，以及换热管与管板孔的缝隙部位，缝隙腐蚀与缝隙中静止溶液的浓缩有很大关系，一旦有了缝隙腐蚀环境，其诱导应力腐蚀的几率是很高的。 总结 1：几种不锈钢在含氯(Cl—)水溶液中的适用条件 一、板片材料的选用 （1）注：不含气体、PH值为7(即中性)、流动的含氯水溶液。 （2）奥氏体不锈钢对硫化物(SO2 、SO3)腐蚀有一定的抗力。但是，Ni含量越高，耐蚀性将降低（因生成低熔点NiS）,可能引起硫化物应力腐蚀开裂。硫化物应力腐蚀开 裂同材料的硬度有关，奥氏体不锈钢的硬度应≤HB228；Ni-Mo或Ni–Mo–Cr合金的 硬度不限；碳素钢的硬度应≤HB225； 3）必须注意板片材料与垫片或胶粘剂的相容性。例如，应避免将含氯的垫片或胶粘剂（如氯丁橡胶或以其为溶质的胶粘剂）与不锈钢板片组配,或者将氟橡胶、聚四氟乙烯（PTFE）垫片与钛板板片组配；
不锈钢腐蚀实验报告
不锈钢腐蚀行为及影响因素的综合评价 洪宇浩 实验一、钝化曲线法评价不同种不锈钢在同一介质中的腐蚀能力 1.实验目的 ●掌握金属腐蚀原理和金属钝化原理 ●掌握不锈钢阳极钝化曲线的测量 ●掌握恒电位仪软件的操作 2.实验原理 3.实验步骤 本实验测试430不锈钢（黑）和304不锈钢（黄）在0.25mol/L H2SO4和含1.0% NaCl 的0.25mol/L H2SO4中钝化曲线. 电位：-0.60 →1.20 V，50 mV/s 4.注意事项 ●电极的处理 ●灵敏度的选择 5.实验结果 1、304钢在0.25mol/L H2SO4的钝化曲线
-800 -600-400-20002004006008001000 -8-6 -4 -2 2 电流(m A ) 电位(mV) -293,1.841 -139,0.635410,0.235 904,0.708 2、304钢在含1.0% NaCl 的0.25mol/L H 2SO 4 中的钝化曲线. -800 -600-400-20002004006008001000 -7-6-5-4-3-2-1 01电流(m A ) 电位(mV) (-267, 0.59829) (-69, 0.38967) (398, 0.20901) (799, 0.38485) 3、430钢在0.25mol/L H 2SO 4中的钝化曲线.
-800 -600-400-200020040060080010001200 -4-202468 1012电流( m A ) 电位(mV) (-287, 11.133) (930, 1.7327) (174, 1.1011) (-21, 1.5724) 4、430钢在含1.0% NaCl 的0.25mol/L H 2SO 4中的钝化曲线. -600 -400 -200 200 400 -10 -5 5 10 15 20 电流(m A ) 电位(mV) (-221, 15.914) (180, 1.1999) (328, 1.9463) (-84, 4.9479)
_各种不锈钢的耐腐蚀性能复习过程
_各种不锈钢的耐腐蚀 性能
各种不锈钢的耐腐蚀性能 304是一种通用性的不锈钢，它广泛地用于制作要求良好综合性能（耐腐蚀和成型性）的设备和机件。 301不锈钢在形变时呈现出明显的加工硬化现象，被用于要求较高强度的各种场合。 302不锈钢实质上就是含碳量更高的304不锈钢的变种，通过冷轧可使其获得较高的强度。 302B是一种含硅量较高的不锈钢，它具有较高的抗高温氧化性能。 303和303Se是分别含有硫和硒的易切削不锈钢，用于主要要求易切削和表而光浩度高的场合。303Se不锈钢也用于制作需要热镦的机件，因为在这类条件下，这种不锈钢具有良好的可热加工性。 304L是碳含量较低的304不锈钢的变种，用于需要焊接的场合。较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少，而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀（焊接侵蚀）。 304N是一种含氮的不锈钢，加氮是为了提高钢的强度。 305和384不锈钢含有较高的镍，其加工硬化率低，适用于对冷成型性要求高的各种场合。 308不锈钢用于制作焊条。
309、310、314及330 不锈钢的镍、铬含量都比较高，为的是提高钢在高温下的抗氧化性能和蠕变强度。而30S5和310S乃是309和310不锈钢的变种，所不同者只是碳含量较低，为的是使焊缝附近所析出的碳化物减至最少。330不锈钢有着特别高的抗渗碳能力和抗热震性． 316和317型不锈钢含有铝，因而在海洋和化学工业环境中的抗点腐蚀能力大大地优于304不锈钢。其中，316型不锈钢由变种包括低碳不锈钢316L、含氮的高强度不锈钢316N以及合硫量较高的易切削不锈钢316F。 321、347及348是分别以钛，铌加钽、铌稳定化的不锈钢，适宜作高温下使用的焊接构件。348是一种适用于核动力工业的不锈钢，对钽和钻的合量有着一定的限制。 不锈钢的腐蚀与耐腐蚀的基本原理 金属受环境介质的化学及电化学作用而被破坏的现象即腐蚀。化学腐蚀的环境介质是非电解质（汽油、苯、润滑油等），电化学腐蚀的环境介质是电解质（各种水溶液）。电化学腐蚀是涉及电子转移的化学过程，该过程能否进行取决于金属能否离子化，而离子化的趋势可用金属的标准电极电位（ε0）来表示。 由于碳化物、夹杂物，以及组织、化学成分和内部应力的不均匀等的作用，将促使各部分在电解液中产生相互间的电极电位差。电极电位差愈大，微阳极和微阴极间的电流强度愈大，钢的腐蚀速度也愈大，微阳极部分产生严重的腐蚀。在电化学腐蚀中能够控制腐蚀反应速度的现象称为极化，极化可使阳极与阴极参与反应的速度得到减弱和减缓。电解液中离子的缓慢移动、原子缓慢结合成气体分子或电解液中离子的缓慢溶解，都可能是极化的表现形式。反应面积、搅拌或电解液流动、氧气、温度等因素，都将影响极化的速度。用极化技术与临界电位可衡量金属与合金在氯化物溶液中点腐蚀与缝隙腐蚀的敏感性。当不锈钢与异种金属接触时，需考虑电化学腐蚀。但若不锈钢是正极，则不会产生电流腐蚀。
各种不锈钢的耐腐蚀性能
各种不锈钢的耐腐蚀性能 304 是一种通用性的不锈钢，它广泛地用于制作要求良好综合性能（耐腐蚀和成型性）的设备和机件。 301 不锈钢在形变时呈现出明显的加工硬化现象，被用于要求较高强度的各种场合。 302 不锈钢实质上就是含碳量更高的304不锈钢的变种，通过冷轧可使其获得较高的强度。 302B 是一种含硅量较高的不锈钢，它具有较高的抗高温氧化性能。 303和303Se 是分别含有硫和硒的易切削不锈钢，用于主要要求易切削和表而光浩度高的场合。303Se不锈钢也用于制作需要热镦的机件，因为在这类条件下，这种不锈钢具有良好的可热加工性。 304L 是碳含量较低的304不锈钢的变种，用于需要焊接的场合。较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少，而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀（焊接侵蚀）。 304N 是一种含氮的不锈钢，加氮是为了提高钢的强度。 305和384 不锈钢含有较高的镍，其加工硬化率低，适用于对冷成型性要求高的各种场合。 308 不锈钢用于制作焊条。 309、310、314及330 不锈钢的镍、铬含量都比较高，为的是提高钢在高温下的抗氧化性能和蠕变强度。而30S5和310S乃是309和310不锈钢的变种，所不同者只是碳含量较低，为的是使焊缝附近所析出的碳化物减至最少。330不锈钢有着特别高的抗渗碳能力和抗热震性． 316和317 型不锈钢含有铝，因而在海洋和化学工业环境中的抗点腐蚀能力大大地优于304不锈钢。其中，316型不锈钢由变种包括低碳不锈钢316L、含氮的高强度不锈钢316N以及合硫量较高的易切削不锈钢316F。 321、347及348 是分别以钛，铌加钽、铌稳定化的不锈钢，适宜作高温下使用的焊接构件。348是一种适用于核动力工业的不锈钢，对钽和钻的合量有着一定的限制。 镍与不锈钢基础知识—镍在不锈钢中的作用 镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构，从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性，所以镍被称为奥氏体形成元素。普通碳钢的晶体结构称为铁氧体，呈体心立方(BCC)结构，加入镍，促使晶体结构从体心立方(BCC) 结构转变为面心立方(FCC)结构，这种结构被称为奥氏体。然而，镍并不是唯一具有此种性质的元素。常见的奥氏体形成元素有：镍、碳、氮、锰、铜。这些元素在形成奥氏体方面的相对重要性对于预测不锈钢的晶体结构具有重要意义。目前，人们已经研究出很多公式来表述奥氏体形成元素的相对重要性，最著名的是下面的公式： 奥氏体形成能力=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu% 从这个等式可以看出：碳是一种较强的奥氏体形成元素，其形成奥氏体的能力是镍的30倍，但是它不能被添加到耐腐蚀的不锈钢中，因为在焊接后它会造成敏化腐蚀和随后的晶间腐蚀问题。氮元素形成奥氏体的能力也是镍的30倍，但是它是气体，想要不造成多孔性的问题，只能在不锈钢中添加数量有限的氮。添加锰和铜会造成炼钢过程中耐火生命减少和焊接的问题。 从镍等式中可以看出，添加锰对于形成奥氏体并不非常有效，但是添加锰可以使更多的氮溶解到不锈钢中，而氮正是一种非常强的奥氏体形成元素。在200系列的不锈钢中，正是用足够的锰和氮来代替镍形成100%的奥氏体结构，镍的含量越低，所需要加入的锰和氮数量就越高。例如在201型不锈钢中，只含有4.5%的镍，同时含有0.25%的氮。由镍等式可知这些氮在形成奥氏体的能力上相当于7.5%的镍，所以同样可以形成100%奥氏体结构。这也是200系列不锈钢的形成原理。在有些不符合标准的200系列不锈钢中，由于不能加入足够数量的锰和氮，为了形成100%的奥氏体结构，人为的减少了铬的加入量，这必然导致了不锈钢抗腐蚀能力的下降。 在不锈钢中，有两种相反的力量同时作用：铁素体形成元素不断形成铁素体，奥氏体形成元素不断形成奥氏体。最终的晶体结构取决于两类添加元素的相对数量。铬是一种铁素体形成元素，所以铬在不锈钢晶体结构的形成上和奥氏体形成元素之间是一种竞争关系。因为铁和铬都是铁素体形成元素，所以400系列不锈钢是完全铁素体不锈钢，具有磁性。在把奥氏体形成元素-镍加入到铁-铬不锈钢的过程中，随着镍成分增加，形成的奥氏体也会逐渐增加，直至所有的铁素体结构都被转变为奥氏体结构，这样就形成了300系列不锈钢。如果仅添加一半数量的镍，就会形成50%的铁素体和50%的奥氏体，这种结构被称为双相不锈钢。 400系列不锈钢是一种铁、碳合铬的合金。这种不锈钢具有马氏体结构和铁元素，因此具有正常的磁特性。400系列不锈钢具有很强的抗高温氧化能力，而且与碳钢相比，其物理特性和机械特性都有进一步的改善。大多数400系列不锈钢都可以进行热处理。
304不锈钢的腐蚀
304不锈钢的腐蚀 应力腐蚀 应力腐蚀是指零件在拉应力和特定的化学介质联合作用下所产生的低应力脆性断裂现象。 应力腐蚀由残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程。应力腐蚀导致材料的断裂称为应力腐蚀断裂。 它的发生一般有以下四个特征：一、一般存在拉应力，但实验发现压应力有时也会产生应力腐蚀。二、对于裂纹扩展速率，应力腐蚀存在临界KISCC，即临界应力强度因子要大于KISCC，裂纹才会扩展。三、一般应力腐蚀都属于脆性断裂。四、应力腐蚀的裂纹扩展速率一般为10- 6～10-3 mm/min，而且存在孕育期，扩展区和瞬段区三部分 应力腐蚀机理的机理一般认为有阳极溶解和氢致开裂 晶间腐蚀 说明:局部腐蚀的一种。沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。主要由于晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在。晶间腐蚀破坏晶粒间的结合，大大降低金属的机械强度。而且金属表面往往仍是完好的，但不能经受敲击，所以是一种很危险的腐蚀。通常出现于黄铜、硬铝和一些含铬的合金钢中。不锈钢焊缝的晶间腐蚀是化学工厂的一个重大问题。 晶间腐蚀是沿着或紧靠金属的晶界发生腐蚀。腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定的金属光泽，看不出被破坏的迹象，但晶粒间结合力显著减弱，力学性能恶化。不锈钢、镍基合金、铝合金等材料都较易发生晶间腐蚀。 不锈钢的晶间腐蚀: 不锈钢在腐蚀介质作用下，在晶粒之间产生的一种腐蚀现象称为晶间腐蚀。产生晶间腐蚀的不锈钢，当受到应力作用时，即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失，这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。晶间腐蚀可以分别产生在焊接接头的热影响区、焊缝或熔合线上，在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀状腐蚀。 不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于12%。当温度升高时，碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度。因为室温时碳在奥氏体中的熔解度很小，约为0.02%～0.03%，而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值，故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬化合，在晶间形成碳化铬的化合物，如（CrFe）23C8等。但是由于铬的扩散速度较小，来不及向晶界扩散，所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部，而是来自晶界附近，结果就使晶界附近的含铬量大为减少，当晶界的铬的质量分数低到小于12%时，就形成所谓的“贫铬区”，在腐蚀介质作用下，贫铬区就会失去耐腐蚀能力，而产生晶间腐蚀。 不锈钢的晶间腐蚀 含碳量超过0.03%的不稳定的奥氏体型不锈钢（不含钛或铌的牌号），如果热处理不当则在某些环境中易产生晶间腐蚀。这些钢在425-815℃之间加热时，或者缓慢冷却通过这个温度区间时，都会产生晶间腐蚀。这样的热处理造成碳化物在晶界沉淀（敏化作用），并且造成最邻近的区域铬贫化使得这些区域对腐蚀敏感。敏化作用
金属腐蚀与防护的实验报告中南大学粉冶院
实验一恒电位法测定阳极极化曲线 一、目的 1．了解金属活化、钝化转变过程及金属钝化在研究腐蚀与防护中的作用。 2．熟悉恒电位测定极化曲线的方法。 3．通过阳极极化曲线的测定，学会选取阳极保护的技术参数。 二、实验基本原理 测量腐蚀体系的极化曲线，实际就是测量在外加电流作用下，金属在腐蚀介质中的电极电位与外加电流密度（以下简称电密）之间的关系。 测量极化曲线的方法可以采用恒电位和恒电流两种不同方法。以电密为自变量测量极化曲线的方法叫恒电流法，以电位为自变量的测量方法叫恒电位法。 一般情况下，若电极电位是电密的单值函数时，恒电流法和恒电位法测得的结果是一致的。但是如果某种金属在阳极极化过程中，电极表面壮态发生变化，具有活化/钝化变化，那么该金属的阳极过程只能用恒电位法才能将其历程全部揭示出来，这时若采用恒电流法，则阳极过程某些部分将被掩盖，而得不到完整的阳极极化曲线。 在许多情况下，一条完整的极化曲线中与一个电密相对应可以有几个电极电位。例如，对于具有活化/钝化行为的金属在腐蚀体系中的阳极极化曲线是很典型的。由阳极极化曲线可知，在一定的电位范围内，金属存在活化区、钝化过渡区、钝化区和过钝化区，还可知金属的自腐蚀电位（稳定电位）、致钝电密、维钝电密和维钝电位范围。 用恒电流法测量时，由自腐蚀电位点开始逐渐增加电密，当达到致钝电密点时金属开始钝化，由于人为控制电密恒定，故电极电位突然增加到很正的数值（到达过钝化区），跳过钝化区，当再增加电密时，所测得的曲线在过钝化区。因此，用恒电流法测不出金属进入钝化区的真实情况，而是从活化区跃入过钝化区。 图1 恒电位极化曲线测量装置
三、实验仪器及药品 电化学工作站CHI660D、铂电极、饱和甘汞电极、碳钢、天平、量筒、烧杯、 电炉、水砂纸、U型管 蒸馏水、碳酸氢铵、浓氨水、浓硫酸、琼脂、氯化钠、氯化钾、无水乙醇、棉花 四、实验步骤 1.琼脂-饱和氯化钾盐桥的制备 烧杯中加入3g琼脂和97ml蒸馏水，使用水浴加热法将琼脂加热至完全溶解。然后加入30克KCl充分搅拌，KCl完全溶解后趁热用滴管或虹吸将此溶液加入已事先弯好的玻璃管中，静置待琼脂凝结后便可使用。 2.溶液的配制 (a) H2SO4溶液（0.5 M）的配制：烧杯内放入475 mL去离子水，加入 浓硫酸25 mL，搅拌均匀待用; (b) NH4HCO3-NH4OH溶液的配制：烧杯中放入700 mL去离子水，加 入160 g NH4HCO3，65 mL浓氨水，搅拌均匀。 (c) 饱和氯化钠溶液的配制。 3.操作步骤 （1）用水砂纸打磨工作电极表面，并用无水乙醇棉擦试干净待用。 （2）将辅助电极和研究电极放入极化池中，甘汞电极浸入饱和KCl溶液 中，用盐桥连接二者，盐桥鲁金毛细管尖端距离研究电极1～2mm左右。 按图1连接好线路并进行测量。 （3）测碳钢在H2SO4溶液和NH4HCO3-NH4OH溶液中的开路电压，稳定 5min。 （4）在-0.9 V和1.2 V (相对饱和甘汞电极：SCE)，以0.05，0.01和0.005 Vs-1的扫描速度测定碳钢在H2SO4溶液和NH4HCO3-NH4OH溶液中阳极极 化曲线。 （5）存储数据，转化为TXT文本，用ORIGIN软件做图。 五、实验结果及数据处理 1.绘制碳钢在H2SO4溶液和NH4HCO3-NH4OH溶液中阳极极化曲线；
常用合金纯属的耐腐蚀性能
常用合金纯金属的耐腐蚀性能 注：为了改善纯金属的机械性能，在冶炼过程中，根据需要加入微量的其它金属。
接触介质部分材质的耐腐蚀性能参考 分类介质名 称 浓度 (%) 温 度 碳 钢 316 钢 哈 氏 C 蒙 耐 尔 钽镍钛 分 类 介质名称 浓度 (%) 温 度 碳 钢 316 钢 哈 氏 C 蒙 耐 尔 钽镍钛 无机盐盐酸 5 RT BP ○ ○○ ○ ○ ● ●○○ 有 机 盐 氢氟酸 5 48 RT RT ○ ○ ○ ○ ○ ○ ●○ ○10 RT BP ○ ○○ ○ ○ ● ●○○ 醋酸100 RT BP ○ ○ ● ● ● ● ● ● ● ● ● ●20 RT BP ○ ○○ ○ ○ ● ● ○ ○○ 甲酸50 RT BP ○ ○ ○ ○ ● ● ● ●35 RT BP ○ ○○ ○ ○ ● ● ○ ○ ○ ○ 草酸10 RT BP ○ ○○ ●●○ ○ ○ ○硫酸 5 RT BP ● ○ ●●● ● ○ ○ ○ ○ 柠檬酸50 RT BP ○ ○ ● ● ● ● ● ● ●10 RT BP ○ ○ ● ○ ●● ● ○ ○ ○ ○ 碱 苛性钠 20 RT BP ●● ● ●●● ● ●60 RT BP ○○● ○ ●● ● ○ ○ ○ ○ 40 RT BP ●● ● ●○ ○ ● ●80 RT BP○ ○ ○ ● ○ ○●○ ○ ○ ○ 苛性钾50BP●●●●○95 RT BP○ ● ○ ● ○ ○● ○ ○ ○ ○ ○ 盐 氯化铁30 RT BP ○○ ○○ ○ ○ ● ● ○● ●硝酸 10 RT BP ○● ● ○ ○ ● ● ○ ○ ● ● 氯化钠 20° 饱和 RT BP ● ○ ●● ● ● ● ● ●30 RT BP ○● ●○ ○ ○ ● ● ○ ○ ● ○ 氯化铵25 RT BP ○● ● ●● ●68 RT BP ○●● ○ ● ● ○ ○ ● ● 氯化钙25 RT BP● ● ● ● ● ●● ●发烟RT●○○氯化镁42 RT BP ● ● ● ● ● ● ● ●磷酸 30 RT BP ○ ○ ●● ● ○ ○ ● ● ○ ○硫 化 物 硫酸铵 20° 饱和 RT BP ●●●● ● ●●50 RT BP ○ ○ ●● ● ○ ○ ● ● ○ ○ 硫化钠10 RT BP ● ● ● ● ● ● ● ●70RT ○●●○●○硫酸钠50RT ●●
不锈钢的性能与特性.
不锈钢的性能与特性 一、不锈钢的组织性能 目前已知的化学元素有100多种，在工业中常用的钢铁材料中可以遇到的化学元素约二十多种。对于人们在与腐蚀现象作长期斗争的实践而形成的不锈钢这一特殊钢系列来说，最常用的元素有十几种，除了组成钢的基本元素铁以外，对不锈钢的性能与组织影响最大的元素是：碳、铬、镍、锰、硅、钼、钛、铌、钛、锰、氮、铜、钴等。这些元素中除碳、硅、氮以外，都是化学元素周期表中位于过渡族的元素。 实际上工业上应用的不锈钢都是同时存在几种以至十几种元素的，当几种元素共存于不锈钢这一个统一体中时，它们的影响要比单独存在时复杂得多，因为在这种情况下不仅要考虑各元素自身的作用，而且要注意它们互相之间的影响，因此不锈钢的组织决定于各种元素影响的总和。 合金元素的作用—— 不锈钢含有基本金属（Base）铁和主要元素Cr、Ni，通过添加Cr、Ni以外的元素制造具有各种特性的不锈钢。 二、不锈钢的特性 1．一般特性
◆表面美观以及使用可能性多样化 ◆耐腐蚀性能好，比普通钢长久耐用 ◆耐腐蚀性好 ◆强度高，因而薄板使用的可能性大 ◆耐高温氧化及强度高，因此能够抗火灾 ◆常温加工，即容易塑性加工 ◆因为不必表面处理，所以简便、维护简单 ◆清洁，光洁度高 ◆焊接性能好 2、品质特性 2-1不锈钢的品质特性
2-2不锈钢的品质特性要求 ※各产品由于用途的不同，其加工工艺和原料的品质要求也不同。 2-3 品质要求特性微细项目 (1) 材质： ①DDQ（deep drawing quality）材：是指用于深拉（冲）用途的材料，也就是大家所说的的软料，这种材料的主要特点是延伸率较高（≧53%），硬度较低（≦170%），内部晶粒等级在7.0~8.0之间，深冲性能极佳。目前许多生产保温瓶、锅类的企业，其产品的加工比一般都比较高，SUS304 DDQ用材主要就是用于这些要求较高加工比的产品，当然加工比超过2.0的产品一般都需经过几道次的拉伸才能完成。如果原料延伸方面达不到的话，在加工深拉制品时产品极易产生裂纹、拉穿的现象，影响成品合格率，当然也就加大了厂家的成本；
腐蚀电化学实验报告
腐蚀电化学分析 杨聪仁教授编撰 一、实验目的 以电化学分析法测量金属在不同环境下的腐蚀速率。 二、实验原理 2-1 腐蚀形态 腐蚀可被定义为材料受到外在环境的化学侵蚀而导致退化的象。大多数材料的腐蚀包含了由电化学引起的化学侵蚀。我们可根据被腐蚀金属的表面，简便地将腐蚀型态分类，如图一。有许多类型易被辨识，但各种腐蚀类型彼此间都有某种程度的关连。这些类型包括： 均匀或一般侵蚀腐蚀应力腐蚀 化学或两金属腐蚀冲蚀腐蚀 孔蚀腐蚀涡穴损伤 间隙腐蚀移擦腐蚀 粒间腐蚀选择性腐蚀 均匀或一般侵蚀腐蚀 均匀腐蚀是指当金属处于腐蚀环境时，金属整个表面会同时进行电化学反应。就重量而言，均匀腐蚀是金属所面临的最大腐蚀破坏，尤其是对钢铁来说。然而，它很容易藉由保护性镀层、抑制剂及阴极保护等方法来控制。 化学或两金属腐蚀 由于不同金属具有不同的电化学电位，因此当要将不同金属放在一起时，必须格外小心，以免产生腐蚀现象。两金属化学腐蚀的另一个重要考虑因素是阳极与阴极的比率，也就是面积效应(area effect)。阴极面积大而阳极面积小是一种不利的面积比率，因为当某特定量的电流经过金属对时，例如不同尺寸的铜极及铁极，小电极的电流密度会远大于大电极，因此小阳极将会加速腐蚀。所以大阴极面积对小阳极面积的情形应尽量避免。
孔蚀腐蚀 孔蚀是会在金属上产生空孔的局部腐蚀类型。此类型的腐蚀若造成贯穿金属的孔洞，则对工程结构会有相当的破坏效果。但若没有贯穿现象，则小蚀孔有时对工程设备而言是可接受的。孔蚀通常是很难检测的，这是因为小蚀孔常会被腐蚀生成物覆盖所致。另外蚀孔的数目及深度变化也很大，因此对孔蚀所造成的破坏不太容易做评估。也因为如此，由于孔蚀的局部本质，它常会导致突然不可预测的破坏。蚀孔会在腐蚀速率增加的局部区域发生。金属表面的夹杂物，其他结构不均匀物及成份不均匀处，都是蚀孔开始发生的地方。当离子和氧浓度差异形成浓淡电池时也可产生蚀孔。 间隙腐蚀是发生于间隙及有停滞溶液之遮蔽表面处的局部电化学腐蚀。若要产生间隙腐蚀，必须有一个间隙其宽度足够让液体进入，但却也可使液体停滞不流出。因此，间隙腐蚀通常发生于开口处有百万分之几公尺或更小宽度的间隙。 粒间腐蚀 粒间腐蚀是发生在合金晶界及晶界附近的局部腐蚀现象。在正常情况下，若金属均匀腐蚀时，晶界的反应只会稍快于基地的反应。但在某些情况下，晶界区域会变得很容易起反应而导致粒间腐蚀，如此会使合金的强度下，甚至导致晶界分裂。 应力腐蚀 金属的应力腐蚀破裂(SCC)是指由拉伸应力及腐蚀环境结合效应所导致的破裂。在SCC期间，金属表面通常只受到很轻微的侵蚀，但局部裂缝却很快沿着金属横断面传播。产生SCC所需的应力可以是残留应力或施加应力。裂缝会开始于金属表面上的蚀孔或其他不连续处。在裂缝开始成长时，其尖端会开始向前，此时作用在金属上的拉伸应力会在裂缝尖端处形成高应力，当裂缝尖端向前传播时，在裂缝尖端处也会产生电化学腐蚀而使阳极金属溶解。裂缝会沿着垂直于拉伸应力的方向成长，直到金属破坏为止。若应力或腐蚀其中任一停止，则裂缝将停止成长。 冲蚀腐蚀 冲蚀腐蚀可被定义为由于腐蚀性流体与金属表面相对运动而导致金属腐蚀速率加速的现象。当腐蚀性流体的相对运动速率相当快时，机械磨擦效应将会相当严重。冲蚀腐蚀的特征为金属表面具有与腐蚀性流体流动方向相同的凹槽、蚀孔与圆孔等。 涡穴损伤 此类型的冲蚀腐蚀是由接近金属表面之液体中的气泡及充气孔穴破灭所造成的。涡穴损伤通常发生在具有高速液体流动及压力改变的金属表面。 移擦腐蚀 移擦腐蚀发生在材料承受振动及滑动负荷的界面处，它会形成具有腐蚀生成物的凹槽或蚀孔。当金属发生移擦腐蚀时，磨擦表面间的金属碎片会被氧化且某些氧化膜会因磨擦动作而剥落，因此摩擦表面间会累积可当研磨剂用的氧化物颗粒。
各种不锈钢的耐腐蚀性能1
各种不锈钢的耐腐蚀性能？ 答：304 是一种通用性的不锈钢，它广泛地用于制作要求良好综合性能（耐腐蚀和成型性）的设备和机件。301 不锈钢在形变时呈现出明显的加工硬化现象，被用于要求较高强度的各种场合。 302 不锈钢实质上就是含碳量更高的304不锈钢的变种，通过冷轧可使其获得较高的强度。 302B 是一种含硅量较高的不锈钢，它具有较高的抗高温氧化性能。 303和303Se 是分别含有硫和硒的易切削不锈钢，用于主要要求易切削和表而光浩度高的场合。303Se不锈钢也用于制作需要热镦的机件，因为在这类条件下，这种不锈钢具有良好的可热加工性。 304L 是碳含量较低的304不锈钢的变种，用于需要焊接的场合。较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少，而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀（焊接侵蚀）。 304N 是一种含氮的不锈钢，加氮是为了提高钢的强度。305和384 不锈钢含有较高的镍，其加工硬化率低，适用于对冷成型性要求高的各种场合。 308 不锈钢用于制作焊条。
309、310、314及330 不锈钢的镍、铬含量都比较高，为的是提高钢在高温下的抗氧化性能和蠕变强度。而30S5和310S 乃是309和310不锈钢的变种，所不同者只是碳含量较低，为的是使焊缝附近所析出的碳化物减至最少。330不锈钢有着特别高的抗渗碳能力和抗热震性． 316和317 型不锈钢含有铝，因而在海洋和化学工业环境中的抗点腐蚀能力大大地优于304不锈钢。其中，316型不锈钢由变种包括低碳不锈钢316L、含氮的高强度不锈钢316N 以及合硫量较高的易切削不锈钢316F。 是分别以钛，铌加钽、铌稳定化的不锈348 及347、321．钢，适宜作高温下使用的焊接构件。348是一种适用于核动力工业的不锈钢，对钽和钻的合量有着一定的限制。 不锈钢与不锈铁的区别 不锈钢一般是不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢是指耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢，而耐酸钢则是指耐酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。不锈钢自本世纪初问世，到现在已有90多年的历史。不锈钢的发明是世界冶金史上的重大成就，不锈钢的发展为现代工业的发展和科技进步奠定了重要的物质技术基础。不锈钢钢种很多，性能各异，它在发展过程中逐步形成了几大类。按组织结构分，分为马氏不锈钢（包括沉淀硬化不锈钢）、铁素体不锈钢、奥氏体不锈
不锈钢特性及氯离子腐蚀
腐蚀与不锈钢 应力腐蚀 应力腐蚀是指零件在拉应力和特定的化学介质联合作用下所产生的低应力脆性断裂现象。 应力腐蚀由残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程。应力腐蚀导致材料的断裂称为应力腐蚀断裂。 它的发生一般有以下四个特征： 一、一般存在拉应力，但实验发现压应力有时也会产生应力腐蚀。 二、对于裂纹扩展速率，应力腐蚀存在临界KISCC，即临界应力强度因子要大于KISCC，裂纹才会扩展。 三、一般应力腐蚀都属于脆性断裂。 四、应力腐蚀的裂纹扩展速率一般为10- 6～10-3 mm/min，而且存在孕育期，扩展区和瞬段区三部分 应力腐蚀机理的机理一般认为有阳极溶解和氢致开裂 晶间腐蚀 说明:局部腐蚀的一种。沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。主要由于晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在。晶间腐蚀破坏晶粒间的结合，大大降低金属的机械强度。 AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
而且金属表面往往仍是完好的，但不能经受敲击，所以是一种很危险的腐蚀。通常出现于黄铜、硬铝和一些含铬的合金钢中。不锈钢焊缝的晶间腐蚀是化学工厂的一个重大问题。 晶间腐蚀是沿着或紧靠金属的晶界发生腐蚀。腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定的金属光泽，看不出被破坏的迹象，但晶粒间结合力显著减弱，力学性能恶化。不锈钢、镍基合金、铝合金等材料都较易发生晶间腐蚀。 AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
不锈钢的晶间腐蚀: 不锈钢在腐蚀介质作用下，在晶粒之间产生的一种腐蚀现象称为晶间腐蚀。产生晶间腐蚀的不锈钢，当受到应力作用时，即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失，这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。晶间腐蚀可以分别产生在焊接接头的热影响区、焊缝或熔合线上，在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀状腐蚀。 不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于12%。当温度升高时，碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度。因为室温时碳在奥氏体中的熔解度很小，约为0.02%～0.03%，而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值，故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬化合，在晶间形成碳化铬的化合物，如（CrFe）23C6等。但是由于铬的扩散速度较小，来不及向晶界扩散，所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部，而是来自晶界附近，结果就使晶界附近的含铬量大为减少，当晶界的铬的质量分数低到小于12%时，就形成所谓的“贫铬区”，在腐蚀介质作用下，贫铬区就会失去耐腐蚀能力，而产生晶间腐蚀。 不锈钢的晶间腐蚀 含碳量超过0.03%的不稳定的奥氏体型不锈钢（不含钛或铌的牌 AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF
304,316不锈钢耐腐蚀性
不锈钢的耐腐蚀性能一般随铬含量的增加而提高，其基本原理是，当钢中有足够的铬时，在钢的表面形成非常薄的致密的氧化膜，它可以防止进一步的氧化或腐蚀。氧化性的环境可以强化这种膜，而还原性环境则必然破坏这种膜，造成钢的腐蚀。 1、在各种环境中的耐腐蚀性能 ①大气腐蚀 不锈钢耐大气腐蚀基本上是随着大气中的氯化物的含量而变化的。因此，靠近海洋或其他氯化物污染源对不锈钢的腐蚀是极为重要的。一定量的雨水，只有对钢表面的氯化物浓度起作用时才是重要的。 农村环境1Cr13、1 Cr 17和奥氏体型不锈钢可以适应各种用途，其外观上不会有显著的改变。因此，在农村暴露使用的不锈钢可以根据价格，市场供应情况，力学性能、制作加工性能和外观来选择。 工业环境在没有氯化物污染的工业环境中，1Cr17和奥氏体型不锈钢能长期工作，基本上保持无锈蚀，可能在表面形成污膜，但当将污膜清除后，还保持着原有的光亮外观。在有氯化物的工业环境中，将造成不锈钢锈蚀。 海洋环境1Cr13和1 Cr 17不锈钢在短时期就会形成薄的锈膜，但不会造成明显的尺寸上的改变。奥氏体型不锈钢如1 Cr 17Ni7、1 Cr 18Ni9和0 Cr 18Ni9，当暴露于海洋环境时，可能出现一些锈蚀。锈蚀通常是浅薄的，可以很容易地清除。0 Cr 17 Ni 12M 02含钼不锈钢在海洋环境中基本上是耐腐蚀的。 除了大气条件外，还有另外两个影响不锈钢耐大气腐蚀性能的因素，即表面状态和制作工艺。 精加工级别影响不锈钢在有氯化物的环境中的耐腐蚀性能。无光表面（毛面）对腐蚀非常敏感，即正常的工业精加工表面对锈蚀的敏感性较小。表面精加工级别还影响污物和锈蚀的清除。从高精加工的表面上清除污物和锈蚀物很容易，但从无光的表面上清除则很困难。对于无光表面，如果要保持原有的表面状态则需要更经常的清理。
不同腐蚀环境下不锈钢的特点与选用
不同腐蚀环境下不锈钢的特点与选用不锈钢是石油、化工、化肥、食品、国防、餐具、合成纤维和石油提炼等工业行业中广泛使用的金属材，而许多容器、管道、阀门、泵、等一般都因与各种腐蚀性介质接触遭受腐蚀而报废。据统计，全世界每年因腐蚀而报废的钢材约占钢材年产量的1／4。而不锈钢的产量占钢铁总产量的1％。因此，材料受到腐蚀而失效是当今材料研究与发展中的三大主要问题之一。 不锈钢是指具有抗腐蚀性能的一类钢种。 通常所说的不锈钢是不锈钢与耐酸钢的总称。 不锈钢不一定耐酸，但耐酸钢同时又是不锈钢。 所谓不锈钢是指能抵抗大气及弱腐蚀介质腐蚀的钢种。腐蚀速度＜0．01mm／年者为完全耐腐蚀钢，速度＜0.1mm／年者为耐蚀钢。所谓的耐酸钢是指在各种强腐蚀介质中能耐酸的钢．腐蚀速度＜0.1mm／年者为完全耐蚀，腐蚀速度＜1mm／年者为耐蚀。因此．不锈钢并不是不腐蚀、只不过腐蚀速度较慢而已、绝对不被腐蚀的钢是不存在的。 值得注意的是在同一介质中．不同种类的不锈钢腐蚀速度大不相同而同一种不锈钢在不同的介质中腐蚀行为也大不一样。例如．Ni-Cr不锈钢在氧化性介质中的耐蚀性很好．但在非氧化介质中(如盐酸）的耐蚀性就不好了。因此掌握各类不锈钢的特点、对于正确选择和使用不锈钢是很重要的。 不锈钢不仅要耐蚀，还要承受或传递载荷，因此还需要具有较好的力学性能。不锈钢一般以板、管等型材加工成构件或零件，因此．要有良好的切削加工性能和良好的焊接性能。 不锈钢按典型组织分为：铁素体（F）型不锈钢；马氏体〔M)型不锈钢；奥氏体（A）型不锈钢；奥氏体-铁素体（A-F）双相型不锈钢；沉淀硬化型不锈钢。 一、金属腐蚀 （一）金属的腐蚀过程 在外界介质的作用下使金属逐渐受到破坏的现象称为腐蚀。腐蚀基本上有两种形式．化学腐蚀和电化学腐蚀。在生产实际中遇到的腐蚀主要是电化学腐蚀，化学腐蚀中不产生电流，巨在腐蚀过程中形成某种腐蚀产物。这种腐蚀产物一般都覆盖在金属表面上形成一层膜，使金属与介质隔离开来。 如果这层化学生成物是稳定、致密、完整并同金属表层牢固结合的，则将大大减轻甚至可以防止腐蚀的进一步发展，对金属起保护作用。形成保护膜的过程称为钝化。例如，生成SiO2、Al2O3、Cr2O3等氧化膜，这些氧化膜结构致密、完整、无疏松、无裂纹且不易剥落，可起
不锈钢常用表面处理方法
不锈钢常用表面处理方法 ： 不锈钢具有独特的强度、较高的耐磨性、优越的防腐性能及不易生锈 等优良的特性。故 广泛应用于化工行业，食品机械，机电行业，环保行业，家用电器行业及家庭装 潢，精饰行 业，给予人们以华丽高贵的感觉。 不锈钢的应用发展前景会越来越广， 技 术发展程度。 1 不锈钢常用表面处理方法 1.1 不锈钢品种简介 1.1.1 不锈钢主要成分：一般含有鉻 1.1.2 常见不锈钢：有鉻不锈钢，含 12%。 1.1.3 从不锈钢金相组织结构分类：有奥氏体不锈钢,例如： 1Cr18Ni9Ti , 1Cr18Ni11Nb , Cr18Mn8Ni5。马氏体不锈钢，例如： Cr17, Cr28等。一般称为非磁性不锈钢和带有磁性不 锈钢。 1.2 常见不锈钢表面处理方法 常用不锈钢表面处理技术有以下几种处理方法： ①表面本色白化处理； ②表面镜面光亮 处理；③表面着色处理。 1.2.1 表面本色白化处理：不锈钢在加工过程中,经过卷板、扎边、焊接或者经过人工 表面火烤加温处理，产生黑色氧化皮。这种坚硬的灰黑色氧化皮主要是 NiCr2O4和NiF 二种 EO4成分，以前一般采用氢氟酸和硝酸进行强腐蚀方法去除。 但这种方法成本大，污染环境， 对人体有害,腐蚀性较大,逐渐被淘汰。目前对氧化皮处理方法主要有二种： ⑴喷砂 （丸 ）法：主要是采用喷微玻璃珠的方法,除去表面的黑色氧化皮。 ⑵化学法： 使用一种无污染的酸洗钝化膏和常温无毒害的带有无机添加剂的清洗液进行 浸洗。 从而达到不锈钢本色的白化处理目的。 处理好后基本上看上去是一无光的色泽。 这种 方法对大型、复杂产品较适用。 1.2.2 不锈钢表面镜面光亮处理方法：根据不锈钢产品的复杂程度和用户要求情况不同 可分别采用机械抛光、化学抛光、电化学抛光等方法来达到镜面光泽。 1.2.3 表面着色处理： 不锈钢着色不仅赋予不锈钢制品各种颜色,增加产品的花色品种, 而且提高产品耐磨性和耐腐蚀性。不锈钢着色方法有如下几种： ⑴化学氧化着色法； ⑵电化学氧化着色法； ⑶离子沉积氧化物着色法； ⑷高温氧化着色法； ⑸气相裂解着色法。 各种方法简单概况如下： ⑴化学氧化着色法：就是在特定溶液中，通过化学氧化形成膜的颜色，有重铬酸盐法、 混合钠盐法、硫化法、酸性氧化法和碱性氧化法。一般“茵科法” （INCO ）使用较多，不过要 想保证一批产品色泽一致的话,必须用参比电极来控制。 ⑵电化学着色法：是在特定溶液中，通过电化学氧化形成膜的颜色。 ⑶离子沉积氧化物着色法化学法：就是将不锈钢工件放在真空镀膜机中进行真空蒸发 镀。例如：镀钛金的手表壳、手表带,一般是金黄色。这种方法适用于大批量产品加工。因 为投资大,成本高,小批量产品不合算。 ⑷高温氧化着色法： 是在特定的熔盐中， 浸入工件保持在一定的工艺参数， 使工件形成 一定厚度氧化膜，而呈现出各种不同色泽。 ⑸气相裂解着色法：较为复杂，在工业中应用较少。 1.3 处理方法选用 但不锈钢的应用发展很大程度上决定它的表面处理 （Cr ）、镍（Ni ）、钼（Mo ）、钛（Ti ）等优质金属元素。 Cr > 12%以上；镍鉻不锈钢，含 Cr > 18%,含Ni >
氯离子对不锈钢腐蚀的机理
氯离子对不锈钢腐蚀的机理 在化工生产中,腐蚀在压力容器使用过程中普遍发生,是导致压力容器产生各种缺陷的主要因素之一。普通钢材的耐腐蚀性能较差,不锈钢则具有优良的机械性能和良好的耐腐蚀性能。Cr 和Ni 是不锈钢获得耐腐蚀性能最主要的合金元素。Cr 和Ni 使不锈钢在氧化性介质中生成一层十分致密的氧化膜,使不锈钢钝化,降低了不锈钢在氧化性介质中的腐蚀速度,使不锈钢的耐腐蚀性能提高。氯离子的活化作用对不锈钢氧化膜的建立和破坏均起着重要作用。虽然至今人们对氯离子如何使钝化金属转变为活化状态的机理还没有定论,但 大致可分为2 种观点。 成相膜理论的观点认为,由于氯离子半径小,穿透能力强,故它最容易穿透氧化膜内极小的孔隙,到达金属表面,并与金属相互作用形成了可溶性化合物,使氧化膜的结构发生变化,金属产生腐蚀。 吸附理论则认为,氯离子破坏氧化膜的根本原因是由于氯离子有很强的可被金属吸附的能力,它们优先被金属吸附,并从金属表面把氧排掉。因为氧决定着金属的钝化状态,氯离子和氧争夺金属表面上的吸附点,甚至可以取代吸附中的钝化离子与金属形成氯化物,氯化物与金属表面的吸附并不稳定,形成了可溶性物质,这样 导致了腐蚀的加速。 电化学方法研究不锈钢钝化状态的结果表明,氯离子对金属表面的活化作用只出现在一定的范围内,存在着1 个特定的电位值,在此电位下,不锈钢开始活化。这个电位便是膜的击穿电位,击穿电位越大,金属的钝态越 稳定。因此,可以通过击穿电位值来衡量不锈钢钝化状态的稳定性以及在各种介质中的耐腐蚀能力。 2 应力腐蚀失效及防护措施 2. 1 应力腐蚀失效机理 其中在压力容器的腐蚀失效中,应力腐蚀失效所占的比例高达45 %左右。因此,研究不锈钢制压力容器的应力腐蚀失效显得尤为重要。所谓应力腐蚀,就是在拉伸应力和腐蚀介质的联合作用下而引起的低应力脆性断 裂。应力腐蚀一般都是在特定条件下产生: ①只有在拉应力的作用下。 ②产生应力腐蚀的环境总存在特定的腐蚀介质,不锈钢在含有氧的氯离子的腐蚀介质及H2SO4 、H2S 溶 液中才容易发生应力腐蚀。 ③一般在合金、碳钢中易发生应力腐蚀。研究表明,应力腐蚀裂纹的产生主要与氯离子的浓度和温度有关。 压力容器的应力来源: ①外载荷引起的容器外表面的拉应力。 ②压力容器在制造过程中产生的各种残余应力,如装配过程中产生的装配残余应力,制造过程中产生的焊接残余应力。在化工生产中,压力容器所接触的介质是多种多样的,很多介质中含有氯离子,在这些条件下,压力容器就发生应力腐蚀失效。铬镍不锈钢在含有氧的氯离子的水溶液中,首先在金属表面形成了一层氧化膜,它阻止了腐蚀的进行,使不锈钢钝化。由于压力容器本身的拉应力和保护膜增厚带来的附加应力,使局部地区的保护膜破裂,破裂处的基体金属直接暴露在腐蚀介质中,该处的电极电位比保护膜完整的部分低,形成了微电池的阳极,产生阳极溶解。因为阳极小、阴极大,所以阳极溶解速度很大,腐蚀到一定程度后,又形成新的保护膜,但在拉应力的作用下又可重新破坏,发生新的阳极溶解。在这种保护膜反复形成和反复破裂过程中,就会使某些局部地区的腐蚀加深,最后形成孔洞,而孔洞的存在又造成应力集中,更加速了孔洞表面的塑性变形和保护膜的破裂。这种拉应力与腐蚀介质的共同作用便形成了应力腐蚀裂纹。 2. 2 应力腐蚀失效的防护措施 控制应力腐蚀失效的方法,从内因入手,合理选材,从外因入手,控制应力、控制介质或控制电位等。实际情况 千变万化,可按实际情况具体使用。 （1）选用耐应力腐蚀材料 近年来发展了多种耐应力腐蚀的不锈钢,主要有高纯奥氏体铬镍钢,高硅奥氏体铬镍钢,高铬铁素体钢和铁素