腐蚀与防护-7.ppt

腐蚀与防护 杨兵 第七章常见的局部腐蚀 全面腐蚀 腐蚀在整个金属表面上进行 局部腐蚀 腐蚀集中在金属表面局部 大部分几乎不发生腐蚀 全面腐蚀的阴阳极尺寸微小且紧密靠拢 动态变化不定 在微观上难以分辨 在宏观上更不能区别 局部腐蚀的阴阳极区独立存在 至少在微观上可以分开 阳极区面积小 阴极区面积大 有人把全面腐蚀归为化学腐蚀 把局部腐蚀归为电化学腐蚀 很明显 全面腐蚀可以预测 易于观察变化 容易预防和发现 危害较小 对于局部腐蚀 由于发生在局部 甚至发生在金属的内部 极具隐蔽性 不易观察和发现 往往预测不到而毫无预兆突然发生 危害性较大 目前 由于局部腐蚀的预测和防止还存在困难 故局部腐蚀引发的突然灾难事故 远远大于全面腐蚀带来的事故 因此 局部腐蚀的腐蚀特点与规律就成为人们研究的重点 本章重点介绍常见的几种局部腐蚀 局部腐蚀分类 电偶腐蚀 异金属接触腐蚀 小孔腐蚀缝隙腐蚀晶间腐蚀应力腐蚀疲劳腐蚀磨损腐蚀细菌腐蚀 一 电偶腐蚀 电偶腐蚀的概念电偶腐蚀的倾向影响电偶腐蚀的因素电偶腐蚀的控制 1 电偶腐蚀的概念 异金属在同一介质中接触 由于腐蚀电位不相等有电偶电流通过 使电位较低的金属加速溶解 造成接触处的局部腐蚀 而电位较高的金属 溶解速度反而减少 上述的本质是两种不同的金属电极构成宏观原电池腐蚀 称为电偶腐蚀 亦称接触腐蚀或双金属腐蚀 例一 沿海一硫酸厂 SO2冷凝器采用内管石墨 走SO2 外管为碳钢 走冷凝 海水 石墨与碳钢在套接上有局部连接 使用半年后 局部腐蚀穿孔 例二 各种金属管道中的连接处 转弯处沉积的异金属离子 都会构成电偶腐蚀 例三 金属连接的螺丝 铆钉 焊接材料等等 2 在海水中电偶腐蚀倾向 电偶腐蚀的推动力在前面腐蚀电化学中已提及过电动序的概念 电动序即标准电位序是由热力学公式计算得出 它是按金属的标准电极电位的高低排列成的次序表 此电位是指金属在活度为1的该金属盐的溶液中的平衡电位 该电位与实际金属或合金在介质中的电位可能相差甚远 电偶腐蚀与相互接触的金属在溶液中的实际电位有关 由它构成了宏观腐蚀电他 产生电偶腐蚀的动力来自两种不同金属接触的实际电位差 一般说来 两种金属的电极电位差愈大 电偶腐蚀愈严重 实际电位是指腐蚀电位序 电偶序 中的电位 电偶序是根据金属或合金在一定条件下测得的稳定电位 非平衡电位 的相对大小排列的次序表 电偶序 镁 镁合金 锌 铝 镉 杜拉铝 硬铝 铝合金 铸铁 软钢 铁铬合金 活化态 高镍铸铁 18 8型不锈钢 活化态 铅 锡 铬镍铁合金 活化态 镍 活化态 铜镍合金 青铜 铜 黄铜 铬镍铁合金 镍 钝化态 1Cr13不锈钢 钝化态 18 8型不锈钢 钝态 Ag Ti C Au Pt等 电偶序可以说明以下几个问题 在海水中 位于上方的金属与位于下方的金属组成电偶对时 位于上方的是阳极 位于下方的是阴极 在电偶序相对较远的两种金属组成电偶对时 阳极受腐蚀较重 在电偶序相对较近的两种金属组成电偶对时 阳极受腐蚀较轻 同级偶序的金属组成电偶对时 腐蚀小到可以忽略 例铸铁与软钢 黄铜与青铜 电偶序只能说明腐蚀的初始动力 但很多金属由于极化作用而使腐蚀速度减缓 甚至发生极性倒转 3 影响电偶腐蚀的因素 1 两种金属的电偶序位置 2 两种金属的面积比 阳极的腐蚀速度 与阴极的面积大小有关 阴极的面积越大 腐蚀速度越快 阴极面积Sc 阳极面积Sa 二者之比为 Sc Sa 阳极的腐蚀速度有 kSc Sa 在氢去极化腐蚀时 阴极面积相对较大时 阴极电流密度相对较小 使阴极上的氢过电位变小 氢去极化的能力就越大 使阳极的腐蚀速度增加 在氧去极化腐蚀时 阴极面积相对较大时 对阳极腐蚀速度影响相对于氢去极化腐蚀较小 但还是会加剧阳极腐蚀 3 环境因素 对电偶腐蚀来说 环境因素影响也很大 不同的环境有着不同的腐蚀性 对双金属的腐蚀程度影响也各不相同 通常 在一定的环境中耐蚀性较低的金属是电偶的阳极 有时在不同的环境中同一电偶的电位会出现逆转 从而改变材料的极性 例如 钢和锌偶合后在一些水溶液中锌被腐蚀 钢得到了保护 若水温较高 80度以上 时 电偶的极性就会逆转 钢成为阳极而被腐蚀 又如镁和铝偶合后在中性或微酸性氯化钠溶液中 镁呈阳极性 可是随着镁的不断溶解 溶液变碱性使铝反而成为阳极性了 4 溶液电阻的影响 在双金属腐蚀的实例中很易从连接处附近的局部侵蚀来识别电偶腐蚀效应 这是因为在电偶腐蚀中阳极金属的腐蚀电流分布是不均匀的 在连接处由电偶效应所引起的加速腐蚀最大 距离接合部位越远 腐蚀也越小 此外 介质的电导率也会影响电偶腐蚀率 如电导性较高的海水 强电解质溶液 使活泼金属的受侵面扩大 扩展到离接触点较远处 因而降低侵蚀的严重性 容易观察到表面的腐蚀痕迹 容易预防 但在软水式大气中 弱电解质溶液 侵蚀集中在接触点附近 侵蚀严重 危险性大 结果相当于缩小了阳极面积 加大了接触点的腐蚀速度 且腐蚀点隐藏在不易观察的接触面上 不以预防 危害较大 4 电偶腐蚀的控制 在设计设备与部件时 避免异金属腐蚀必需异金属接触时 选用电偶序相近的异金属必需异金属接触时 采用大阳极小阴极的结构必需异金属接触时 采用非金属绝缘必需异金属接触时 要进行较好的表面处理 总结 电偶腐蚀的条件是异金属接触 在适宜的介质中 腐蚀就会发生 腐蚀速度与阴阳极面积有关 与介质的电导率有关 当介质的导电率较小时 更易发生局部腐蚀 因此不可忽视环境条件较好的情况 如 处于大气中的飞行器 必须避免异金属接触 才能减少飞行事故 二 小孔腐蚀 小孔腐蚀的概念 在金属的局部地区 出现向深部发展的腐蚀小孔 其余地区不腐蚀或腐蚀轻微 这种腐蚀形态称为小孔腐蚀 简称孔蚀或称点蚀 具有自钝化的金属 含合金 如不锈钢 铝 铝合金 钛或钛合金等 碳钢在氧化皮或锈层有孔隙的情况下 在含有氯离子的介质中 经常发生小孔腐蚀 小孔腐蚀的形貌 金属小孔腐蚀的特征 蚀孔小 直径约为数10微米 蚀孔深 深度一般大于孔径 疏密不等 多少不一 空口多数有腐蚀产物覆盖 腐蚀开始到暴露 肉眼可见 一般要经历200天以上 诱导期较长 孔蚀沿重力方向发展 一旦形成蚀孔 具有 向下深挖 的动力 一些蚀孔在外界影响下 可能停止发展 留下一些蚀坑 少数蚀孔继续发展 甚至穿透金属 小孔腐蚀的机理 孔蚀的诱导期 易钝化的金属钝化 形成氧化膜 后 大多数金属表面得到保护 但总有个别局部仍然处于较活跃状态 当溶液中存在活性阴离子 例Cl离子 时 溶解 修复平衡受到破坏 溶解占有了优势 为什么 由于氯离子在金属表面上与氧原子竞争中优先吸附而形成可溶性的化合物 氯化物 如此该点金属氧化膜区 氯化物进一步生成 溶解 直至形成20微米 30微米的孔蚀核 孔蚀的活化中心形成 蚀核形成后 仍有再钝化的能力 理论上讲 蚀核可以在钝化金属表面上任何地点形成 随机分布 但当钝化膜局部有缺陷 内部有硫化物杂质 晶界上有碳化物沉积时 蚀核将在这些特定地点优先生成 孔蚀的长大 在大多数情况下 外界条件不改变 蚀核将继续长大 直到金属表面出现宏观可见的蚀孔 在外加阳极极化的情况下 介质中只要含有一定量的氯离子 便可将蚀核发展成蚀孔 在自然腐蚀的环境下 含氯离子的介质中有溶解氧或阳离子氧化剂时 如FeCl3 也可促使蚀核变成蚀孔 孔蚀的机理 蚀孔一旦形成 就具有 深挖 的能力 为什么 过程 以18 8不锈钢 Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢 为例说明 蚀孔形成后 蚀孔处的金属处于活跃状态 电位较负 蚀孔外的金属处于钝化状态 电位校正 构成电偶腐蚀特征 蚀孔内面积与蚀孔外的面积之比很小 形成电偶腐蚀的小阳极大阴极的有利于腐蚀的面积结构条件 结果 阳极电流密度很大 蚀孔加深腐蚀很快 孔外金属表面受到阴极保护 继续维持钝态 阳极反应 MMn ne阴极反应 1 2O2 H2O 2e2OH 副反应 孔内 Mn H2O孔间 孔外Cl 迁入孔内维持电中性 O2 O2 O2 O2 e e Cl H Cl Cl Cl Fe2 FeCl2 阳极 阴极 OH OH Fe OH 2 Cr3 M OH n H 由于重力的作用 孔内底部的活跃程度加强 使阴极和阳极分开较大 孔内腐蚀的产物 金属离子 将于孔口的阴极产物 氢氧根 相遇而形成二次腐蚀产物 氢氧化物 这些固体物质附着在孔口 结果是 孔内的介质处于滞留状态 近于封闭的环境产生了如下现象 孔内金属离子浓度不断增加 不能与外界的负离子形成稳定的盐 则产生两个后果 外界氯离子被迫迁入孔内维持电中性 金属离子水解形成氢氧化物而释放出氢离子 随着时间的推移 孔内的酸度越来越高 可达6 12mol L 腐蚀的能力越来越强 深挖 的能力越来越强 这种作用也称为 自催化作用 对于含有硫的碳钢 蚀孔在半封闭时 就已产生大量的硫化氢 MS H2O M OH 2 H2S 孔内大量的氯离子 硫化氢离子等强腐蚀性的介质不仅有 深挖 的能力 还具有 侧挖 的能力 使这种金属的蚀坑直径较大 小孔腐蚀的结果 材料腐蚀穿孔 造成重大事故 易燃易爆有毒气体 液体泄漏 经济损失 海洋中的设备 化工中的设备常有这种腐蚀发生 影响小孔腐蚀的因素 金属性质的因素 自钝化金属敏感介质中离子的影响 尤利格等人确定氯离子浓度与电位的关系 18 8不锈钢Eb 0 088 Cl 0 108铝Eb 0 124 Cl 0 0504人们称Cl是小孔腐蚀的 激发剂 但介质中有FeCl3 CuCl2 HgCl2时 不仅具备了氯离子条件 还具备了氧化剂条件 即使在缺氧条件下也会发生小孔腐蚀 为什么 温度和酸度 影响不明显 条件环境是使金属钝化 非钝化环境条件不是这里讨论的问题 介质流速影响介质的流速对对小孔腐蚀有双重作用 流速增加 加大溶解氧向金属表面传送 使钝化膜易形成 流动的介质带走了金属表面的沉积物 除去了小孔腐蚀的封闭环境 减少了小孔腐蚀的机会 实验 将1Cr13不锈钢片置于50 流速0 13m s的海水中 1个月后发生小孔腐蚀并穿孔 当海水流速增加到2 5m s时 13个月后无小孔腐蚀 当流速到形成湍流 钝化膜经不起冲刷而破坏 产生另一类腐蚀 磨损腐蚀 经验使我们会看到 不锈钢设备经常运转 小孔腐蚀较轻 长期不使用易发生小孔腐蚀 金属的表面状态 平整程度 清洁程度 焊渣 伤痕等 小孔腐蚀的控制 选用耐小孔腐蚀的材料 降低介质中氯离子浓度加入缓蚀剂预钝化外加阴极电流保护 三 缝隙腐蚀 缝隙腐蚀的概念 金属在腐蚀介质中 由于金属与金属或金属与非金属之间形成特别小的缝隙 使缝隙内介质处于滞留状态 引起缝隙内金属加剧腐蚀 典型例子 法兰连接面 螺母压紧面 焊缝气孔或虚焊面 锈层 长期密不透风的覆盖物下面等 缝隙腐蚀的特点 缝隙大小约在0 025 0 1mm之间 肉眼不易分辨 当缝隙宽度大于0 1mm后 缝隙内的介质不易滞留 不易发生缝隙腐蚀 缝隙腐蚀的金属比小孔腐蚀更为普遍 除易钝化金属易发生外 其他金属也发生缝隙腐蚀 缝隙腐蚀的介质比小孔腐蚀更为普遍 几乎所有的介质环境下都可发生缝隙腐蚀 而在活泼性阴离子的中性介质中最易发生 缝隙腐蚀的机理 人们一般以半闭塞电池来阐述缝隙腐蚀原理右图是碳钢在海水中发生的腐蚀过程 腐蚀过程描述如下 腐蚀刚开始 氧去极化 1 2O2 H2O 2e 2OH 腐蚀在缝隙内外均匀进行 因缝隙内的滞留关系 氧只能以扩散方式进入缝隙 当缝隙内的氧消耗后难以补充 氧的还原反应很快终止 结果是 缝隙外金属氧去极化反应继续进行 缝隙内金属只能给出电子 溶出金属离子 以补充缝隙外金属表面氧去极化对电子的急需 构成氧浓差电池 即缝内为阳极 缝外为阴极 缝内面积小 缝外面积大 又构成有利腐蚀的面积比 半闭塞电池的形成 氧浓差电池的形成 缝隙内的溶出金属离子与缝口的氢氧根离子相遇形成氢氧化物沉积 随着反应的继续 二次反应产物将使缝口处于封闭 半封闭的状态 形成闭塞电池 腐蚀的发展阶段 闭塞电池的形成 缝内的金属离子很难迁出缝外 过度积累的阳离子使缝外的氯离子被迫迁入缝内 缝内的阳离子水解又产生氢离子 雷同小孔腐蚀 缝内的酸度急剧增高 腐蚀急剧进行 结论 氧浓差效应 诱导缝隙腐蚀发生封闭电池效应 加剧腐蚀进行 酸化自催化 很明显 缝隙腐蚀与小孔腐蚀有类似的机理 但又有很多不同 下面比较两种腐蚀的异同点 缝隙腐蚀与小孔腐蚀的异同点 起源不同 小孔腐蚀起源于金属表面的孔蚀核 缝隙腐蚀起源于金属表面的特小缝隙 材料 介质条件不同 小孔腐蚀 易钝化金属 只在含有Cl离子的介质中发生 缝隙腐蚀可在任何金属 介质中发生 腐蚀过程不同 小孔腐蚀是慢慢形成闭塞电池 缝隙腐蚀由于先有缝隙的存在而使闭塞电池形成较快 小孔腐蚀往往沿重力方向发展 孔直径小而形成全封闭的闭塞电池 而缝隙腐蚀各种方向都有发展 缝隙相对于小孔较宽 形成的闭塞电池的程度较小孔要小 半闭塞电池 腐蚀的形态不同 小孔腐蚀的孔窄而深 缝隙腐蚀的蚀坑是广而浅 小孔腐蚀一旦形成 新的蚀孔不再发生 缝隙腐蚀将不断发生新的腐蚀点 影响缝隙腐蚀的因素 活性离子的浓度 氯离子的浓度大于0 1 溶解氧的浓度大于0 5 10 6时 缝隙腐蚀发生 温度 与温度成正比 介质的流速 同小孔腐蚀 材料的本质与状态 同小孔腐蚀 缝隙腐蚀的控制 选材上采用耐蚀合金 结构设计上防止形成缝隙 腐蚀程度 金属之间镙杆 栓 连接 叠 加 焊 接 对 齐 焊 接 对缝隙用固体填实 采用电化学保护金属表面的状态 光洁度 整洁度 四 晶间腐蚀 晶间腐蚀的概念 腐蚀沿着金属或合金的晶粒 体 边界或它的邻近区域发展 晶粒本身腐蚀很轻微 晶间腐蚀的特点与危害 腐蚀使晶粒间的结合力大大削弱 直至使金属的机械强度完全丧失 遭受腐蚀的不锈钢 表面看来还很光亮 但轻轻敲打 就会碎成细粒 并可见细粒表面发生颜色改变 锈迹斑斑 此种腐蚀隐蔽性很强 易造成设备的突然破坏 危害性极大 晶间腐蚀敏感性高的材料 不锈钢镍基合金铝合金镁合金等 晶间腐蚀机理之 贫化理论 贫化理论与对象 不锈钢 钼铬镍合金 铝铜合金以奥氏体不锈钢由于焊接形成晶间腐蚀为例 正常温度下 材料是各种成分均匀分布的固溶体 表现出合金的特色 但在焊接时 电弧的高温破坏了固溶体中成分的均匀性 电弧温度 1300 以上 温度随离焊缝的距离而逐渐下降 在450 850 区域 不锈钢中的碳形成 FeCr 23C6从均相固溶体中析出而分布在晶界上 其它元素按照相似相溶的规则向晶界扩散 但Cr扩散较慢 晶界Cr低于钝化限量 12 形成贫铬区 相对Fe过量 这样在晶粒与界面之间形成了异金属接触腐蚀的条件 晶界为阳极 Fe2 析出 晶粒中的氧 氢充当去极化剂 晶界逐步形成Fe OH 2等次生产物 450 850 为不锈钢敏化温度 这个时间越长 不锈钢敏化越严重 当这种敏化后的材料处于海水 弱氧化性介质中时 就会发生晶间腐蚀 晶粒 晶粒 晶粒 贫铬区 晶间腐蚀机理之 选择性溶解理论 选择性溶解是指一种多元合金中较活泼组分的优先溶解 这个过程属于化学成分的差异而引起的 在二元或二元以上合金中 较贵金属为阴极 较贱金属为阳极 构成腐蚀原电池 较贵金属保持稳定或至新沉淀 而较贱金属发生了溶解 黄铜的脱锌就是这类腐蚀经典的例子 黄铜脱锌黄铜脱锌即黄铜 铜 锌合金 中锌被选择性溶解 留下多孔的富铜区 从而导致合金性能恶化的现象 黄铜的脱锌倾向与成分密切相关 含锌低于15 的铜锌合金呈红色 称为红黄铜 对脱锌不敏感 随着含锌量提高 黄铜的脱锌敏感性增大 同时耐冲蚀性提高 应力腐蚀断裂 SCC 倾向增大 黄铜脱锌也与组织有关 含锌量大于35 的 双相黄铜 富锌相首先脱锌 然后蔓延到富铜相 黄铜脱锌还与介质有关 一般含锌高的黄铜在酸性介质中 易产生均匀层状脱锌 而含锌较低的黄铜在中性 碱性或弱酸性介质中 易产生不均匀的带状或栓状脱锌 同时 温度升高会导致脱锌速度 黄铜脱锌机理关于黄铜脱锌 目前流行两种理论 一种认为合金表层中的锌作为腐蚀电池的阳极发生选择性溶解 而合金内部的锌通过双空位迅速扩散并继续溶解 结果铜被残留下来 成为疏松状态的铜残渣 但有人认为这种理论尚不充分 因为溶液或离子要通过复杂曲折的微小空位是相当困难的 不易使脱锌达到相当深度 或者会使脱锌变得极为缓慢 所以多数学者认为是表层合金的锌和铜一起溶解 锌离子留在溶液中 而电位较正的铜离子 在靠近溶解点的表面上迅速析出 也就是说 铜离子重新镀回到原来基体上 防止脱锌的方法根据对于脱锌现象的影响因素 可以采取以下措施以防止脱锌 1 采用对脱锌不敏感的合金比如选用含锌量低于15 的红黄铜 或在容易发生脱锌腐蚀的介质中采用铜镍合金 含Cu70 90 Ni30 10 2 合金中加入抑制脱锌的元素在黄铜中加入砷 锑 锡 磷等元素 它们溶解到腐蚀介质中之后 会重新沉积到合金表面 形成保护膜 抑制脱锌过程 减缓脱锌腐蚀的危害 晶间腐蚀的控制降低含碳量钢中加入足够量的钛和铌适当热处理采用适当的冷加工调整钢的成分 五 应力腐蚀破裂 概念 是指金属材料在固定应拉力和特定介质的共同作用下引起的破裂 SCC 特征 工程上常用的材料 如不锈钢 铜合金 碳钢 高强度钢等 在特定介质中都可能产生应力腐蚀破裂 在腐蚀的过程中材料先出现微观腐蚀裂纹 然后再扩展为宏观裂纹 微观纹一旦生成 其发展速度比其他类型局部腐蚀快得多 例 碳钢在海水中的应力腐蚀速度是小孔腐蚀的106 而且材料在破裂前没有明显的预兆 显然 应力腐蚀破裂是局部腐蚀最具危险的腐蚀 应力腐蚀的应力 是指作用于材料上的固定拉伸力 张应力 这种应力的来源 冶炼 制造 装配过程中的残余应力 使用过程中所承受的各种应力 不包括压应力 指轧制 喷 敲等工艺时金属表面层所施加的力 应力腐蚀的特定介质 每种材料都有其特定应力腐蚀介质 外加应力和特定介质的共同作用不是加合关系 而是协同关系 即缺少一方 应力腐蚀都不会发生 下面给出一些常见材料与介质 发生应力腐蚀的 的组合 金属或合金腐蚀介质软钢氢氧化钠硝酸钠硝酸钙溶液碳钢和低合金钢42 氯化镁氢氰酸溶液高铬钢次氯酸钠海水硫化氢溶液奥氏体不锈钢氯化钠溶液高温高压蒸馏水铜和铜合金氨蒸汽汞盐溶液含二氧化硫气体镍和镍合金氢氧化钠水溶液铝合金熔融氯化钠氯化钠水溶液铅醋酸铅溶液镁海洋大气蒸馏水氯化钾 铬酸钾溶液 应力腐蚀破裂的机理 人们通过实验发现 当向腐蚀体系施加阳极电流时 裂纹加速扩展 施加阴极电流时 裂纹受到抑制或停止扩展 因此可以把应力腐蚀破裂看成是电化学腐蚀和应力机械破坏互相促进的结果 金属表面的活化点是应力腐蚀的裂纹源应力腐蚀破裂机理的描述 材料在特定介质中和拉应力的共同作用下 使裂纹源产生塑性变形而出现滑移阶梯 若滑移阶梯足够大会把金属表面氧化膜拉破 新露出的金属部分变成 小 阳极 余部分为 大 阴极 以极大的腐蚀电流密度腐蚀该点而迅速形成蚀坑 从裂纹源到蚀坑需要一段时间 微观裂纹形成后 在应力作用下 裂纹尖端起着 升高器 的作用 使应力高度集中 不断的产生塑变形成滑移阶梯 滑移阶梯将一次次的拉破尖端的氧化膜 尖端就一次次的不断地溶解 直至金属材料的完全断裂 尖端的微区具有 动力阳极 的作用 实验表明 尖端的溶解速度是两侧的溶解速度的104倍 P P P P P P 应力腐蚀的控制 选用耐蚀的材料 海水中 盐水中碳钢好双相钢应力腐蚀能力强 例1Cr10Ni10双相钢42 MgCl2沸腾介质中 2000小时无应力腐蚀破裂 而奥氏体不锈钢1小时内材料破裂 控制应力 在制备和装配构件时 应使构件具有最小的残余应力 正确进行热处理 消除构件的内应力 控制介质采用电化学保护加入缓释剂 或保护涂层 P 六 腐蚀疲劳 概念 金属材料在循环应力或脉动应力和介质的联合作用下 引起的断裂腐蚀形态 循环应力 卷扬机牵引钢索 本身受到拉 压力的交变作用 钻探机械中的钻杆和钻轴同样受到交变应力的不断作用 脉动应力 矿山凿岩机 电锤 捣碎机等 疲劳腐蚀与机械疲劳的区别 机械疲劳 在临界循环应力之一上产生疲劳破裂 此临界值称为疲劳极限 疲劳腐蚀 可以在很低的循环应力下也可产生疲劳破裂 腐蚀疲劳形成条件 绝大多数金属或合金在交变应力下都可发生 而且不要求特定介质 应力腐蚀是固定方向上的拉应力和特定介质 腐蚀疲劳的特点 金属材料遭受疲劳腐蚀后 表面上容易观察到短而粗的裂纹群 裂纹容易在原有的蚀坑或蚀孔的底部开始 也可从金属的表面的缺陷部位开始 裂纹多半穿越晶粒发展 只有主干 没有分支 裂纹的前缘较 钝 所受应力不象应力腐蚀那样高度集中 裂纹扩展速度相对缓慢 断口大部有腐蚀物覆盖 小部分断口相对光滑 呈脆性断裂 机理 疲劳腐蚀机理 一种机理是滑移带优先溶解理论 认为在交变应力作用下 改变了结构的均匀性 破坏了原有晶体结构 产生了电化学不均匀性 由于交变应力的作用使在晶内产生驻留滑移带 在晶界挤出 挤入处由于位错密度高或杂质在滑移带沉积等原因 使原子具有较高的活性 促使优先腐蚀 形成腐蚀疲劳裂纹源 应变部分的金属为阳极 未产生应变的金属为阴极 在交变应力作用下 促进裂纹扩展 腐蚀疲劳的控制 选材 表面处理 阳极保护等等 七 磨损腐蚀 概念 由于腐蚀性流体和金属表面间的相对运动而引起金属的加速破坏 称为磨损腐蚀 磨损腐