第六章-全面腐蚀与局部腐蚀ppt课件

1、6.16.1全面腐蚀全面腐蚀6.26.2点腐蚀点腐蚀6.36.3缝隙腐蚀缝隙腐蚀6.46.4电偶腐蚀电偶腐蚀6.56.5晶间腐蚀晶间腐蚀6.66.6选择性腐蚀选择性腐蚀6.7 6.7 应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂6.8 6.8 氢损伤氢损伤 6.1.1 6.1.1 腐蚀的类型腐蚀的类型 l各部位腐蚀速率接近各部位腐蚀速率接近l金属的外表比较均匀地减薄，无明显的腐蚀形状差别金属的外表比较均匀地减薄，无明显的腐蚀形状差别l同时允许具有一定程度的不均匀性同时允许具有一定程度的不均匀性l腐蚀的发生在金属的某一特定部位腐蚀的发生在金属的某一特定部位l阳极区和阴极区可以截然分开，其位置可以用肉眼阳极区和阴极区

2、可以截然分开，其位置可以用肉眼或微观察看加以区分或微观察看加以区分l同时次生腐蚀产物又可在阴、阳极交界的第三地点同时次生腐蚀产物又可在阴、阳极交界的第三地点构成构成 (1) (1) 全面腐蚀全面腐蚀(2) (2) 部分腐蚀部分腐蚀6.1.2 6.1.2 全面腐蚀全面腐蚀(1) (1) 全面腐蚀全面腐蚀 腐蚀分布于金属的整个外表，使金属整体减薄腐蚀分布于金属的整个外表，使金属整体减薄(2) (2) 全面腐蚀发生的条件全面腐蚀发生的条件 腐蚀介质可以均匀地抵达金属外表的各部位，而腐蚀介质可以均匀地抵达金属外表的各部位，而且金属的成分和组织比较均匀且金属的成分和组织比较均匀(3) (3) 腐蚀速率的

3、表示方法腐蚀速率的表示方法 均匀腐蚀速率失重或失厚均匀腐蚀速率失重或失厚 如通常用如通常用mm/amm/a来表达全面腐蚀速率来表达全面腐蚀速率l腐蚀原电池的阴、阳极面积非常小，甚至用微观方法腐蚀原电池的阴、阳极面积非常小，甚至用微观方法也无法识别，而且微阳极和微阴极的位置随机变化也无法识别，而且微阳极和微阴极的位置随机变化l整个金属外表在溶液中处于活化形状，只是各点随时整个金属外表在溶液中处于活化形状，只是各点随时间或地点有能量起伏，能量高时处呈阳极，间或地点有能量起伏，能量高时处呈阳极，能量低时处呈阴极，从而使整个金属外表蒙受腐能量低时处呈阴极，从而使整个金属外表蒙受腐蚀蚀 (4) (4)

4、全面腐蚀的电化学特点全面腐蚀的电化学特点点蚀又称孔蚀，是一种腐蚀集中在金属外表的很小范围内，点蚀又称孔蚀，是一种腐蚀集中在金属外表的很小范围内，并深化到金属内部的小孔状腐蚀形状，蚀孔直径小、深度深并深化到金属内部的小孔状腐蚀形状，蚀孔直径小、深度深，其他地方不腐蚀或腐蚀很细微。通常发生在易钝化金属或，其他地方不腐蚀或腐蚀很细微。通常发生在易钝化金属或合金中，同时往往在有侵蚀性阴离子与氧化剂共存条件下合金中，同时往往在有侵蚀性阴离子与氧化剂共存条件下点蚀外表形貌和表示图点蚀外表形貌和表示图6.2.1 6.2.1 点蚀的概念点蚀的概念l点蚀导致金属的失重非常小，由于阳极面积很小，点蚀导致金属的失重

5、非常小，由于阳极面积很小，部分腐蚀速度很快，常使设备和管壁穿孔，从而导部分腐蚀速度很快，常使设备和管壁穿孔，从而导致突发事故致突发事故l对点蚀的检查比较困难，由于蚀孔尺寸很小，而且对点蚀的检查比较困难，由于蚀孔尺寸很小，而且经常被腐蚀产物遮盖，因此定量丈量和比较点蚀的经常被腐蚀产物遮盖，因此定量丈量和比较点蚀的程度也很困难程度也很困难l是破坏性和隐患性最大的腐蚀形状是破坏性和隐患性最大的腐蚀形状6.2.2 6.2.2 点蚀的危害点蚀的危害6.2.3 6.2.3 点蚀的形貌点蚀的形貌 点蚀的截面金相照片点蚀的截面金相照片点蚀的断面外形点蚀的断面外形a窄深形窄深形b椭圆形椭圆形c宽浅形宽浅形d皮下

6、形皮下形 e底切形底切形f程度形与程度形与垂直形垂直形点蚀的形貌点蚀的形貌 满足资料、介质和电化学三个方面的条件满足资料、介质和电化学三个方面的条件6.2.4 6.2.4 点蚀发生的条件点蚀发生的条件 l当钝化膜或阴极性镀层部分发生破坏时，破坏区的当钝化膜或阴极性镀层部分发生破坏时，破坏区的金属和未破坏区构成了大阴极、小阳极的金属和未破坏区构成了大阴极、小阳极的“钝化钝化-活活化腐蚀电池，使腐蚀向基体纵深开展而构成蚀孔化腐蚀电池，使腐蚀向基体纵深开展而构成蚀孔(1) (1) 点蚀多发生在外表容易钝化的金属资料上如不锈钢、点蚀多发生在外表容易钝化的金属资料上如不锈钢、AlAl及及AlAl合金或外

7、表有阴极性镀层的金属上如镀合金或外表有阴极性镀层的金属上如镀SnSn、CuCu或或NiNi的碳钢外表的碳钢外表l 不锈钢对卤素离子特别敏感，作用的顺序是：不锈钢对卤素离子特别敏感，作用的顺序是：ClBrI。这些阴离子在金属外表不均匀吸附易导。这些阴离子在金属外表不均匀吸附易导致钝化膜的不均匀破坏，诱发点蚀致钝化膜的不均匀破坏，诱发点蚀(2) (2) 点蚀发生于有特殊离子的腐蚀介质中点蚀发生于有特殊离子的腐蚀介质中(3)(3)点蚀发生在特定临界电位点蚀电位或破裂电位点蚀发生在特定临界电位点蚀电位或破裂电位Eb)Eb)以上以上 a a EEb EEbb b Eb EEp Eb EEpc c EEp

8、 EEp具有活化具有活化- -钝化转变行为钝化转变行为的金属典型阳极极化曲的金属典型阳极极化曲线和点蚀特征电位线和点蚀特征电位 将构成新的蚀孔，已有蚀孔将构成新的蚀孔，已有蚀孔继续长大继续长大 不会构成新蚀孔，但原有蚀不会构成新蚀孔，但原有蚀孔将继续开展长大孔将继续开展长大 原有蚀孔再钝化而不再开原有蚀孔再钝化而不再开展，也不会构成新蚀孔展，也不会构成新蚀孔 具有活化具有活化- -钝化转变行为的阳极极化曲线三个区域：钝化转变行为的阳极极化曲线三个区域：点蚀电位点蚀电位EbEb在析氧电位以下由于点蚀而使电流密度急剧在析氧电位以下由于点蚀而使电流密度急剧 上升的电位上升的电位维护电位维护电位EpE

9、p逆向极化曲线与正向极化曲线相交点逆向极化曲线与正向极化曲线相交点( (或电流降至零或电流降至零) )所对应的电位所对应的电位 l 第一阶段第一阶段蚀孔成核发生蚀孔成核发生l 钝化膜破坏实际和吸附实际钝化膜破坏实际和吸附实际 l 第二阶段第二阶段蚀孔生长开展蚀孔生长开展l “闭塞电池闭塞电池 的构成为根底，并进而构成的构成为根底，并进而构成“活化活化钝化腐蚀电池的自催化实际钝化腐蚀电池的自催化实际 6.2.5 6.2.5 点蚀机理点蚀机理l 当电极阳极极化时，钝化膜中的电场强度添加，吸当电极阳极极化时，钝化膜中的电场强度添加，吸附在钝化膜外表上的腐蚀性阴离子如附在钝化膜外表上的腐蚀性阴离子如

10、Cl离子离子因其离子半径较小而在电场的作用下进入钝化膜，因其离子半径较小而在电场的作用下进入钝化膜，使钝化膜部分变成了剧烈的感应离子导体，钝化膜使钝化膜部分变成了剧烈的感应离子导体，钝化膜在该点上出现了高的电流密度。在该点上出现了高的电流密度。l 当钝化膜溶液界面的电场强度到达某一临界值时，当钝化膜溶液界面的电场强度到达某一临界值时，就发生了点蚀就发生了点蚀1 1钝化膜破坏实际钝化膜破坏实际l 吸附实际以为蚀孔的构成是阴离子吸附实际以为蚀孔的构成是阴离子(如如Cl离子离子)与氧的竞与氧的竞争吸附的结果争吸附的结果l 在除气溶液中金属外表吸附是由水构成的稳定氧化物离在除气溶液中金属外表吸附是由水

11、构成的稳定氧化物离子子l 一旦氯的络合离子取代稳定氧化物离子，该处吸附膜被一旦氯的络合离子取代稳定氧化物离子，该处吸附膜被破坏，而发生点蚀破坏，而发生点蚀l 点蚀的破裂电位点蚀的破裂电位Eb是腐蚀性阴离子可以可逆地置换金属是腐蚀性阴离子可以可逆地置换金属外表上吸附层的电位。当外表上吸附层的电位。当EEb时，氯离子在某些点竞争时，氯离子在某些点竞争吸附剧烈，该处发生点蚀吸附剧烈，该处发生点蚀2 2吸附实际吸附实际( (吸附膜实际吸附膜实际) )l 金属资料外表组织和构造的不均匀性使外表钝化膜的某金属资料外表组织和构造的不均匀性使外表钝化膜的某些部位较为薄弱，从而成为点蚀容易形核的部位些部位较为薄

12、弱，从而成为点蚀容易形核的部位l 晶界、夹杂、位错和异相组织晶界、夹杂、位错和异相组织3 3蚀孔成核位置蚀孔成核位置l 外表构造不均匀性，特别是在晶界处有析出相时，如在外表构造不均匀性，特别是在晶界处有析出相时，如在奥氏体不锈钢晶界析出的碳化物相及铁素体或复相不锈奥氏体不锈钢晶界析出的碳化物相及铁素体或复相不锈钢晶界析出的高铬钢晶界析出的高铬相，使不均匀性更为突出相，使不均匀性更为突出l 此外，由于晶界构造的不均匀性及吸附导致晶界处产生此外，由于晶界构造的不均匀性及吸附导致晶界处产生化学不均匀性化学不均匀性 l 耐蚀合金元素在不同相中的分布不同，使不同的相具有耐蚀合金元素在不同相中的分布不同，

13、使不同的相具有不同的点蚀敏感性，即具有不同的不同的点蚀敏感性，即具有不同的Eb值值l 例如：在铁素体奥氏体双相不锈钢中，铁素体相中的例如：在铁素体奥氏体双相不锈钢中，铁素体相中的Cr、Mo含量较高，易钝化；而奥氏体相容易破裂。点蚀含量较高，易钝化；而奥氏体相容易破裂。点蚀普通发生在铁素体和奥氏体的相界处奥氏体一侧普通发生在铁素体和奥氏体的相界处奥氏体一侧晶界：晶界：异相组织：异相组织：l 硫化物夹杂是资料萌生点蚀最敏感的位置。常见的硫化物夹杂是资料萌生点蚀最敏感的位置。常见的FeS和和MnS夹杂容易在稀的强酸中溶解，构成空洞或狭缝，成夹杂容易在稀的强酸中溶解，构成空洞或狭缝，成为点蚀的来源。同

14、时，硫化物的溶解将产生为点蚀的来源。同时，硫化物的溶解将产生H或或H2S，它们会起活化作用，妨碍蚀孔内部的再钝化，使之继续它们会起活化作用，妨碍蚀孔内部的再钝化，使之继续溶解溶解l 在氧化性介质中，特别是中性溶液中，硫化物不溶解，在氧化性介质中，特别是中性溶液中，硫化物不溶解，但促进部分电池的构成，作为部分阴极而促进蚀孔的构但促进部分电池的构成，作为部分阴极而促进蚀孔的构成成l 金属资料外流露头的位错也是产生点蚀的敏感部位金属资料外流露头的位错也是产生点蚀的敏感部位夹杂物：夹杂物：位错：位错：l 孕育期随溶液中孕育期随溶液中Cl浓度添加和电极电位的升高而缩短浓度添加和电极电位的升高而缩短l E

15、ngell等发现低碳钢发生点蚀的孕育期等发现低碳钢发生点蚀的孕育期 的倒数与的倒数与Cl浓度呈线性关系。即：浓度呈线性关系。即：l Cl在一定临界值以下，不发生点蚀在一定临界值以下，不发生点蚀1Clk4 4蚀孔的孕育期蚀孔的孕育期点蚀的孕育期点蚀的孕育期从金属与溶液接触到点蚀产生的时间从金属与溶液接触到点蚀产生的时间k常数常数l 蚀孔内部的电化学条件发生了显著的改动，对蚀孔的生蚀孔内部的电化学条件发生了显著的改动，对蚀孔的生长有很大的影响，因此蚀孔一旦构成，开展非常迅速长有很大的影响，因此蚀孔一旦构成，开展非常迅速l 蚀孔开展的主要实际是以蚀孔开展的主要实际是以“闭塞电池闭塞电池 的构成为根底

16、，的构成为根底，并进而构成并进而构成“活化活化-钝化腐蚀电池的自催化实际钝化腐蚀电池的自催化实际O2O2Fe2+ Fe2+eeCl-Cl-5 5蚀孔的生长开展蚀孔的生长开展l 在反响体系中具备妨碍液相传质过程的几何条件，如在在反响体系中具备妨碍液相传质过程的几何条件，如在孔口腐蚀产物的塞积可在部分呵斥传质困难，缝隙及应孔口腐蚀产物的塞积可在部分呵斥传质困难，缝隙及应力腐蚀的裂纹也都会出现类似的情况力腐蚀的裂纹也都会出现类似的情况l 有导致部分不同于整体的环境有导致部分不同于整体的环境l 存在导致部分不同于整体的电化学和化学反响存在导致部分不同于整体的电化学和化学反响闭塞电池的构成条件闭塞电池的

17、构成条件点蚀一旦发生，蚀孔内外就会发生一系列变化：点蚀一旦发生，蚀孔内外就会发生一系列变化： (a) 蚀孔外金属处于钝化态：蚀孔外金属处于钝化态：阳极过程：阳极过程： M Mn+ne阴极过程：阴极过程：O2+H2O+4e 4OH- 供氧充分供氧充分(b) 蚀孔内金属发生溶解：蚀孔内金属发生溶解：阳极过程：阳极过程：M Mn+ne阴极过程：阴极过程：O2+H2O+4e 4OH- 氧分散困难氧分散困难-缺氧缺氧吸氧反响吸氧反响孔内缺氧、孔外富氧孔内缺氧、孔外富氧供氧差别电池供氧差别电池O2O2蚀孔的自催化开展过程蚀孔的自催化开展过程(c) (c) 孔内金属离子浓度添加孔内金属离子浓度添加吸引吸引C

18、l-Cl-向内迁移，向内迁移，3 31010倍；倍；金属离子水解：金属离子水解：氢离子浓度升高，氢离子浓度升高，pHpH下降下降2 23 3，孔内严重酸化，孔内严重酸化(d) (d) 孔内介质：孔内介质：HClHCl，金属处于活化溶解态；，金属处于活化溶解态； 孔外富氧：外表维持钝化态；孔外富氧：外表维持钝化态；活化孔内活化孔内- -钝化孔外腐蚀电池，自催化钝化孔外腐蚀电池，自催化nHOHMOHnMnn)()(2Cl-H+Mn+Fe(OH)3Ca(CO)3钝化膜钝化膜( (阴极阴极) )O2O2O2Cl-Cl-Cl-Cl- Cl-Fe2+Ni2+Cr3+2e2eFeCl3 HClOH-OH-阳

19、极阳极闭塞电池表示图闭塞电池表示图l 以不锈钢在充气的含以不锈钢在充气的含Cl-的介质中的腐蚀过程为例阐明点蚀的介质中的腐蚀过程为例阐明点蚀生长过程生长过程l 孔蚀源构成后，孔内金属外表处于活态，电位较负；孔外孔蚀源构成后，孔内金属外表处于活态，电位较负；孔外金属外表处于钝态，电位较正金属外表处于钝态，电位较正l 孔内和孔外金属构成活态孔内和孔外金属构成活态钝态微电偶腐蚀电池。具有大钝态微电偶腐蚀电池。具有大阴极阴极小阳极的面积比小阳极的面积比l 阳极电流密度很大，蚀孔不断加深，孔外金属外表遭到阴阳极电流密度很大，蚀孔不断加深，孔外金属外表遭到阴极维护，继续维持钝态极维护，继续维持钝态l 孔内

20、发生阳极溶解，反响有孔内发生阳极溶解，反响有l 假设介质为中性或假设酸性，孔外反响为假设介质为中性或假设酸性，孔外反响为l 随着蚀孔的加深，阴、阳极位置彼此分开，二次腐蚀产物随着蚀孔的加深，阴、阳极位置彼此分开，二次腐蚀产物在孔口构成在孔口构成l 随腐蚀的进展，孔口介质随腐蚀的进展，孔口介质pH逐渐升高，水中可溶性盐逐渐升高，水中可溶性盐CaHCO3转化为转化为CaCO3沉淀。锈层和垢层一同在沉淀。锈层和垢层一同在孔口堆积构成闭塞电池孔口堆积构成闭塞电池eNiNieCrCreFeFe232232OHeOHO44222l 闭塞电池构成后，孔内介质相对于孔外介质呈滞流态，溶闭塞电池构成后，孔内介质

21、相对于孔外介质呈滞流态，溶解的阳离子不易往外分散，孔外溶解氧也不易分散进来解的阳离子不易往外分散，孔外溶解氧也不易分散进来l 随孔内金属阳离子浓度添加，孔外随孔内金属阳离子浓度添加，孔外Cl-迁入维持电中性，使迁入维持电中性，使孔内构成氯化物的高浓度溶液孔内构成氯化物的高浓度溶液l 氯化物水解，产生更多的氯化物水解，产生更多的H+、Cl-，使溶液，使溶液pH值下降，酸值下降，酸度添加，促使阳极溶解进一步加快度添加，促使阳极溶解进一步加快l 加上受介质重力影响，蚀孔不断向深处开展，把金属断面加上受介质重力影响，蚀孔不断向深处开展，把金属断面蚀穿蚀穿l 自催化酸化作用：由闭塞电池引起孔内酸化，从而

22、加速金自催化酸化作用：由闭塞电池引起孔内酸化，从而加速金属腐蚀的作用属腐蚀的作用ClHOHFeOHFeCl33)(3323Fe2+FeCl2HClH2S间或有间或有FeCl2.4H2OFeCl2.4H2O结晶结晶含含H2SH2S的酸性的酸性氯化物溶液氯化物溶液MnS + 2H+ Mn2+ + H2SFe(OH)3多孔锈层多孔锈层中性充气氯化钠溶液中性充气氯化钠溶液 O2因析氢而将锈层冲破因析氢而将锈层冲破H2来源于硫化物夹杂的碳钢点蚀机理表示图来源于硫化物夹杂的碳钢点蚀机理表示图 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2 O2OHeOHO44222222HeHeFeFe22HFeOHOH

23、Fe22OHOHOFeeFeOOH2433MnS + 4H2O Mn2+ + SO42-+8H+8e点蚀是个多电极体系点蚀是个多电极体系蚀孔内、外耦合的阴极反响不同蚀孔内、外耦合的阴极反响不同蚀孔外外表耦合的电极反响：蚀孔外外表耦合的电极反响： 阳极反响：阳极反响： 阴极反响：阴极反响：蚀孔外外表发生阴极极化，因此阴极反响电流大于阳极反响蚀孔外外表发生阴极极化，因此阴极反响电流大于阳极反响电流电流neMMnOHeOHO222122蚀孔内外表耦合的电极反响为：蚀孔内外表耦合的电极反响为：阳极反响：阳极反响：阴极反响：阴极反响：逐渐减弱逐渐减弱 逐渐加强逐渐加强蚀孔内外表发生阳极极化，阳极反响电流

24、大于阴极反响电流蚀孔内外表发生阳极极化，阳极反响电流大于阴极反响电流 neMMnOHeOHO222122222HeH6.2.6 6.2.6 点蚀的评定方法点蚀的评定方法 l经过肉眼和低倍显微镜对经过肉眼和低倍显微镜对被腐蚀的金属外表进展表被腐蚀的金属外表进展表观检查观检查l对照规范样图，确定受腐对照规范样图，确定受腐蚀金属外表的孔蚀严重程蚀金属外表的孔蚀严重程度，测定蚀孔的数目、尺度，测定蚀孔的数目、尺寸、外形和密度寸、外形和密度(1) (1) 定性定性评定孔蚀特征的规范样图评定孔蚀特征的规范样图(2) (2) 定量定量(a)(a)失重丈量失重丈量hg/mtswwV210V0w1wts失重腐蚀

25、速率，失重腐蚀速率， g/m2.h金属初始分量，金属初始分量， g去除腐蚀产物后金属的分量，去除腐蚀产物后金属的分量， g金属的面积，金属的面积， m2腐蚀进展时间，腐蚀进展时间，h单纯失重法不能全面反映资料的耐孔蚀性能单纯失重法不能全面反映资料的耐孔蚀性能丈量一定面积内丈量一定面积内1010个最深孔的平均个最深孔的平均孔蚀深度和最大孔蚀深度。孔蚀深度和最大孔蚀深度。 (b) (b) 孔蚀深度丈量孔蚀深度丈量最深点蚀、平均侵蚀深度最深点蚀、平均侵蚀深度及点蚀因子的表示图及点蚀因子的表示图点蚀因子点蚀因子pp实践测到的最深点深度实践测到的最深点深度dd平均腐蚀深度平均腐蚀深度dp样品样品样品台样

26、品台铁架台铁架台百分表百分表最大孔蚀深度和最大平均孔蚀深最大孔蚀深度和最大平均孔蚀深度丈量具有适用的意义度丈量具有适用的意义101010max10dd(c) (c) 孔蚀数据的统计分析孔蚀数据的统计分析%100NNPp发生孔蚀的概率：发生孔蚀的概率：pp发生孔蚀的试样区域数发生孔蚀的试样区域数试样区域总数试样区域总数l孔蚀发生具有随机性，实验数据分散性大，重现性孔蚀发生具有随机性，实验数据分散性大，重现性差，需用统计学进展分析差，需用统计学进展分析l金属外表发生孔蚀的概率与金属的孔蚀敏感性、溶金属外表发生孔蚀的概率与金属的孔蚀敏感性、溶液的侵蚀性、试样面积以及实验时间等要素有关液的侵蚀性、试样

27、面积以及实验时间等要素有关P P可表征金属在该特定介质中对孔蚀的敏感性，但可表征金属在该特定介质中对孔蚀的敏感性，但不能阐明孔蚀的开展速度不能阐明孔蚀的开展速度6.2.7 6.2.7 蚀孔的影响要素蚀孔的影响要素环境要素环境要素冶金要素冶金要素与资料接触的腐蚀介质的特性与资料接触的腐蚀介质的特性资料耐点蚀性能的差别资料耐点蚀性能的差别(a) (a) 介质类型介质类型资料通常在特定的介质发生点蚀，如不锈钢容易在含有卤素资料通常在特定的介质发生点蚀，如不锈钢容易在含有卤素离子离子ClCl、BrBr、I I的溶液中发生点蚀，而铜对的溶液中发生点蚀，而铜对SO42SO42那么比较敏感。那么比较敏感。F

28、eCl3 FeCl3 、CuCl2CuCl2：高价金属离子参与阴极反响，促进点蚀的：高价金属离子参与阴极反响，促进点蚀的构成和开展。构成和开展。(1) (1) 环境要素环境要素(b) (b) 介质浓度介质浓度普通以为，只需当卤素离子到达一定浓度时，才发生点蚀。普通以为，只需当卤素离子到达一定浓度时，才发生点蚀。产生点蚀的最小浓度可以作为评定点蚀趋势的一个参产生点蚀的最小浓度可以作为评定点蚀趋势的一个参量。量。 (c) (c) 介质温度的影响介质温度的影响 在相当宽的范围内，随温度的提高，不锈钢点在相当宽的范围内，随温度的提高，不锈钢点蚀电位降低。这能够是温度升高，活性点添加，参与蚀电位降低。这

29、能够是温度升高，活性点添加，参与反响的物质运动速度加快，在蚀孔内难以引起反响物反响的物质运动速度加快，在蚀孔内难以引起反响物的积累，以及氧的溶解度明显下降等缘由呵斥的。的积累，以及氧的溶解度明显下降等缘由呵斥的。 (d)(d)溶液溶液pHpH的影响的影响当当pH10pH10pH10后，点蚀电位上升后，点蚀电位上升(e)(e)介质流速的影响介质流速的影响流速增大，点蚀倾向降低流速增大，点蚀倾向降低对不锈钢有利于减少点蚀的流速为对不锈钢有利于减少点蚀的流速为1m/s1m/s左右左右假设流速过大，那么将发生冲刷腐蚀假设流速过大，那么将发生冲刷腐蚀 l改善介质条件改善介质条件降低溶液中的降低溶液中的C

30、l含量，减少氧化剂含量，减少氧化剂如除氧和如除氧和Fe3、Cu2，降低温度，提高，降低温度，提高pH，运，运用缓蚀剂均可减少点蚀的发生用缓蚀剂均可减少点蚀的发生l选用耐点蚀的合金资料选用耐点蚀的合金资料近年来开展了很多含有高含近年来开展了很多含有高含量量Cr、Mo，及含，及含N、低、低C0.03%的奥氏体不锈钢。的奥氏体不锈钢。双相钢和高纯铁素体不锈钢抗点蚀性能良好。双相钢和高纯铁素体不锈钢抗点蚀性能良好。Ti和和Ti合合金具有最好的耐点蚀性能金具有最好的耐点蚀性能l对资料外表进展钝化处置，提高其钝态稳定性对资料外表进展钝化处置，提高其钝态稳定性l阴极维护阴极维护使电位低于使电位低于Eb，最好

31、低于，最好低于Ep，使不锈钢处，使不锈钢处于稳定钝化区。这称为钝化型阴极维护，运用时要特别于稳定钝化区。这称为钝化型阴极维护，运用时要特别留意严厉控制电位留意严厉控制电位6.2.8 6.2.8 防止点蚀的措施防止点蚀的措施6.3.1 6.3.1 缝隙腐蚀的定义和特点缝隙腐蚀的定义和特点 l在工程构造中，普通需求将不同的构造件相互衔接，缝在工程构造中，普通需求将不同的构造件相互衔接，缝隙是不可防止的隙是不可防止的l缝隙腐蚀将减小部件的有效几何尺寸，降低吻合程度缝隙腐蚀将减小部件的有效几何尺寸，降低吻合程度l缝内腐蚀产物的体积增大，构成部分应力，并使装配困缝内腐蚀产物的体积增大，构成部分应力，并使

32、装配困难，因此应尽量防止难，因此应尽量防止缝隙腐蚀缝隙腐蚀在腐蚀环境中，因金属部件与其他部件在腐蚀环境中，因金属部件与其他部件金属或非金属之间存在间隙，引起缝金属或非金属之间存在间隙，引起缝隙内金属加速腐蚀的景象隙内金属加速腐蚀的景象特点特点在螺母下的缝隙腐蚀在螺母下的缝隙腐蚀在自在外表上的点蚀在自在外表上的点蚀6.3.2 6.3.2 缝隙的构成缝隙的构成 l不同构造件之间的衔接，如金属和金属之间的铆接、螺不同构造件之间的衔接，如金属和金属之间的铆接、螺纹衔接，以及各种法兰盘之间的衬垫等金属和非金属之纹衔接，以及各种法兰盘之间的衬垫等金属和非金属之间的接触间的接触l在金属外表的堆积物、附着物、

33、涂膜等。如灰尘、沙粒、在金属外表的堆积物、附着物、涂膜等。如灰尘、沙粒、堆积的腐蚀产物堆积的腐蚀产物 6.3.3 6.3.3 缝隙腐蚀的特征缝隙腐蚀的特征l可发生在一切的金属和合金上，特别容易发生在靠钝化可发生在一切的金属和合金上，特别容易发生在靠钝化耐蚀的金属资料外表。耐蚀的金属资料外表。l介质可以是任何酸性或中性的侵蚀性溶液，而含有介质可以是任何酸性或中性的侵蚀性溶液，而含有Cl的溶液最易引发缝隙腐蚀。的溶液最易引发缝隙腐蚀。l与点蚀相比，同一种资料更容易发生缝隙腐蚀。当与点蚀相比，同一种资料更容易发生缝隙腐蚀。当EpE290、HCl10，35、H2SO46-7、湿Cl2288，346，4

34、27、N2O4含O2，不含NO，24-74钛和钛合金含NH4+的溶液、氨蒸汽、汞盐溶液、SO2大气、水蒸汽铜和铜合金熔融NaCl、湿空气、海水、含卤素离子的水溶液、有机溶剂铝合金氯化物水溶液、高温高压含氧高纯水、连多硫酸、碱溶液奥氏体不锈钢各种水介质、含痕量水的有机溶剂、HCN溶液高强钢NaOH溶液、硝酸盐溶液、含H2S和HCl溶液、COCO2H2O、碳酸盐、磷酸盐低碳钢介 质材 料一些金属和合金产生一些金属和合金产生SCC的特定介质的特定介质l任务形状下资料接受外加载荷呵斥的任务应力任务形状下资料接受外加载荷呵斥的任务应力l在消费、制造、加工和安装过程中在资料内部构成的在消费、制造、加工和安

35、装过程中在资料内部构成的热应力、形变应力等剩余应力热应力、形变应力等剩余应力l由裂纹内腐蚀产物的体积效应呵斥的楔入作用或是阴由裂纹内腐蚀产物的体积效应呵斥的楔入作用或是阴极反响构成的氢产生的应力极反响构成的氢产生的应力l发生发生SCCSCC必需有一定拉伸应力的作用必需有一定拉伸应力的作用(3) (3) 拉伸应力拉伸应力6.7.3 SCC6.7.3 SCC的特征的特征l典型的滞后破坏典型的滞后破坏l裂纹分为晶间型、穿晶型和混合型裂纹分为晶间型、穿晶型和混合型l裂纹扩展速度比均匀腐蚀快约裂纹扩展速度比均匀腐蚀快约106106倍倍lSCCSCC开裂是一种低应力的脆性断裂开裂是一种低应力的脆性断裂(1

36、)SCC(1)SCC是典型的滞后破坏是典型的滞后破坏l资料在应力和腐蚀介质共同作用下，需求经过一定时间资料在应力和腐蚀介质共同作用下，需求经过一定时间使裂纹形核、裂纹亚临界扩展，并最终到达临界尺寸，使裂纹形核、裂纹亚临界扩展，并最终到达临界尺寸，发生失稳断裂发生失稳断裂 l孕育期孕育期裂纹萌生阶段，即裂纹源成核所需时间，裂纹萌生阶段，即裂纹源成核所需时间，约占整个时间的约占整个时间的9090左右左右l裂纹扩展期裂纹扩展期裂纹成核后直至开展到临界尺寸所阅裂纹成核后直至开展到临界尺寸所阅历的时间历的时间l快速断裂期快速断裂期裂纹到达临界尺寸后，由纯力学作用裂纹到达临界尺寸后，由纯力学作用裂纹失稳瞬

37、延续裂裂纹失稳瞬延续裂 l整个断裂时间，与资料、介质、应力有关，短那么几分整个断裂时间，与资料、介质、应力有关，短那么几分钟，长可达假设干年。对于一定的资料和介质，应力降钟，长可达假设干年。对于一定的资料和介质，应力降低，断裂时间延伸低，断裂时间延伸l对大多数的腐蚀体系来说，存在一个临界应力对大多数的腐蚀体系来说，存在一个临界应力thth临临界应力强度因子界应力强度因子KISCCKISCC，在此临界值以下，不发生，在此临界值以下，不发生SCCSCC2 2裂纹形状裂纹形状lSCCSCC裂纹分为晶间型、穿晶型和混合型三种裂纹分为晶间型、穿晶型和混合型三种l裂纹的途径取决于资料与介质，同一资料因介量

38、变化，裂纹的途径取决于资料与介质，同一资料因介量变化，裂纹途径也能够改动裂纹途径也能够改动应力腐蚀裂纹的主要特点：应力腐蚀裂纹的主要特点：l裂纹来源于外表裂纹来源于外表l裂纹的长宽不成比例，相差几个数量级裂纹的长宽不成比例，相差几个数量级l裂纹扩展方向普通垂直于主拉伸应力的方向裂纹扩展方向普通垂直于主拉伸应力的方向l裂纹普通呈树枝状裂纹普通呈树枝状l晶间型晶间型裂纹沿晶界扩展，如软钢、铝合金、裂纹沿晶界扩展，如软钢、铝合金、铜合金、镍合金等铜合金、镍合金等l穿晶型穿晶型裂纹穿越晶粒而扩展，如奥氏体不锈裂纹穿越晶粒而扩展，如奥氏体不锈钢、镁合金等钢、镁合金等l混合型混合型钛合金钛合金晶间型晶间型

39、穿晶型穿晶型3 3SCCSCC裂纹扩展速度裂纹扩展速度SCC裂纹扩展速度普通为裂纹扩展速度普通为10-6-10-3mm/min，比均匀腐，比均匀腐蚀快约蚀快约106倍，仅为纯机械断裂速度的倍，仅为纯机械断裂速度的10-10。4 4低应力的脆性断裂低应力的脆性断裂l断裂前没有明显的宏观塑性变形，大多数条件下是脆断裂前没有明显的宏观塑性变形，大多数条件下是脆性断口解理、准解理或沿晶性断口解理、准解理或沿晶l由于腐蚀的作用，断口外表颜色暗淡，可见腐蚀坑和由于腐蚀的作用，断口外表颜色暗淡，可见腐蚀坑和二次裂纹二次裂纹l穿晶型：微观断口往往具有河流花样、扇形花样、羽穿晶型：微观断口往往具有河流花样、扇形

40、花样、羽 毛状花样等形貌特征毛状花样等形貌特征l晶间型：显微断口呈冰糖块状晶间型：显微断口呈冰糖块状沿晶应力腐蚀开裂沿晶应力腐蚀开裂-IGSCC-IGSCC穿晶应力腐蚀开裂穿晶应力腐蚀开裂-TGSCC-TGSCC6.7.4 SCC6.7.4 SCC机理机理 (1) (1) 应力腐蚀谱应力腐蚀谱晶晶间间腐腐蚀蚀腐蚀为主腐蚀为主 应力为主应力为主脆脆性性断断裂裂碳钢碳钢Al-Zn-Mg低合金钢低合金钢黄铜黄铜奥氏体奥氏体不锈钢不锈钢Mg-Al钛合金钛合金高强度高强度钢钢NO3-Cl-NH4+Cl-Cl-CrO42-Cl甲醇甲醇H2O硝脆硝脆氯脆氯脆氨脆氨脆氯脆氯脆氯脆氯脆氯脆氯脆甲醇脆甲醇脆氢脆氢

41、脆已存在活化途径已存在活化途径沿晶界选择溶沿晶界选择溶解机理解机理应变产生的活化途径膜应变产生的活化途径膜破裂机理、滑移破裂机理、滑移-溶解溶解-断裂断裂机理机理三向应力区的特殊吸附应三向应力区的特殊吸附应力吸附机理、氢脆机理力吸附机理、氢脆机理阳极溶解机理阳极溶解机理氢致开裂氢致开裂SCC的氢致开裂机理(2)SCC(2)SCC机理可以分为两大类机理可以分为两大类阳极溶解型机理阳极溶解型机理氢致开裂型机理氢致开裂型机理(a)(a)阳极溶解型机理阳极溶解型机理l在发生在发生SCCSCC的环境中，金属外表通常被钝化膜覆盖，金的环境中，金属外表通常被钝化膜覆盖，金属不与腐蚀介质直接接触属不与腐蚀介质

42、直接接触l当钝化膜蒙受部分破坏后，裂纹形核，并在应力作用当钝化膜蒙受部分破坏后，裂纹形核，并在应力作用下裂纹尖端沿某一择优途径定向活化溶解，导致裂纹下裂纹尖端沿某一择优途径定向活化溶解，导致裂纹扩展，最终发生断裂扩展，最终发生断裂膜部分破裂导膜部分破裂导致裂纹形核致裂纹形核裂尖定向溶解裂尖定向溶解导致裂纹扩展导致裂纹扩展断裂断裂 膜部分破裂导致裂纹形核膜部分破裂导致裂纹形核合金外表钝化膜可因电化学作用或机械作用发生部分破坏，使合金外表钝化膜可因电化学作用或机械作用发生部分破坏，使裂纹形核。裂纹形核。电化学作用电化学作用经过点蚀或晶间腐蚀等部分腐蚀来诱发经过点蚀或晶间腐蚀等部分腐蚀来诱发SCC裂

43、纹裂纹机械作用机械作用由于膜的延展性或强度较基体金属差，受由于膜的延展性或强度较基体金属差，受力变形后部分膜破裂，诱发力变形后部分膜破裂，诱发SCC裂纹裂纹裂纹尖端定向溶解导致裂纹扩展裂纹尖端定向溶解导致裂纹扩展l裂纹内部构成了裂纹内部构成了“闭塞电池，进而在裂纹尖端和裂纹壁闭塞电池，进而在裂纹尖端和裂纹壁之间构成了之间构成了“活化钝化腐蚀电池，发明了裂纹尖端快活化钝化腐蚀电池，发明了裂纹尖端快速溶解速溶解+ +自催化的电化学条件自催化的电化学条件l应力和资料的不均匀性预存活性途径为快速溶解提供应力和资料的不均匀性预存活性途径为快速溶解提供了择优腐蚀的途径了择优腐蚀的途径l预存活性途径和应变产

44、生的活性途径分别导致沿晶和穿晶预存活性途径和应变产生的活性途径分别导致沿晶和穿晶SCCSCC裂纹扩展裂纹扩展断裂断裂l在在SCCSCC裂纹扩展到临界尺寸时，裂纹失稳而导致纯机械断裂裂纹扩展到临界尺寸时，裂纹失稳而导致纯机械断裂 有点蚀坑构成时，应力的作用下从点蚀有点蚀坑构成时，应力的作用下从点蚀坑底部可诱发坑底部可诱发SCC裂纹裂纹 SCC微观察看微观察看 SCC裂纹尖端高分辨像裂纹尖端高分辨像 Ei电化学作用下的裂纹形核电化学作用下的裂纹形核SCC与电极电位奥氏体不锈钢的奥氏体不锈钢的SCC机理机理 Cr-Ni奥氏体不锈钢在热浓的奥氏体不锈钢在热浓的MgCl2溶液中产生应力腐蚀溶液中产生应力

45、腐蚀断裂，即从裂纹尖端产生阳极溶解而引起的断裂断裂，即从裂纹尖端产生阳极溶解而引起的断裂滑移滑移-溶溶解解-断裂机理。断裂机理。l奥氏体不锈钢外表有一层奥氏体不锈钢外表有一层CrCr、NiNi氧化物构成的钝化膜，在氧化物构成的钝化膜，在MgCl2MgCl2溶液中稳定性较差溶液中稳定性较差l在应力作用下，位错沿着滑在应力作用下，位错沿着滑移面运动至金属外表，在外移面运动至金属外表，在外表产生滑移台阶，使外表膜表产生滑移台阶，使外表膜产生部分破裂并暴露活泼的产生部分破裂并暴露活泼的新颖金属新颖金属l有膜和无膜的金属及缺陷处构有膜和无膜的金属及缺陷处构成钝化成钝化- -活化微电池，无膜的活化微电池，

46、无膜的部分区域电化学溶解；外表膜部分区域电化学溶解；外表膜为腐蚀提供了阴极，又使阳极为腐蚀提供了阴极，又使阳极溶解集中在部分区域，构成蚀溶解集中在部分区域，构成蚀坑。坑。l伴随着阳极溶解产生阳极极化，伴随着阳极溶解产生阳极极化，使阳极周围钝化，在蚀坑即裂使阳极周围钝化，在蚀坑即裂纹尖端周边重新生成钝化膜，纹尖端周边重新生成钝化膜，随后在拉应力继续作用下，随后在拉应力继续作用下， 蚀坑底部应力集中，钝化膜再蚀坑底部应力集中，钝化膜再次破裂，构成新的活性阳极区，次破裂，构成新的活性阳极区，继续深化地进展阳极溶解继续深化地进展阳极溶解l如此反复作用，应力腐蚀破裂的如此反复作用，应力腐蚀破裂的裂纹不断

47、向开裂的前沿开展，呵裂纹不断向开裂的前沿开展，呵斥纵深穿晶的裂纹，直至断裂斥纵深穿晶的裂纹，直至断裂l抑制横向溶解的主要要素是再钝化抑制横向溶解的主要要素是再钝化滑移滑移-溶解溶解-断裂实际断裂实际:外表膜的构成外表膜的构成应力作用下金属产生滑应力作用下金属产生滑移引起外表膜的破裂移引起外表膜的破裂裸露金属的裸露金属的阳极溶解阳极溶解裸露金属的裸露金属的再钝化再钝化6.7.5 6.7.5 防止防止SCCSCC的措施的措施l改良构造设计，减小应力集中和防止腐蚀介质的积改良构造设计，减小应力集中和防止腐蚀介质的积存存l在部件的加工、制造和装配过程中尽量防止产生较在部件的加工、制造和装配过程中尽量防

48、止产生较大的剩余应力大的剩余应力l可经过热处置、外表喷丸等方法消除剩余应力可经过热处置、外表喷丸等方法消除剩余应力选材选材l根据资料的详细运用环境，尽量防止运用对根据资料的详细运用环境，尽量防止运用对SCCSCC敏感敏感的资料的资料消除应消除应力力l运用有机涂层可将资料外表与环境分开运用有机涂层可将资料外表与环境分开l运用对环境不敏感的金属作为敏感资料的镀层，都可减运用对环境不敏感的金属作为敏感资料的镀层，都可减少资料少资料SCCSCC敏感性敏感性涂涂层层l控制或降低有害的成分控制或降低有害的成分l在腐蚀介质中参与缓蚀剂在腐蚀介质中参与缓蚀剂l经过改动电位、促进成膜、阻止氢或有害物质的吸附等，

49、经过改动电位、促进成膜、阻止氢或有害物质的吸附等，影响电化学反响动力学而起到缓蚀作用，改动环境的敏影响电化学反响动力学而起到缓蚀作用，改动环境的敏感性质感性质改善介质环境改善介质环境l应力腐蚀开裂发生在活化应力腐蚀开裂发生在活化钝化和钝化过钝化两个敏钝化和钝化过钝化两个敏感电位区间感电位区间l可以经过控制电位进展阴极可以经过控制电位进展阴极维护或阳极维护防止维护或阳极维护防止SCCSCC的的发生发生电化学维护电化学维护l氢脆氢脆金属资料的脆性降低金属资料的脆性降低l氢损伤氢损伤韧性降低和开裂，还包括资料其他物理性能韧性降低和开裂，还包括资料其他物理性能或化学性能的下降或化学性能的下降 氢致开裂

50、或断裂氢致开裂或断裂6.8.1 6.8.1 氢损伤氢损伤原子氢在合金晶体构造内的渗入和分散所原子氢在合金晶体构造内的渗入和分散所导致的脆性断裂破坏的景象导致的脆性断裂破坏的景象氢损伤氢损伤氢损伤氢损伤氢压引起的微裂纹钢中的白点、焊接冷裂纹氢压引起的微裂纹钢中的白点、焊接冷裂纹高温高压氢腐蚀高温高压氢腐蚀氢化物相或氢致马氏体相变氢化物相或氢致马氏体相变氢致塑性损失氢致塑性损失.8.2 .8.2 氢致开裂的缘由氢致开裂的缘由l金属在溶液中，由于腐蚀、不恰当的酸洗、阴极维护等金属在溶液中，由于腐蚀、不恰当的酸洗、阴极维护等使外表有氢产生，氢原子很容易复合为氢分子从外表逸使外表有氢产生，氢原子很容易复

51、合为氢分子从外表逸出出l假设基体内部存在空位、缺陷，使氢原子在缺陷内构成假设基体内部存在空位、缺陷，使氢原子在缺陷内构成氢分子，氢分子进一步聚集而产生很大的压力，从而构氢分子，氢分子进一步聚集而产生很大的压力，从而构成氢鼓泡，降低了金属原子之间的结合强度，使资料变成氢鼓泡，降低了金属原子之间的结合强度，使资料变脆脆l假设氢脆的金属又遭到超越临界值的拉应力，金属就会假设氢脆的金属又遭到超越临界值的拉应力，金属就会开裂破坏，即氢裂开裂破坏，即氢裂6.8.3 6.8.3 氢损伤的特征氢损伤的特征氢损伤导致金属资料韧性和塑性下降，使资料开裂和脆断根据氢损伤导致金属资料韧性和塑性下降，使资料开裂和脆断根

52、据氢引起金属破坏的条件、机理和形状氢引起金属破坏的条件、机理和形状氢鼓泡氢鼓泡氢脆氢脆脱碳脱碳氢腐蚀氢腐蚀氢进入金属内部氢进入金属内部-金属部分变形金属部分变形-破坏金属构造破坏金属构造氢进入金属内部氢进入金属内部-金属韧性和抗拉强度下降金属韧性和抗拉强度下降氢与渗碳体作用氢与渗碳体作用-脱碳脱碳-钢的强度下降钢的强度下降合金组分与氢反响合金组分与氢反响l氢的来源氢的来源内氢和外氢；内氢和外氢；l氢的存在方式氢的存在方式HH原子、离子、分子、氢化物、气团等原子、离子、分子、氢化物、气团等l氢的分布氢的分布应力集中的位错、裂纹尖端处应力集中的位错、裂纹尖端处氢损伤由氢与资料交互作用引起氢损伤由氢

53、与资料交互作用引起H+eH阴极阴极阳极阳极MM+eH+eHMM+e断裂断裂氢损伤和应力腐蚀断裂在产生缘由和机理的区别氢损伤和应力腐蚀断裂在产生缘由和机理的区别裂纹扩展是由于裂纹的阳极裂纹扩展是由于裂纹的阳极溶解，而裂纹的扩展途径，溶解，而裂纹的扩展途径，合金内部原已存在的活性通合金内部原已存在的活性通道、裂纹前沿因塑性变形而道、裂纹前沿因塑性变形而构成的活性区。相应的阴极构成的活性区。相应的阴极过程对应力腐蚀裂纹扩展不过程对应力腐蚀裂纹扩展不产生直接的影响。产生直接的影响。 氢损伤是由于合金中吸收了氢损伤是由于合金中吸收了阴极反响产物氢原子，诱导脆性阴极反响产物氢原子，诱导脆性而产生和扩展的。

54、而产生和扩展的。 相应的阳极过程仅是提供电相应的阳极过程仅是提供电子，对氢脆不产生直接影响。子，对氢脆不产生直接影响。应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂氢损伤氢损伤金属处于阳极敏感的电位区金属处于阳极敏感的电位区金属作为阴极时的敏感电位区金属作为阴极时的敏感电位区阳极过程的应力腐蚀断裂可因阳极过程的应力腐蚀断裂可因阴极维护而停顿阴极维护而停顿阴极过程的氢损伤，可因阳极阴极过程的氢损伤，可因阳极防护而不再进展防护而不再进展外加阳极电流使试样阳极极化，外加阳极电流使试样阳极极化，阳极溶解加快，断裂加速阳极溶解加快，断裂加速外加阴极电流使试样阴极极化，外加阴极电流使试样阴极极化，阴极析氢反响加快，断裂加速阴极

55、析氢反响加快，断裂加速6.8.4 6.8.4 金属中氢的行为金属中氢的行为氢的来源氢的来源氢的传输氢的传输氢的去处氢的去处呵斥结果呵斥结果氢损伤的过程涉及氢损伤的过程涉及(1) (1) 氢的来源氢的来源l冶炼过程：炉中水分分解成氢进入液态金属冶炼过程：炉中水分分解成氢进入液态金属l加工过程：热处置、酸洗、电镀、焊接加工过程：热处置、酸洗、电镀、焊接a a内氢内氢资料在运用前内部就曾经存在的氢资料在运用前内部就曾经存在的氢l资料在运用过程中与含氢介质接触或进展阴极析资料在运用过程中与含氢介质接触或进展阴极析氢反响吸收的氢氢反响吸收的氢l水溶液水溶液析氢反响析氢反响 l湿空气湿空气很多金属间化合物

56、中的吸水活泼元素很多金属间化合物中的吸水活泼元素与水反响生成与水反响生成H Hb b外氢环境氢外氢环境氢 金属外表产生活性氢原子进入金金属外表产生活性氢原子进入金属中属中(2)(2)氢的存在方式氢的存在方式 氢在金属中的分布是不均匀的，主要富集在应力集中的氢在金属中的分布是不均匀的，主要富集在应力集中的位错、裂纹尖端等缺陷处，并向拉伸应力集中处分散和富集位错、裂纹尖端等缺陷处，并向拉伸应力集中处分散和富集l H、H、H氢可以氢可以H、H、H的方式固溶在金的方式固溶在金属中属中l 氢分子氢分子H2当金属中的氢含量超越溶解度时，氢原子当金属中的氢含量超越溶解度时，氢原子往往在金属的缺陷孔洞、裂纹、

57、晶间等聚集构成氢分往往在金属的缺陷孔洞、裂纹、晶间等聚集构成氢分子子l 氢化物氢化物氢在氢在V、Ti、Zr等等IVB或或VB族金属中的溶解度族金属中的溶解度较大；但超越溶解度后会构成较大；但超越溶解度后会构成TiHx，Ni也可以构成氢化也可以构成氢化物物l CH4气体气体l 气团气团氢与位错结合构成气团氢与位错结合构成气团氢在金属中的溶解度氢在金属中的溶解度RTHpCSHHexp22HHpkCRTHkCSHexp当当T T 恒定时，恒定时，当当 p p 恒定时，恒定时， 对对Fe而言，氢的溶解是吸热过程，随温度升高，氢的溶而言，氢的溶解是吸热过程，随温度升高，氢的溶解度增大解度增大 氢在金属中

58、的溶解度取决于温度和压力，在气体氢和溶解氢在金属中的溶解度取决于温度和压力，在气体氢和溶解在金属中的氢到达平衡时：在金属中的氢到达平衡时： 21()H2H气（金属中）氢圈套氢圈套固溶在金属中的氢原子占据晶体点阵的最大间隙位置，如固溶在金属中的氢原子占据晶体点阵的最大间隙位置，如bcc金属的四面体间隙和金属的四面体间隙和fcc金属的八面体间隙。金属的八面体间隙。实测氢浓度实测氢浓度点阵中的溶解度点阵中的溶解度 少量氢处于晶格间隙外，绝大部分氢处于各种缺陷位置，如少量氢处于晶格间隙外，绝大部分氢处于各种缺陷位置，如晶界、位错、空位、孔隙等晶界、位错、空位、孔隙等氢圈套氢圈套处于晶格间隙位置的氢原子

59、浓度为处于晶格间隙位置的氢原子浓度为CL可以被圈套捕获，可以被圈套捕获，而圈套中的氢原子浓度为而圈套中的氢原子浓度为CT也能够跑出圈套进入晶格间也能够跑出圈套进入晶格间隙位置。隙位置。 在平衡时：在平衡时：)()(K陷阱中的氢溶解的氢TLHHRTEBCCKbLTexp平衡常数：平衡常数： Eb圈套结合能圈套结合能 氢在圈套中的富集氢在圈套中的富集-过饱和的氢原子在孔隙中结合成分子过饱和的氢原子在孔隙中结合成分子氢，氢， 产生非常大的压力。如：假设钢中氢浓度为产生非常大的压力。如：假设钢中氢浓度为410-6，相应氢压高达相应氢压高达104MPa以上以上l Eb较小较小0.6eV，那么平衡常数，那

60、么平衡常数K就小。在室温下氢就小。在室温下氢也能从圈套中跑出来，这种圈套为可逆圈套。处于可逆圈也能从圈套中跑出来，这种圈套为可逆圈套。处于可逆圈套中的氢在室温就能参与氢的分散及氢致开裂过程套中的氢在室温就能参与氢的分散及氢致开裂过程l Eb较大较大0.6eV，室温下捕获在圈套中的氢难以跑出，室温下捕获在圈套中的氢难以跑出，这类圈套为不可逆圈套。可逆圈套和不可逆圈套在外部条这类圈套为不可逆圈套。可逆圈套和不可逆圈套在外部条件如温度变化时能够发生转变件如温度变化时能够发生转变5 5氢的传输氢的传输引起氢致开裂的平均氢含量普通都很低，氢致开裂需求氢的部引起氢致开裂的平均氢含量普通都很低，氢致开裂需求