Cscbpv压力容器设计审核员培训班PPT01化工设备材料及选择1.ppt

1、第一章 化工设备材料及选择,1 概 述,2 材料的性能,3 金属材料的分类,4 碳钢与铸铁,5 普低钢与设备钢,6 有色金属材料,7 非金属材料,8 设备的腐蚀及防护,第一节 概 述 一、化工设备的分类： 1、按操作压力： 真空、常压、低压、高压和超高压 2、按操作温度： 低温、常温、中温和高温 3、按处理的介质： 腐蚀性、易燃、易爆、剧毒,二、选材的一般要求： 1、材料品种应符合我国资源和供应情况 2、材质可靠，能保证使用寿命 3、要有足够的强度、塑性、韧性和耐腐蚀性 4、便于制造加工，焊接性能良好 5、经济上合算,第二节 材料的性能 材料的性能包括机械性能、物理性能、化学性能和机械性能等。

2、 一、机械性能 把材料抵抗外力而不产生超过允许的变形或不被破坏的能力，称为材料的机械性能。 衡量材料机械性能的特性指标有： 强度、塑性、硬度、韧性和缺口敏感性等 金属材料在外力的作用下所引起的变形和破坏过程，大致可分为三个阶段： （1）弹性变形阶段; （2）弹-塑性变形阶段； （3）断裂。,一般的断裂有两种形式： 1）脆性断裂：断裂之前没有明显塑性变形的阶段 2）韧性断裂：经过大量塑性变形之后才发生断裂 1、强度 强度是固体材料在外力作用下抵抗产生塑性变形和断裂的特性。 常用的强度指标有屈服点和抗拉强度 金属材料承受载荷作用，当载荷不再增加或缓慢增加时，仍继续发生明显的塑性变形的现象称为 “屈

3、服”。 发生屈服现象时的应力，即开始出现塑性变形时的应力，称为“屈服点”，用s （MPa）表示。 它代表材料抵抗产生塑性变形的能力。,s=ps/ F。 ps 负荷不增加，甚至有所降低时，试件还有所伸长的最小负荷（N）。 F。试件的横截面积（m2）。 规定发生0.2%残余伸长时的应力，作为“条件屈服点”，以0.2 （MPa）表示。 0.2=p0.2/ F。 p0.2 产生0.2%残余伸长的负荷（N）。 （2）抗拉强度（b） 金属材料在受力过程中，从开始加载到开始断裂所能达到的最大应力值，叫做抗拉强度 按外力形式的不同，分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗剪强度等。,抗拉强度是压力容器设计常用的性

4、能指标，它是试件拉断前最大负荷下的应力，以b（MPa）表示。 b=pb/ F。 pb 拉断前试件所承受的最大负荷（N）。 抗弯强度是铸铁等低塑性和脆性材料的强度指标之一，以bb（MPa）表示。 bb=M/ W M弯距，Nm W标准试件的抗弯断面模数，m3。,工程上所用金属材料，不仅希望具有高的s值，而且还希望具有一定的屈强比（s /b）。 屈强比愈小，就具有较大的塑性储备，愈不容易发生危险和脆性破坏，但是，屈强比太低，材料的强度水平就不能充分发挥。 反之，屈强比愈大，材料的强度水平就能得到充分发挥，但塑性储备较小。实际上，还是希望屈强比高一些。 （3）蠕变强度（n） 蠕变：是指高温时，在一定应

5、力下，应变随时间而增加的现象，或者金属在高温和应力作用下，逐渐产生塑性变形的现象。 材料在高温条件下，抵抗发生缓慢塑性变形的能力，用蠕变强度n（MPa）表示。,（4）持久强度（D） 在给定温度下，促使试样或工件经过应定时间发生断裂的应力叫做持久强度，以D （MPa）表示。 （5）疲劳强度 构件与零件，受到大小及方向变化的交变载荷而使金属材料的应力远低于屈服点时即发生断裂的现象称为“疲劳”。 金属在无数次交变载荷作用下，而不致引起断裂的最大应力，称为“疲劳极限”。 实际上把经106次108次循环试验作为疲劳强度，用-1（MPa）表示。,2、塑性 金属在外力作用下产生塑性变形而不被破坏的能力称为塑

6、性。 常用的塑性指标是延伸率和断面收缩率。 （1）延伸率（） 试件受拉力拉断后，总伸长的长度与原始长度之比的百分率，称为延伸率，以（%）表示。 =lk/l0100%=（lk-l0）/l0100% lk试件断裂后的标距长度，mm; L0试件的原始标距长度，mm; lk断裂后时间的绝对伸长，mm。 lk =lB+lU 其中，lB为均匀伸长，lU为缩颈处的集中伸长变形。,（2）断面收缩率（） 试件受拉力拉断后，断面缩小的面积同原始截面面积比值得百分率，叫做断面收缩率，以（%）表示。 =（F0-Fk）/F0100% FK 断裂后试件的最小截面积，mm2; F0 试件的原始截面积，mm2。 断面收缩率与

7、试件尺寸无关，它能更可靠、更灵敏的反映材料塑性的变化。 延伸率和断面收缩率，都是用来度量金属材料塑性大小的，延伸率和断面收缩率愈大，表示金属材料的塑性愈好。,3、硬度 硬度是指金属材料抵抗其他更应物体压入表面的能力。 硬度不是一个单纯的物理量，而是反映材料弹性、强度与塑性等的综合性能指标。 常用的硬度指标可分为 布氏硬度（HB） 洛氏硬度（HR） 维氏硬度（HV）,4、冲击韧性（K） 冲击韧性是衡量材料韧性的一个指标。 它反映材料在外来冲击力作用下的抵抗力。 工程上常用一次摆锤冲击试验来测定金属受冲击载荷的能力。,5、缺口敏感性 缺口敏感性是指在带有一定应力集中的缺口条件下，材料抵抗裂纹扩展的

8、能力，属于材料的韧性范畴。 二、物理性能 金属材料的物理性能有相对密度、熔点、热膨胀性、导热性、导电性、磁性、弹性模数与泊桑比等。 1、热膨胀性 金属及合金受热时，一般来说体积都要胀大（即几何尺寸要伸长），这一特性称为热膨胀性。 通常应用的线膨胀系数，以表示。,2、弹性模数与泊桑比 材料在弹性范围内，应力和应变成正比，这个比例系数称为弹性模数，以E（MPa）表示。 金属的弹性模数主要取决于金属原子结构、结晶点阵和温度等因素，而合金化、热处理和冷热加工等因素对它的影响很小，因此它是金属材料最稳定的性能之一。 E值随温度的升高而逐渐降低。 泊桑比是试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比，以表示。,三、

9、化学性能 金属的化学性能是指材料在所处的介质中的化学稳定性，即材料是否会与介质发生化学和电化学作用而引起腐蚀。 金属的化学性能主要是耐腐蚀性和抗氧化性。 四、工艺性能 金属和合金的工艺性能包括： 铸造性、可锻性、可焊性、切削加工性、热处理性能和冷弯性能。 五、其他性能 1、组织稳定性 2、抗松弛性 3、应变时效敏感性,第三节 金属材料的分类及牌号 一、分类 1、黑色金属 （1）生铁可分为炼钢生铁、铸造生铁（简称铸铁）和合金生铁。 （2）钢 平炉钢 酸性钢 沸腾钢 按炼制方法分类 转炉钢 及 和 镇静钢 电炉钢 碱性钢 半镇静钢,低碳钢（含碳量0.6%） 按化学成分 低合金钢（合金元素含量10%

10、） 普通钢 按质量分类 优质钢 高级优质钢,建筑钢 碳素结构钢 结构钢 按用途分类 合金结构钢 弹簧钢 轴承钢 工具钢 特殊性能钢（如不锈钢、耐热钢等） （3）镇静钢、半镇静钢与沸腾钢 按照炼钢时脱氧情况和锭模形式的不同，钢又分为: 镇静钢、半镇静钢和沸腾钢。,有色金属 ： 纯铜（紫铜） 铜锌合金（黄铜） 铜锡合金（锡青铜） 无锡青铜（铝青铜） 铝及铝合金 钛及钛合金 镁及镁合金 铅、锡及合金 锌及合金 镍、钴及合金,铜及其合金,轻金属及合金,其他有色金属及合金,按合金成分,第四节 碳钢与铸铁 钢和铸铁是由95%以上的铁和0.05%4%的碳及1%左右的其他杂质元素所组成的，因此钢和铸铁又称为“

11、铁碳合金”。 一般含碳量在0.02%2%的又称为钢，含碳量大于2%的称为铸铁。 当含碳量小于0.02%时，称为工程纯铁，极少使用； 当含碳量大于4.3%时，铸铁太脆，没有实用价值 一、铁碳合金的组织结构 1、金属的组织与结构 在低于1500倍的显微镜下观察到的金属晶粒，称为金属的显微组织，简称组织；用X光和显微镜观察到金属原子的各种规则排列，称为金属的晶体结构，简称结构。,金属的显微组织,2、铁的同素异构转变 体心立方晶格的纯铁称为-Fe，而面心立方晶格的纯铁称为-Fe。 -Fe -Fe 固态下晶体构造随温度发生改变的现象，称为“同素异构转变”。,910,3、铁与碳的 相互关系和 碳钢的基本组

12、织,（1）铁素体 碳溶解在-Fe所形成的固 溶体叫做铁素体，以F表示 （2）奥氏体 碳溶解在-Fe所形成的固溶体叫做奥氏体，以A表示。,（3）渗碳体 铁和碳以化合物形态出现的碳化铁，称为渗碳体(C) （4）珠光体 铁素体和渗碳体组成的机械混合物，称为珠光体(P) （5）莱氏体 珠光体和初次渗碳体的共晶混合物，称为莱氏体(L) （6）马氏体 钢和铁从高温奥氏体状态急冷下来得到一种碳原子在-Fe中过饱和的固溶体，称为马氏体(M)。,二、铁碳合金状态图 铁碳合金状态图是描绘铁碳合金内部组织、成分（含碳量）与温度关系的相图，它能显示出不同含碳量的钢和铸铁在缓慢加热或冷却过程中组织变化的规律。,三、碳

13、钢 普通碳素钢中除碳以外还含有少量锰、硅、硫、磷、氧、氮、氢等元素。这些元素往往并非为改善钢材质量而有意加入的，而是由于矿石及炼制等原因进入钢的，统称为杂质。 四、钢的热处理 钢铁在固态下通过加热、保温和不同的冷却方式，以改变其组织，满足所要求的物理、化学与机械性能，这样的加工工艺称为热处理。 经过热处理的设备和零件可使其材料各种性能按所需要求得到改善和提高，充分发挥合金元素的作用和材料潜力，延长使用寿命和节约金属材料的消耗。普通廉价的碳素钢，经过专门的热处理以后，其性能有时并不比合金钢差。,钢的热处理工艺一般分为退火、正火、淬火和回火等 。,1、退火与正火 退火是把工件加热到临界点以上的一定

14、温度，保温一段时间，然后随炉一起缓慢冷却下来，以得到接近平衡状态组织的一种热处理方法,退火和正火不同之处，在于正火是将加热后的工件从炉中取出置于空气中冷却下来，它的冷却速度要比退火快一些，因而晶粒细化。 退火和正火相似点：可降低温度，提高塑性；调整组织，部分改善机械性能；使组织均匀化，消除部分内应力。,2、淬火与回火 淬火是将钢加热至淬火温度(临界点以上3050) 并保温一段时间，然后在淬火剂中冷却以得到马氏体组织的一种热处理工艺。 淬火剂的冷却能力： 空气油水盐水。 淬火可增加工件的 硬度、强度和耐磨性。,回火是在零件淬火后来进行一次较低温度的加热与冷却处理工艺。 回火可以降低或消除工件淬火

15、后的内应力，使组织趋于稳定，并获得技术上所需要的性能。回火处理有以下几种： （1）低温回火 零件经淬火后再加热至150250，保温13小时，然后在空气中冷却，得到一种叫做回火马氏体的组织。 特点：硬度比淬火马氏体稍低，但脆性有所降低。对需要硬度高、强度大、耐磨的零件进行低温回火处理。 （2）中温回火 要求零件具有较高硬度、弹性和一定韧性时可采用中温回火中温回火温度在300400。,（3）高温回火 要求零件的强度、韧性、塑性都较好的综合性能时，采用高温回火。 高温回火的温度为500680。这种淬火加高温回火的操作，习惯上称为“调质处理”。 它可以大大改善零件的机械性能。调质处理应用广泛。 3、化

16、学热处理 将零件放在某种化学介质中，通过加热、保温、冷却等过程，使介质中的某些元素渗入零件表面，改变表面层的化学成分和组织结构，从而使零件表面具有某些性能的过程。,化学热处理有：渗碳、渗氮、渗铬、渗硅、渗铝、氰化等，其中 渗碳或碳与氮共渗（氰化）可提高零件的耐磨性； 渗铝可提高耐热抗氧化性； 渗氮、渗铬可显著提高耐腐蚀性； 渗硅可以提高耐腐蚀性，等等。 五、铸 铁 组成：含碳2.5%4.0%以及Si,Mn,S,P等杂质。 特点：抗拉强度低，耐磨性、铸造性、减震性和切削加工性以及耐腐蚀性能好，价格低廉，应用广泛。 分类：灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、高硅铸铁及合金铸铁等。,第五节 普通低合金钢 一

17、、合金元素对钢的影响 锰（Mn）:可提高钢的强度以及低温冲击韧性。 镍（Ni）:改进钢铁性能，提高淬透性、强度，耐腐蚀性和低温冲击韧性，保持良好的塑性和韧性。镍基合金具有更高的热强性能。镍被广泛应用于不锈钢和耐热钢中。 硅（Si）:提高强度、高温疲劳强度、耐热性及耐腐蚀性。降低钢的塑性和冲击韧性。 铝（Al）:为强脱氧剂，显著细化晶粒，提高钢的冲击韧性、抗氧化性、耐热性、抗H2S腐蚀性，降低冷脆性。价格便宜。,钼（Mo）:能提高钢的高温强度、硬度、细化晶粒、防止回火脆性。含量小于0.6%时可提高塑性。能抗氢腐蚀。 钒（V）:可提高钢的高温强度，细化晶粒，提高淬透性。铬钢中加一点钒，在保持钢的强

18、度的情况下，能改善钢的塑性。 钛（Ti）:强脱氧剂，可提高强度、细化晶粒，提高韧性，减小铸锭缩孔和焊缝裂纹等倾向。在不锈钢中起稳定碳的作用，减少铬与碳化合的机会，防止晶间腐蚀，还可提高耐热性。 稀土元素：可提高强度，改善塑性、低温脆性、耐腐蚀性及焊接性能。,二、普通低合金钢 普低钢（普低钢）是在碳素钢的基础上加入少量 Si,Mn,Cu,Ti,V,Nb,P等合金元素构成的，含碳量较低（小于0.2%），多为铁素体和珠光体组织。 普低钢可轧制成各种钢材，如板材、管材、棒材和型材等。 普低钢广泛应用于制造远洋轮船、大跨度桥梁、高压锅炉、大型容器、汽车、矿山机械及农业机械等。 大型化工容器采用16MnR

19、后，重量比碳钢可减轻1/3，用15MnV制造球形贮罐与碳钢相比可节省钢材45%，用15MnTi代20g制造的氨合成塔，每台可节省30吨40吨钢材。 普低钢具有耐低温的性能，这对北方高寒地区使用的车辆、桥梁、容器等具有十分重要的意义。,三、锅炉钢 锅炉钢有锅炉钢管和锅炉钢板 锅炉钢板制造要求： 较高的强度，包括常温和中温强度； 良好的塑性、韧性和冷弯性能； 较低的缺口敏感性； 良好的加工工艺性能和焊接性能； 对钢锭要求有良好的低倍组织； 要求钢的分层、非金属夹杂物、气孔、疏松等缺陷尽可能少。不允许有白点及裂纹； 当锅炉钢板用作压力容器时，如工作温度超过400，则必须考虑钢的蠕变强度和持久强度。,

20、四、容 器 钢 目前对压力容器用厚钢板的技术条件、经验方法、验收等方面均按GB6654-86压力容器用碳素钢和低合金厚钢板与YB(T)40-87压力容器用碳素钢和低合金钢板所规定的要求执行。 五、不锈耐酸钢 不锈耐酸钢是不锈钢与耐酸钢的总称。 不锈钢是指耐大气腐蚀的钢；耐酸钢是指能抵抗酸和强烈腐蚀性介质的钢。而耐酸钢一般都具有不锈的性能。 根据所含主要合金元素的不同，不锈钢常分为: 以铬为主的铬不锈钢和以铬、镍为主的铬镍不锈钢以及节镍（无镍）不锈钢。,六、耐 热 钢 一般碳钢大多只能用于400以下的温度。 1、高温设备对钢材的要求主要是： 良好的化学稳定性和热强性。 （1）化学稳定性：指钢材抵

21、抗高温气体腐蚀的能力，耐热钢的热稳定性主要是抗氧化性。 在钢中加入合金元素，被氧化后生成致密的氧化膜，保护钢表面，提高钢的热稳定性。 （2）热强性：在热稳定性一定的时，钢材的高温强度愈高，蠕变过程愈缓慢，其热强性愈好。 提高钢的热强性的方法有：,强化固溶体。在高温时可固溶强化铁素体与奥氏体。 稳定金相组织。加入Cr,Mo,V,Ti,可在高温时抑制珠光体中渗碳体的球化、聚集、石墨化等。 提高钢的再结晶温度。提高结晶温度提高热强性。加入Mo和Cr，W可显著提高再结晶温度;加入多量Ni,Mn和少量氮，得到单一奥氏体组织，从而提高再结晶温度。 2、常用耐热钢 常用耐热钢按耐热要求分为： 抗氧化钢抗高温

22、氧化，用作直接受火但受力不大的零件。 热 强 钢抗蠕变，有一定抗氧化能力，用作高温下受力零件。,七、低温用钢 低温概念：根据GB150-88规定，温度低于零下20称为低温。,低温对材料的要求：具有良好的韧性（包括低温韧性），良好的加工工艺性和可焊性。 常见低温材料： 国外以高镍镉钢为主，其次是镍钢、铜、铝等。 低温特殊要求： 低温韧性k冲击韧性实验 我国研制的无铬镍低温用钢的共同点： i）综合利用我国富有的合金元素(如：Mn,Nb,V,Al,Ti,Cu等) ii） 合金元素少，加工工艺简单 iii） 含碳量较低，可焊性良好 iv ）一般为正火供货和使用，价廉。,八、钢材的品种和规格 当钢材的厚

23、度S10mm，每2mm为一级，10，12，14. 当钢材的厚度S4mm）两种。 2、无缝钢管 无缝钢管分冷轧和热轧两种。冷轧无缝钢管外径和壁厚的尺寸精度均较热轧管高。,3、型钢 型钢包括圆钢和方钢（GB702-86）、扁钢（GB704-83），等边角钢（GB9787-88），不等边角钢（GB9788-88），工字钢（GB706-88）及槽钢（GB707-88）。 4、铸钢和锻钢 碳素钢有ZG25，ZG35等，用于制作泵壳、阀门、叶轮、齿轮等。,第六节 有色金属材料介绍 常用的有色金属材料有铝、铜、铅、钛及其合金。 一、铝及其合金 Al的特性：轻金属，密度小，导电、导热性好，低温韧性好，塑性高，

24、强度低，加工性能良好。 纯铝分为: 高纯铝：L01、L02制造浓硝酸设备 工业纯铝：L2、L3、L4制造换热器、塔器 铝合金分为： 铸造铝合金泵、阀、离心机 防锈铝：LF3、LF5、LF11耐腐蚀性能好，塑性好，强度较高,二、铜及其合金 1、纯铜（又称紫铜）特性：塑性好，导电、导热性好，低温冲击韧性好。 抗腐蚀性：耐不浓的硫酸、亚硫酸、稀的和中等浓度的盐酸、醋酸、氢氟酸，不耐各种浓度的硝酸。 代号：T2，T3，T4，TUP（用磷脱氧的无氧纯铜） 2、纯铜+Zn黄铜 黄铜特性：铸造性好，机械强度高，价格便宜。 代号：H80、H62、H68等，用于法兰、螺母等。 3、纯铜+元素（除Zn）青铜 常见

25、：Cu+锡锡青铜 特点：耐腐蚀性、耐磨性良好 用于制作抗腐蚀的泵壳、轴承、阀门等,三、铅及其和金 铅的特性：在硫酸中抗腐蚀性良好，密度大，强度、硬度低，质地软，不耐磨。防辐射性良好。 抗腐蚀性：耐亚硫酸、磷酸、氢氟酸等介质腐蚀，不耐蚁酸、醋酸、硝酸和碱溶液的腐蚀。 铅+锑硬铅 特点：强度、硬度高 用于制作料管、鼓泡器、耐酸泵和阀门等 四、钛及合金 钛的特性：相对密度不大（仅4.5）,比钢轻43%, 强度高（比铁高一倍，比纯铝高5倍），耐腐蚀性良好，隔热性好。可与锰、铬、钒等构成性能优良的合金。 用途：航空工业和化学工业,第七节 非金属材料介绍 特点：具有良好的耐腐蚀性。 分类： 无机材料 如：

26、陶瓷、搪瓷、岩石、玻璃等 有机材料 如：塑料、涂料、不透性石墨等 一、无机非金属材料 1、化工陶瓷：耐腐蚀性良好，不透性、耐热性和机械性能较好。但导热性差，易脆裂。 成分：粘土 用途：有腐蚀出的管道、阀门等,2、搪瓷：由含硅量高的瓷釉经900高温煅烧得到，具有良好的防腐性。 使用温度：-30270 缺点：易碎裂，不能急冷急热 3、辉绿岩铸石 4、玻璃 二、有机非金属材料 1、工程材料：以高分子合成树脂为主。加入适量的添加剂以改善性能。 几中典型代表：,1）硬聚氯乙烯塑料（PVC） 具有良好的强度及耐酸、碱、盐等的腐蚀性。 缺点：耐热性差 使用温度：-1560 用途：广泛应用于管件、法兰、阀门等

27、 2）聚乙烯塑料：乙烯的高分子聚合物 耐腐蚀性：除硝酸外均可以 用途：设备衬里及涂料。 3）耐酸酚醛塑料 酚醛树脂+石棉等组成 可做衬里 使用温度-30130,4）聚四氟乙烯 耐强腐蚀（硝酸、浓硫酸、王水、盐酸、苛性碱）， 有塑料王之称。 使用温度：-100250 5）玻璃钢 用玻璃钢纤维增强的塑料又称玻璃钢。是玻璃纤维同合成树脂粘结而成。合成树脂不同，玻璃钢性能差异很大。 常见：环氧玻璃钢，酚醛玻璃钢，呋喃玻璃钢，聚酯玻璃钢 2、涂料 是一种高分子胶体混合物溶液，涂在物体表面，固化形成薄涂层以保护物体耐腐蚀。,涂料防腐的特点：品种多，选择范围广，价格低，适于现场施工，但涂层易脱落。 3、不透

28、性石墨 由各种树脂浸渍石墨消除孔隙得到。 特点：化学稳定性和导热性好，热膨胀系数小，不污染介质，相对密度小，加工性能好，但机械强度差，性脆,第八节 化工设备的腐蚀 及防护措施 背景知识：发达国家的腐蚀损失为国民生产总值的4%。 据统计，仅1995年的腐蚀损失： 美国：3000亿美元，合1100美元/人年 中国：1500亿元，合4亿元/天，120元/人天 腐蚀影响：尿素的生产能力为1600吨/天的大型合成氨厂因腐蚀而停车。 1995年，我国年腐蚀掉钢1000万吨，相当于宝钢一年的产量。,大约有1/71/4的总腐蚀是可以通过一定的措施避免。 腐蚀靠科学研究的几个方面： 1）发展腐蚀理论，研究规律及

29、影响因素; 2）推广已有的防腐技术。 一、金属腐蚀 金属和周围介质之间发生化学或电化学作用而引起的破坏称为腐蚀。 金属的腐蚀有两种：化学腐蚀与电化学腐蚀。,1、评定方法 1)重量法 K=(p0-p1)/Ft (g/m2h) 特点：适用于均匀腐蚀。 2）深度法 Ka=24365K/1000=8.76K/(mm/a) 金属腐蚀有三级标准,2、化学腐蚀 金属遇到干燥的气体和非电解质溶液发生化学作用所引起的腐蚀叫做化学腐蚀。 化学腐蚀的产物在金属的表面上，腐蚀过程没有电流。 钝化作用：如果化学腐蚀生成的化合物稳定、不易挥发和溶解，组织致密，称为“钝化膜”或“钝化作用”。 活化作用：如果化学腐蚀生成的化

30、合物不稳定、易挥发或溶解，产物一层层脱落，不能保护金属，则称为“活化作用”。 （1）金属的高温氧化及脱碳 高温氧化：当温度在300570时，铁和铸铁表面出现氧化皮（ Fe3O4和Fe2O3 ），附着在铁的表面，起保护膜的作用。,当温度高于570时，氧化皮主要是FeO，疏松易脱落，属常见氧化皮。 防治措施：为阻止或减弱FeO的形成，在钢里加入适量的合金元素铬、硅或铝是冶炼抗氧化不起皮钢的有效方法。 脱碳：在高温（700以上）氧化的同时，钢还发生脱碳作用，反应如下： Fe3C+ O2=3Fe+CO2 Fe3C+CO2=3Fe+2CO Fe3C+H2O=3Fe+CO+H2 影响：机械性能下降，表面硬

31、度和抗疲劳强度急剧下降。,（2）氢腐蚀 在高温高压下会产生氢腐蚀。 铁碳合金在高温高压下的氢腐蚀分为氢脆和氢侵蚀两个阶段。 氢脆：氢与钢接触时被钢吸收，以原子状态溶入铁素体中形成固溶体。 特点：不反应，不改变机械性能，但材料变脆。 氢侵蚀：溶解在钢中的氢与渗碳体发生化学反应生成甲烷气，改变了钢材的组织。反应式： Fe3C+2H=3Fe+CH4 结果：形成局部高压，引起应力集中。产生扩展裂纹，严重降低材料的机械性能。 压力，T氢气溶解力氢腐蚀,铁碳合金腐蚀开始温度和压力的关系 防止方法： 降低含碳量，防止Fe3C形成和析出； 加入Cr,Ti,Mo形成稳定化合物，不与氢反应。 3、电化学腐蚀 定义

32、：金属与电解质溶液间产生电化学作用而引起的破坏 称电化学腐蚀。 特点：腐蚀中有电流产生,形成过程：金属在电解质溶液中，在水分子作用下，使金属本身呈离子化，当金属离子与水分子的结合能力大于金属离子与其它电子的结合能力时，一部分金属离子就从金属表面跑到电解液中，形成电化学腐蚀。 （1）原电池作用 因铁的电位较铜为负成为阳极，阳极反应失电子，铁溶解为离子，阳极放出的电子经导线到阴极（铜）。但铜本身已平衡，无法接受电子，只得从溶液中吸收H+去平衡流过来的e+。 反应： 阳极（电位较高一侧）：Fe-2eFe+ 阴极：2H+2e-H2,铁铜电池示意图,（2）微电池和电化学腐蚀原理 由不同组织不同电位的结构

33、形成的原电池叫微电池。 用微电池原理来说明电化学腐蚀的原理分为三步： a、阳极反应，金属溶解：MeMe+e b、电子移动，阳极过剩电子流向阴极：e阳e阴 c、阴极反应：电子在阴极被吸收： e阴+D De 阴极反应是吸收电子，分为以下几种情况： i 当溶液中有电位高的金属离子存在时，这种离子吸收电子，还原为金属。 Me+e阴Me ii 当溶液呈酸性时，电子被游离的H+吸收，放出氢气。 H+eH H+HH2 iii 当溶液为中性时，溶液中氧吸收电子与水变成OH-，反应式： 1/2O2+2e+2H2O4OH-,（3）浓差电池与大电池 定义：同一种金属制成的容器中盛有同一种溶液，但与容器不同部位相接触

34、的溶液浓度不同时，会因产生不同的电极电位而形成腐蚀电池，此腐蚀电池称为浓差电池。 阳极：与浓度较小的溶液相接触的部分 阴极：与浓度较大的溶液相接触的部分,（4）电化学腐蚀的条件 一个电化学腐蚀由三个环节组成，即：阴极反应、阳极反应、电子流动。其中阻力最大的环节决定腐蚀速度。 电化学腐蚀过程须具备下列条件： a) 同一金属上有不同电位的部分存在或不同金属间存在电位差； b) 阴极、阳极互相连接； c) 阳极和阴极处在互相连通的电解质溶液中。,（4）晶间腐蚀： 是一种局部的、选择性的腐蚀破坏。 腐蚀沿金属晶粒的边缘进行，腐蚀性介质渗入金属的深处，破坏了金属晶粒之间的结合力，使材料的强度和塑性几乎完全丧失，如不能