第二章-1材料腐蚀原理.ppt

Content： 腐蚀的分类-腐蚀形态 1.普遍性腐蚀（或全面腐蚀）(General Corrosion) 腐蚀分布在整个金属的表面，可以是均匀的或不均匀的。这类金属的危险性较小，也较容易控制，并且依据腐蚀速率可进行结构腐蚀控制设计和使用寿命预测。 2.局部腐蚀(Localized Corrosion) 局部可以是部分的也可以是成分的：前者包括坑，斑点，焊接区，缝隙区，金属与导电体接触区，表面下及晶间腐蚀等；后者较明显的实例是黄铜的脱锌破坏。局部腐蚀较普遍性腐蚀更具危险性，更容易导致机械产品腐蚀失效。 3.应力腐蚀 应力作用下的腐蚀断裂即材料在应力和腐蚀性环境介质协同作用下发生的开裂及断裂失效现象。 当材料在外力作用下不能产生位移时，它的几何形状和尺寸将发生变化，这种形变称为应变（Strain）。材料发生形变时内部产生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，定义单位面积上的这种反作用力为应力（Stress）。 一、材料腐蚀程度的评定方法 材料的腐蚀倾向由其热力学稳定性决定，热力学上不稳定的材料具有腐蚀自发性，然而，腐蚀造成的破坏状况和程度大小则取决于腐蚀的动力学。腐蚀的类型不同，所采用的评定方法也不同。 主要为两种评定方法： 均匀腐蚀程度的评定方法 局部腐蚀程度的评定方法 一.均匀腐蚀程度的评定方法 1.重量法 重量法（确切讲应该为质量法）灵敏、有效、用途广泛，是最基本的定量评定方法之一。是根据腐蚀前后的重量变化(增加或减少)来表示腐蚀的平均速率。 增重法：若腐蚀产物全部牢固地附着于试样表面，或虽有脱落但易于全部收集，则常用增重法来表示。 失重法：如果腐蚀产物完全脱落或易于全部清除、则往往采用失重法。 计算公式： 平均腐蚀速率(单位时间、单位面积的重量变化)的计算公式为： 注意事项： 2.深度法 从工程应用角度上看，影响结构或设备寿命和安全的重要指标是腐蚀后构件的有效截面尺寸。因此，用深度法表征腐蚀程度更有实际意义。特别是对衡量不同密度的材料的腐蚀程度，目前该方法已被纳入有关标准(如我国国标GBl0124《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》，美国材料试验协会标准ASTMG1，ASTMG3等)。 方法：直接测量腐蚀前后或腐蚀过程中某两时刻的试样厚度．就可以得到深度法表征的腐蚀速率(失厚或增厚)。 计算公式： 深度法表征的腐蚀速率可以由重量法计算出的腐蚀速率换算得到，换算公式为：? Vd = Vw/8.76? 根据深度法表征的腐蚀速率大小，可以将材料的耐蚀性分为不同的等级: 其他方法：三级分类法 3.电流密度表征法： 金属的电化学腐蚀是由阳极溶解导致的、因而电化学腐蚀的速率可以用阳极反应的电流密度来表征。 法拉第定律指出，当电流通过电解质溶液时，电极上发生电化学变化的物质的量与通过的电量成正比，与电极反应中转移的电荷数成反比。 法拉第定律： 设通过阳极的电流强度为I，通电时间为t，则时间t内通过电极的电量为I t，相应溶解掉的金属的质量 ?M为 腐蚀速率计算公式： 对于均匀腐蚀情况．阳极面积为整个金属表面S，因此腐蚀电流密度icorr为I / S。这样就可以得到重量法表示的腐蚀速率υw和电流密度之间的关系： 腐蚀速率计算公式： 当电流密度icorr的单位取?A/cm2，其他量的单位同前面规定时,重量法所表示的腐蚀速率υw： υw=3.73×10-1Aicorr/n 深度法所表示的腐蚀速率υd可以换算为？？？ 前面所介绍的腐蚀速率表征方法均适用于均匀腐蚀情况。而对于非均匀腐蚀，即便是全面腐蚀，上述方法也不适用，这时需要借助其他方法来评定腐蚀程度。 二.局部腐蚀程度的评定方法 包括应力作用下腐蚀在内的广义局部腐蚀的特点是，材料的质量损失很小，但是，材料局部腐蚀可能会很严重。 因此，评价局部腐蚀程度不能简单地采用前面介绍的适用于均匀腐蚀的方法，这时需要根据具体腐蚀类型，以及对材料或结构安全可靠性的影响等来选择适用的评定方法。 局部腐蚀程度的评定方法 计算公式： 测定腐蚀前后试件机械强度或断裂延伸率的变化，不仅适用于全面腐蚀（均匀的或不均匀的），更有利于评价局部腐蚀。 假设试件腐蚀前、后的抗拉强度分别为?b和?b’，延伸率分别为?f和?f’ ，则在规定腐蚀时间内，评定腐蚀程度的指标抗拉强度损失K?和延伸率损失K?可分别表示为 金属的电化学腐蚀 腐蚀倾向的热力学判据 腐蚀倾向的热力学判据 对于等温、等压并且没有非膨胀功的过程，物质系统的平衡态对应于吉布斯自由能G为最低的状态 金属原子态和化合态自由能状况 腐蚀与环境的关系 例：判断那种情况下会发生腐蚀： (1)铜在纯盐酸(pH＝0)中，则有