腐蝕指金屬表面與周?chē)橘|(zhì)相互作用,使金屬基體受到破壞的現(xiàn)象。根據(jù)腐蝕的原理不同,分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩大類(lèi)。
1.腐蝕原理
(1)化學(xué)腐蝕
化學(xué)腐蝕是指金屬與周?chē)橘|(zhì)直接接觸產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的腐蝕。腐蝕過(guò)程中無(wú)電流產(chǎn)生,如金屬在高溫下的氧化,產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物是氧化皮。金屬被腐蝕產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物一般沉積于表面,形成一層膜,使金屬基體懷介質(zhì)隔離。如果膜是穩(wěn)定的、很致密,與基體結(jié)合牢固,則該膜具有保護(hù)作用,稱之為氧化膜。反之,將使金屬逐漸被腐蝕直至破壞。因而,提高金屬耐化學(xué)腐蝕的能力,主要通過(guò)合金化或其它方法,使金屬表面形成一層鈍化膜。
典型實(shí)例:鋼鐵的高溫氧化
Fe – 2e → Fe 2+; O + 2e → O2-; Fe 2+ + O2- → FeO (溫度高于575度,灰色,疏松)
低于575度時(shí),形成磁性的四氧化三鐵(藍(lán)黑色)和三氧化二鐵(赤褐色)。
(2)電化學(xué)腐蝕
電化學(xué)腐蝕是金屬與電解溶液接觸產(chǎn)生原電池作用引起的腐蝕現(xiàn)象。由陰極和陽(yáng)極形成微電池,腐蝕過(guò)程中有電流產(chǎn)生,如鋼在室溫下的銹蝕主要屬于電化學(xué)腐蝕。電極電位低的金屬作為陽(yáng)極而被腐蝕。
在同一種金屬或合金中,也有可能產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。原因:主要是由于化學(xué)成分不均勻,組織狀態(tài)和應(yīng)力狀態(tài)等的不同而引起的。同一金屬內(nèi)部、不同區(qū)域之間存在電極電位差,在電解質(zhì)存在時(shí),產(chǎn)生微電池作作引起腐蝕。例如,鋼中珠光體由鐵素體和滲碳體兩相組成,鐵素體的電極電位低于滲碳體。當(dāng)電解質(zhì)溶液(如硝酸酒精溶液)存在時(shí),鐵素體作為陽(yáng)極被腐蝕。
F :陽(yáng)極, 電極電位低,失去電子被腐蝕;
Fe
2.防止措施
主要是合金化,添加 Cr、Ni、Si、Al、Mo、Ti、Nb等合金元素。其作用:
(1)加入Cr元素,提高基體的電極電位。當(dāng)鉻含量為12%左右時(shí),合金的電極電位由-0.56V → +0.2V,不銹鋼中鉻的含量都在12%以上。
(2) 使鋼在使用態(tài)為單相組織,避免形成微電池。
鐵素體不銹鋼中 WCr > 17%,使用態(tài)為單相F;
奧氏體有銹鋼中 WNi > 9%,使用態(tài)為單相A。
(3)加入Cr、Si、AL等形成致密氧化膜,基體與環(huán)境隔絕,提高耐蝕性。主要有Cr2O3、SiO2、Al2O3。
(4)Ti、Nb等形成穩(wěn)定碳化物或金屬間化合物,避免晶界貧鉻 。