第一章 金属材料的耐蚀性1 耐蚀材料：金属材料：铁碳合金的耐腐蚀性，耐腐蚀低合金钢，耐热钢与高温合金，不锈钢，铝和铝 合金，镍和镍合金，其他有色金属及合金。

非金属材料：非金属材料的腐蚀，合成树脂，常用塑料，橡胶，耐腐蚀无机非金属材料，炭、石墨材料，复合材料。

2 纯金属耐蚀的原因由于自身热力学稳定性而耐腐蚀；由于钝化而耐蚀；由于形成有保护作用的产物膜而耐蚀。

3 合金化提高耐蚀性加入适当的合金化元素，可以进一步提高材料的热力学稳定性；加入适当的合金化元素，提高材料的钝化能力；加入适当的合金化元素，形成表面保护膜的能力。

4 腐蚀的热力学条件： ，去极化剂0还原反应的平衡点位大于金属M 氧化反应的平衡点位。

5 两类常见的去极化剂：氢离子，氧6 金属腐蚀决定因素：热力学+动力学；热力学-反应倾向，动力学--反应速度7 金属钝化条件：氧化性或含氧介质；金属非钝化条件：在非氧化性介质中或还原性介质；钝化膜的破坏： F-、Cl-、Br-等卤素离子。

8 工业性污染大气腐蚀性最强，其次是城市及沿海地区的大气，内地农村地区的大气腐蚀性最低。

9 耐蚀材料选用原则：1强还原性或非氧化性环境：由于材料不易钝化或钝化膜不稳定，因此不宜使用可钝化材 料，应选择依靠自身热力学稳定的耐腐蚀材料2 氧化性很强的环境：应该选择钛与钛合金、锆合金等；3 氯离子环境：不宜使用钝化金属；4 允许的腐蚀速率：使用不同类型的材料和构件，耐蚀性要求相对较低的通用材料一般可允许有较高的腐蚀速率；5 对受力结构或重要构件：特别要防止发生应力腐蚀破裂，选材时要避免可能导致应力腐蚀的材料—介质组合。

6 利用已有经验第六章 铝和铝合金1 合金元素对其耐蚀性的影响：电位正移元素：Mn 、Cu 和Si ；电位负移元素： Zn 和Mg ； 牺牲阳极保护设计：加入Zn 、Al ，形成电位低的Al-Zn-Mg 第二相，作为阳极牺牲保护基体Al 相。

2 晶间腐蚀（1）腐蚀表现形势：腐蚀由表面开始，沿晶粒边界向材料内部发展；（2）两类情况 ① 晶间相电极电位比基体负：如Al-Mg 合金，其晶间相Mg5Al8电极电位比合金基体要低；② 晶间相电极电位比基体正：如Al-Cu 合金，其晶间相CuAl2电极电位比合金基体要正。

第二章 铁碳合金的耐蚀性1 铁碳合金的结构类型：石墨最高为+0.37V ；铁素体最低为-0.44V ；渗碳体介于两者之间 铁碳合金腐蚀的原因： 由于组织的非均一性，铁碳合金与电解质溶液接触时，表面必然形成较大的电位差形成微电池结构，其中渗碳体和石墨作为阳极，而铁素体作为阴极，从而/0e e E E ->造成铁碳合金强烈的腐蚀。

2 冷加工对耐蚀性的影响影响：冷加工导致的变形回明显促进材料的腐蚀腐蚀加速的机制：金属内部的位错密度大大增加，表面的活性点也大大增多，导致腐蚀速率加快。

退火消除：冷加工后再对材料进行退火处理，耐蚀性能可以得到基本恢复。

3 钢中的碳及杂质元素对耐蚀性的影响：碳的影响：依赖介质类型①在还原性酸中影响：含碳量的增加，碳钢和铸铁的腐蚀速率加大,铸铁腐蚀速率比碳钢高。

腐蚀机制：碳含量增加，渗碳和石墨数量增加，氢去极化腐蚀过程中，阴极面积加大。

②在氧化性酸中含碳量较低：渗碳体数量也较少，未能促进合金钝化。

此时，合金处于活化状态，腐蚀速率随合金中阴极相（渗碳体）的数量增多而增大。

当碳含量超过一定限量：铁碳中有会形成比渗碳体电位更正的石墨相，使阴极相面积增大，有利于阳极相的钝化，促进铁碳合金钝化，腐蚀速率下降。

4 S—加速腐蚀硫与铁或锰生成的硫化物呈阴极相，阴极相夹杂物增加了微电池数目；易生成硫化氢，产生氢去极化作用，加速铁碳合金在酸性溶液中的腐蚀；硫化物存在于晶尖上，导致电解液中出现晶间腐蚀。

硫化物膜比其他膜保护性差，降低金属的化学稳定性；（特别是当金属与大气和中性水溶液接触时，硫促进局部腐蚀的发生，表现出较大的危害性，硫化物类杂质明显促进孔蚀的萌生。

硫对抗氢腐蚀及硫化氢应力腐蚀是不利的，提高含硫量促使氢诱发破裂敏感性上升，缩短氢腐蚀和氢脆破坏时间。

）5 飞溅带>全浸带>大气带>潮差带>海土带6 铸铁的耐蚀性（铸铁含碳量一般在2%以上）：铸铁耐蚀性机理：铸铁中含碳量高，碳以片状碳化物或石墨的形式存在，这些碳化物或石墨片在腐蚀介质中的电位要比铁基体相的电位高，因此作为阴极与铁基体形成微电池，从而显著促进铁的腐蚀。

（铸铁的耐蚀性要比碳钢差的多）提高铸铁耐蚀性的方法：在铸铁中加入Si、Cr、Al等合金元素，在表面形成连续而致密的保护膜；加入Cr、Mo、Cu、Ni等元素，提高铸铁基体的电极电位；减少石墨数量，进行球化处理，将石墨变为球形或加入合金元素获得单相金属基体等，通过上述措施改善铸铁的组织。

第三章耐腐蚀低合金钢1 硫酸露点腐蚀（1）腐蚀机理：在以高硫重油或劣质煤为燃料的燃烧炉中，燃料中的硫燃烧后转变为SO2，SO2与O2进一步反应生成SO3。

SO2通常随燃气排除，但SO3也可以与燃气中的水蒸气结合生成硫酸，凝结在低温部件上，造成腐蚀，称为硫酸露点腐蚀或露点腐蚀。

（2）腐蚀发生部位：硫酸露点腐蚀常发生在锅炉系统中温度较低的部位。

（3）防止硫酸露点腐蚀的方法：①采用含硫量低的重油燃料，通常燃料中硫含量低于0.5%时不会发生硫酸露点腐蚀。

②低过剩空气燃烧法，过剩空气减少可以减少SO2与空气中O2发生反应生成SO3的机会，从而减少凝聚硫酸的量。

③重油中加入能与SO3化合生成无腐蚀作用物质的缓释剂或添加剂。

④改变露点腐蚀严重部位的工作温度，由于露点腐蚀最为严重的部位位于露点温度以下几十度的范围，如果有可能，将材料或部件的工作温度适当调整，避开这一温度，可以大大减轻腐蚀。

⑤使用耐硫酸露点腐蚀钢种。

2应力腐蚀的本质是氢脆钢在硫化氢溶液中的主要反应如下：Fe+H2S→FeS+2Had产生的氢原子吸附在钢的表面，进而又两种可能的反应：2Had→H2↑2Had→2Had （Fe）3 湿H2S环境中的开裂类型：氢鼓泡(HB)、氢致开裂(HIC)、硫化物应力腐蚀开裂(SSCC)、应力导向氢致开裂(SOHIC)。

4 影响应力腐蚀开裂的因素:(化学成分）①有害元素：C含量提高时钢强度增高，淬火马氏体数量增多，破裂倾向增大；Mn和S在钢中会优先结合形成硬度低于基体的硫化锰，在钢材轧制后形成沿轧制方向伸长的硫化锰夹杂，往往成为氢致开裂的裂源；P和Ni具有促进渗氢的作用。

②有益元素：Mo、Nb、Ti、V能促进细小稳定的球形碳化物形成，提高钢的抗开裂能力；稀土元素，可促使钢中的硫化物夹杂球化，改善钢的横向冲击韧性，也提高抗破裂能力；Al和B对抗硫化氢应力腐蚀破裂性能有益。

5 温度对应力腐蚀的影响：温度升高，原子扩散速度加快，因为有利于有硫化氢还原出来的氢原子进入钢中，但温度升高也有利于钢中的氢原子及分子氢向外迁移，综合的影响是在室温（20-30℃）附近钢的硫化氢应力腐蚀开裂速度最快，温度降低或升高都会使开裂速度明显降低。

6 PH值对应力腐蚀的影响：在酸性溶液中硫化氢能够稳定存在并更容易进入钢中，因此随着溶液pH值降低，开裂倾向增大，当溶液pH值大于9时一般不会开裂。

7 材质强度对应力腐蚀的影响：钢的硫化氢开裂与强度关系密切，强度越高，开裂倾向越大。

8 耐硫化氢应力腐蚀破裂钢的设计特点：①严格控制有害元素P、S的含量，控制Ni含量；②淬火后进行高温回火以消除马氏体组织；③加入Mo、Ti、Nb、V、Al、B、稀土等元素促进细小均匀的球形碳化物形成，以弥散强化来补充高温回火损失的强度并提高抗裂性能；④此外还设法改进冶炼工艺控制硫化物夹杂的形状、数量和分布。

9 氢损伤实验：制造一双层的圆柱性容器，内层为厚度大3.2mm的衬里，可承受2026MPa 的油压而无损坏。

在通入分子氢加压且压力达到558.4 MPa时，氢能迅速穿透。

将此圆柱形容器清理后再盛油加压到405.2MPa，发现油能通过容器壁，导致压力在2h内下降到50.65MPa。

试验后用低倍显微镜仔细检查内衬，未能查出有任何缺陷，不过再把它充以0.689MPa 的氢置于水中时，在1min内就可以发现在整个衬里的外表面上有很多小氢气泡。

10 钢铁在高温、高压、富氢介质中发生氢腐蚀有：脱碳，氢致裂纹和氢致开裂，氢鼓泡第四章耐热钢与高温合金（对于耐热钢来说，最重要的性能是高温下的抗氧化性和热强性）1 氧化膜的中的空位（氧化膜形成后，继续氧化的要求是氧扩散到膜/金属界面，或者金属扩散到膜/气界面，反应才能继续。

金属或氧在膜中的扩散一般是通过空位扩散机制进行的，因此氧化物中空位缺陷越多，扩散越快，氧化速度越快。

）①具有较好保护性的Al2O3和Cr2O3氧化膜②保护性较差的FeO、NiO膜氧化膜的致密性（致密性PBR=氧化物中金属离子体积/金属中金属原子体积，表示金属氧化转变成氧化物以后产生的体积变化）PBR>1，体积增大，压应力；PBR<1，体积减小，张应力，不能形成连续膜。

PBR 是不是越大越好？在1~2之间最好，这时氧化膜中产生一定程度的压应力，有利于膜的致密性。

PBR过大导致膜中应力过大，氧化膜也容易破裂。

2 提高钢热强性的方法：钢的强化途径有四种：固溶强化、弥散强化、晶界强化和形变强化（1）固溶强化：①方法：在钢中加入W、Mo、Cr、Ni、Nb、V、N等元素。

②机制：加入的合金元素固溶在钢的晶体结构中，使晶格发生畸变，提高位错运动阻力，使得晶体的滑移变形困难。

降低元素在固溶体中的扩散速度，提高钢的恢复与再结晶温度，降低蠕变速率。

（2）晶界强化：①原理：低温，晶界能有效地阻碍位错的滑移，细晶粒钢的强度高于粗晶粒钢；随着温度升高，晶粒本体和晶界的强度都逐渐降低，但晶界强度的降低较快，在高温下，晶界强度低于晶内，这时沿着晶界很容易发生晶粒之间的滑动和蠕变，晶粒越细，钢的高温持久性能越差。

②耐热钢和高温钢选择方法：选择较粗的晶粒度；加入有强化晶界作用的微量元素如B、Zr、Mg和稀土元素等；冶金过程中严加控制降低晶界的强度O、S、Bi、Pb等元素含量（3）弥散强化：①机理：在基体材料中析出细小、弥散分布的坚硬第二相粒子，能够有效地阻碍位错的运动，产生显著的强化效果。

②方法：耐热钢中加入Mo、W、Cr等碳化物形成元素，析出MC、M6C 和M23C6碳化物，实现强化效果。

3 金属氧化影响因素：①热力学因素：氧化反应由自由能△G<0，氧化反应自发；△G越负，氧化反应倾向越大；随温度的升高，△G升高，氧化反应的热力学倾向降低。

②动力学：氧化过程中，决定反应的是反应动力学因素，随温度的升高，氧化反应的速度急剧升高；4 金属的氧化成膜过程：①吸附到金属表面上的气体与金属原子反应生成薄膜氧化物，此阶段由于氧化膜很薄，不能对氧化反应起到明显的阻碍作用，总的氧化速度决定于氧化反应速度，氧化速度、氧化膜的增厚与时间成直线规律。