同学们这一讲我们讨论腐蚀的种类以及各自的防止措施
我们还是从高温氧化腐蚀开始讲
对于像铁这些金属
室温下就可以发生氧化
温度越高氧化越严重
有些金属
比如钛室温下耐腐蚀
因为钛与氧生成氧化钛
氧化钛致密与钛基体结合牢固
钛在室温下耐氧化腐蚀
但是温度超过550度
氧原子就能穿过氧化膜
与内部的钛继续反映
因此550度以上钛的抗氧化能力下降
也就是说高温加速金属的氧化程度
比如
工业应用的加热炉的炉底板、炉栅、锅炉的过热器、汽轮机燃烧室
这些都发生高温氧化腐蚀
如何防止金属高温氧化腐蚀呢
一个是选择抗氧化的材料
比如耐热钢、耐热铸铁、高温合金、陶瓷材料
这些材料本征具有优异的抗氧化性能
其次是金属表面进行涂层
表面喷涂铝或者陶瓷材料
保护内部金属不被氧化
这是高温氧化腐蚀的情况
对于电化学腐蚀呢
首先我们要了解电化学腐蚀的条件
比如电化学腐蚀一定会存在电极电位差
电极电位差可以因为不同的金属
也可以来自于同一金属成分分布的不均匀、或者表面状态差异造成电极电位差不同
腐蚀介质包括各种酸碱盐容易、海水、海洋气氛、含微量腐蚀介质的潮湿空气等等
这些都对金属具有腐蚀性
电化学腐蚀的特点是速度快、有选择性
只有电极电位低的部分被腐蚀所以它的危害非常大
我们经常会看到因为水管、暖气管爆裂导致停水、停暖
暖气管、水管的爆裂多数情况来源于腐蚀
常见的电化学腐蚀有电偶腐蚀
这是异类材料也就是不同的材料连接在一起
由于电极电位不同而发生的电化学腐蚀
低碳钢铆钉固定铜板就会产生电偶腐蚀
第二类电化学腐蚀是小孔腐蚀
金属表面微小区域因为氧化膜破损或者析出相和夹杂物剥落
使该处电极电位降低出现小孔并且这个小孔向深度发展最后导致这个零件穿孔
这种现象也称点蚀
这是内燃机气缸套使用中发生了小孔腐蚀
第三类是缝隙腐蚀
腐蚀介质进入零件的缝隙中出现缝隙金属加速腐蚀的现象
比如法兰连接或者是铆钉连接的压紧面
如果存在0.025-0.1mm缝隙就可以在介质中发生缝隙腐蚀
如何防止电化学腐蚀呢
首先在腐蚀介质中工作的零件选材一定要选耐腐蚀性能优良的材料
其次呢就是在零件表面度Ni\Cr、工业上还有热浸镀An,Sn等元素
其它的一些方式也有热喷涂耐腐蚀涂层以及搪瓷
如果零件在腐蚀介质中工作
还可以考虑加缓蚀剂
比如在原油、天然气等含H2S介质中加少量的吡啶和喹啉等
这些都可以降低腐蚀速度
最后就是电化学保护方面
比如牺牲阳极和外加阴极
这些都能有效的保护零件不受腐蚀
前面我们提到
如果既有腐蚀介质又有力的作用
情况变得更加糟糕
这种力和腐蚀联合作用带来一种特殊的腐蚀
我们称为应力腐蚀
近代发生过多起应力腐蚀导致开裂或者零件构件断裂的严重事故
比如黄铜冲压的子弹壳的季裂
这个季是季节的季就是说子弹壳在阴雨潮湿的季节发生开裂
这是典型的腐蚀介质、它的介质为潮湿的空气（其实含有微量的NH4）
那么应力从哪里来呢、是子弹壳在冲压过程中的残余应力
另一起事故就是应力腐蚀开裂导致的桥梁断裂
因为空气中含有微量的H2S导致
输油管因为油含有H2S发生应力腐蚀而使管道爆裂
锅炉因为水中有微NaOH发生脆性断裂而导致锅炉爆炸等等
从这些工程例子我们讨论一下什么是应力腐蚀呢
那么应力腐蚀它指的是零（构）件在拉应力和特定介质联合作用下产生的低应力脆断现象
应力腐蚀是在拉应力和腐蚀介质联合作用下发生的断裂
其实人们也是从断裂事故中意识到应力腐蚀开裂的
为什么呢
因为引起零件应力腐蚀开裂的应力很低
假如如果没有腐蚀介质
那么在这么低的应力下是不能引起零件断裂的
还有如果没有力的作用
材料在腐蚀介质中是耐腐蚀的
但是力和腐蚀介质联合作用会导致零件发生脆性断裂
也就是我们讨论的应力腐蚀开裂
研究中还发现
应力腐蚀开裂是有特定介质和拉应力配合下发生的
这个表给出了常用合金和发生应力腐蚀的介质
比如低碳钢和低合金钢
在NaOH溶液、海水、海洋性和工业性气氛、沸腾硝酸盐溶液等发生应力腐蚀开裂
铝合金在氯化物水溶液、海水以及潮湿工业气氛发生应力腐蚀开裂
铜合金在氨蒸汽、含氨气体、含铵离子的溶液中发生应力腐蚀开裂
应力腐蚀开裂的原因是什么呢
研究发现应力腐蚀开裂通过裂纹的形成和扩展进行的
主要原因是拉应力作用下材料表面的钝化膜被破坏
在钝化膜破坏的地方产生裂纹
因为钝化膜一破坏裂纹形成的话这个地方电极电位比其他地方低
那么腐蚀介质就会腐蚀裂纹
使得裂纹继续扩展
最后导致零件发生断裂
这是应力腐蚀的主要机制
其他机制请同学们课后自己查阅学习
我们清楚了应力腐蚀的原因和机制
对于实际应用来讲
更重要的是如何防止应力腐蚀开裂
我们找出抗力指标供设计人员选材时候参考
对于应力腐蚀开裂
提出了应力腐蚀临界应力场强度因子
我们记为Kiscc，当然iscc是下标
表示拉应力和特定介质联合作用下材料抵抗裂纹失稳扩展的能力
如果外力引起的外加应力应力场强度因子小于Kiscc、裂纹不扩展；
这时候零件是安全的
假如外力引起的应力强度因子大于Kiscc、裂纹扩展导致断裂
那么Kiscc是怎么来的呢、我们可以通过实验测试
那么测试的时候必须用带裂纹试样测试
按照国标进行
这里不详细讲解
同学们课后看一下资料了解
下面我们来讲一讲如何防止应力腐蚀开裂
其实实际上我们有一些措施的
第一就是减小或者消除拉应力
加工过程中的残余应力一定要通过去应力退火消除
比如我们刚才举例的黄铜子弹壳的季裂
子弹壳冲压后必须经过去应力退火去除残余应力
第二选择就是在选材的时候选择Kiscc高的材料
提高材料在介质中抵抗裂纹扩展阻力
最后改善腐蚀介质清除引起应力腐蚀开裂的有害物质
关于腐蚀这种失效形式
我们就讲到这里