第六周-金属材料的耐蚀性能优秀课件.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,金属的耐蚀性能,1,铁碳合金,2,高硅铸铁,3,低合金钢,4,不锈钢,5,有色金属及其合金,1,第一节 铁碳合金,铁碳合金,：碳钢和普通铸铁，是工业上应用最广泛的金属材料。,特点,：产量大，价格低廉，有较好的力学性能及工艺性能；,耐蚀性较差,，可采用多种方法进行保护；,主要的结构材料，,注意其强度,。普通铸铁脆性材料，强度低。,2,一、合金元素对耐蚀性能的影响,铸铁在大气、海水、酸、碱、盐和其他介质的作用下都会发生腐蚀。不同的使用条件，不同的腐蚀环境，腐蚀过程、机理不同，腐蚀形式也不相同。,铁碳合金的基本组成元素为铁和碳，基本组成相为铁素体、渗碳体及石墨。,由于在铸铁中,渗碳体（阴）,的电极电位高于,铁素体（阳）,，而,石墨（阴）,的电极电位又比渗碳体的高，与电解质溶液接触过程微电池，促进腐蚀。,铸铁在各种环境中的耐蚀性主要由,其成分和微观组织结构决定,。铸铁成分中各元素对其耐蚀性都有影响，,碳、硅、锰、磷、硫,是铸铁中必然存在的元素。,3,（,1,）碳（,C,）,碳量愈高，其组织中石墨和渗碳体的含量就愈高。阴极面积增大，析氢反应加速。,在非氧化性酸中,的腐蚀速度随含碳量增加而加快。,在氧化性酸中,，阴极组分石墨和渗碳体使合金易转变为钝态，腐蚀速度下降。,在中性溶液中,，阴极为氧的去极化作用，含碳量变化对腐蚀速度无重大影响。,4,5,（,2,）硅元素（,Si,）,铸铁中通常都含有,1,3,的硅。,当硅含量达到,4,左右时，可适当增加铸铁的耐蚀性。,而当硅含量达到,14,以上时，铸铁的耐蚀性将显著提高。不过硅含量的增加会使得铸铁的力学性能变得很差，当硅含量大于,16,时，铸铁就会变得很脆、很难加工、因此，,铸铁中硅含量一般控制在,14,16,内。,硅的加入，可在铸铁表面形成致密的,SiO,2,保护膜,，这层膜具有很高的电阻率和较高的化学稳定性，阻止腐蚀介质对铸铁的进一步腐蚀。,硅的加入还可以使铸铁组织中的基体金属即阳极区域,产生钝化,，提高电极电位，有效地提高铸铁的抗化学腐蚀和电化学腐蚀能力。,6,其他元素,（,3,）锰（,Mn,）,锰和硅在通常含量范围内,(Mn 0.5,0.8,，,Si,1,2,),，并不影响铸铁的耐蚀性能。,（,4,）硫（,S,）,硫与铁、锰反应,生成硫化物,呈单独相析出，起阴极夹杂物的作用，,加速腐蚀,（特别在酸性溶液中）。,（,5,）磷（,P,）,磷（,0.05%,0.5,），并不能改变铸铁在中性介质和大气条件下的耐蚀性能，但在某些介质，如未浓缩的无机酸溶液中，磷含量提高，促进析氢反应，导致耐蚀性下降。,7,总的来讲，上述各元素在通常含量范围内对铸铁耐蚀性的影响并不明显。为了改善铸铁耐蚀性，通常向铸铁中加人,Ni,、,Cr,、,Si,、,Cu,和,Al,等合金元素；,Ti,（钛）、,V,（钒）,等元素偶尔也作为合金元素加入。这些元索单独或联合加入对改善铸铁的耐腐蚀性和耐热性有很大的作用。,8,二、耐蚀性能,1,在中性或碱性溶液中,（,1,）在中性溶液中,钢碳合金腐蚀主要为氧去极化腐蚀。,（,2,）在碱性溶液中,稀碱溶液（,30%,），缓释作用，因为在合金表面生成钝化膜。,浓碱溶液（,30%,），钝化膜溶解，随温度上升，腐蚀加剧。,碱溶液（,5%,）,+,拉应力碱脆,（液氨、制碱工业）,9,2,在酸中,盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸、有机酸,判断：,酸分子的酸根是否具有氧化性。,非氧化性酸：阴极是氢离子的去极化作用；,氧化性酸：阴极是酸根的去极化作用。,10,（,1,）盐酸,典型非氧化性酸，铁碳合金的电极电位低于氢的电位，腐蚀过程是析氢反应。,腐蚀速度随酸的浓度的增高而迅速加快。,同一浓度下，温度上升，腐蚀速度也直线上升。,在盐酸中，铸铁的腐蚀速度碳钢,铁碳合金不能直接用作处理盐酸设备的结构材料！,11,（,2,）硫酸,腐蚀速度与硫酸浓度有关,。,C,50%,，非氧化性酸，析氢反应，腐蚀速度随浓度增大而加大，,47%,50%,腐蚀速度达到最大值；,50%,C,75%,，腐蚀速度下降；,75%,C,80%,，碳钢钝化，腐蚀速度很低；,100%,C,，过剩,SO,3,，碳钢腐蚀速度重新增大。,碳钢在发烟硫酸中的使用浓度范围,105%,。,12,铸铁与碳钢的耐蚀性相似，除发烟硫酸外，在,85%,100%,的硫酸中非常稳定。,总结：,浓硫酸，温度较高，流速较大,铸铁,发烟硫酸,碳钢（铸铁,晶间腐蚀）,60%,的硫酸,铁碳合金不能使用,温度,65,铁碳合金不能使用,13,14,钝化,碳钢在硝酸中的钝化随温度的升高而破坏，同时当浓度增加时，又会产生晶间腐蚀。,碳钢与铸铁都不宜作为处理硝酸的结构材料。,（,3,）硝酸,15,（,4,）氢氟酸,低浓度（,48%,50%,）：迅速腐蚀；,高浓度（,75%,80%,，,65,下）：良好稳定性。（铁的氟化物膜）,在无水氢氟酸中，碳钢耐蚀性更强，但浓度,70%,时，很快腐蚀。,碳钢制作储存和运输,80%,以上的氢氟酸容器。,16,（,5,）有机酸,对铁碳合金腐蚀性最强的有机酸：,草酸、甲酸、乙酸和柠檬酸,。（但是，与同等浓度的无机酸相比，腐蚀性要弱很多）,铁碳合金在有机酸中的腐蚀速度随酸中含氧量增大及温度升高而增大。,17,3,盐溶液中,中性、酸性、碱性、氧化性盐溶液,（,1,）中性盐溶液（,NaCl,）,阴极：溶解氧控制的,吸氧腐蚀,随浓度增加，腐蚀速度存在一个最大值，之后逐渐下降。,盐浓度增加，溶解氧含量下降，腐蚀速度降低；,盐浓度增加，溶液导电性增加，腐蚀速度上升。,钢铁在高浓度的中性盐溶液中，腐蚀速度较低。,18,（,2,）酸性盐溶液,两个阴极反应：,吸氧反应和析氢反应，强烈腐蚀,。,对于铵盐：,NH,4,+,离子与铁形成络合物，增加腐蚀性；高浓度的,NH,4,NO,3,，由于,NO,3,-,的氧化性，促进腐蚀。,（,3,）碱性盐溶液（,Na,3,PO,4,，,Na,2,SiO,3,）,pH,10,时同稀碱液一样，腐蚀速度较小，因为生成铁盐膜，具有保护性，,腐蚀速度降低,。,19,（,4,）氧化性盐溶液,强去极剂，加速腐蚀；（,FeCl,3,、,CuCl,2,、,HgCl,2,等）,良好的钝化剂，阻止腐蚀。（,K,2,Cr,2,O,7,、,NaNO,2,等）,腐蚀速度氧化能力,不成正比,20,4,在气体介质中,高温气体腐蚀、常温干燥气体腐蚀,（氯碱厂的氯气，硫酸厂的,SO,2,及,SO,3,等，对铁碳合金腐蚀不强烈）、,湿气体腐蚀,（,Cl,2,，,SO,2,及,SO,3,等，腐蚀强烈，腐蚀性能与酸相似）,5,在有机溶液中,无水甲醇、乙醇、苯等中，碳钢是耐蚀的；,在纯的石油烃类中，碳钢是耐蚀的，,但是若有水的存在，会遭受腐蚀,。,21,总结,：,碳钢和普通铸铁的耐蚀性虽然基本相同，但,又不完全一样？,（如在浓硫酸中）。在自然条件下，铸铁比碳钢耐蚀性强。,铸铁的含碳量高，促进钝化；同时铸铁在铸造时形成的铸造黑皮起一定的保护作用；,铸铁有石墨化腐蚀倾向。,22,硅是铸铁中的常规元素之一，它在普通铸铁中的含量一般,不超过,3%,。但是，当硅含量,超过,3%,时，硅作为一种重要的合金元素，对铸铁的组织和性能产生重要影响。,当,硅含量为,4,6%,时，铸铁具有良好的高温组织稳定性。同时，硅促进铸铁表面形成一种含有硅酸铁的致密,氧化膜,，降低铸铁在高温下的氧化速度。因此，这种成分范围的铸铁是成本低廉的,良好的耐热材料,。,由于硅含量的增加会导致铸铁中铁素体量的增加，因而其,强度下降,，延伸率和冲击韧性提高，但随着含硅量的增加，铁素体,逐渐脆化,。,第二节 高硅铸铁,23,当硅含量,超过,14%,时，其耐腐蚀性提高十分显著。这种高硅铸铁是一种良好的耐腐蚀材料。但是当硅含量,超过,18%,时，铸铁明显变脆,并难以加工。,最常用的高硅铸铁的含硅量为,14,15%,。,高硅铸铁之所以有高的耐腐蚀性是因为在适当的介质条件下，高硅铸铁的表面形成了一层致密的,二氧化硅保护膜,。,当含硅量低于,14%,时，铸铁的耐腐蚀性受氧化铁膜控制。当含硅量高于,14%,时，耐腐蚀性受二氧化硅膜控制。因此高硅耐蚀铸铁的含硅量一定要大于,14%,。,含硅,10%,16%,的一系列合金铸铁称为高硅铸铁。,24,一、性能特点,（,1,）耐蚀性能,高硅铸铁之所以有高的耐腐蚀性是因为在适当的介质条件下，高硅铸铁的表面形成了一层致密的二氧化硅保护膜。,高硅铸铁在诸如醋酸、磷酸、硝酸、硫酸、铬酸及温度不高的盐酸等大多数介质中具有良好的耐腐蚀性。,对于能溶解,SiO,2,膜的溶液或能穿透,SiO,2,膜的离子，普通高硅铸铁是不耐蚀的，因为,SiO,2,与碱生成可溶性的硅酸盐，与氢氟酸生成气态的四氟化硅等使保护膜破坏。,25,（,2,）力学性能,硬而脆，力学性能差，应避免承受冲击力，不能用于制造压力容器。铸件一般不能采用除磨削以外的机械加工。,26,二、机械加工性能的改善,硅系耐蚀铸铁由于含硅量高，脆性较高，因此不能承受冲击载荷。,向含,15%,硅的铸铁中,加入稀土镁合金,可以使石墨球化，提高其强度，同时由于提高了组织的致密性而进一步提高其耐腐蚀性能。,在含硅,13.5%,15%,的高硅铸铁中加入,6.5%,8.5%,的,铜,可改善机械加工性能，耐蚀性与普通高硅铸铁相近，但在硝酸中较差。,在含硅量为,10%,11%,的中硅铸铁中外加入,1%,2.5%,的,钼,、,1.8%,2.0%,铜,和,0.35%,稀土金属,等。,以上高硅铸铁不耐盐酸，可增加钼含量形成氯氧化钼保护膜，不溶于盐酸，抗盐酸腐蚀性强,抗氯铸件,27,28,三、应用,耐酸腐蚀性能优越，广泛用于化工防腐蚀，最典型的牌号是,STSi15,，主要用于制造耐酸离心泵、管道、塔器、热交换器、容器、阀件和旋塞等。,29,缺点,：质脆，安装、维修、使用时小心。安装时,不能用锤敲打,；装配准确，避免局部应力集中现象；操作时严禁温差剧烈，或局部受热，特别是开停车或清洗时升温和降温速度必须缓慢；不宜用作受压设备。,30,第三节 低合金钢,低合金钢：合金元素质量分数小于,3%,的碳钢。,低合金钢是相对于碳钢而言的，是在碳钢的基础上，为了改善钢的一种或几种性能，而有意向钢中加入一种或几种合金元素。,加入的合金量超过碳钢正常生产方法所具有的一般含量时，称这种钢为合金钢。当合金总量低于,3%,时称为,低合金钢,。合金含量在,3-10%,之间称为,中合金钢,；大于,10%,的称为,高合金钢,。,31,优点：,（,1,）改善钢在不同腐蚀环境中的耐蚀性,耐蚀低合金钢；,（,2,）合金元素少，成本低，强度高，综合力学能力及加工工艺性能好；,（,3,）耐蚀性比碳钢优越；,（,4,）高强度值（包括高温强度值）。,在自然条件下（特别在大气中）有着比碳钢强的耐蚀性能以及耐高温气体腐蚀性能。,32,一、在自然条件下的耐腐蚀,当使用低合金高强度钢时，希望取其强度高的优点而用较薄的截面，这不仅是为了节省重量而且也是为了尽可能的经济。但是，必须要充分考虑腐蚀这一因素，,钢材截面愈薄就愈应注意防腐,。,任何钢结构的防腐一般都是通过在表面上涂防腐层并且对防腐层加以保护的方法来达到的。,33,一些低合金高强度钢具有良好的耐大气腐蚀性能，其不仅可以提高防腐涂层的效果，而且在某些情况下,采取适当的预防措施甚至还可以在不涂层的状态下暴露在大气中使用,（一种有名的耐大气腐蚀钢,含铬、镍、铜、磷的低合金钢，开始时生锈，随后完全停止锈蚀）。,没有任何一种材料耐有可能存在的所有腐蚀条件，低合金高强度钢的耐大气腐蚀性能随合金元素的组分和含量而改变。,提高低合金钢耐大气腐蚀性能的元素是铜、磷、硅、铬、镍和钼。,34,16Mn,有名的低合金高强度钢,16MnCu,性能更优良（如果加入少量铬和镍，耐蚀性大为提高）,铜和铬,的加入改善钢的钝化性能；,镍,的加入提高钢的耐酸耐碱性，提高耐腐蚀疲劳及耐海水腐蚀的能力。,高耐候性结构钢,含铜钢，耐大气腐蚀，良好的塑性及可焊性，加工薄壁件，与表面涂料结合力较强。,中国,10MnSiCu,、,09MnCuPTi,35,二、在高温氢气氛中的耐蚀性,高温氢腐蚀主要发生在合成氨工业中的氨合成塔。,氢侵蚀作用,：脱碳生成,CH,4,.,防止,：钢中加入能形成稳定碳化物的合金元素，防止氢与钢中的碳反应发生脱碳现象。,合金元素,：铬、钼、钒、钨、钛等。,36,氨合成塔,是在高压、高温下用来使氮气和氢气发生催化反应以进行氨合成的设备。氨合成塔是合成氨厂的心脏，是一种结构复杂的反应器。,现在工业上氨合成是在压力,15.2,30.4MPa,、温度,400,520,下进行的，为防止高压、高温下氢气对钢材的腐蚀，氨合成塔由,耐高压的封头、外筒和装在筒体内耐高温的内件组成,。内件外有保温层，操作时进塔的冷气体流过内、外筒间的环隙，从而避免外筒温度过高。这样，,外筒,只承受高压，可用,低合金高强度钢制作,。,内件,虽然是在高温下操作，但是只承受氨合成塔进出口的压力差，可用,耐热镍铬合金钢制作,。,37,含钼钢和铬钼钢比碳钢耐氢侵蚀性能好，,含钼、铬的量越高，耐蚀性越高,。（,3.0%Cr,，,1.5%Mo,的钢具有相当好的耐氢侵蚀性能）,缺点,：铬、钼等合金元素加入能引起形成氮化物的可能性。,常用材料：,18-8,不锈钢、奥氏体不锈钢,中国 抗氢、氮、氨侵蚀的低合金钢：,10MoVNbTi,、,10MoVWNb,（制作化肥生产中,400,左右的抗氢、氮、氨腐蚀的高压管及炼油厂,500,以下的高压抗氢装置）,38,第四节 不锈钢,定义,：不锈钢（,Stainless Steel,）指铁基合金中,铬含量（质量分数）大于等于,13%,的一类钢的总称。,将耐大气或弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢，而将耐强腐蚀性酸类等化学介质腐蚀的钢称为不锈耐酸钢。,39,特征性能,性,能,特,征,（,1,）不锈钢具有较高的,耐蚀性,，耐热性,（,2,）不锈钢应具有一定的力学性能，较好,的高温强度，抗氧化性，是低温结构材料。,（,3,）不锈钢应有良好的工艺性能。管材、,板材、型材等要经过加工变形制成构件，,因此不锈钢的工艺性也很重要，主要有焊,接性、冷变形性、耐磨性等，是无磁材料。,40,分 类,按化学成分分类：,（,1,）铬不锈钢,Cr,13,型、,Cr,17,型钢,（,2,）铬镍不锈钢,18-8,型和,17-12,型钢,超低碳不锈钢、超纯不锈钢、专用钢,41,不锈钢通常按基体组织分为：,1,、,铁素体不锈钢,含铬,12,30,。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。,2,、,奥氏体不锈钢,含铬大于,18,，还含有,8,左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好，可耐多种介质腐蚀。,3,、,奥氏体,-,铁素体双相不锈钢,兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点，并具有超塑性。,4,、,马氏体不锈钢,强度高，但塑性和可焊性较差。,5,、,沉淀硬化型不锈钢,42,不锈钢耐蚀的原因：,铁铬合金表面形成了一层,富铬钝化膜,（,1,10mm,）。,提高不锈钢耐蚀性的途径就是在铁铬合金基础上,添加或降低某些元素,。,43,为了提高不锈钢抗点蚀的能力，可以从,改善腐蚀环境和材料,两个方面采取相应的措施：,（,1,）,减少溶液中的卤素离子浓度,，特别在结构设计,上要注意尽量避免有溶液的滞留区，防止卤素离子,的局部浓缩；,（,2,）,提高溶液的流速,，防止杂质附着于金属表面，,因为被杂质覆盖的部分往往供氧不足，容易形成,钝性,-,活性电池；,44,（,3,）,添加缓蚀剂，,例如能抑制点蚀的各种阴离子,OH,-,、,NO,3,-,、,SO,4,2-,、,ClO,4,-,，它们能优先于,Cl,-,吸附在金属表面而阻止,Cl,-,的作用；,（,4,）不锈钢中,增加,Cr,、,Mo,等合金元素；,（,5,）,采用阴极保护,，使不锈钢的腐蚀电位往负方向移动至保护电位,E,p,以下而处于钝化区，则点蚀就不会发生。,45,三、主要合金元素对耐蚀性的影响,1,、铬（,Cr,）：不锈钢中最主要的耐蚀合金元素,铬是热力学不稳定但容易钝化的金属，并具有过钝化倾向。,符合塔曼定律，,Cr/Fe,的原子数之比为,1/8,或,2/8,；铬含量越高，耐蚀性越好；但超过,30%,会降低钢的韧性。,不锈钢中的元素,46,2,、镍（,Ni,）：扩大奥氏体相区的元素,镍属于热力学不够稳定的金属，但却比铬、铁稳定。镍也是能钝化的金属，其钝化倾向比铁大些，但不如铬。,改善钢的塑性及加工、焊接等性能，提高耐热性。,47,3,、钼（,Mo,）,由于钼以氧化物形式被固定在这种致密膜中，不易被,Cl,-,作用，所以使高铬钼不锈钢对,酸性氯化物,溶液具有很高的耐孔蚀性能。,提高不锈钢抗海水腐蚀的能力，以及耐全面腐蚀和局部腐蚀的能力。,48,4,、碳（,C,）,（,1,）扩大奥氏体组织，提高钢的强度；,（,2,）与铬形成碳化物，使铬含量相对减少，形成微电池，降低耐蚀性，易发生晶间腐蚀。,以耐腐蚀为主的,不锈钢应降低碳含量,（,0.08%,），随着含碳量的降低，可提高耐晶间腐蚀、点蚀等局部腐蚀的能力。,49,5,、锰和氮（,Mn,和,N,）,Mn,有效扩大奥氏体相区，稳定奥氏体组织，增加氮在钢中的溶解度；但锰会使含铬低的不锈钢耐蚀性降低，加工工艺性能变坏。,氮可提高钢的耐蚀性能；但形成氮化物，易发生点蚀。一般含量,0.3%,，否则钢材气孔量增多，力学性能变差。,Mn,和,N,共同加入节省,Ni,元素。,50,6,、硅（,Si,）,硅在相应的合金中分别具有耐氯化物腐蚀破裂、耐点蚀、耐浓热硝酸和发烟硫酸、抗氧化、耐海水腐蚀（,Cl,-,）等作用。,不锈钢随硅含量增加，,耐应力腐蚀破裂性能显著改善,。硅改善,Cr-Ni,不锈钢耐应力腐蚀破裂性能，是依靠加硅形成的富硅保护膜来实现的。,51,7,、铜（,Cu,）,铜是低合金钢、不锈钢、镍基合金、铸铁中常用的耐蚀合金元素之一。,Cr-Ni,不锈钢中加入,2,3,Cu,，能提高钢对中等浓度热,H,2,SO,4,和盐酸的耐蚀性。,另外，不锈钢中加入,Cu,可以不同程度地减弱钢在海水（,Cl,-,）中的缝隙腐蚀。,52,8,、钛和铌（,Ti,和,Nb,）：强碳化物的形成元素,与,C,优先形成碳化物，避免或减少碳化铬,的形成，,降低由于贫铬引起的晶间腐蚀的敏,感性,。,稳定化不锈钢加钛，焊接材料中加铌。,53,发展方向,由于不锈钢已具备建筑材料所要求的许多理想性能，它在金属中可以说是独一无二的，而其发展仍在继续。为使不锈钢在传统的应用中性能更好，一直在改进现有的类型，而且，为了满足高级建筑应用的严格要求，正在开发新的不锈钢。由于生产效率不断提高，质量不断改进，不锈钢已成为建筑师们选择的最具有成本效益的材料之一。,不锈钢集性能、外观和使用特性于一身，所以不锈钢仍将是世界上最佳的建筑材料之一。,54,（,1,）尽量低的含碳量,含碳量越低，耐蚀性越好。,（,2,）节省资源（,Ni,）,（,3,）开发可在恶劣环境中使用的不锈钢,海水、高温浓硫酸等,（,4,）不锈钢的民用化（质优价廉）,55,不锈钢不会产生腐蚀、点蚀、锈蚀或磨损。,不锈钢是建筑用金属材料中强度最高的材料之一。,由于不锈钢具有良好的耐腐蚀性，所以能使结构部件永久地保持工程设计的完整性。,高机械强度和高延伸性，易于部件的加工制造。,56,1,铬不锈钢,（,1,）,Cr13,型不锈钢,这类钢一般包括,0Cr13,、,1Cr13,、,2Cr13,3Cr13,、,4Cr13,等钢号，含铬量,12,14%,。,Cr13,型不锈钢都经淬火，回火以后使用,。淬火温度随含碳量增高及要求硬度的增大而上升，保证碳化物充分溶解，以得到高硬度并提高耐蚀性。,0Cr13,由于不存在相变，所以不能通过淬火强化。含碳量低，耐蚀性比其它,Cr13,好，在正确热处理条件下有良好的塑性与韧性。它在热的含硫石油产品中具有较高的耐蚀性能。,57,Cr13,1Cr13,、,2Cr13,在冷的硝酸、蒸汽、潮湿大气和水中有足够的耐蚀性；在淬火、回火后可用于耐蚀性要求不高的设备零件。,3Cr13,4Cr13,含碳量较高，主要用于制造弹簧、阀门、阀座等零部件。,Cr13,型马氏体钢在一些介质（如含卤素离子溶液）中有点蚀和应力腐蚀破裂的敏感性。,58,Cr17,（,2,）,Cr17,型不锈钢,这类钢含碳量较低而含铬量较高，主要钢号如,1Cr17,0Cr17Ti,1Cr17Ti,1Cr17Mo2Ti,等均属,铁素体钢铁,，加热时不发生相变，因而不可能通过热处理来显著改善钢的强度。,由于含铬量较高，因此对,氧化性酸类的耐蚀性良好,，可用于制造硝酸、维尼纶和尿素生产中一定腐蚀条件下的设备，还可制作其它化工过程中腐蚀性不强的防止产品污染的设备。,59,Cr17,缺点：,（,1,）高温脆性,（,2,）晶间腐蚀,60,1Cr17Ni2,在,Cr17,型的基础上加镍和碳由于镍和碳均为稳定奥氏休元素，所以加热到高温时有部分铁素体转变为奥氏体，这样淬火时能得到部分马氏体，提高其机械性能。,优点,：较高的耐蚀性和机械强度；,缺点,：热脆性敏感。,常用于既要求有高强度又要求耐蚀的设备，如硝酸工业中氧化氮透平鼓风机的零部件。,61,经济评价,铬不锈钢与铬镍不锈钢相比价格较低，但由于其脆性、焊接工艺等问题，,化工过程中应用不多,，多用于腐蚀性不强或无压力要求的场合。,62,2,铬镍奥氏体不锈钢,铬镍奥氏体不锈钢是目前使用最广泛的不锈钢。其中最常见的是,18-8,型不锈钢,，又包括加铌或钛的稳定型不锈钢，加钼的钢种及其他铬镍奥氏体不锈钢。,优点,：良好的耐蚀性能及冷加工性能，应用于几乎所有的化工过程生成中。,63,普通,18-8,型不锈钢,耐硝酸、冷磷酸及其它一些无机酸、许多种盐类及碱溶液、水和蒸汽、石油产品等化学介质的腐蚀，但是对硫酸、盐酸、氢氟酸、卤索，草酸，沸腾的浓苛性碱及熔融碱等的化学稳定性则差。,18-8,不锈钢在化学工业中主要用途之一是用以处理硝酸。,64,含钛的,18-8,型不锈钢,0Cr18Ni9Ti,、,1Cr18Ni9Ti,是用途广泛的一类耐酸耐热钢。,由于钢中的钛促使碳化物的稳定，因而有,较高的抗晶间腐蚀性能,。,65,含钼的,18-8,型不锈钢,在,18Cr-8Ni,型钢中增加铬和镍的含量并加入,2,3%,的钼，形成了含钼的,18Cr-12Ni,型的奥氏体不锈钢。,这类钢提高了钢的抗还原性酸的能力。,66,节镍型铬镍奥氏体不锈钢,是添加,锰、氮,以节镍而获得的奥氏体组织，在一定条件下部分代替,18-8,钢，它可耐稀硝酸和硝铵腐蚀；可用于硝酸，化肥的生产设备和零部件。,在这种钢的基础上进一步加锰节镍，发展了,完全无镍,的,0Cr17Mn13N,奥氏体不锈钢，耐蚀性与,1Cr18Mn8Ni5N,近似，也可用于稀硝酸和耐蚀性不太苛刻的条件，以代替,18-8,钢。,67,含钼、铜的高铬镍奥氏体不锈钢,这类钢有高的铬、镍含量并加钼与铜，提高了,耐还原性酸的性能,，常用作条件苛刻的耐磷酸、硫酸腐蚀的设备。,68,经济评价,铬镍奥氏体不锈钢是应用最广泛的不锈钢，品种多，规格全，具有优良的耐蚀性和加工性能、力学性能及焊接性能。,每吨价格大概,20000,70000,元之间。,69,3,奥氏体,-,铁素体型双向不锈钢,钢的组织中既有奥氏体又有铁素体，因而性能兼有两者的特征。,（,1,）奥氏体的存在，降低了高铬铁素体钢的脆性，改善了晶体长大倾向，,提高了钢的韧性和可焊性,；,（,2,）铁素体的存在，,显著改善了钢的抗应力腐蚀破裂性能和耐晶间腐蚀性，并提高了铬镍奥氏体的强度,。,70,第五节有色金属及其合金,1,、铝及铝合金,（,1,）铝是轻金属，熔点较低，有良好的导热性与导电性；,（,2,）塑性高，但强度低；,（,3,）冷韧性好，可承受各种压力加工；,（,4,）焊接性与铸造性差；,铝的电极电位很低，是常用金属材料中最低的一种。,由于铝在空气及含氧的介质中能自钝化，在表面生成一层很致密又很牢固的氧化膜，同时破裂时，能自行修复。因此，,铝在许多介质中都很稳定,，一般说来，铝越纯越耐蚀。,71,铝的耐蚀性能,（,1,）铝在中性和近中性的水中以及大气中有很高的稳定性（,pH=4,11,）。,（,2,）在氧化性的酸或盐溶液中也十分稳定。铝在浓硝酸中的耐蚀性比铬镍不锈钢还高，故常用于浓硝酸的生产中。,（,3,）铝在非氧化性酸，因为氧化铝膜会被溶解而不稳定。,（,4,）铝对于破坏钝化膜的阴离子,Cl,-,等非常敏感，因而铝在含卤素离子的中性溶液中易发生小孔腐蚀。,（,5,）铝在碱溶液中不稳定，这是由于铝上的膜溶解而形成可溶性的铝酸盐。,72,铝合金的耐蚀性能,铝合金的力学强度比纯铝好，但耐蚀性差。铝合金在海洋大气、海水中有应力腐蚀破裂倾向，其敏感性的大小有明显的方向性。铝与铝合金最常出现的腐蚀形态是点蚀。,铝硅合金,，铸造性好；,硬铝,（杜拉铝）是铝,-,镁,-,硅合金系列，机械性好，但耐蚀性差；,防止电偶腐蚀，与铜或铜合金接触时，因为铜的电位高，有可能引起铝或铝合金的强烈腐蚀。,73,2,、铜及铜合金,铜与铜合金的电位比氢高，在酸性溶液中不发生,析氢腐蚀,，故在不充气的非氧化性酸中铜及其合金是稳定的。,铜的强度较高、塑性、导电导热性好。低温下塑性和抗冲击韧性良好。,74,铜的耐蚀性能,在大气（含,S,大气例外）、水、海水或中性盐溶液中，由于铜的表面会生成溶解度极小的腐蚀产物而具有保护性。,水中含有氧化性盐类如,Fe,3+,或铬酸盐，则会加速铜的腐蚀。,在,SO,2,、,H,2,S,等气体中，特别在潮湿条件下铜遭受腐蚀。,在碱溶液中铜是耐蚀的，苛形碱溶液中也稳定，但不耐氨。,由于铜的强度较低，铸造性能也较差，因而常添加一些合金元素来改善这些性能。不少铜合金的耐蚀性也比纯铜好。,75,铜合金的耐蚀性能,铜锌合金称为黄铜，黄铜常发生两种特殊形式的腐蚀破坏：,（,1,）选择性溶解，即黄铜脱锌；,（,2,）应力腐蚀破裂，黄铜在氨、铵盐、水或水蒸气等介质中都具有应力腐蚀破裂倾向,。,76,青铜是铜与锡、铝、硅、锰及其它附加元素所形成的一系列合金，,锡青铜,：机械性能、耐磨性、铸造性及耐蚀性良好，在稀的非氧化性酸以及盐类溶液中有良好的耐蚀性，在大气及海水中很稳定，但在硝酸、氧化剂及氮溶液中则不耐蚀。锡青铜有良好的耐冲刷腐蚀性能。,铝青钢,：强度高，耐磨性好，耐蚀性和抗高温氧化性良好，它在海水中耐空蚀及腐蚀疲劳性能比黄铜优越，应力腐蚀破裂的敏感性也较黄铜小。,77,3,、镍及镍合金,镍的强度、塑性高，延展性、可锻性好。易于加工，耐蚀性优良。镍基合金还具有,非常好的高温性能,，所以发展了许多镍基高温合金以适应现代科学技术发展的需要。,78,（,1,）镍铜合金,包括一系列的含镍,70%,左右、含铜,30%,左右的合金，即,蒙乃尔,(Monel),合金,。强度比较高，加工性能好。在大气、淡水及流动的海水中，硫酸，温度不高的稀盐酸，任何浓度的氢氟酸中（只要不含氧及氧化剂）耐蚀性非常好。在氧化性酸中不耐蚀，蒙乃尔合金在碱液中也很耐蚀。,蒙乃尔合金机械性能、加工性能良好，但价格较高。,79,（,2,）镍钼铁合金和镍铬钼铁合金（哈氏合金）,镍、钼、铁为主的哈氏合金,对非氧化性无机酸和有机酸有高的耐蚀性；,镍、钼、铬、铁,(,还含钨,),为主的哈氏合金,既耐强氧化性又耐还原性介质的腐蚀。被认为是在海水中具有最好的性能的材料。,哈氏合金在苛性碱和碱性溶液中是稳定的。,机械及加工性能良好，可以铸造、焊接和切削，因此用途广泛，在许多重要的技术领域中获得了应用。,80,4,、钛及钛合金,钛的钝化能力比铝、硅都更强，即使在含微量的氧或氧化剂的介质中就能促使钛阳极极化致钝，在很多介质中的钝态区电位范围很宽。,钛在各种氧化性介质，包括各种大气和土壤中都非常耐蚀，不发生过钝化，这一特性明显优于,18-8,不锈钢。,溶液中有,Cl,-,离子存在时，由于钛的钝化强度高于,Cl,-,还原作用，当膜被破坏后能迅速自动修补而维持钝态，所以,钛在中性和弱酸性氯化物溶液中仍有良好的耐蚀性,。,81,钛的耐蚀性能,钛在海水中十分稳定，并且耐气蚀和点蚀。钛在王水、次氯酸钠,(,约,100),、氯水、湿氯气,(,约,75),中也是耐蚀的。,钛对纯的非氧化性酸,(,盐酸、稀硫酸,),的腐蚀速度随温度、浓度增高而增加。,钛在稀碱液如,20,以下的,NaOH,中是耐蚀的。若高于此浓度，特别是在高温下，则不耐蚀，会生成氢和钛酸盐。,82,钛合金的耐蚀性能,耐蚀钛合金主要都是为了提高纯钛在还原性介质中的耐蚀性或耐缝隙腐蚀。,在还原性物质,(,如盐酸或硫酸,),中含有少量氧化剂或添加高价重金属离子，或与具有低的析氢超电压的金属,铂、钯,等相接触，都可以促使阳极钝化，从而完全抑制住钛的腐蚀。,缺点：,钛及钛合金常常发生氢脆。因为钛非常容易吸收氢、氧、氮。钛合金在高应力下，或纯钛在苛刻的腐蚀条件下会发生应力腐蚀破裂。,83,