第3章全面腐蝕與局部腐蝕s

第3章

金屬的全面腐蝕與局部腐蝕金屬的全面腐蝕局部腐蝕現(xiàn)象與特點局部腐蝕機理和規(guī)律性局部腐蝕影響因素局部腐蝕控制3.1金屬的全面腐蝕全面腐蝕（均勻腐蝕）—陰陽極共扼反應(yīng)在金屬相同位置同時發(fā)生或交替發(fā)生，陰陽極沒有時間和空間上的區(qū)別，整個表面用Ecorr表征，在此電位下表面均勻溶解腐蝕。腐蝕速度可測量/預(yù)測。全面腐蝕是一種最容易見到的腐蝕形態(tài)，其特征是腐蝕分布于金屬材料的整個表面，使金屬整體減薄?？梢允蔷鶆虻?，也可以是不均勻的。發(fā)生全面腐蝕的條件是，腐蝕介質(zhì)能夠均勻的抵達(dá)金屬表面的各部位，而且金屬的成分和組織比較均勻。例如碳鋼或鋅板在稀硫酸溶液中的溶解，以及某些材料在大氣中的腐蝕都是典型的全面腐蝕。全面腐蝕的電化學(xué)特點腐蝕原電池的陰、陽極面積非常小，甚至用微觀方法也無法辨認(rèn)，而且微陽極和微陰極的位置變幻不定。整個金屬表面在溶液中處于活化狀態(tài)，只是各點隨時間（或地點）有能量起伏，能量高時(處）呈陽極，能量低時（處）呈陰極，從而使整個金屬表面遭受腐蝕。全面腐蝕屬于微觀電池腐蝕，如鐵生銹，鋼失澤，鎳發(fā)霧，高溫氧化等。腐蝕速度用重量法和深度法表示。重量法用單位面積、單位時間內(nèi)的增重或失重表示：V+=(W1-W0)/stV-=(W0-W2)/st深度法用每年腐蝕的金屬厚度表示：B=(W0-W2)/stρ3.2金屬局部腐蝕局部腐蝕

—由于電化學(xué)不均一性（如異種金屬、表面缺陷、濃度差異、應(yīng)力集中、環(huán)境不均勻等），形成局部電池。局部腐蝕陰、陽極可區(qū)分，陰極/陽極面積比很大，陰、陽極共扼反應(yīng)分別在不同區(qū)域發(fā)生，局部腐蝕集中在個別位置,急劇發(fā)生，材料快速腐蝕破壞。表3-1對全面腐蝕和局部腐蝕在電化學(xué)行為和腐蝕產(chǎn)物等方面的差異進(jìn)行了全面比較。表3-1全面腐蝕與局部腐蝕比較局部腐蝕形式多樣性

—電偶腐蝕、縫隙腐蝕、小孔腐蝕（點腐蝕）、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕開裂等。局部腐蝕普遍性

—工業(yè)中局部腐蝕很常見（全面腐蝕10％），局部腐蝕（化工）80％，因此對局部腐蝕的研究和防護(hù)尤為重要。局部腐蝕危害性

—腐蝕集中在個別位置急劇發(fā)生、腐蝕破壞快速、隱蔽性強、難以預(yù)計、控制難度大、危害大，易突發(fā)災(zāi)難事故

在同一介質(zhì)中，異種金屬相互接觸，電偶電勢差異—電偶腐蝕電偶腐蝕在化工/日常生活中現(xiàn)象很普遍電偶腐蝕—金屬電極構(gòu)成宏觀腐蝕電池電位較低的金屬腐蝕增大，電位較高的金屬腐蝕速度減小

§5.1電偶腐蝕M1M1n+

+ne2H++2eH2M2M2

n++ne2H++2eH2異種金屬接觸構(gòu)成電偶腐蝕電偶構(gòu)成,對應(yīng)總腐蝕電流Ic，電偶混合電位Ecorr。

M1，ic1ic1’，腐蝕速度增加。

M2，ic2ic2’，腐蝕速度下降。

電偶腐蝕總電流：

ic

=ic1’+ic2’=IgEcorricic2ic1

M1M1n+

+ne2H++2eH2M2M2

n++ne2H++2eH2因電偶電流：Ig=i1.A1=i2.A2當(dāng)Eg離Ec1與Ec2較遠(yuǎn)，M1只進(jìn)行陽極反應(yīng)，M2只發(fā)生陰極反應(yīng),并由電化學(xué)控制，由Ig=i1.A1=i2.A2代入動力學(xué)方程，有：

Ig=A1ic1exp[(Eg－

Ecl)/ba1]=A2ic2exp[－(Eg－Ec2)/bc2]

整理，求得Ig、Eg：

Eg

處于Ec1和Ec2之間，A2.ic2越大,Eg

越正反之亦然。

Ig–A1/A2,Ec1-Ec2,ba1+bc2關(guān)系

(i)Ec2－Ec1越大，Ig

越大；

(ii)ba1+bc2越大，Ig

越??；

(iii)ic2.S2和ic1S1越大，則Ig越大。如果:M1陽極腐蝕電流：ig1=Ig/S1定義電偶效應(yīng)參數(shù)：

=ia1/ic1=ig/ic1

有：擴(kuò)散控制:

電化學(xué)控制：

電化學(xué)控制時，電偶的陽極電流密度正比于M1和M2的面積比A2/A1和電位差Ec2-Ec1如海水介質(zhì)中電偶腐蝕主要受氧的陰極還原控制，電偶電流決定于Ac/AaE/VScu/SFeI/A0.121.2121201200CathodicAnodicCu-Fein20%NaClatroomtemperature擴(kuò)散控制時只決定于面積比A2/A1,如海水介質(zhì)中電偶腐蝕主要受氧的陰極還原控制，電偶電流決定于Ac/Aa環(huán)境介質(zhì)的影響

環(huán)境條件(溫度、流動、濃度等）不同，電偶腐蝕行為不同，甚至可能使電偶電位逆轉(zhuǎn)。工業(yè)合金在海水中偶序Pt,C,Ti,18/8Moss,18/8ss,Ni,Cu/Sn,Cu/Zn,Sn,Pd,Fe,Al,Zn,Mg較陰極性較陽極性0D/mmCurrentDensity/mA/cm2一般陰陽極區(qū)距離越小，腐蝕速度越大，保護(hù)電流越大，與溶液電導(dǎo)密切相關(guān)。FeNi

陰陽極區(qū)距離的影響3.電偶腐蝕的控制

正確選材，避免異種金屬或電偶序差大金屬接觸保持陰/陽極面積合適比例，避免大陰極、小陽極異種金屬接觸時應(yīng)加以絕緣；表面處理、涂覆可使電偶效應(yīng)減少；應(yīng)用緩蝕劑，可有效防止電偶腐蝕。

最常見的一種局部腐蝕形式點蝕隨機分布，孔徑：微米-毫米孔口有腐蝕產(chǎn)物覆蓋或開放式點蝕失重甚微，向縱深發(fā)展，對設(shè)備破壞嚴(yán)重點蝕可誘發(fā)其它形式的局部腐蝕,SCC、晶間腐蝕的起源點蝕一般發(fā)生在陰極性鍍層或具鈍性的金屬表面（如不銹鋼、鋁…）表面缺陷、硫化物夾雜可誘發(fā)點蝕——材料

Cl—等陰離子對點蝕可產(chǎn)生直接促進(jìn)作用——環(huán)境。

§5.2點腐蝕（孔腐蝕）點腐蝕（孔腐蝕）形態(tài)/形貌

Ep電位，點蝕發(fā)生、發(fā)展

Ep—Eprot電位區(qū)，點蝕不發(fā)生，只繼續(xù)發(fā)展

Eprot電位，所有點蝕停止，Eprot表征金屬的再鈍能力

Ep—Eprot區(qū)越大/環(huán)形面積越大再鈍化越差，點蝕越易發(fā)展

Ep電位—點蝕的傾向，Ep越正，耐點蝕越強；Ep越負(fù)，越容易發(fā)生點蝕。不銹鋼在NaCl介質(zhì)中陽極極化曲線過鈍化無Cl-含Cl-FeOOH+H2OFe3++3OH-FeOOH+Cl-

FeOCl+OH-

FeOCl+H2OFe3++Cl-+2OH-(c)FeFe2++2e點蝕成長機理:

膜-孔電池形成后，孔外氧去極化，腐蝕產(chǎn)物(Fe2+)水解、氧化;

Cl－遷入孔內(nèi)保持電中性，氯化物水解，孔內(nèi)酸化，pH降低；閉塞使傳輸困難，氧濃差電池形成；孔內(nèi)溶液濃縮，

H+

去極化加速鐵溶解。自催化效應(yīng)形成，點蝕可持續(xù)發(fā)展。點腐蝕發(fā)展過程一般模型

點腐蝕發(fā)展驅(qū)動力

—幾何環(huán)境、化學(xué)微環(huán)境、電化學(xué)差異Fe2++2H2O+2Cl-Fe(OH)2+2HCl點蝕程度用最大腐蝕深度比平均腐蝕深度表示。ActiveDefectsBreakdownofPassivityMicropit&RepassivationDevelopmentofPittingMacropitEpErmetalmetalmetalmetalmetalsolutionsolutionsolutionsolutionsolutionAconceptualmodelforpittinginitiationandpropagationforstainlesssteelinachloridecontainingsolutionABCDEEcorr（1）環(huán)境因素腐蝕介質(zhì)類型：NaCl，CaCl2可促進(jìn)溶解氧還原（陰極過程），Cl—侵蝕性強，誘發(fā)促進(jìn)點腐蝕發(fā)生/發(fā)展鹵素（侵蝕性）離子濃度影響大，存在臨界離子濃度：

Ep

=-0.088lgaCl—+0.108(V)-不銹鋼

Ep

=-0.124lgaCl—-0.0504(V)-鋁影響點蝕因素

材料因素—金屬或合金的性質(zhì)、缺陷狀態(tài)、表面特性等環(huán)境因素—介質(zhì)性質(zhì)、pH、溫度、流速等

氧化性金屬離子促進(jìn)點蝕，如：Fe3+、Cu2+、Hg2+（FeCl3，CuCl2）加速金屬氧化，相當(dāng)于施加陽極電位；含氧陰離子抑制點蝕，如：OH—、SO2—4、NO3—，可排斥Cl—吸附，抑制點蝕能力：OH—NO3—SO2—4ClO4—pH對點蝕發(fā)生過程影響較大，而對發(fā)展過程影響較小溫度上升，點腐蝕數(shù)增加，達(dá)到90℃溶解氧減少，點蝕速度下降介質(zhì)流動能降低點蝕速度，氧濃度增加，鈍化加強改善傳質(zhì)可消除閉塞效應(yīng)和自催化作用，減緩點蝕發(fā)展。

（2）材料因素

不同金屬耐點蝕能力顯著不同，AlFeNiZr

CrTi

鈍性金屬對點蝕比較敏感合金元素：Cr、Mo、Si、Cu、Ni等能有效提高耐點蝕性

C、Mn、S可使點蝕敏感性增大固溶處理，消除缺陷、夾雜、二次相、晶間相，可提高耐點蝕性敏化處理，則導(dǎo)致點蝕傾向性增大表面狀態(tài)對點蝕發(fā)生影響很大，粗糙、表面夾雜、機械損傷、位錯露頭等對耐點蝕不利。5.點腐蝕控制

（1）選擇耐點蝕合金/增加有利合金元素；（2）電化學(xué)保護(hù)/控制電位低于Ep；（3）表面處理/改變表面狀態(tài)；（4）添加緩蝕劑，如：NO3－，CrO42－,Cr2O72－，PO43－等（5）消除侵蝕性陰離子，如Cl—等?？p隙腐蝕可發(fā)生在所有金屬和合金,如法蘭，銹層，鉚，焊，螺釘連接等?？p隙處選擇性腐蝕普遍（縫隙腐蝕）任何介質(zhì)/金屬（金屬/金屬，金屬/非金屬）均可能發(fā)生縫蝕,縫隙腐蝕臨界尺寸為0.025—0.1mm，寬度/深度比值很小?！?.3縫隙腐蝕金屬/非金屬金屬

縫蝕腐蝕發(fā)生—驅(qū)動力—氧濃差電池E=Eo+RT/nF

ln(CO/CR)

幾何因素

—縫隙內(nèi)氧耗盡，難以擴(kuò)散補充，縫內(nèi)缺氧，電位負(fù)移，相對縫外富氧區(qū)，形成腐蝕陽極區(qū)。

縫蝕腐蝕機理：縫蝕腐蝕發(fā)展

閉塞電池(Occlude)內(nèi)自催化作用—縫蝕發(fā)展縫內(nèi)陽極溶解，金屬離子增多，金屬離子水解反應(yīng)，縫內(nèi)溶液酸化、濃縮：

Mn++nH2OM(OH)n+nH+

縫內(nèi)pH下降，Ef

=0.63+0.059pH，電位負(fù)移，縫內(nèi)、外電位差達(dá)50－600mV，鈍態(tài)活化態(tài)。形成嚴(yán)重氧濃差腐蝕電池?？p內(nèi)陽極/縫外陰極，面積比小，縫腐蝕速度快。

Cl－離子遷入縫內(nèi)以保持縫內(nèi)溶液電中性。腐蝕產(chǎn)物堆積—幾何形狀閉塞—擴(kuò)散傳輸進(jìn)一步受阻。上述過程加劇，縫內(nèi)溶液腐蝕性加劇，縫腐蝕迅速發(fā)展?？p隙腐蝕影響因素

金屬材料

—鈍化能力/再鈍化能力。

環(huán)境因素

—含Cl-

濃度越高，越易發(fā)生縫隙腐蝕，鹵素離子是引起縫隙腐蝕危險離子，敏感性為Cl->Br->I-。溶解氧大于0.5ppm，即可引起縫隙腐蝕。一般溫度越高，發(fā)生縫隙腐蝕傾向性越大?？p蝕與點蝕特點/區(qū)別（1）所有金屬/介質(zhì)體系均可發(fā)生縫蝕（2）縫隙腐蝕起源是幾何因素和氧濃差（3）縫蝕比點腐蝕一般更易發(fā)生（4）縫蝕與點蝕發(fā)展過程類似，但發(fā)生過程不同（5）點蝕可成為縫蝕源縫蝕點蝕E/VI/mA縫蝕比點腐蝕一般更易發(fā)生E/VI/mAEpEprot縫隙腐蝕的控制

（1）合理設(shè)計和施工，避免縫隙，連接處密封、涂覆、妥善排流，清除沉積物。（2）電化學(xué)保護(hù)（3）緩蝕劑（4）改善介質(zhì)環(huán)境（5）選擇耐縫蝕合金如：Ni16Cr16Mo5Fe4W2.5Co,00Cr16Ni17Mo16Fe6W4(哈氏合金)，18Cr12Ni3MoTi，Cr28Mo4,Cr30Mo3，18Cr19Ni3MoTi，18Cr12Ni2MoTi，Ti合金等均為優(yōu)良耐縫蝕合金?！?.4晶間腐蝕：金屬材料在腐蝕介質(zhì)中沿晶界發(fā)生的局部腐蝕。晶粒邊界比晶粒本體腐蝕快得多，晶間腐蝕在宏觀上不易察覺，表面無變化，甚至保持光澤，但晶粒間失去結(jié)合力，破壞金屬強度，危害性大。不銹鋼，Al，Ni，Cu合金等易發(fā)生晶間腐蝕。

晶粒晶界1．晶間腐蝕條件金屬學(xué)因素：（1）晶界異相析出，元素貧乏區(qū)形成，如：不銹鋼因形成(Cr,Fe)23C6而導(dǎo)致貧Cr區(qū)；銅合金CuAl2，導(dǎo)致貧Cu；

(2)晶界析出易溶相，如Al3Mg2，Mg2Si等溶解，產(chǎn)生晶間腐蝕；（3）位錯或空位在晶界積累，導(dǎo)致雜質(zhì)或缺陷集中；（4）晶界應(yīng)力較大；（5）多晶金屬材料晶界活性較大，易于發(fā)生晶界吸附、晶界沉積等反應(yīng)；（6）熱加工處理過程在晶界新相生成。電化學(xué)因素：晶界與晶粒平衡電位差異，致電化學(xué)腐蝕速度不一；晶界與晶粒陽極極化率不一，或腐蝕阻力不一；介質(zhì)中氧化劑在晶界和晶粒位置還原行為差異或腐蝕阻力不一。2．晶間腐蝕理論（1）貧化理論在敏化溫度，過飽和C化合物Cr23C6

在晶界析出，其周圍形成貧Cr區(qū)，因Cr在晶界擴(kuò)散比在晶粒擴(kuò)散速快，使晶界Cr很快耗盡(陽極)，與晶粒形成活化/鈍化電偶電池，發(fā)生陽極選擇性腐蝕，促使晶間腐蝕的發(fā)生。（2）晶界雜質(zhì)或第二相選擇性溶解理論貧化理論不能解析全部現(xiàn)象，如：溫度、超低碳不銹鋼等。又提出：FeCr

金屬間化合物相，在一定條件下在晶界沉淀，相在過鈍化電位可發(fā)生嚴(yán)重選擇性腐蝕。如Al－Zn－Mg合金，晶界析出MgZn2，Mg5Al3而發(fā)生選擇溶解。兩種理論相互補充，能解釋較多晶間腐蝕形象。奧氏體不銹鋼在氧化性介質(zhì)（充氣海水）、MgCl2(普遍，嚴(yán)重)、強氧化性介質(zhì)－HNO3(濃)，Na2Cr2O7等容易發(fā)生晶間腐蝕。3.影響奧氏不銹鋼晶間腐蝕因素（1）熱處理，用C形曲線表示金屬加熱溫度與加熱時間對晶腐蝕敏感性的影響，劃線區(qū)表示晶間腐蝕敏感性，與合金成分有關(guān)。了解加熱時間-溫度關(guān)系，對于制定熱處理工藝十分重要。加熱時間溫度敏化區(qū)敏化溫度：450-850oC固熔溫度:1050-1150

oC

（2）元素成分，含C量增加，晶間腐蝕敏感性提高，18/8SS晶間腐蝕碳臨界濃度為0.02％；Cr含量增加，可提高耐晶間腐蝕；Ni增加，晶間腐蝕嚴(yán)重；Ta，Nb，Tc

增加，優(yōu)先形成碳化物，避免形成Cr23C6，晶間腐蝕受抑制；N增加，晶間腐蝕敏感性提高；Mo對晶間腐蝕影響不大；Si增加可抑制晶間腐蝕；Mn提高晶間腐蝕傾向。（3）腐蝕介質(zhì)，酸性介質(zhì)中晶間腐蝕較嚴(yán)重(如H2SO4，HNO3…)，含Cu2+,Hg2+,Cr6+

介質(zhì)可促進(jìn)發(fā)生晶間腐蝕；化工介質(zhì)，如尿素、海水、水蒸汽(鍋爐)等也可發(fā)生晶間腐蝕。4．.晶間腐蝕控制

（1）降低合金含碳量，如發(fā)展超低碳不銹鋼（成本高）；（2）加入穩(wěn)定元素，如Ti，Nb，對碳親合力大，優(yōu)先形成碳化物；（3）固溶處理，使碳化物溶解(1050－1100℃)，然后快速冷卻，特別是對焊件處理(快焊快冷)；（4）采用雙相鋼，如奧氏體+鐵素體(10－20％)，鐵素體在晶界，含Cr高，不形成貧Cr區(qū)。

(1)化學(xué)法，選擇一定的試驗溶液和條件，使晶粒處于鈍化態(tài)，晶界處于活化態(tài)，即電位落在B點。觀測晶間腐蝕。

5.晶間腐蝕試驗(2)電化學(xué)再活化法，控制電位在鈍化區(qū)，電位向負(fù)方向掃描極化，測量活化區(qū)電流響應(yīng)?！?.5選擇腐蝕指多元合金中較活潑組分或負(fù)電性金屬的優(yōu)先溶解。1.黃銅脫鋅鋅含量大于15%的黃銅易脫鋅。脫鋅機理：A.黃銅中的鋅優(yōu)先溶解而留下銅。B.溶解—沉積理論：黃銅溶解—鋅離子留在溶液中—銅回鍍于基體。2.石墨化腐蝕灰口鑄鐵的鐵素體相對于石墨是陽極，石墨為陰極。鐵溶解后，只剩下粉末狀石墨，喪失強度和金屬特性。此外還有鋁青銅脫鋁、硅青銅脫硅等腐蝕?！?.6應(yīng)力腐蝕開裂（StressCrakingCorrosion)應(yīng)力腐蝕是金屬材料在特定腐蝕介質(zhì)和拉應(yīng)力共同作用下發(fā)生的脆性斷裂。特定介質(zhì)（腐蝕）/應(yīng)力共同作用—脆性開裂；應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）—材料低于屈服強度應(yīng)力下，快速發(fā)生開裂，直至斷裂。危害性極大，造成災(zāi)難性的損失，如：飛機失事，橋梁斷裂，油氣管爆炸。應(yīng)力腐蝕開裂很普遍，化工行業(yè)約占四分之一。SCC占總腐蝕百分比(美)杜邦3年23%(日)三菱10年45.6%(日)不銹鋼10年35.3%(日)石油化工10年42.2%(美)原子能10年18.7%1．應(yīng)力腐蝕開裂特征（1）應(yīng)力作用(拉應(yīng)力/張應(yīng)力)應(yīng)力來源：冶煉、加工、裝配中殘余應(yīng)力；一般以殘余應(yīng)力為主，占80％SCC，主要發(fā)生在焊接應(yīng)力區(qū)；材料使用中外加負(fù)載－外加應(yīng)力。

SCC體系存在臨界應(yīng)力腐蝕門檻值KISCC

：應(yīng)力小到一定值時，不發(fā)生SCC；一般應(yīng)力愈大,開裂時間愈短；應(yīng)力愈小，開裂時間愈長。斷裂時間是評價材料SCC敏感性的重要指標(biāo)。破裂時間（2）SCC敏感介質(zhì)腐蝕介質(zhì)中某些離子或分子對SCC有特效，如大氣中微量H2S，NH3可使高強鋼、Cu發(fā)生SCC；ppm

Cl－，在高溫下可使奧氏體不銹鋼發(fā)生SCC，ppmS2O32－可使奧氏體不銹鋼發(fā)生SCC。硝脆、堿脆、氯脆等是特定介質(zhì)對特定材料作的作用而發(fā)生SCC。溫度影響至關(guān)重要，SCC熱激活反應(yīng)。溶解O2對SCC有重要影響。pH下降，SCC敏感性增大，破裂時間縮短。發(fā)生均勻腐蝕的體系則一般不會發(fā)生SCC。（3）金屬與冶金因素二元和多元合金對應(yīng)力腐蝕開裂敏感性較高，如Ni、Al、Si增加，使不銹鋼應(yīng)力腐蝕開裂的敏感性增加，Nb、Ta,V增加，對鈦合金SCC不利，0.12%C(中碳鋼)，高強度鋼對應(yīng)力腐蝕開裂最為敏感。純金屬一般不會發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。冶金因素SCC

三要素環(huán)境因素力學(xué)因素

SCC裂紋擴(kuò)展速率與應(yīng)力強度因子K的關(guān)系（4）SCC過程應(yīng)力腐蝕開裂一般可分為三個階段：第一階段：裂紋孕育期，應(yīng)力集中，微裂紋成核，誘導(dǎo)期幾分鐘－數(shù)十年，又稱潛伏期；第二階段：裂紋擴(kuò)散期，由裂紋源發(fā)展到極限應(yīng)力值對應(yīng)的裂紋深度。尖端電化學(xué)過程控制，與應(yīng)力強度因子無關(guān)，決定于反應(yīng)物（產(chǎn)物）擴(kuò)散速度(0.5-10mm/h)；

第三階段：破裂期，力學(xué)因素控制，隨應(yīng)力強度增大，材料斷裂。（5）SCC開裂斷口及發(fā)展方向

SCC開裂斷口為脆性斷裂(非塑性開裂)，斷口是河川或放射花樣,無塑性變形特征(頸縮現(xiàn)象)。SCC發(fā)展發(fā)生方向與應(yīng)力方向垂直

快速溶解開裂SCC模型

(a)活性通道理論－應(yīng)力作用下表面膜破裂與電化學(xué)活性溶解聯(lián)合作用。基本條件：合金中預(yù)先存在一條對腐蝕敏感的通道，在特定介質(zhì)條件下活性陽極；足夠大的應(yīng)力作用，在裂縫尖端應(yīng)力集中，促使表面膜破裂。形成活性通道可能性有：合金成分結(jié)構(gòu)差異(析出相)；晶界或亞晶界；局部應(yīng)力集中及應(yīng)變引起陽極晶界區(qū)；應(yīng)變引起表面膜局部破裂；塑性變形引起的陽極區(qū)等.

SCC理論—電化學(xué)理論吸氫變脆理論應(yīng)力吸附破裂理論(b)快速溶解理論活性通道不必預(yù)先存在,也可能發(fā)生SCC,表面某種因素(如點蝕源等)使應(yīng)力集中,前沿區(qū)迅速形變屈服,溶解速度很大（0.5A/cm2）,而兩側(cè)僅為10－5A/cm2,可促使SCC發(fā)生。

吸氫脆性開裂SCC模型

(c)膜破裂理論－滑移/溶解理論(發(fā)生過程)(d)閉塞電池理論－縫隙內(nèi)部腐蝕產(chǎn)物的堵塞形成閉塞電池,化學(xué)微環(huán)境發(fā)生明顯變化,pH下降,氫的滲入,脆化(自催化)導(dǎo)致SCC(SCC發(fā)展過程)。（2）吸氫變脆理論根據(jù)SCC斷口脆性特征,而提出氫脆理論—裂縫內(nèi)pH下降,電位負(fù)移，發(fā)生：H+

還原

H(滲入金屬)H2(析出)，使SCC前沿變脆而開裂（3）應(yīng)力吸附破裂理論純機械破裂機理，環(huán)境中某些破壞性組分對金屬內(nèi)表面的吸附,削弱金屬原子間的結(jié)合力,在應(yīng)力作用下而發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。

合理選材改變合金成分（低C,Cr,N,Mo）

改變合金組織(熱處理)

改變應(yīng)力避免應(yīng)力集中 減少外應(yīng)力 消除內(nèi)應(yīng)力 改變應(yīng)力方向 合理結(jié)構(gòu)

SCC控制改變環(huán)境 調(diào)整環(huán)境溫度、濃度、pH

加緩蝕劑 環(huán)境處理電化學(xué)保護(hù) 外加電流陰極保護(hù) 陽極保護(hù) 犧牲陽極表面處理 表面處理 表面電鍍 表面有機涂覆§5.7氫脆氫脆是含氫(固溶體或金屬氫化物)金屬，在應(yīng)力作用下發(fā)生氫致開裂.氫脆具有可逆性,而SCC是不可逆的。

金屬中氫的來源：裂縫內(nèi)微電池陰極產(chǎn)物(部分析出,部分滲入金屬）;

內(nèi)氫－煉治,焊接,酸洗,陰極充氫等;

環(huán)境氫－工業(yè)環(huán)境中吸收氫(如油井H2S)。

氫脆機理

氫在金屬中以H、H+、H—

、H2

、金屬氫化物、固溶體化合物、碳?xì)浠衔锏却嬖?，呈不均勻分布?/p>

“陷阱捕氫“，氫集中在應(yīng)力集中的位錯和裂縫尖端前沿,并向應(yīng)力集中處擴(kuò)散,在應(yīng)力作用下脆裂；原子氫擴(kuò)散入金屬,生成脆性氫化物(如氫化鈦)；Bi、S、Te、Se、As會抑制H2生成，使金屬中原子氫濃度升高；陰極極化會促進(jìn)氫脆（與SCC不同）。

H滲入金屬,與鋼中碳反應(yīng)生成甲烷：

Fe3C+2H23Fe+CH4

CH4聚集在缺陷處,發(fā)生鼓泡。鋼中碳減少，使局部位置強度、韌性下降，造成氫致開裂。氫脆的控制合金化法：添加Cr、Al、Mo使膜致密，阻止H的滲入；Pt、Pd、Cu降低析氫過電位，使H2析出；Mo、W、Cr、Nb可降低H在金屬中擴(kuò)散速度。熱處理法：改變金相組織,如馬氏體珠光體,氫脆消除；真空加熱最有效。合金加工工藝：消除殘余應(yīng)力(退火)；酸洗,電鍍降低氫濃度；低氫焊條。添加緩蝕劑：緩蝕劑抑制鋼的吸氫量(3%NaCl+N－揶子素)；充氧去氫。§5.8腐蝕疲勞

腐蝕疲勞：是材料在交變應(yīng)力和腐蝕環(huán)境共同作用下產(chǎn)生的脆性斷裂。腐蝕疲勞很普遍,如螺旋漿、牽引鋼絲、簧、汽輪機。腐蝕疲勞—循環(huán)應(yīng)力與腐蝕介質(zhì)