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腐蝕給人類(lèi)社會(huì )帶來(lái)的直接損失是巨大的。20世紀70年代前后，許多工業(yè)發(fā)達國家相繼進(jìn)行了比較系統的腐蝕調查工作，并發(fā)表了調查報告。結果顯示，腐蝕的損蝕占全國GNP的1%到5%。

要減少、防止腐蝕給我們帶來(lái)的損失，就需要了解材料腐蝕的特點(diǎn)。這期小編就給大家介紹金屬腐蝕及其試驗的相關(guān)內容。

金屬腐蝕基本介紹

金屬腐蝕是指金屬與周?chē)h(huán)境（介質(zhì)）之間發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引起的破壞或變質(zhì)。

金屬的銹蝕是最常見(jiàn)的腐蝕形態(tài)。腐蝕時(shí)，在金屬的界面上發(fā)生了化學(xué)或電化學(xué)多相反應，使金屬轉入氧化（離子）狀態(tài)。這會(huì )顯著(zhù)降低金屬材料的強度、塑性、韌性等力學(xué)性能，破壞金屬構件的幾何形狀，增加零件間的磨損，惡化電學(xué)和光學(xué)等物理性能，縮短設備的使用壽命，甚至造成火災、爆炸等災難性事故。

如：鐵制品生銹（Fe2O3·xH2O），鋁制品表面出現白斑（Al2O3），銅制品表面產(chǎn)生銅綠[Cu2(OH)2CO3]，銀器表面變黑（Ag2S,Ag2O）等都屬于金屬腐蝕，其中用量最大的金屬——鐵制品的腐蝕最為常見(jiàn)。

能影響腐蝕的因素很多。鑒于腐蝕體系由材料/環(huán)境組成，影響腐蝕的因素因而可以基本分為與材料相關(guān)的內因和與介質(zhì)環(huán)境相關(guān)的外因。

內因——材料因素

外因——環(huán)境因素

材料的使用離不開(kāi)一定的工作環(huán)境，材料的環(huán)境適用性是發(fā)揮其功效的前提條件。材料使用環(huán)境的復雜性決定了材料腐蝕破壞的復雜性，不同環(huán)境下材料的腐蝕發(fā)展和變化規律千差萬(wàn)別。

總體來(lái)看，根據材料產(chǎn)生腐蝕的環(huán)境狀態(tài)，材料的環(huán)境腐蝕可以分為：自然環(huán)境中的腐蝕（包括：大氣腐蝕、淡水和海水腐蝕、土壤腐蝕）和工業(yè)環(huán)境介質(zhì)中的腐蝕（包括：酸性溶液、堿性溶液、鹽類(lèi)溶液、工業(yè)水、其他非水介質(zhì)）。

金屬腐蝕分類(lèi)

按照腐蝕形態(tài)分類(lèi)，金屬的腐蝕可以分為均勻腐蝕和局部腐蝕兩大類(lèi)：

均勻腐蝕（又稱(chēng)全面腐蝕）是指在整個(gè)合金材料表面上以比較均勻的方式所發(fā)生的腐蝕現象。其形貌特征是發(fā)生全面腐蝕時(shí)，材料的厚度逐漸變薄，甚至腐蝕穿透。

全面腐蝕是機械設備在實(shí)際使用中發(fā)生失效的基本形式。全面腐蝕代表材料總的重量損失。這種腐蝕可以通過(guò)簡(jiǎn)單的浸泡試驗，或查閱腐蝕方面的文獻資料，或憑生產(chǎn)經(jīng)驗加以預測，便于估計設備的壽命。在選用耐蝕材料時(shí)，其全面腐蝕性能是耐蝕性的最基本要求。

鈍化型金屬之所以能抗腐蝕乃是由于其表面能形成一層具有保護性的鈍化膜。然而，一旦這層鈍化膜遭到破壞，而又缺乏自鈍化的條件或能力，金屬就會(huì )發(fā)生腐蝕，如果腐蝕僅僅集中在設備的某些特定點(diǎn)域，并在這些點(diǎn)域形成向深處發(fā)展的腐蝕小坑，而金屬的大部分表面仍保持鈍性的腐蝕現象，稱(chēng)為點(diǎn)腐蝕。

特點(diǎn)：

• 腐蝕集中于金屬表面的很小范圍內，并深入到金屬內部；

• 一種高度局部的腐蝕形態(tài)，也叫孔蝕；

• 通常其腐蝕深度大于其孔徑，嚴重時(shí)可使金屬穿孔。

晶粒間界是結晶方向不同的晶粒間紊亂錯合的界域，因而，它們是金屬中各溶質(zhì)元素偏析或金屬化合物（如碳化物和σ相等）沉淀析出的有利區域。在某些腐蝕介質(zhì)中，晶粒間界可能先行被腐蝕。這種沿著(zhù)材料晶粒間界先行發(fā)生的腐蝕，使晶粒之間喪失結合力的局部破壞現象，稱(chēng)為晶間腐蝕。

特點(diǎn)：

• 晶間腐蝕沿晶粒邊界向內發(fā)展，外表沒(méi)有腐蝕跡象，但晶界沉積有腐蝕產(chǎn)物；

• 由金相顯微鏡可以看到晶界呈現網(wǎng)狀腐蝕；

• 晶間腐蝕是晶界在一定條件下（溫度、成分、腐蝕溶液等）產(chǎn)生化學(xué)和組織的變化導致耐蝕性降低而引起的。

縫隙腐蝕是在電介質(zhì)溶液中（特別是含有鹵素離子的介質(zhì)），在金屬與金屬或非金屬表面之間狹窄的縫隙內，由于溶液的移動(dòng)收到阻滯，在縫隙內溶液中氧耗竭后，氯離子即從縫隙外向縫隙內遷移，又由于金屬氯化物的水解自催化酸化過(guò)程，導致鈍化膜的破裂，因而產(chǎn)生與自催化點(diǎn)腐蝕相類(lèi)似的局部腐蝕。

特點(diǎn)：

• 縫隙腐蝕是孔蝕的一種特殊形態(tài)；

• 發(fā)生在縫隙內（如焊、鉚縫、墊片或沉積物下面的縫隙）；

• 破壞形態(tài)為溝縫狀，嚴重的可穿透。

機械設備零件在應力（拉應力）和腐蝕介質(zhì)的聯(lián)合作用下，將出現低于材料強度極限的脆性開(kāi)裂現象，導致設備和零件失效，這種現象稱(chēng)為應力腐蝕開(kāi)裂。

根據介質(zhì)的主要成分為氯化物、氫氧化物、硝酸鹽及含氧水等，而分別稱(chēng)為氯裂（氯脆或氯化物開(kāi)裂）、堿裂（堿脆）、硝裂（硝脆）及氧裂（氧脆）等。

機械設備和部件發(fā)生應力腐蝕開(kāi)裂（SCC）必需同時(shí)滿(mǎn)足材料、環(huán)境、應力三者的特定條件。可產(chǎn)生應力腐蝕破壞的金屬材料－環(huán)境的組合主要有以下幾種：

（1）奧氏體不銹鋼——氯離子、氯化物+蒸氣、硫化氫、堿液等；
（2）碳鋼及低合金鋼——堿液、硝酸鹽溶液、無(wú)水液氨、濕硫化氫、醋酸；
（3）含鉬奧氏體不銹鋼——堿液、氯化物水溶液、硫酸+硫酸銅的水溶液等；
（4）黃銅——氨氣及溶液、氯化鐵、濕二氧化硫等；
（5）鈦——含鹽酸的甲酸或乙醇、熔融氯化鈉；
（6）鋁——濕硫化氫、含氫硫化氫、海水。

金屬腐蝕試驗

腐蝕試驗的目的在于：

• 在給定環(huán)境中確定各種防蝕措施的適應性、最佳選擇、質(zhì)量控制途徑和預計采取這些措施后構件的服役壽命；

• 評價(jià)材料的耐蝕性能；

• 確定環(huán)境的侵蝕性，研究環(huán)境中雜質(zhì)、添加劑等對腐蝕速度、腐蝕形態(tài)的作用；

• 研究腐蝕產(chǎn)物對環(huán)境的污染作用；

• 在分析構件失效原因時(shí)作再現性試驗；

• 研究腐蝕機制。

金屬腐蝕總的來(lái)說(shuō)分為均勻腐蝕和局部腐蝕（點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕）。

對于均勻腐蝕，用重量法可以表征其腐蝕速率；對于局部腐蝕，則需要具體問(wèn)題具體分析。電化學(xué)測試方法是均勻腐蝕和局部腐蝕的通用測試方法。

重量法是根據腐蝕前后試樣重量的變化來(lái)測定金屬的腐蝕速率，并以此判斷材料的耐蝕性能。

試驗時(shí)，如果金屬溶解于介質(zhì)中，試樣的重量減小，可以用失量法測量；如果腐蝕產(chǎn)物的組分已知，并且牢固地附著(zhù)在金屬的表面上，或者腐蝕產(chǎn)物完全能收集起來(lái)，可以用增重法測量。

優(yōu)缺點(diǎn)：

重量法腐蝕試驗具有簡(jiǎn)易、方便、直觀(guān)等許多優(yōu)點(diǎn)，目前仍是測量腐蝕速率的最基本方法。但是也有一定的局限性：只適用于全面腐蝕；試驗結果受試樣的制備、環(huán)境介質(zhì)的特點(diǎn)、試驗的操作及腐蝕產(chǎn)物的清除方法等許多因素的影響，重現性不太好；試驗時(shí)間較長(cháng)。

在特定介質(zhì)條件下檢驗金屬材料晶間腐蝕敏感性的加速金屬腐蝕試驗方法，目的是了解材料的化學(xué)成分、熱處理和加工工藝是否合理。其原理是采用可使金屬的腐蝕電位處在恒電位陽(yáng)極極化曲線(xiàn)特定區間的各種試驗溶液，利用金屬的晶粒和晶界在該電位區間腐蝕電流的顯著(zhù)差異加速顯示晶間腐蝕。不銹鋼、鋁合金等的晶間腐蝕試驗方法在許多國家均已標準化。

晶間腐蝕試驗方法大致可以分為化學(xué)試驗方法、電化學(xué)試驗方法及物理試驗方法三大類(lèi)。化學(xué)試驗方法很多，比較成熟，應用廣泛，其中一部分已列入國標；電化學(xué)試驗方法是一個(gè)尚未標準化的方法，最大的優(yōu)點(diǎn)快速、不破壞試樣；物理試驗以金相法和彎曲法應用最廣。

孔蝕試驗方法，概括起來(lái)可以分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是化學(xué)浸泡法，另一類(lèi)是電化學(xué)測量法。

化學(xué)浸泡方法是將試樣浸泡在某些加速的或天然的腐蝕環(huán)境里，通過(guò)測量蝕孔的重量損失、數目、深度和大小，測定金屬或合金的耐孔蝕必有，或者通過(guò)測量臨界孔蝕溫度，蝕孔成核所需的最低氯離子濃度，確定金屬和合金的孔蝕敏感性，采用這類(lèi)方法測量的最大優(yōu)點(diǎn)是陰陽(yáng)極過(guò)程這與生產(chǎn)實(shí)際情況相符。

最常用的化學(xué)浸泡法有：三氯化鐵試驗，它是將按要求加工成的試樣放在6%FeCl3溶液中，在一定的溫度下（35℃或50℃）和一定的試驗時(shí)間（7.2h）內，測得試樣的失重、蝕孔數目及尺寸大小來(lái)評價(jià)材料的耐孔蝕性能；

電化學(xué)測量法是通過(guò)測量金屬和合金的孔蝕特征電位（臨界孔蝕電位和孔蝕保護電位）來(lái)確定它們的孔蝕傾向性的，這一方法雖然具有電化學(xué)測量所特有的快速的優(yōu)點(diǎn)，但與實(shí)際生產(chǎn)情況有所不同。

根據加載方法的不同，可以分為恒應變法，恒載荷法和恒應速率法。

在實(shí)際生中，由于冷熱加工常常會(huì )產(chǎn)生殘余應力主。焊接殘余應力是最常見(jiàn)的一種，因此，焊接件也可用來(lái)作為應力腐蝕破裂試驗髟試樣。

根據試驗介質(zhì)的不同，可以分為3.5%NaCl溶液交替沉浸法，沸騰MgCl2溶液法，連多硫酸法，高溫高壓試驗法等。