金屬腐蝕理論及應用試題答案劉維港

1、2013金屬腐蝕理論及應用試題金屬腐蝕理論及應用試題材碩12011200621劉維港一、名詞解釋：（5分）平衡電位：平衡電位：當金屬正離子進入溶液成為水合金屬離子后，由于靜電作用不僅水合了該金屬正離子能回到金屬中去，而且也能將溶液中水合了的其他正離子吸引到金屬上去。當這兩個相反過程速率相等且又可逆時，會產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電極電位，稱為平衡電位。腐蝕電位：腐蝕電位：在金屬腐蝕過程中，腐蝕金屬電極表面上常常有兩個或更多個電極電極反應同時進行，當

2、這些電極反應的陰極反應和陽極反應痛同時以相等的速率進行時，電極反應將發(fā)生相互耦合，陰、陽極反應的電位由于極化原因而相互靠攏，最后達到一個共同的非平衡電位，此電位稱之為混合電位，也稱為腐蝕電位。絕對電位：絕對電位：浸在某一電解質(zhì)溶液中并在其界面發(fā)生電化學反應的導體稱之為電極。當金屬和電解質(zhì)溶液接觸時，在金屬溶液界面處將產(chǎn)生電化學雙電層，此雙電層的金屬相與溶液相直接的電位差稱之為電極電位。單個電極上的雙電層電位差的絕對值稱之為絕對電位。但是

3、單個電極的絕對電位無法測定。AISI：AISI是美國的一種行業(yè)標準，是“美國鋼鐵學會標準”的英文首字母縮寫。選擇性氧化：選擇性氧化：在多個元素氧化過程中，存在著競爭氧化的現(xiàn)象，即存在著某一個元素優(yōu)先氧化的問題，這個現(xiàn)象叫做選擇性氧化。二、回答下列問題：（15分）1.含有二氧化碳的軟水，通過兩套不同的供水系統(tǒng)，含有二氧化碳的軟水，通過兩套不同的供水系統(tǒng)，（1）軟水流經(jīng)銅管進）軟水流經(jīng)銅管進入鍍鋅的鋼水槽，半年左右鍍鋅的鋼水槽發(fā)生穿孔腐蝕；

4、（入鍍鋅的鋼水槽，半年左右鍍鋅的鋼水槽發(fā)生穿孔腐蝕；（2）軟水流經(jīng)）軟水流經(jīng)鍍鋅管后進入鍍鋅的鋼水槽，四年多尚未發(fā)現(xiàn)鍍鋅的鋼水槽有局部腐蝕。鍍鋅管后進入鍍鋅的鋼水槽，四年多尚未發(fā)現(xiàn)鍍鋅的鋼水槽有局部腐蝕。請問這是為什么？請問這是為什么？答：（1）軟水含有CO2呈酸性，為導電的腐蝕介質(zhì)。銅與鋅、鐵比較，無論標準電位還是電偶序，其電位數(shù)值都較高，因此，理論上會發(fā)生電偶腐蝕。其原因有兩種可能：第一種可能性：如果銅管與鍍鋅水箱直接連接，在連接處

5、附近會發(fā)生電偶腐蝕，導致水箱泄漏。第二種可能性：如果采取了絕緣措施，對銅管而言，水中含氧可發(fā)生氧去極化腐蝕，即陽極Cu→Cu22e，陰極O24H4e→2H2O結(jié)果使水流經(jīng)銅管后含有了Cu2離子。含有Cu2離子的水進入水箱后，與鋅發(fā)生置換反應，實質(zhì)是發(fā)生了銅離子還原的陰極反應Cu22e→Cu（Cu2是極強的氧化劑），使銅沉積于水箱的靠近進口的部分表面，這樣沉積銅的表面為陰極，金屬鋅為陽極，發(fā)生了間接電偶腐蝕。當鍍鋅層消耗后漏出鐵時，鐵仍為

6、陽極，繼續(xù)腐蝕，直至穿孔。（2）不存在電偶腐蝕問題，發(fā)生的腐蝕為均勻腐蝕，而且鍍鋅層在常溫水中耐腐蝕性較好，所以使用壽命更長。2.為了防止雙金屬腐蝕，有人把涂料涂刷在賤金屬（電位較負的金屬）為了防止雙金屬腐蝕，有人把涂料涂刷在賤金屬（電位較負的金屬）上，以防賤金屬加速腐蝕，你對這種做法有何看法？上，以防賤金屬加速腐蝕，你對這種做法有何看法？（2）晶界區(qū)選擇性溶解理論不銹鋼在強氧化性介質(zhì)中也會發(fā)生晶間腐蝕，但不發(fā)生在經(jīng)過敏化處理的不銹鋼，

7、而是發(fā)生在經(jīng)固溶處理的不銹鋼上。對于這類晶間腐蝕顯然不能用貧Cr理論來解釋，可用晶界區(qū)選擇性溶解理論來解釋。當晶界上析出了σ相(FeCr金屬間化合物)，或是有雜質(zhì)(如P、Si)偏析，在強氧化性介質(zhì)中便會發(fā)生選擇性溶解，以致發(fā)生晶間腐蝕.而敏化加熱時析出的碳化物有可能使雜質(zhì)不富集或者程度減輕，從而消除或減少晶間腐蝕傾向。（3）陽極相理論隨著冶煉工藝的提高，已能夠生產(chǎn)出低碳、超低碳不銹鋼，因而碳化物析出而引起的晶間腐蝕已大為減少。然而當超低

8、碳不銹鋼，特別是高Cr、Mo鋼在650~800℃受熱后在強氧化性介質(zhì)中也會發(fā)生晶間腐蝕，但不發(fā)生在經(jīng)過敏化處理的不銹鋼，而是發(fā)生在經(jīng)固溶處理的不銹鋼上對于這類晶間腐蝕顯然不能用貧Cr理論來解釋。這是因為在晶界形成了FeMo或MoFe金屬間化合物，在過鈍化條件發(fā)生了選擇性溶解。（4）吸附理論雜質(zhì)(如P、Si)的偏析，在強氧化性介質(zhì)中便會發(fā)生選擇性溶解，以致發(fā)生晶間腐蝕。鐵素體不銹鋼晶間腐蝕的機理鐵素體不銹鋼晶間腐蝕的機理主要有亞穩(wěn)相溶解理

9、論，亞穩(wěn)沉淀相理論，貧鉻理論（1）亞穩(wěn)相溶解理論這種理論認為高溫在晶界形成奧氏體薄膜，這種膜是富C而貪Cr的。有人認為在化學介質(zhì)中晶間腐蝕就是沿著這種不穩(wěn)定的奧氏體薄膜進行的；而也有人認為受腐蝕的是這種奧氏體所轉(zhuǎn)變成的馬氏體。（2）亞穩(wěn)沉淀相理論這種理論認為高溫(約高于1000℃)時，晶界富集碳而形成奧氏體，快速冷卻時，在界面沉淀易于腐蝕的碳化物，故有晶間腐蝕趨勢。在750℃的附近加熱，碳化??鐵轉(zhuǎn)化為碳化鉻，故耐晶間腐蝕。（3）貧鉻理

10、論這種理論指出，敏化處理時，碳向晶界的擴散較鉻為快，因此在晶界及其鄰近區(qū)域的鉻由于(CrFe)23C6在晶界的沉淀而發(fā)生貧鉻現(xiàn)象。如果鉻量降低到鈍化所需的鉻量極限以下，由于構(gòu)成大陰極一小陽極的微電池，加速了沿晶粒間界的腐蝕。貧鉻理論不僅長期以來可以滿意地說明奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕問題，近年來也較滿意地解釋鐵素體不銹鋼的晶間腐蝕問題。鐵素體不銹鋼晶間腐蝕的特點：鐵素體不銹鋼晶間腐蝕的特點：1.鐵素體不銹鋼從約925℃以上急速冷卻(變?yōu)槊艋?/p>

11、態(tài))，易發(fā)火晶間腐蝕，另外，從冷卻速度的影響來看，以空冷后的晶間腐蝕傾向最大；2.焊后的普通鐵素體不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕的位置是在焊接接頭的緊鄰熔合線處；3.對于已處于晶間腐蝕敏感狀態(tài)的鐵素體不銹鋼，一般經(jīng)由大約700~800℃短時間回火處理便可減少或消除晶間腐蝕傾向；4.與奧氏體不銹鋼不一樣，鐵索體不銹鋼碳含量降低至超低碳鋼級(0.03％C)，還不足以避免晶間腐蝕傾向，而須要更高的純度。四、以海上采油平臺（材料為四、以海上采油平臺（材料為