《材料与环境》PPT课件

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1、第七章材料与环境主要内容金属材料的腐蚀与防护其他材料与环境的相互作用材料腐蚀分类金属材料腐蚀非金属材料腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀高温腐蚀常温腐蚀材料类型腐蚀机理腐蚀环境分类依据金属材料腐蚀分类大气腐蚀土壤腐蚀自然环境依据腐蚀的环境状态（自然环境和工业环境）淡水腐蚀海水腐蚀微生物腐蚀酸性溶液碱性溶液工业环境盐类溶液工业水中液态金属金属材料腐蚀分类电偶腐蚀点蚀局部腐蚀依据腐蚀形态（全面腐蚀、局部腐蚀、力与环境因素共同作用下的腐蚀）缝隙腐蚀晶间腐蚀选择性腐蚀氢致开裂应力腐蚀共同作用腐蚀疲劳腐蚀磨损均匀的不均匀的全面腐蚀锈蚀的大桥锈蚀的闸门锈蚀的

2、轮船锈蚀的楼梯材料腐蚀图片材料腐蚀图片设备材料腐蚀图片1、腐蚀概念腐蚀是材料与它所处环境介质之间发生作用而引起材料的变质和破坏。材料环境介质发生作用腐蚀问题无处不在。概述概述2、腐蚀的危害经济损失巨大资源和能源浪费严重引发灾难性事故造成环境污染（跑、冒、滴、漏）阻碍新技术的发展概述自来水管道腐蚀化学和生物腐蚀(沉积物、锈蚀物、粘垢)；管壁变薄、出现局部的凹坑和麻点(黑水、红水、绿水)；水质变坏、降低管网输水能力、增加泵站能耗、可能产生爆管。锅炉炉管的腐蚀溶解氧腐蚀（电化学腐蚀，铁为阳极，氧为阴极）；给水含盐量过高加速了溶解氧腐蚀；保持

3、锅炉薄垢运行，能有效减缓金属的氧腐蚀；概述概述热水锅炉氧腐蚀管线长，补水量过多，使得水中氧气量增加；水中pH偏低；给水未采取除氧措施；锅炉水中的氧未析出，附着在锅炉受热面上。腐蚀与防护基本原理一、金属腐蚀金属腐蚀是指金属与环境介质发生化学或电化作用，由单质变成化合物的过程。金属腐蚀主要有化学腐蚀、电化学腐蚀。这个过程能否进行是热力学问题，进行速度如何是动力学问题。腐蚀与防护基本原理－金属的化学腐蚀1、金属的化学腐蚀纯氧化还原过程，金属被氧化，腐蚀介质被还原；气体腐蚀、非电解质溶液腐蚀；反应进行中没有电流产生。（1）金属氧化及其氧化膜大

4、多数金属氧化在其表面上形成一层氧化物固相膜；氧化膜减慢金属继续氧化的速度。腐蚀与防护基本原理－金属的化学腐蚀腐蚀与防护基本原理－金属的化学腐蚀腐蚀与防护基本原理－金属的化学腐蚀（2）钢铁的气体腐蚀高温氧化、脱碳、氢蚀和铸铁肿胀。①高温氧化铁在铸造、扎制、热处理过程中发生高温氧化。570℃以下，生成的氧化物为Fe3O4和Fe2O3超过570℃时，在氧化膜内层生成FeO。高于800℃，表面上就开始形成多孔、疏松的“氧化皮”。腐蚀与防护基本原理－金属的化学腐蚀②脱碳脱碳是指在腐蚀过程中，除了生成氧化皮层外，与氧化皮层相连的内层渗碳体Fe3C

5、与介质中的氧、二氧化碳、水等作用，生成的气体降低了膜的保护作用。防止：增加气体介质中CO和CH4的含量或在钢中添加铝和钨。腐蚀与防护基本原理－金属的化学腐蚀③氢蚀第一阶段是可逆氢脆：氢以原子状态向钢的内部扩散，没有起化学反应，也未改变其组织，却降低了钢的韧性。在一定条件下韧性又可以部分或全部恢复。第二阶段是氢蚀阶段：侵入并扩散到钢中的氢与不稳定化合物发生反应。防止：降低含碳量、加合金元素。腐蚀与防护基本原理－金属的化学腐蚀④铸铁的肿胀是一种晶间气体腐蚀。腐蚀性气体沿晶界、石墨夹杂物和细微裂缝渗入到铸铁内部，发生氧化作用。由于氧化物的生

6、成，铸铁体积变大，产生肿胀，其强度大大降低。防止：加适量硅（5%—10%）。腐蚀与防护基本原理－金属的化学腐蚀（3）防止钢铁气体腐蚀的方法合金化：加入元素Cr、Al、Si，在氧化性介质中形成极稳定的Cr2O3、Al2O3、SiO2，形成有效的保护层。改善介质：通过设法改善介质成分。应用保护性覆盖层：涂层将金属和气体介质隔离开来。耐高温氧化的陶瓷覆盖层：采用热喷涂或等离子喷涂的方法，在金属表面形成耐高温氧化的陶瓷覆盖层。腐蚀与防护基本原理－金属的电化学腐蚀2、金属的电化学腐蚀金属在电解质介质中由于电化学作用发生的腐蚀；是一种最普通的金属

7、腐蚀现象；发生原因：金属和水溶液两类导体、金属表面的微观区域存在差异。腐蚀过程中有电流流动；腐蚀过程包括：阳极过程、电子转移、阴极过程。金属腐蚀原电池分类依据电极尺寸：宏观和微观腐蚀原电池异种金属侵入不同的电解质溶液异种金属在同一腐蚀介质中接触（电偶电池）宏观腐蚀电池浓差腐蚀温差腐蚀腐蚀原电池原理腐蚀与防护基本原理（1）微观腐蚀原电池腐蚀原电池：金属腐蚀的短路原电池。产生条件：化学成分不均一；组织结构不均一；物理状态不均一；表面氧化膜不完整。引起金属表面电极电位的不同。电极电位较低作阳极（腐蚀），较高作阴极。腐蚀与防护基本原理（2）极

8、化极化：电流通过电极，阴极电位减小，阳极电位增大，减小了电池两极之间的电位差，降低金属腐蚀速度。阴极极化、阳极极化。活化极化：电化学反应迟缓造成；浓差极化：电极反应物（或反应生成物）输运迟缓造成；电阻极化：在电极表面上生