話說鎂合金的腐蝕(二)
2020年06月09日 9:38 14874次瀏覽 來源: 中國有色金屬報(bào)社 分類: 鎂資訊 作者: 王祝堂
晶間腐蝕
晶間腐蝕是在晶粒或晶體本身未受到明顯腐蝕的情況下,發(fā)生在金屬或合金晶界處的一種選擇性腐蝕。它會(huì)導(dǎo)致金屬或合金強(qiáng)度和塑性的劇降,造成金屬的破壞,甚至可引發(fā)災(zāi)難性事故。發(fā)生晶間腐蝕的原因是在某些條件下,晶界非常活潑,如晶界處有雜質(zhì),或此處某一合金元素含量增多或減少。鋅含量在黃銅晶界處比較高,或不銹鋼晶界處貧鉻時(shí),都會(huì)發(fā)生晶間腐蝕。
應(yīng)力腐蝕
此種腐蝕是拉應(yīng)力和特定腐蝕介質(zhì)共同作用時(shí)引發(fā)的腐蝕破裂。這種應(yīng)力可以是外加的,也可以是金屬內(nèi)部殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力可能產(chǎn)生于加工制造時(shí)的形變,也可能產(chǎn)生于熱處理時(shí)的加熱與冷卻不均勻,還可能是內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變引起的體積變化造成的。鉚合、螺栓緊固、壓入配合、冷縮配合引起的應(yīng)力也是殘余應(yīng)力。如果金屬表面的拉應(yīng)力≥屈服應(yīng)力,肯定會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。每種合金系有其特定的產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的環(huán)境條件。冷加工黃銅在氨中的破裂,鋼在堿液中產(chǎn)生的堿脆破裂,都是典型的應(yīng)力腐蝕開裂實(shí)例。
選擇性腐蝕
此種腐蝕又稱合金腐蝕或脫合金腐蝕,是指合金中某一組分由于腐蝕作用而被脫落,黃銅脫鋅是選擇性腐蝕最典型的例子。黃銅脫鋅有兩種類型,一種是塞型,另一種是普通型。前者的形狀像許多被脫鋅塞堵住的小孔,后者則是在未受腐蝕的黃銅核心外面環(huán)繞著連續(xù)的腐蝕層。鑄鐵有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)選擇性腐蝕,鐵被選擇性浸出,剩下石墨網(wǎng)狀體,這種現(xiàn)象有時(shí)稱之為石墨化。
磨損腐蝕
磨損腐蝕是金屬受到液流或氣流(有無固體懸浮物都包含在內(nèi))的磨耗與腐蝕共同作用,包括高速流體沖刷引起的沖擊腐蝕,金屬間彼此滑移引起的磨振腐蝕,流體中瞬時(shí)形成的氣穴在金屬表面爆裂時(shí)導(dǎo)致的空泡腐蝕。
由于化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)反應(yīng)、腐蝕反應(yīng)所產(chǎn)生的原子態(tài)氫擴(kuò)散到金屬內(nèi)部引起的各種破壞,有三種形態(tài):氫鼓泡、氫脆、氫蝕。氫鼓泡是由原子態(tài)氫擴(kuò)散到金屬內(nèi)部,并在金屬內(nèi)部的微孔中形成分子氫。由于氫分子不能擴(kuò)散,就會(huì)聚集微孔內(nèi)而形成巨大的內(nèi)壓,使金屬鼓泡,甚至破裂。氫脆是由原子氫進(jìn)入金屬內(nèi)部后,使金屬晶格高度變形,因而降低了金屬的韌性與塑性,導(dǎo)致金屬脆化。氫蝕則是由于原子氫進(jìn)入金屬內(nèi)部后與金屬中的組分或元素反應(yīng),例如氫滲入碳鋼并與鋼中的碳反應(yīng)生成甲烷,使鋼的韌性下降,而鋼中的碳脫除一些,又導(dǎo)致鋼的強(qiáng)度下降。
金屬腐蝕類型還有其他分類方法:以腐蝕反應(yīng)機(jī)理來劃分,可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。化學(xué)腐蝕是指金屬和非電解質(zhì)直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的金屬損耗。電化學(xué)腐蝕是指金屬和電解液發(fā)生電化學(xué)作用而引起的金屬損耗。在電化學(xué)腐蝕過程中,同時(shí)存在兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的反應(yīng)過程:陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng),并有電流產(chǎn)生。例如鎂合金在水溶液中或土壤中的腐蝕。電化學(xué)腐蝕最為普通。
按腐蝕環(huán)境分類,可分為:大氣腐蝕、海水腐蝕、土壤腐蝕及化學(xué)介質(zhì)腐蝕。在天然水體和土壤腐蝕中值得指出的是生物腐蝕。微生物的代謝活動(dòng)會(huì)直接或間接的影響腐蝕過程,使金屬遭受破壞。代謝作用的后果是:產(chǎn)生腐蝕環(huán)境,在金屬表面上造成電解濃差電池,改變表面膜的抗蝕性,影響陽極或陰極反應(yīng)速度,改變環(huán)境條件。
與腐蝕有關(guān)的微生物分為嗜氧性和厭氧性的兩類。前者微生物在含氧環(huán)境中易生長,而厭氧菌則是在缺氧環(huán)境中易繁殖。這類細(xì)菌所進(jìn)行的化學(xué)過程極為復(fù)雜。有關(guān)硫酸鹽還原菌(厭氧菌)對(duì)腐蝕促進(jìn)作用已進(jìn)行過大量研究。在弱酸或弱堿土壤中,硫酸鹽會(huì)被這類細(xì)菌還原為硫化氫或硫化鈣。當(dāng)這些化合物與地下管道接觸時(shí),鐵被腐蝕而轉(zhuǎn)變?yōu)榱蚧F。在這種土壤條件下,隨著細(xì)菌的大量繁殖,將不斷促使鋼鐵轉(zhuǎn)化,最后管路被破壞。
責(zé)任編輯:王澤宇
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