第4章—应力作用下的腐蚀(一)
10 应力腐蚀开裂 氢致开裂
第二节 氢致开裂
一、氢致开裂的定义
? 氢致开裂：又称氢脆或氢损伤，原子氢在合金晶体结构 内的渗入和扩散所导致的脆性断裂的现象。
二、金属中的氢
1、金属中氢的来源 ? 内氢来源：如冶炼、 焊接、酸洗、阴极充氢等。 ? 外氢来源：如工业环境中吸收氢（如油井H2S）、水溶液中微电池
阴极产物 （部分析出, 部分渗入金属）、湿空气中金属（ Al、Si、Ti、V） 催化水生成原子氢等。
溶解区重新进入钝态
位错再次开动、 膜破裂
产生穿晶型 SCC 开裂 （放大100倍）
说明：4~7图为放 大倍数为200000 倍的结果。
3、断裂
? 应力腐蚀裂纹扩展到临界尺寸，便会在机械力作用下发 生失稳快速断裂。 ? 氢致开裂型应力腐蚀： 特殊的应力腐蚀，阳极金属溶解 腐蚀所对应的阴极过程为析氢反应，且氢原子能扩散进入金 属并控制裂纹的形核和扩展。
A
A
阴极 1/2O2+H2O+2e- ? 2OH溶液
A区（裂纹两侧）: 电流密度~ 10-5A/cm2
阴极 1/2O2+H2O+2e- ? 2OH-
A*区（裂纹尖端）: 电流密度~ 0.5A/cm2
奥氏体不锈钢应力腐蚀破裂模型图
304不锈钢在沸腾45%MgCl 溶液中的穿晶裂纹
敏化304不锈钢在室温连多硫 酸溶液中的晶间裂纹
材料破裂与应力大小及时间的关系
9
2、环境特征
? 某一种金属材料只有在特定的环境中才能发生，对环境 的选择性形成了所谓“SCC 的材料―环境组合”。
如锅炉钢在碱性溶液中的碱脆 低碳钢在硝酸溶液中的硝脆 奥氏体不锈钢在含氯离子溶液中的氯脆 黄铜在氨气氛中的氨脆 高强度钢在酸性或中性 NaCl 中的氢脆
2020-2021化学选择性第一册教师用书：第4章 第3节金属的腐蚀与防护
2020-2021学年化学新教材人教版选择性必修第一册教师用书：第4章第3节金属的腐蚀与防护第三节金属的腐蚀与防护发展目标体系构建1.通过实验科学探究金属腐蚀的本质及其原因，认识金属腐蚀的主要类型，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式。
2．认识金属腐蚀产生的危害和影响，树立防止金属腐蚀的意识，熟知金属腐蚀常用的防护方法。
一、金属的腐蚀1．金属腐蚀(1）概念：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。
(2)由于与金属接触的气体或液体物质不同，发生腐蚀的情况也不同，发生腐蚀的情况也不同，一般金属腐蚀可分为两类：①化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质（如O2、Cl2、SO2等）直接反应而引起的腐蚀.温度对化学腐蚀的影响很大.②电化学腐蚀:当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反应,比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。
2．钢铁的电化学腐蚀由于条件不同，钢铁腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种类型。
析氢腐蚀吸氧腐蚀示意图钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图水膜环境在酸性环境中水膜酸性很弱或呈中性负极反应Fe－2e－===Fe2＋2Fe－4e－===2Fe2＋正极反应2H＋＋2e－===H2↑O2＋4e－＋2H2O===4OH－总反应Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH）2 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH）3联系吸氧腐蚀更普遍腐蚀比化学腐蚀更普遍，速率也大得多危害更大。
（2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性,实际情况中以吸氧腐蚀为主。
(3）钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2＋，而非Fe3＋。
3．实验探究［实验4－3]（1)实验1：将经过酸洗除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下，放入下图所示的具支试管中。
几分钟后，观察导管中水柱的变化。
现象及原因：实验1中导管中的水柱上升，铁钉生锈。
说明该过程铁钉被腐蚀。
第四章第一讲材料科学与工程基础(顾宜
幻灯片20
(1)纯弹性型
A陶瓷、岩石、大多数玻璃
B高度交联的聚合物
C以及一些低温下的金属材料。
(2)弹性-均匀塑性型
A许多金属及合金、
B部分陶瓷
C非晶态高聚物。
(3)弹性-不均匀塑性型
A低温和高应变速率下的面心立方金属，
B某些含碳原子的体心立方铁合金
C以及铝合金低溶质固溶体。
K=σ/(ΔV/V)=6.89Mpa/[1-0.9883]=193.7Mpa
E=σ/ε=516.8Kpa/2.1%=24.6Mpa
ν=0.5(1-E/3K)=0.48
幻灯片36
金属晶体、离子晶体、共价晶体等的变形通常表现为普弹性，主要的特点是：
A应变在应力作用下瞬时产生，
B应力去除后瞬时消失，
C服从虎克定律。
比例极限
弹性变形时应力与应变严格成正比关系的上限应力
p = F p / S 0
条件比例极限
tan’/tan=150%
p50
代表材料对极微量塑性变形的抗力
切线
幻灯片45
（条件）弹性极限最大弹性变形时的应力值。
弹性比功弹性应变能密度。材料吸收变形功而又不发生
永久变形的能力W=/2=2/2E
残留变形时的应力
高分子材料通常表现为高弹性和粘弹性
幻灯片37
幻灯片38
2.有机聚合物的弹性、粘弹性
Elasticity and Visco-elasticity of Polymers
⑴高弹性，即橡胶弹性(rubberlike elasticity)
①弹性模量小、形变大。
A一般材料，如铜、钢等，形
变量最大为1左右，
金属的应力腐蚀和氢脆断裂(共13张PPT)
四、防止应力腐蚀的措施 1、合理选材； 2、减少拉应力； 3、改善化学介质； 4、采用电化学保护，使金属远离电化学 腐蚀区域。
第六页，共13页。
§6-2 氢脆
由于氢和应力的共同作用，而导致金属材料产 生脆性断裂的现象，称为氢脆断裂（简称氢脆） 一、氢在金属中存在的形式
内含的（冶炼和加工中带入的氢）；
a）粘着磨损，接触疲劳
b）凿削磨损，高应力磨损，低应力磨损
c）其他 腐蚀磨损，微动磨损 多种类型的综合 4、磨损机理 a）粘着机理
b）裂纹汇聚，断裂 c）显微切削（犁削）
5、磨损试验及观察
模拟试验；宏观观察，微观分析。
第十二页，共13页。
二、耐磨性
1、是材料的物性与服役工况的综合表现。 2、在一定条件下的，相对磨损量。 ε=△ω/△w 3、显微组织对耐磨性的影响
第二页，共13页。
2、断口特征
宏观：有亚稳扩展区，最 后瞬断区（与疲劳裂纹 相似）；断口呈黑色或 灰色。
微观：显微裂纹呈枯树枝 状；腐蚀坑；沿晶断裂 和穿晶断裂。（见图6-2， 和p2）
第三页，共13页。
三、力学性能指标 将不发生应力腐蚀断裂的最大应力场强度因子，称为应力腐蚀临界应力场强度因子。
3）氢化物
形成氢化物（凝固、热加工时形成；
t>tH 氢气团扩散，无氢脆。
用常规方法测定的 σ t 曲 宏观：有亚稳扩展区，最后瞬断区（与疲劳裂纹相似）；
KI>KISCC，裂纹扩展，速率da/dt
SCC～ f
线，得到的σ 不能客观地反映 da/dt~ KI |曲线上的三个阶段（初始、稳定、失稳）由（图6-7，P152）可以估算机件的剩余寿命。
第八页，共13页。
工程材料力学性能（束德林）-第三版-课后题答案
工程材料力学性能课后题答案第三版（束德林）第一章单向静拉伸力学性能1、解释下列名词。
（1）弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
（2）滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。
（3）循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。
（4）包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。
（5）解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。
（6）塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。
脆性：指材料在外力作用下(如拉伸、冲击等)仅产生很小的变形即断裂破坏的性质。
韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
（7）解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为 b 的台阶。
（8）河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。
是解理台阶的一种标志。
（9）解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。
（10）穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。
沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。
（11）韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变。
2、说明下列力学性能指标的意义。
答：（1）E（G）分别为拉伸杨氏模量和切边模量，统称为弹性模量表示产生 100％弹性变所需的应力。
（2）σr 规定残余伸长应力，试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。
(完整版)土力学部分答案
第4章土中应力一简答题1．何谓土中应力？它有哪些分类和用途？2．怎样简化土中应力计算模型？在工程中应注意哪些问题？3．地下水位的升降对土中自重应力有何影响？在工程实践中，有哪些问题应充分考虑其影响？4．基底压力分布的影响因素有哪些？简化直线分布的假设条件是什么？5．如何计算基底压力和基底附加压力？两者概念有何不同？6．土中附加应力的产生原因有哪些？在工程实用中应如何考虑？7．在工程中，如何考虑土中应力分布规律？二填空题1.土中应力按成因可分为和。
2.土中应力按土骨架和土中孔隙的分担作用可分为和。
3.地下水位下降则原水位出处的有效自重应力。
4.计算土的自重应力应从算起。
5.计算土的自重应力时，地下水位以下的重度应取。
三选择题1．建筑物基础作用于地基表面的压力，称为（）。
(A)基底压力；(B)基底附加压力；(C)基底净反力；(D)附加应力2．在隔水层中计算土的自重应力c时，存在如下关系（）。
(A) =静水压力(B) =总应力，且静水压力为零(C) =总应力，但静水压力大于零(D)=总应力—静水压力，且静水压力大于零3．当各土层中仅存在潜水而不存在毛细水和承压水时，在潜水位以下的土中自重应力为（）。
(A)静水压力(B)总应力(C)有效应力，但不等于总应力(D)有效应力，但等于总应力4．地下水位长时间下降，会使（）。
(A)地基中原水位以下的自重应力增加(B)地基中原水位以上的自重应力增加(C)地基土的抗剪强度减小(D)土中孔隙水压力增大5．通过土粒承受和传递的应力称为（）。
(A)有效应力；(B)总应力；(C)附加应力；(D)孔隙水压力6．某场地表层为4m厚的粉质黏土，天然重度=18kN/m3，其下为饱和重度sat=19 kN/m3的很厚的黏土层，地下水位在地表下4m处，经计算地表以下2m处土的竖向自重应力为（）。
(A)72kPa ； (B)36kPa ；(C)16kPa ；(D)38kPa7．同上题，地表以下5m处土的竖向自重应力为（）。
课件腐蚀案例个人整理版(仅供参考)
应力腐蚀实例:实例1：北方一条公路下蒸气冷凝回流管原用碳钢制造，由于冷凝液的腐蚀发生破坏，便用304型不锈钢（0Cr18Ni9）管更换。
使用不到两年出现泄漏，检查管道外表面发生穿晶型应力腐蚀破裂。
答：在北方冬季公路上撒盐作防冻剂，盐渗入土壤使公路两侧的土壤中氯化钠的含量大大提高，而选材者却不了解没有对土壤腐蚀做过分析。
就决定更换不锈钢管。
将奥氏体不锈钢用在这种含有很多氯化钠的潮湿土壤中，不锈钢肯定表现不佳，也需还不如碳钢呢。
防护措施：实例2：某化工厂生产氯化钾的车间，一台SS-800型三足式离心机转鼓突然发生断裂，转鼓材质为1Cr18Ni9Ti。
经鉴定为应力腐蚀破裂。
（P224）答：在氯化钾生产中选用1cr18Ni9Ti 这种奥氏体不锈钢转鼓是不当的。
氯化钾溶液是通过离心机转鼓过滤的。
氯化钾浓度为28°Bé，氯离子含量远远超过了发生应力腐蚀破裂所需的临界氯离子的浓度，溶液pH 值在中性范围内。
加之设备间断运行，溶液与空气的氧气能充分接触，这就是奥氏体不锈钢发生应力腐蚀破裂提供特定的氯化物的环境。
保护措施：停用期间使之完全浸与水中，与空气隔离；定期冲洗去掉表面氯化物等，尽量减轻发生应力破裂的环境条件，以延长使用寿命，不过，发生这种转鼓断裂飞出的恶性事故可能有一定的偶然性，但这种普通的奥氏体不锈钢用于这种高浓度氯化物环境，即使不发生这种恶性事故，其寿命也不长，因为除应力腐蚀还有，孔蚀，缝隙腐蚀等。
实例3：CO2压缩机一段、二段和三段中间冷却器为304L（00Cr19Ni10）型不锈钢制造。
投产一年多相继发生泄漏。
经检查，裂纹主要发生在高温端水侧管子与管板结合部位。
所用冷却水含氯化物0.002%~0.004%。
（P225）答：这里考虑奥氏体不锈钢的氯化物溶液中的scc，冷却水中氯化物含量控制很低，但仍然发生了scc 破坏。
设备为热交换器，结构为管壳式。
工艺介质走管程，水走壳程，进行热交换。
设备防腐蚀的管理制度
设备防腐蚀的管理制度设备防腐蚀的管理制度在充满活力，日益开放的今天，制度使用的频率越来越高，制度泛指以规则或运作模式，规范个体行动的一种社会结构。
这些规则蕴含着社会的价值，其运行表彰着一个社会的秩序。
想必许多人都在为如何制定制度而烦恼吧，以下是小编收集整理的设备防腐蚀的管理制度，欢迎阅读与收藏。
设备防腐蚀的管理制度11、目的加强设备、管道的反腐管理，延长使用寿命。
2、反腐蚀管理范围2.1生产装置中受工艺介质腐蚀的设备、管道。
2.2厂区内受工业大气腐蚀的设备、管道。
2.3遭受循环水、冷却水腐蚀的设备、管道。
2.4遭受腐蚀的工业建筑、构筑物和设备基础。
3、管理分工3.1公司的反腐车间设专职的反腐蚀管理人员负责全公司的反腐蚀计划、技术管理。
3.2各车间主任对设备的反腐蚀管理负全面责任，由车间设备员组织具体工作。
3.3操作工严格遵守操作规程，严格控制工艺条件，防止设备的腐蚀，发现腐蚀损坏现象，及时报告。
3.4维修工进行设备拆装、检修、动火时要熟悉设备内的反腐蚀衬里性质，避免损坏。
3.5反腐车间是公司设备衬里和耐腐蚀非金属设备制造和施工单位。
3.5.1按公司作业计划，按时、按质完成全厂反腐蚀工程施工。
3.5.2负责编制、上报全公司反腐蚀材料的需用计划。
4、反腐蚀衬里施工4.1反腐蚀衬里材料要严格按技术标准选择。
4.2外协施工单位需要有施工许可证。
4.3合理制订反腐蚀施工工艺，严格质量管理。
4.4衬里施工后，需养生处理的，必须按工艺要求留够充足时间，达到养生处理合格。
5、运行与维护5.1严格按工艺条件使用，做到不超压、不超温、不超负荷、不随变改变介质的种类和浓度。
严禁随意排放腐蚀性介质，需要排放的，要采取措施，并经安全环保处同意。
6、设备检修6.1设备、管道、工业建（构）筑物的反腐蚀施工要结合大修理进行。
6.2设备大检修时尽可能不损坏反腐蚀衬里，如反腐蚀衬里受到损坏，检修后应予修复。
6.3设备、管道、建（构）筑物和设备基础表面刷油漆反腐，其颜色按标准规定执行。
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如在钢中：Fe3C + 2H2 →3Fe + CH4
导致材料脱碳，并在材料中形成裂纹或鼓泡，最终使材
料力学性能下降。
氢腐蚀是化工、石油炼制、石油化工和煤转化工业等部 门中所用的一些临氢装置经常遇到的典型损伤
（2） 氢鼓泡与氢致阶梯型开裂：
（2） 氢鼓泡与氢致阶梯型开裂：
7.3.4.2 第二类氢脆 ① 变形速率对氢脆影响很大，变形速率增加，金属的氢脆 敏感性下降； ② 氢脆裂纹源的萌生是应力和氢交互作用下逐步形成的， 加载之前并不存在裂纹源； ③ 其中有些氢脆是可逆的，有些是不可逆的。
7.3.4.3 应力腐蚀与氢脆的关系
7.3.4.4 氢脆断裂的形态学特征
GC4 阴 极 冲
氢
AISI4340电镀Cr
7.3.5 氢损伤机理
（1） 推动力理论——CH4、H2O造 成内压或应力，与外加的或残余的 应力叠加，引起开裂。
（2） 阻力理论——相变产物、固 溶氢引起的结合能及表面能下降， 降低氢致开裂的阻力。
7.2.1.2 环 晶间/穿晶 晶间/解理 穿晶/晶间
低碳钢 高强度钢
NaOH，CO—CO2—H2O，硝酸及碳酸盐溶液 水介质，氯化物，含痕量水的有机溶剂，HCN溶液
奥氏体不锈钢 沸腾盐溶液，高温纯水，含Cl-水溶液，合Na+的盐溶液，
液相流中在固体表面由于气泡（气穴）不断形成和溃灭，瞬间 产生的高冲击压力对固体材料表面造成破坏，称为空泡腐蚀或 气穴侵蚀或气蚀（Cavitation Corrosion）。
7.5.2.3 空泡腐蚀形态特征
镀TiNi碳钢试样空泡腐蚀微观形貌 （a）纯水；（b）3.5%NaCl；（c）3.5%HCl
7.5.2.4 冲蚀的控制 （1）改善系统的设计
其共同特点是： ① 金属内部氢含量过高所造成，在钢中氢超过了5～10ppm； ② 金属内存在某些缺陷（断裂源），应力作用下加快缺陷形成 裂纹及扩展； ③ 造成金属永久性破坏，使材料塑性和韧性降低，加热等驱除 氢的方法不能使材料塑性和韧性恢复，故为不可逆氢脆。
（1） 氢腐蚀： 在高温（约200℃以上）、高压氢（压力高于30MPa）环 境中，氢进入金属，产生化学反应。
（3） 过程理论——氢在三向应力 梯度下的扩散和富集，表面膜对氢 渗入和渗出的影响，氢在金属缺陷 的陷入和跃出，氢对裂纹尖端位错 的发射、运动和塑性区的影响。
7.3.6 氢损伤的控制措施
在实际工作中，对于不同形式的氢损伤的控制，应该首 先明确起决定性作用的机理，然后采取恰当的技术措施。
控制氢损伤的一般途径： 1）提高金属或合金自身的抗氢损伤能力； 2）抑制环境氢（外氢）进入金属或降低内氢含量； 3）合理地控制环境温度和力学条件等。
晶间/穿晶
晶间/穿晶
镍和镍合金 锆和锆合金
晶间/穿晶 晶间/穿晶
（2）特定的电位范围
（3）局部环境与整体环境 间的差异 闭塞电池效应
7.2.1.3 材料学特性 (1) 材料成分的作用：
合金较纯金属敏感，高强度金属较低强度金属敏感。 (2) 组织结构的作用：
在H2S—H2O环境中，对SCC抗力按下列顺序递减：铁素体中球状碳 化物组织→完全回火后的淬火显微组织→正火和回火后的显微组织 →正火后的显微组织→淬火后未回火的马氏体组织。
7.3.3 氢在材料中的存在形式及作用
（1）存在形式： 1）氢分子：位错区、晶界、相界、微裂纹、孔洞等处聚集，
形成高压氢气（3000个大气压），使金属产生鼓泡、白
点、裂纹等。 2）氢化物：TiHx(x=1.53～1.99) ；CH4 ；硅烷SiH4 3）固溶体：导致晶格结合强度的降低
7.3.4 氢损伤的特点 7.3.4.1 第一类氢脆 第一类氢损伤的敏感性随应变速率的增加而增高，属于这一 类氢损伤的有氢腐蚀、氢鼓泡、氢致开裂、氢化物型氢脆等。
7.4 腐蚀疲劳与防护
7.4.1 腐蚀疲劳破坏及特征
金属材料和工程结构在交变应力和腐蚀介质协同、交互 作用下导致的破坏现象，称为腐蚀疲劳失效。
7.4.1 腐蚀疲劳破坏及特征 形态特征
7.4.1 腐蚀疲劳破坏及特征 扩展：动力学特征
7.4.2 腐蚀疲劳机理
蚀孔应力集中—滑移 不可逆性增强模型
氢脆模型
包括：
应力腐蚀；腐蚀疲劳；氢致断裂； 微动腐蚀（或微振腐蚀）；
冲击腐蚀（或湍流腐蚀）；
空泡腐蚀； 低熔点金属致脆等。
7.2 应力腐蚀开裂
应力腐蚀（SCC）——承受静应力或变化缓慢应力的材料在 特定腐蚀环境下产生滞后开裂，甚至发生滞后断裂的现象。 特点——发生SCC的材料不受应力的作用时，其腐蚀非常轻 微，当承受的应力超过某一临界值后会在腐蚀并不严重的情 况下发生开裂或断裂。 SCC三要素——材料；应力；腐蚀环境
（2）合理选择耐冲蚀材料
（3）采用恰当的表面处理技术
（4）采取电化学保护措施
（5）环境介质处理
作 业
一、教材上的第7章：7 、11、12、13、20题
二、何谓腐蚀疲劳和微动腐蚀？
连多硫酸，H2S溶液，H2SO4+CuSO4溶液，苛性碱溶液
铝合金 钛与钛合金 湿空气，含Cl-的水溶液，高纯水，有机溶剂 水溶液，有机溶剂，热盐，发烟硝酸，N2O4 晶间 晶间/穿晶
镁和镁合金
铜和铜合金
湿空气，高纯水，KCl + K2CrO4溶液
含NH4＋溶液或蒸气，NaNO2，醋酸钠，酒石酸钾,甲酸钠等 高温水，热盐溶液，卤素化合物，HCl，H2S+CO2+C1，NaOH 水溶液(含FeCl3，CuCl2，硝酸，卤素化合物)，热盐溶液 ，甲醇(含I-，Br-，C1-)，CCl4，CHCl3，卤素蒸气
粗晶粒比细晶粒对应力腐蚀开裂更敏感：
lgtF = ad-1/2 + b
7.2.1.4 应力腐蚀破坏的形态学特征
宏观
微观
7.2.2 应力腐蚀的机理
（1）阳极溶解SCC理论：
膜破裂—溶解—断裂
（2）氢脆机理
7.2.2 应力腐蚀的机理
（1）阳极溶解型SCC
（2）氢脆型SCC
7.2.3 应力腐蚀的控制方法
7.5.1.2 特征与机理
7.5.1.3 微动损伤的控制措施 （1）采纳合理设计方案与加工工艺 （2）合理选材
（3）利用润滑剂或插入物
（4）渗层、镀层或涂层处理
（5）机械形变强化
7.5.2 冲击腐蚀
7.5.2.1 冲蚀现象和特征
冲击腐蚀（Erosion Corrosion）是指金属材 料表面与腐蚀多组元流体（含有固体粒子或液 滴）相互作用而引起的损伤现象，也称为冲刷
（1）改善材质：
提高材料的纯度、减少材料中的杂质 ；改变材料的组织、消除有害 杂质的偏析、细化晶粒等
（2）合理设计与控制应力：
避免或减少局部应力集中 ；避免缝隙和可能造成腐蚀液残留的死 角 ；机械形变强化（如喷丸、冷挤压等） ；消除或减少有害残余应力
（3）控制环境 ：
除去危害性大的介质组分；避开SCC敏感的温度范围 ；降低氧含量、 提高pH值 ；在腐蚀环境中加入缓蚀剂 （成膜型缓试剂必须加入足够 的量 ）；有机涂层或对环境不敏感的金属镀层 ；阴极保护或阳极保护 技术 （氢致开裂型SCC，采用阴极保护是危险的 ）
7.5.1 微动腐蚀 7.5.1.1基本概念
微动（ Fretting ）是指相互接触的表面之间发生的极小幅度 （一般认为不大于 300mm）的往返运动，这类现象通常存在于名 义上处于“静止”的机械配合件之中，产生微动的原因：交变应 力或振动工况（如发动机运转、气流波动、热循环应力、疲劳载 荷、电磁震动等）作用于处于“静止”状态的零部件或结构。 由于微动和腐蚀共同作用导致的表面损伤或破坏现象称为微动 腐蚀或摩振腐蚀。
第7 章
应力作用下的腐蚀
7.1 应力作用下腐蚀破坏的范畴 7.2 应力腐蚀与控制 7.3 氢脆与防护 7.4 腐蚀疲劳与控制 7.5 耗腐蚀与控制
7.1 应力作用下腐蚀破坏的范畴
材料在应力（外加的、残余的、化学变化或相变引起的）和腐 蚀环境介质协同作用下发生的开裂或断裂现象称为材料的应力作 用下的腐蚀。
7.3 氢脆与防护
7.3.1 氢脆范畴 氢脆（ Hydrogen Embrittlement, 缩写为 HE ）或氢损伤 —— 是指进入材料内部的氢导致材料性能的退化现象，包括氢压引 起的微裂纹、高温高压氢腐蚀、氢化物相或氢致马氏体相变、 氢致塑性损失及氢致开裂或断裂等。 7.3.2 氢的来源
(1) 内氢来源：冶炼、铸造、焊接、热处理等过程中空气、原料、 器壁所含水分、铁锈或碳氢化合物等可分解出氢；金属在酸洗、 电镀、化学镀过程中还原氢；用H2、NH3渗氮、渗碳或碳氮共 渗；人为向金属中引入氢。 (2) 外氢来源：H2或H2S气体；水溶液；湿空气；含氢的物质等。
7.4.3 材料腐蚀疲劳的控制方法
(1) 合理选材与优化材料
(2) 降低张应力水平或改善表面应力状态
(3) 减缓腐蚀作用 ：
表面涂（镀）层；添加缓蚀剂；实施电化学 保护技术等。
7.5 摩耗腐蚀与控制
摩耗腐蚀是指金属材料与周围环境介质之间存在摩 擦和腐蚀的双重作用，而导致金属材料的破坏现象。
典型：微动腐蚀；冲击腐蚀；空泡腐蚀
腐蚀或磨损腐蚀。
气轮机叶片 的冲蚀
7.5.2.1 冲蚀现象和特征
铝合金3003在42℃发烟硝酸 中腐蚀速率与流速的关系
不锈钢347在42℃发烟硝酸中腐蚀 速率与流速的关系
7.5.2.2 冲蚀机理
湍流腐蚀——在材料表面或设备的某些特定部位，由于介
质流速的急剧增大而形成湍流，导致冲蚀破坏。
7.5.2.3 空泡腐蚀
7.2.1 应力腐蚀的特征 7.2.1.1 力学特性 (1) 应力性质——拉应力，外加应力，或加工、热处理、表面处理、磨 削、装配等引入的残余应力，腐蚀产物楔入而引起的扩张应力。 (2) 存在临界应力——应力腐蚀开裂是一种与时间有关的滞后破坏