【正文】 或焊條角度不當(dāng)時都可能出現(xiàn)這種缺陷。電弧熔坑(6) 異種金屬焊接，焊條材料是精密的貴材料，小陰極化工設(shè)備采用異種金屬焊接，這種情況下。由于熔融金屬與母材的組成成分都不相同，在腐蝕環(huán)境中常常由于存在電位差而構(gòu)成電偶腐蝕。尤其當(dāng)焊縫金屬電位遠(yuǎn)低于母體金屬時，成為大陰極小陽極，焊縫金屬將被迅速腐蝕。因此工程上常選用比母材電位更高的金屬作焊條，這樣在大陽極小陰極情況下，焊縫不被腐蝕，而母材腐蝕輕微。不過當(dāng)溶液導(dǎo)電性比較低時，腐蝕將集中在焊縫周圍的局部地區(qū)而出現(xiàn)較嚴(yán)重的局部腐蝕。(7) 焊接殘余應(yīng)力焊接應(yīng)力是焊接過程中焊件體積變化受阻而產(chǎn)生的，當(dāng)已凝固的焊縫金屬在冷卻的時候，由于垂直焊縫方向上各處溫度差別很大，結(jié)果高溫區(qū)金屬的收縮會受到低溫區(qū)金屬的限制，而使這兩部分金屬中都引起內(nèi)應(yīng)力。高溫區(qū)金屬內(nèi)部產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力，低溫區(qū)金屬內(nèi)部產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力。(8) 焊接熱影響區(qū)焊接過程在焊縫兩側(cè)距焊縫遠(yuǎn)近不同的各點，所經(jīng)歷的焊接熱循環(huán)是不同的，距焊縫越近的點，其加熱溫度越高，越遠(yuǎn)則越低。也就是說焊接熱影區(qū)的各點實際相當(dāng)于經(jīng)受一次不同規(guī)范的熱處理，因此必然有相應(yīng)的組織變化，如出現(xiàn)晶粒長大、相變重結(jié)晶等。不過對于低碳鋼來說，這種組織變化主要影響機(jī)械性能，而對耐蝕性的影響不大，因為它們的晶間、相間與晶粒本體的活性差異較小，一般在使用中仍發(fā)生均勻腐蝕。但當(dāng)金屬含有大量合金元素時，其組織變化就復(fù)雜得多。此外，通過焊接材料向焊縫摻入鐵素體形成元素(鈦、鋁、硅等)，使焊縫呈奧氏體—鐵素體雙相組織，也能提高抗晶間腐蝕能力。因為鉻在鐵素體內(nèi)濃度大，擴(kuò)散速度也大，這樣當(dāng)奧氏體晶界形成碳化鉻后，鐵素體內(nèi)的鉻就能迅速擴(kuò)散到晶界，以彌補鉻的損失，防止了貧鉻區(qū)的出現(xiàn)。同時鐵素體在奧氏體內(nèi)能打破貧鉻區(qū)的連續(xù)性，可減輕晶間腐蝕的危害。鐵素體相一般控制在5%以下。82. ★防止晶間腐蝕的方法(6) 固溶處理。加熱到1050~1150℃，使焊接時析出的碳比鉻重新分解溶入奧氏體內(nèi)，再在水中冷卻，即經(jīng)淬火進(jìn)入一次穩(wěn)定區(qū)。此法工藝復(fù)雜，且構(gòu)件淬火易變形，僅適宜于小工件。(7) 穩(wěn)定化退火。加熱到850~900℃保溫2~5h后，因為在這個溫度區(qū)內(nèi)，元素在金屬中的擴(kuò)散相當(dāng)迅速，使晶格各處的鉻量均勻，進(jìn)入二次穩(wěn)定區(qū)(8) 超低碳法。%，可大大降低碳化鉻的析出量。(9) 合金化。加入鈦、鈮鉭等比鉻親碳能力更強(qiáng)的合金元素，使用碳與這些合金元素優(yōu)先形成碳化物析出，起到穩(wěn)定奧氏體內(nèi)鉻含量的作用，避免了貧鉻。(10) 通過焊接材料向焊縫摻入鐵素體形成元素（鈦鋁硅等），使焊縫呈奧氏體鐵素體雙向組織，也能提高抗晶間腐蝕能力。第三章 金屬在某些環(huán)境中的是腐蝕 83. ★金屬氧化膜具有保護(hù)性的條件是什么？膜的保護(hù)性主要取決于氧化膜的完整性、致密性、熱穩(wěn)定性，也和膜的結(jié)構(gòu)及厚度、膜與金屬的相對熱膨脹系數(shù)以及膜中的應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)。膜具有保護(hù)性必須滿足以下條件：(5) 膜必須是完整的；(6) 膜具有足夠的強(qiáng)度與塑性，并且與基體金屬結(jié)合力強(qiáng)、膨脹系數(shù)相近；(7) 膜內(nèi)晶格缺陷濃度低；(8) 氧化膜在高溫介質(zhì)中是穩(wěn)定的，表現(xiàn)為高的熔點和高的生成熱。（氧化膜要有很高的熔點）84. 金屬氧化膜可能的三種形態(tài)：（固態(tài)）（液態(tài)）或（氣態(tài)）85. 半導(dǎo)體實質(zhì)：膜內(nèi)晶格缺陷86. 高溫腐蝕 在石化、冶金、日化許多生產(chǎn)中，以及材料在制造加工過程中（鍛造、熱處理等），常常使材料處于高溫氣體環(huán)境，由于高溫一般都會對金屬產(chǎn)生氧化腐蝕，因此應(yīng)對其機(jī)理、規(guī)律有所了解，并掌握其控制與防護(hù)。金屬的高溫氧化1）.金屬高溫氧化的可能性 M+1/2O2?MO 其中O也可能是S、鹵素或其他氣體等。在這一化學(xué)反應(yīng)平衡方程中，在一定溫度下，如氧的分壓與氧化物的分解壓力相等，則反應(yīng)處于平衡狀態(tài)。如氧的分壓大于金屬氧化物的分壓，反應(yīng)向生產(chǎn)氧化物方向進(jìn)行，反之亦然。金屬氧化物的分解壓力2.）金屬的高溫氧化過程 （1）第一步：化學(xué)反應(yīng)生成氧化膜； （2）第二部：電化學(xué)過程——膜成長金屬氧化膜是既能電子導(dǎo)電又能離子導(dǎo)電的半導(dǎo)體，氧化的速度（腐蝕速度）取決于氧化膜的物質(zhì)遷移速率——離子導(dǎo)電性、電子導(dǎo)電性——它是金屬氧化物的屬性與晶格內(nèi)部缺陷的反應(yīng)。高溫合金的抗氧化性金屬的高溫腐蝕，其控制與防護(hù)的措施就是高溫合金。1）合金化原理利用合金化提高金屬的抗氧化性的途徑： （1）減少氧化膜的晶格缺陷濃度； （2）依靠選擇性氧化生成保護(hù)膜； （3）生成復(fù)合氧化物之類的穩(wěn)定的新相。2）合金的抗氧化性 所謂抗氧化性并不是指在高溫下完全不被氧化，而通常是指在高溫下迅速氧化，但在氧化后能形成一層連續(xù)而致密的、并能牢固地附著金屬表面的薄膜，從而使金屬具有不再繼續(xù)被氧化或氧化性很小的特性。耐熱金屬結(jié)構(gòu)材料簡介耐熱鋼是指在工作溫度高于450℃時，具有一定強(qiáng)度和抗氧化能力的鋼種，是抗氧化鋼和熱強(qiáng)鋼的通稱。廣泛用于制造鋼爐、高溫爐和石油化工等設(shè)備的構(gòu)件。：合金元素鉻、鋁、硅對鋼鐵的高溫氧化性有很好的改善能力，特別是鋁硅比鉻效果更好。加入Cr、Al、Si，適用于溫度高但壓力較低的設(shè)備：鋼中添加鉻、鉬、鎢、釩、鈦、鈮能有效的提高鋼的熱強(qiáng)性指標(biāo)和抗氧化性。適合用于高溫又高壓的設(shè)備：10MoWVNb鋼、10Cr2MoWVTiB、10Cr3MoVSiTiB鋼等。87. ★簡述氫腐蝕發(fā)生的階段、產(chǎn)生條件及特點？ 金屬受高溫高壓的氫氣作用而變脆甚至破裂的現(xiàn)象稱為氫腐蝕。氫腐蝕發(fā)生的階段：氫脆階段和氫侵蝕階段產(chǎn)生條件：氫腐蝕要在一定的溫度和氫分壓條件下才會發(fā)生(3) 氫脆階段:當(dāng)溫度和壓力比較低，或者溫度、壓力隨不低，但鋼材與氫氣接觸時間不長時，鋼的氫腐蝕不嚴(yán)重，只是韌性降低，材料變脆。特點:物理階段可還原，暫時脆化，可逆(4) 氫侵蝕階段: 當(dāng)溫度和壓力較高，或者鋼材與氫氣接觸時間很長，則鋼材將由氫脆階段發(fā)展為氫侵蝕階段，溶解在鋼中的氫將與鋼中滲碳體發(fā)生脫碳反應(yīng)生成甲烷Fe3C+2H2→3Fe+CH4甲烷在鋼內(nèi)擴(kuò)散困難，集聚在晶界微觀空隙內(nèi)，愈聚愈多，產(chǎn)生很大的內(nèi)壓力，形成局部高壓，造成應(yīng)力集中，引起鋼材出現(xiàn)裂紋和氣泡，這就使鋼的強(qiáng)度和韌性降低。 特點：永久退化，不可逆。抗氫腐蝕方法：①加入強(qiáng)碳化物形成元素，把鋼中的碳優(yōu)先結(jié)合成穩(wěn)定的碳化物②采用微碳純鐵88. 高溫硫化：金屬與含硫氣體接觸，反應(yīng)生成硫化物，使金屬不斷腐蝕的現(xiàn)象。高溫硫化比氧化更嚴(yán)重的原因：①生成的硫化物膜有更大的內(nèi)應(yīng)力，易使膜破裂②晶格缺陷濃度高很多，體積比大③膜的熔點低抗硫化方法：①嚴(yán)格脫硫②合金化，加入Al、Cr、Si等合金元素。89. 金屬在大氣中的腐蝕：金屬在大氣自然環(huán)境下（通常是指在常溫的潮濕空氣中）發(fā)生的腐蝕，稱為大氣腐蝕。實質(zhì)：是在金屬表面上的薄層電解液膜中進(jìn)行的電化學(xué)腐蝕。機(jī)制：主要是材料受大氣中所含的水分、氧氣和腐蝕介質(zhì)（包括NaCl、COSO煙氣、表面沉積物）的聯(lián)合作用而引起的破壞，其中水和氧是決定大氣腐蝕速度和腐蝕歷程的主要因素影響大氣腐蝕的因素：(4) 氣候因素：大氣的相對濕度；氣溫；降雨；風(fēng)向和風(fēng)速；降塵(5) 大氣中的污染物質(zhì)：主要含有硫化物(6) 金屬表面因素：金屬表面狀態(tài)；金屬表面潔凈程度；腐蝕產(chǎn)物大氣腐蝕的防護(hù)：(5) 合理選材：低合金鋼、不銹鋼等(6) 表面涂覆 ：涂料、鍍層保護(hù)屏蔽氧和水；(7) 保持表面清潔(8) 介質(zhì)控制：降低空氣濕度（加熱空氣、使用吸濕劑）、減少污染物、使用緩蝕劑等。90. 土壤腐蝕指土壤的不同組分和性質(zhì)對材料的腐蝕，土壤使材料產(chǎn)生腐蝕的性能稱為土壤腐蝕性。（一）★土壤腐蝕常見的幾種形式：(4) 因充氣不勻引起的腐蝕氧的濃差電池腐蝕，由于土壤的多相性和不均勻性常常引起氧的滲透率差異，因而造成因充氣不均形成的供氧差異腐蝕電池，常造成地下設(shè)備和管線的嚴(yán)重腐蝕。(5) 由雜散電流引起的地下金屬設(shè)備和管線的腐蝕，如：電焊機(jī)、電氣火車等設(shè)備漏電的情況下，漏到地下的電流經(jīng)常引起附近地下金屬設(shè)備的腐蝕，特別是直流電漏電引起的這種腐蝕破壞速度較大。(6) 由微生物引起的腐蝕，土壤中的微生物經(jīng)發(fā)酵分解，可產(chǎn)生腐蝕物質(zhì)引起局部腐蝕，如硫桿菌：污物發(fā)酵→硫代硫酸鹽→硫桿菌作用→硫酸（二）土壤腐蝕的防護(hù)(3) 涂層保護(hù)：石油瀝青涂層，煤焦油瀝青涂層，環(huán)氧煤瀝青涂層，環(huán)氧粉末涂層，塑料膠帶防腐層，泡沫塑料防腐層(4) 陰極保護(hù)和涂料聯(lián)合91. ★什么是雜散電流腐蝕？其腐蝕特點是什么及如何控制雜散電流腐蝕？雜散電流：地下的導(dǎo)電體因絕緣不良而漏失出來的電流，稱為雜散電流。雜散電流腐蝕：地下埋設(shè)的金屬構(gòu)件在雜散電流影響下所發(fā)生的腐蝕，稱為雜散電流腐蝕或干擾腐蝕。腐蝕特點：電流從金屬流入土壤（電解質(zhì)）部位是陽極區(qū)，腐蝕就會發(fā)生。控制雜散電流的方法：(7) 直流電源要加強(qiáng)絕緣，不使電流流入土壤。 (8) 改善管道絕緣質(zhì)量。 (9) 將受干擾的管道與被保護(hù)管道連接起來，共同保護(hù)。 (10) 在多管道地區(qū)，最好采用多個陽極站，每個站的保護(hù)電流較小，陽極站離被保護(hù)管道較近，以縮小保護(hù)電流范圍。 (11) 采用深井陽極可減小對其他地下設(shè)施的雜散電流干擾。(12) 采取排流措施。92. 在海水中的腐蝕海水腐蝕的特點(5) 中性海水溶解氧較多，除鎂及其合金外，絕大多數(shù)都遭受腐蝕。一切有利于供氧的條件，如海浪、飛濺、增加流速，都會促進(jìn)氧陰極去極化反應(yīng)，促進(jìn)鋼腐蝕。(6) 因海水中氯離子的含量很高，因此大多數(shù)金屬，如鐵、鋼、鑄鐵、鋅、鎘等，在海水中是不能建立鈍態(tài)的。腐蝕速度相當(dāng)高。(7) 由于海水的電導(dǎo)率很大，海水腐蝕的電阻性阻滯很小，所以海水腐蝕中金屬表面形成的微電池和宏觀電池都有較大的活性。海水中不同金屬接觸時很容易發(fā)生電偶腐蝕，即使兩種金屬相距數(shù)十米，只要存在電位差并實現(xiàn)電連接，就可發(fā)生電偶腐蝕。(8) 海水中易出現(xiàn)小孔腐蝕，孔深也較深。海水腐蝕的影響因素：含鹽量的影響；氧、CO碳酸鹽的影響；pH值的影響；溫度的影響；海水流速的影響；海生物的影響海水腐蝕的防護(hù)(5) 合理選材(6) 合理設(shè)計海洋工程結(jié)構(gòu)：在選材、設(shè)計和施工中要避免造成電偶腐蝕和縫隙腐蝕。與高流速海水接觸的設(shè)備(泵、推進(jìn)器、海水冷卻器等)要避免湍流腐蝕和空泡腐蝕。(7) 表面保護(hù)，有機(jī)涂層保護(hù)、金屬噴涂層、金屬包覆層、襯里(8) 陰極保護(hù)，陰極保護(hù)與涂料聯(lián)合應(yīng)用是最有效的防護(hù)方法?，F(xiàn)在海洋船舶、軍舶普遍采用這種防護(hù)方法。第四章 金屬結(jié)構(gòu)材料的耐蝕特性93. 金屬耐蝕合金化原理純金屬的耐蝕特性：（1）金屬的熱力學(xué)穩(wěn)定性 各種純金屬的熱力學(xué)穩(wěn)定性，大體上可按它們的標(biāo)準(zhǔn)電位值來判斷。標(biāo)準(zhǔn)電極電位較正者其熱力學(xué)穩(wěn)定性較高；標(biāo)準(zhǔn)電極電位越負(fù)，在熱力學(xué)上越不穩(wěn)定，也就容易被腐蝕。（2）金屬的鈍化 熱力學(xué)不穩(wěn)定的金屬在氧化性介質(zhì)中容易鈍化，易鈍化的金屬可作為合金元素（4） 腐蝕產(chǎn)物膜（機(jī)械鈍態(tài)膜）的保護(hù)性能金屬耐蝕合金化的途徑（1）提高金屬的熱力學(xué)穩(wěn)定性 添加大量的貴金屬才有效，難以推廣。（2）減弱合金的陰極活性 ；通過熱處理的方法形成穩(wěn)定的固溶體 （增大合金陰極析氫反應(yīng)的阻力）（3）減弱合金的陽極活性（是最有效、應(yīng)用最廣泛的方法） 減少陽極相的面積；加入易鈍化的合金元素；加入陰極合金元素促進(jìn)陽極鈍化（4）使合金表面生成電阻大的腐蝕產(chǎn)物膜 加入某些元素促使合金表面生成致密的腐蝕產(chǎn)物膜，加大了體系的電阻，也能有效地阻滯腐蝕過程的進(jìn)行。94. 單相合金的確n/8定律最早塔曼( Tammann)在研究單相（固溶體）合金的耐蝕性時，發(fā)現(xiàn)其耐蝕能力與固溶體的成分之間存在一種特殊關(guān)系。 合金的耐蝕性與固溶體提的成分之間的特殊關(guān)系對同一種合金，在不同的介質(zhì)中其穩(wěn)定性臺階值是不同的適用于二元系統(tǒng)能夠也使用于多元系統(tǒng)的固溶體合金至今仍無確切的解釋。95. 主要合金元素對耐蝕性的影響★簡述金屬鉻鎳硅的耐蝕特點？鉻（Cr）： 是不銹鋼的基本合金元素；熱力學(xué)不穩(wěn)定。與鐵基合金組成固溶體時，合金呈現(xiàn)不同程度的類似鉻的耐蝕特性。在具備鈍化的條件下，含量越高，耐蝕性越好，在不能實現(xiàn)鈍化的條件下，隨著含量的增高，腐蝕速率反而加大鎳（Ni)：熱力學(xué)不夠穩(wěn)定。與FeNi合金在硫酸、鹽酸和硝酸中的腐蝕速率都隨著鎳的含量的增加而減??；鎳在鐵的基體中的耐蝕性不是鈍化作用，而是使合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性提高；在氧化性介質(zhì)和還原性介質(zhì)中均有效。優(yōu)勢：與鉻配合加入鐵中獲得不銹鋼；形成奧氏體，具有良好的熱加工性、冷變形能力、可焊性、良好的低溫韌性。不利之處：隨鋼中鎳含量增加，會增加不銹鋼的晶間腐蝕傾向。硅（Si)：在相應(yīng)的合金中具有耐氯化物腐蝕破裂、耐孔蝕、耐濃熱硝酸、抗氧化、耐海水腐蝕等作用；不銹鋼隨硅含量的增加，耐應(yīng)力腐蝕破裂性能顯著改善（依靠加硅形成富硅保護(hù)膜）優(yōu)良的耐氯離子腐蝕特性（耐氯化物應(yīng)力腐蝕破裂）；改善耐孔蝕性能（提高了鋼的鈍態(tài)穩(wěn)定性）；耐強(qiáng)氧化物腐蝕：形成富集Si, Cr, O的表面膜；Si與Cr, Mo與Cu配合，可以得到各種耐海水鋼鉬（Mo)：使合金耐還原性介質(zhì)的腐蝕和抗氯離子等引起的孔蝕；含量較小時，使鋼對氯化物腐蝕破裂敏感，而當(dāng)鉬含量大于4%時，鋼的耐應(yīng)力腐蝕破裂性能提高；鈍化膜厚度隨著鋼中鉬含量增高而增厚，而膜厚度的增加通常會延長蝕孔形成的孕育期，提高耐孔蝕性能。銅（Cu)： 是低合金鋼、不銹鋼、鎳基合金、鑄鐵中常用的耐蝕合金元素之一。 耐大氣腐蝕：銅在低合金鋼大氣腐蝕過程中起著活性陰極的作用，在一定條件下可以促使鋼產(chǎn)生陽極鈍化，從而降低腐蝕速率；鈍化膜易被活性氯離子破壞，所以銅鋼只在較純凈的空氣中具有較好的耐蝕性；可提高鋼對H2SO4的耐蝕性：提高了合金的熱力學(xué)穩(wěn)定性；可減弱鋼在海水中的縫隙腐蝕：加入Cu后，鋼的陽極過程受到阻滯，使鈍化臨界電流密度減小。96. ★常用結(jié)構(gòu)材料獲得耐蝕能力