1、1.金屬材料最重要、最常見的破壞形式是斷裂、磨損和腐蝕。（1）斷裂（crack）是指金屬構(gòu)件受力超過其彈性極限、塑性極限而發(fā)生的破壞?？蓮牟煌嵌确譃榇嘈詳嗔选⑺苄詳嗔?、沿晶斷裂、穿晶斷裂、機械斷裂等等。斷裂的結(jié)果，使構(gòu)件失效，但金屬材料本身還可重新熔煉再用。（2）磨損(wear)是指金屬表面與其相接觸的物體或與其周圍環(huán)境發(fā)生相對運動，因摩擦而產(chǎn)生的損耗或破壞。它是個漸變過程。有時磨損了的零件還可修復(fù)。例如，用電刷鍍可修復(fù)輕微磨損的軸。（3）腐蝕(corrosion)是指金屬在其周圍環(huán)境的作用下引起的破壞或變質(zhì)現(xiàn)象。從不同角度，曾對腐蝕下過不同的定義，如：(1)“材料因與環(huán)境反應(yīng)而引起的損壞或

2、變質(zhì)”；(2)“除了單純機械破壞之外的一切破壞”；(3)“冶金的逆過程”；(4)“材料與環(huán)境的有害反應(yīng)”。2.金屬腐蝕（Corrosion of metals）：金屬與周圍環(huán)境(介質(zhì))之間發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而引起的破壞或變質(zhì)。就是說，金屬腐蝕發(fā)生在金屬與介質(zhì)間的界面上。由于金屬與介質(zhì)間發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)多相反應(yīng)，使金屬轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸?(離子)狀態(tài)?？梢?，金屬及其環(huán)境所構(gòu)成的腐蝕體系以及該體系中發(fā)生的化學(xué)和電化學(xué)反應(yīng)就是金屬腐蝕學(xué)的主要研究對象。一、腐蝕分類方法由于腐蝕領(lǐng)域廣而且多種多樣，因此有不同的分類方法。最常見的是從下列不同角度分類：(1) 腐蝕環(huán)境:按腐蝕環(huán)境分類最合適，可分為潮濕環(huán)境、干燥

3、氣體、熔融鹽，各種腐蝕試驗研究方法主要取決于腐蝕環(huán)境；(2) 腐蝕機理：潮濕環(huán)境下屬電化學(xué)機理，干燥氣體中為化學(xué)機理。(3) 腐蝕形態(tài)類型：點蝕、應(yīng)力腐蝕、斷裂(4) 金屬材料：在手冊中是常見的和實用的，但從分類學(xué)觀點來看，效果不好。(5) 應(yīng)用范圍或工業(yè)部門：實為按環(huán)境分類的特殊應(yīng)用(6) 防護方法：是從防腐蝕出發(fā)，根據(jù)采取措施的性質(zhì)和限制進行分類，如：a. 改變金屬材料本身。如改變材料的成分或組織結(jié)構(gòu)，研制耐蝕合金。b. 改變腐蝕介質(zhì)。如加入緩蝕劑，改變介質(zhì)的pH值等。c.改變金屬/介質(zhì)體系的電極電位。如陰極保護和陽極保護等。d.借助表面涂層把金屬與腐蝕介質(zhì)分開。二、按腐蝕環(huán)境分類根據(jù)腐蝕

4、環(huán)境，腐蝕可分為下列幾類。1. 干腐蝕 (dry corrosion)(1) 失澤:金屬在露點以上的常溫干燥氣體中腐蝕 (氧化)，生成很薄的表面腐蝕產(chǎn)物，使金屬失去光澤，為化學(xué)腐蝕機理。(2) 高溫氧化:金屬在高溫氣體中腐蝕 (氧化)，有時生成很厚的氧化皮。在熱應(yīng)力或機械應(yīng)力作用下可引起氧化皮剝落。屬于高溫腐蝕。2. 濕腐蝕 (humid corrosion) 濕腐蝕主要是指潮濕環(huán)境和含水介質(zhì)中的腐蝕。絕大部分常溫腐蝕屬于這一種。為電化學(xué)腐蝕機理。濕腐蝕又可分為以下兩類。(1) 自然環(huán)境下的腐蝕：大氣腐蝕、土壤腐蝕、海水腐蝕、微生物腐蝕。(2) 工業(yè)介質(zhì)中的腐蝕：酸、堿、鹽溶液中的腐蝕；工業(yè)水

5、中的腐蝕；高溫高壓水中的腐蝕。3. 無水有機液體和氣體中的腐蝕 (化學(xué)腐蝕機理)(1) 鹵代烴中的腐蝕，如Al在CCl4和CHCl3中的腐蝕。(2) 醇中的腐蝕，如Al在乙醇中，Mg和Ti在甲醇中的腐蝕。 這類腐蝕介質(zhì)都是非電解質(zhì)，不管是液體或氣體，腐蝕反應(yīng)都是相同的。在這些反應(yīng)中，水實際上起緩蝕劑的作用。但在油這類有機液體中的腐蝕，絕大多數(shù)情況是由于痕量水的存在，而水中常含有鹽和酸，因而這種腐蝕實為電化學(xué)機理。4. 熔鹽和熔渣中的腐蝕 (電化學(xué)腐蝕)5. 熔融金屬中的腐蝕 (物理腐蝕機理)三、按腐蝕機理分類1. 化學(xué)腐蝕(chemical corrosion) 化學(xué)腐蝕是指金屬表面與非電解質(zhì)

6、直接發(fā)生純化學(xué)作用而引起的破壞。其反應(yīng)歷程的特點是金屬表面的原子與非電解質(zhì)中的氧化劑直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)，形成腐蝕產(chǎn)物。腐蝕過程中電子的傳遞是在金屬與氧化劑之間直接進行的，因而沒有電流產(chǎn)生。純化學(xué)腐蝕的情況并不多。主要為金屬在無水的有機液體和氣體中腐蝕以及在干燥氣體中的腐蝕。金屬的高溫氧化，高溫氣體中金屬的氧化最初雖是通過化學(xué)反應(yīng)，但隨后膜的生長過程則屬于電化學(xué)機理。這是因為此時金屬表面的介質(zhì)已由氣相改變?yōu)榧饶茈娮訉?dǎo)電，又能離子導(dǎo)電的半導(dǎo)體氧化膜。金屬可在陽極 (金屬膜界面) 離解后，通過膜把電子傳遞給膜表面上的氧，使其還原變成氧離子 (O2-)，而氧離子和金屬離子在膜中又可進行離子導(dǎo)電，即氧

7、離子向陽極 (金屬膜界面) 遷移和金屬離子向陰極 (膜氣相界面) 遷移，或在膜中某處進行第二次化合。所有這些均已劃入電化學(xué)腐蝕機理的范疇，故現(xiàn)在已不再把金屬的高溫氧化視為單純的化學(xué)腐蝕了。2. 電化學(xué)腐蝕(electrochemical corrosion)電化學(xué)腐蝕是指金屬表面與離子導(dǎo)電的介質(zhì) (電解質(zhì)) 發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而引起的破壞。任何以電化學(xué)機理進行的腐蝕反應(yīng)至少包含有一個陽極反應(yīng)和一個陰極反應(yīng)，并以流過金屬內(nèi)部的電子流和介質(zhì)中的離子流形成回路。陽極反應(yīng)是氧化過程，即金屬離子從金屬轉(zhuǎn)移到介質(zhì)中并放出電子，陰極反應(yīng)為還原過程，即介質(zhì)中的氧化劑組分吸收來自陽極的電子的過程。例如，碳鋼在酸中腐

8、蝕時，在陽極區(qū)鐵被氧化為Fe2+離子，所放出的電子由陽極 (Fe) 流至鋼中的陰極 (Fe3C) 上，被H+離子吸收而還原成氫氣，即陽極反應(yīng)： Fe Fe2+ + 2e陰極反應(yīng)： 2H+ + 2e H2總反應(yīng)： Fe + 2H+ Fe2+ + H2可見，與化學(xué)腐蝕不同，電化學(xué)腐蝕的特點在于，它的腐蝕歷程可分為兩個相對獨立并可同時進行的過程。由于在被腐蝕的金屬表面上存在著在空間或時間上分開的陽極區(qū)和陰極區(qū)，腐蝕反應(yīng)過程中電子的傳遞可通過金屬從陽極區(qū)流向陰極區(qū)，其結(jié)果必有電流產(chǎn)生。這種因電化學(xué)腐蝕而產(chǎn)生的電流與反應(yīng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，可通過法拉第定律定量地聯(lián)系起來。由上述電化學(xué)機理可知，金屬的電化學(xué)腐蝕實

9、質(zhì)上是短路的電偶電池作用的結(jié)果。這種原電池稱為腐蝕電池。電化學(xué)腐蝕是最普遍、最常見的腐蝕。金屬在大氣、海水、土壤和各種電解質(zhì)溶液中的腐蝕都屬此類。電化學(xué)作用既可單獨引起金屬腐蝕，又可和機械作用、生物作用共同導(dǎo)致金屬腐蝕。當(dāng)金屬同時受拉伸應(yīng)力和電化學(xué)作用時，可引起應(yīng)力腐蝕斷裂。金屬在交變應(yīng)力和電化學(xué)共同作用下可產(chǎn)生腐蝕疲勞。若金屬同時受到機械磨損和化學(xué)作用，則可引起磨損腐蝕。微生物的新陳代謝可為電化學(xué)腐蝕創(chuàng)造條件，參與或促進金屬的電化學(xué)腐蝕，稱為微生物腐蝕(microbial corrosion)，或稱為細菌腐蝕。項目化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕介質(zhì)干燥氣體或非電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液過程推動力化學(xué)位不同的反

10、應(yīng)相相互接觸電位不同的導(dǎo)體物質(zhì)組成電池能量轉(zhuǎn)換化學(xué)能與機械能和熱化學(xué)能與電功過程規(guī)律化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)電極過程動力學(xué)電子傳遞反應(yīng)物直接碰撞和傳遞，測不出電流通過電子導(dǎo)體在陰、陽極上的得失，測出電流反應(yīng)區(qū)在碰撞點上瞬時完成在相對獨立的陰、陽極區(qū)同時完成產(chǎn)物在碰撞點直接形成一次產(chǎn)物在電極上形成，二次產(chǎn)物在一次產(chǎn)物相遇處形成溫度主要在高溫條件下室溫和高溫條件下3. 物理腐蝕(physical corrosion)物理腐蝕是指金屬由于單純的物理溶解作用而引起的破壞。熔融金屬中的腐蝕就是固態(tài)金屬與熔融液態(tài)金屬(如鉛、鋅、鈉、汞等)相接觸引起的金屬溶解或開裂。這種腐蝕不是由于化學(xué)反應(yīng)，而是由于物理溶解作用，形

11、成合金，或液態(tài)金屬滲入晶界造成的。例如熱浸鋅用的鐵鍋，由于液態(tài)鋅的溶解作用，很快腐蝕壞了。 四、按腐蝕形態(tài)分類1. 全面腐蝕或均勻腐蝕(general corrosion / uniform corrosion)2. 局部腐蝕(localized corrosion)：包括電偶腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、剝蝕、選擇性腐蝕、絲狀腐蝕。3. 應(yīng)力作用下的腐蝕(stress corrosion)：包括應(yīng)力腐蝕斷裂 、氫脆和氫致開裂、腐蝕疲勞、磨損腐蝕、空泡腐蝕、微振腐蝕。五、金屬腐蝕程度的大小，根據(jù)腐蝕破壞形式的不同，有各種不同的評定方法。對于全面腐蝕來說，通常用平均腐蝕速度來衡量。腐蝕速度可用

12、失重法(或增重法)、深度法和電流密度來表示。1、失重法和增重法(weight loss / weight Increase )金屬腐蝕程度的大小可用腐蝕前后試樣質(zhì)量的變化來評定。由于生活和貿(mào)易中，人們習(xí)慣上把質(zhì)量稱為重量，因此根據(jù)質(zhì)量變化評定腐蝕速度的方法習(xí)慣上仍稱為“失重法”或“增重法”。 失重法就是根據(jù)腐蝕后試樣質(zhì)量的減小量，用下式計算腐蝕速度：式中：失為腐蝕速度(gm2h)；m0為試樣腐蝕前的質(zhì)量(g)；m1為試樣清除腐蝕產(chǎn)物后的質(zhì)量(g)；S為試樣表面積(m2)；t為腐蝕時間(h)。這種方法適用于均勻腐蝕，而腐蝕產(chǎn)物完全脫落或很容易從試樣表面清除掉的情況。當(dāng)腐蝕后試樣質(zhì)量增加且腐蝕產(chǎn)物

13、完全牢固地附著在試樣表面時，可用增重法，用下列公式汁算腐蝕速度：式中：增為腐蝕速度(gm2h)；m2為帶有腐蝕產(chǎn)物的試樣的質(zhì)量(g)。 2、深度法(depth method ) 工程上，腐蝕深度或構(gòu)件腐蝕變薄的程度直接影響該部件的壽命，更具有實際意義。在比較不同密度的金屬的耐蝕性時，更適合用這種方法。 腐蝕深度與失重速度之間的關(guān)系:Vdepth是以腐蝕深度表示的腐蝕速度，單位為；loss為失重腐蝕速度，單位為g/m2h；為金屬的密度，單位為g/cm3；8.76為單位換算系數(shù)。 根據(jù)金屬年腐蝕深度不同，可將其耐蝕性按十級標(biāo)準（表1-2）和三級標(biāo)準（表1-3）分類。 耐蝕性分類耐蝕性等級腐蝕速度

14、/ (mm/a)I完全耐蝕1< 0.001II很耐蝕230.001 0.0050.005 0.01III耐蝕450.01 0.050.05 0.1IV尚耐蝕670.1 0.50.5 1.0V欠耐蝕891.0 5.05.0 10.0VI不耐蝕10> 10.0耐蝕性分類耐蝕性等級腐蝕速度/ (mm/a)耐蝕1< 0.1可用20.1 1.0不可用3> 1.0、以電流密度(current density)表示腐蝕速度電化學(xué)腐蝕中，陽極溶解導(dǎo)致金屬腐蝕。根據(jù)法拉第定律，每通過1法拉第，即96500C的電量，陽極溶解的金屬的量為1/n mol。若電流強度為I，通電時間為t，則通過的電量為It。陽極所溶解的金屬量m應(yīng)為：式中：A為金屬的原子量；n為價數(shù)，即金屬陽極反應(yīng)方程式中的電子數(shù)；F為法拉第常數(shù)，即F = 96500Cmol電子。對于均勻腐蝕來說，整個金屬表面積S可看成陽極面積，故腐蝕電流密度corr為IS。因此可由