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腐(fu)(fu)蝕(shi)給人類社會(hui)帶來的(de)直接(jie)損失(shi)是巨大的(de)。20世紀(ji)70年代前后(hou)，許(xu)多工(gong)業發(fa)達國家相繼進(jin)行了比較系統的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)調(diao)查工(gong)作，并發(fa)表了調(diao)查報告(gao)。結(jie)果顯(xian)示，腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)損蝕(shi)占全國GNP的(de)1%到5%。

要減少、防止腐(fu)蝕(shi)給我們帶來的(de)損失，就需要了解材料(liao)腐(fu)蝕(shi)的(de)特點。這期小(xiao)編就給大家(jia)介紹金屬腐(fu)蝕(shi)及其試驗的(de)相關(guan)內(nei)容(rong)。

金屬腐蝕基本介紹

金屬腐蝕是指金屬與周圍環(huan)境（介(jie)質）之間發生化學或電化學作用而引起的(de)破壞(huai)或變質。

金屬(shu)的銹蝕(shi)是最常見(jian)的腐蝕(shi)形(xing)態。腐蝕(shi)時，在金屬(shu)的界面上(shang)發生了化(hua)學(xue)或電化(hua)學(xue)多相(xiang)反(fan)應，使金屬(shu)轉入氧(yang)化(hua)（離子(zi)）狀態。這(zhe)會顯著降低(di)金屬(shu)材料(liao)的強度、塑性、韌(ren)性等力學(xue)性能，破(po)壞金屬(shu)構件的幾何形(xing)狀，增加(jia)零(ling)件間的磨損(sun)，惡(e)化(hua)電學(xue)和(he)光學(xue)等物理(li)性能，縮(suo)短設備的使用壽命，甚(shen)至造成(cheng)火(huo)災(zai)、爆炸等災(zai)難性事故。

如(ru)：鐵制(zhi)(zhi)品(pin)生(sheng)銹（Fe2O3·xH2O），鋁制(zhi)(zhi)品(pin)表(biao)面(mian)出現(xian)白斑（Al2O3），銅制(zhi)(zhi)品(pin)表(biao)面(mian)產生(sheng)銅綠(lv)[Cu2(OH)2CO3]，銀(yin)器表(biao)面(mian)變黑（Ag2S,Ag2O）等都屬(shu)于金(jin)屬(shu)腐(fu)蝕(shi)，其中用量最(zui)大的金(jin)屬(shu)——鐵制(zhi)(zhi)品(pin)的腐(fu)蝕(shi)最(zui)為常見。

能影響腐(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)因素很多。鑒于腐(fu)蝕體(ti)系由材料(liao)/環境組成，影響腐(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)因素因而(er)可以基本(ben)分(fen)為與材料(liao)相關的(de)(de)(de)(de)內(nei)因和與介質(zhi)環境相關的(de)(de)(de)(de)外因。

內因——材料因素

外因——環境因素

材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)使用離不(bu)開一定的(de)工作(zuo)環(huan)境，材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)環(huan)境適用性是發(fa)揮其(qi)功(gong)效(xiao)的(de)前(qian)提條件。材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)使用環(huan)境的(de)復(fu)雜(za)性決定了(le)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)腐(fu)(fu)蝕破壞(huai)的(de)復(fu)雜(za)性，不(bu)同環(huan)境下材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)腐(fu)(fu)蝕發(fa)展和變(bian)化規律千(qian)差(cha)萬別。

總體來看，根據材料產生腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)環(huan)(huan)境(jing)狀(zhuang)態，材料的(de)環(huan)(huan)境(jing)腐(fu)(fu)蝕(shi)可以分為：自然環(huan)(huan)境(jing)中(zhong)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)（包(bao)括(kuo)：大氣腐(fu)(fu)蝕(shi)、淡(dan)水(shui)和(he)海水(shui)腐(fu)(fu)蝕(shi)、土(tu)壤(rang)腐(fu)(fu)蝕(shi)）和(he)工(gong)業(ye)環(huan)(huan)境(jing)介(jie)質中(zhong)的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)（包(bao)括(kuo)：酸(suan)性溶(rong)液、堿(jian)性溶(rong)液、鹽類溶(rong)液、工(gong)業(ye)水(shui)、其他非水(shui)介(jie)質）。

金屬腐蝕分類

按照腐蝕形態分類，金屬的腐蝕可以分為均勻腐蝕和局部腐蝕兩大類：

均勻腐蝕(shi)（又稱全面腐蝕(shi)(shi)）是指在整個合金材料表面上以(yi)比(bi)較均勻的(de)(de)方(fang)式(shi)所(suo)發生(sheng)的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)現象。其(qi)形貌(mao)特征是發生(sheng)全面腐蝕(shi)(shi)時，材料的(de)(de)厚(hou)度(du)逐漸變(bian)薄，甚至(zhi)腐蝕(shi)(shi)穿透(tou)。

全面腐(fu)(fu)蝕是(shi)機械設備在(zai)實際使用中發(fa)生(sheng)失(shi)效(xiao)的基(ji)本(ben)形式(shi)。全面腐(fu)(fu)蝕代表材料(liao)總的重量損(sun)失(shi)。這種腐(fu)(fu)蝕可以通過簡單的浸泡試驗，或查閱腐(fu)(fu)蝕方面的文獻資料(liao)，或憑(ping)生(sheng)產經驗加以預測(ce)，便于估計(ji)設備的壽(shou)命。在(zai)選(xuan)用耐(nai)(nai)蝕材料(liao)時，其全面腐(fu)(fu)蝕性(xing)能是(shi)耐(nai)(nai)蝕性(xing)的最(zui)基(ji)本(ben)要(yao)求。

鈍化型金屬之所以能抗腐蝕乃是由于其表面能形成一層具有保護性的鈍化膜。然而，一旦這層鈍化膜遭到破壞，而又缺乏自鈍化的條件或能力，金屬就會發生腐蝕，如果腐蝕僅僅集中在設備的某些特定點域，并在這些點域形成向深處發展的腐蝕小坑，而金屬的大部分表面仍保持鈍性的腐蝕現象，稱為點腐蝕。

特點：

• 腐(fu)蝕集中于金屬表面的很小范圍內(nei)，并深入到金屬內(nei)部；

• 一種(zhong)高度局部的腐蝕(shi)形態，也(ye)叫孔蝕(shi)；

• 通常(chang)其腐(fu)蝕(shi)深度(du)大(da)于(yu)其孔徑(jing)，嚴(yan)重時可使金屬穿(chuan)孔。

晶粒間界是結晶方向不同的晶粒間紊亂錯合的界域，因而，它們是金屬中各溶質元素偏析或金屬化合物（如碳化物和σ相等）沉淀析出的有利區域。在某些腐蝕介質中，晶粒間界可能先行被腐蝕。這種沿著材料晶粒間界先行發生的腐蝕，使晶粒之間喪失結合力的局部破壞現象，稱為晶(jing)間腐蝕。

特(te)點：

• 晶(jing)間腐蝕(shi)沿晶(jing)粒邊界(jie)向內發展，外表沒有(you)(you)腐蝕(shi)跡象，但晶(jing)界(jie)沉積有(you)(you)腐蝕(shi)產(chan)物；

• 由金相顯微(wei)鏡可以看到(dao)晶界呈現網狀腐蝕；

• 晶間腐(fu)蝕是晶界在(zai)一定條(tiao)件下（溫度、成(cheng)分、腐(fu)蝕溶液等）產生化學(xue)和組織的變化導(dao)致耐(nai)蝕性降(jiang)低而引起的。

縫隙腐蝕是在電介質(zhi)溶液(ye)(ye)中（特別是含有鹵素離子(zi)的(de)(de)介質(zhi)），在金(jin)屬(shu)(shu)與金(jin)屬(shu)(shu)或非金(jin)屬(shu)(shu)表面之間狹窄的(de)(de)縫隙內，由于溶液(ye)(ye)的(de)(de)移動收到阻滯，在縫隙內溶液(ye)(ye)中氧(yang)耗竭后，氯(lv)離子(zi)即從縫隙外向縫隙內遷移，又由于金(jin)屬(shu)(shu)氯(lv)化物的(de)(de)水解自(zi)催化酸化過程，導致(zhi)鈍化膜的(de)(de)破裂(lie)，因而(er)產生與自(zi)催化點腐蝕相類似(si)的(de)(de)局(ju)部腐蝕。

特點：

• 縫隙腐(fu)蝕是孔蝕的一種特殊形態；

• 發生在(zai)縫隙內（如焊、鉚縫、墊片或沉積物下面的(de)縫隙）；

• 破壞(huai)形態為溝縫狀，嚴重(zhong)的可穿(chuan)透。

機械設備零件在應力（拉應力）和腐蝕介質的聯合作用下，將出現低于材料強度極限的脆性開裂現象，導致設備和零件失效，這種現象稱為應力腐蝕開裂。

根據介質的主要成分為氯化物、氫氧化物、硝酸鹽及含氧水等，而分別稱為氯裂（氯脆或氯化物開裂）、堿裂（堿脆）、硝裂（硝脆）及氧裂（氧脆）等。

機械設備(bei)和部件發生應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)開(kai)裂（SCC）必(bi)需同時滿足材(cai)料、環境(jing)、應(ying)(ying)力三者的(de)特定(ding)條件。可產生應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)破壞的(de)金屬材(cai)料－環境(jing)的(de)組合主要有(you)以下幾種：

（1）奧氏體不銹鋼——氯離子、氯化物+蒸氣、硫化氫、堿液等；
（2）碳鋼及低合金鋼——堿液、硝酸鹽溶液、無水液氨、濕硫化氫、醋酸；
（3）含鉬奧氏體不銹鋼——堿液、氯化物水溶液、硫酸+硫酸銅的水溶液等；
（4）黃銅——氨氣及溶液、氯化鐵、濕二氧化硫等；
（5）鈦——含鹽酸的甲酸或乙醇、熔融氯化鈉；
（6）鋁——濕硫化氫、含氫硫化氫、海水。

金屬腐蝕試驗

腐(fu)蝕試驗的目的在于：

• 在給定(ding)環境中(zhong)確定(ding)各種(zhong)防蝕措施(shi)的適(shi)應(ying)性(xing)、最佳選擇、質量控制(zhi)途徑和預計(ji)采取這(zhe)些措施(shi)后構件的服役壽(shou)命；

• 評價材料(liao)的(de)耐蝕(shi)性能(neng)；

• 確定(ding)環境(jing)的(de)侵(qin)蝕(shi)(shi)性，研究(jiu)環境(jing)中雜質、添加劑等對腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)度、腐(fu)蝕(shi)(shi)形態(tai)的(de)作用；

• 研究腐蝕產物對環境(jing)的(de)污(wu)染作用；

• 在分析構件(jian)失效原因時作再現性試驗；

• 研(yan)究(jiu)腐蝕機制(zhi)。

金屬腐蝕總的來說分為均勻腐蝕和局部腐蝕（點腐(fu)蝕(shi)(shi)、晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)、縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)、應力腐(fu)蝕(shi)(shi)）。

對于均勻腐蝕，用重量法可以表征其腐蝕速率；對于局部腐蝕，則需要具體問題具體分析。電(dian)化學測(ce)試方法(fa)是均勻(yun)腐蝕(shi)和局部(bu)腐蝕(shi)的通用測(ce)試方法(fa)。

重量法是根(gen)據腐蝕前后(hou)試樣重量的變化來測定金屬的腐蝕速率，并(bing)以此(ci)判斷(duan)材料的耐蝕性(xing)能。

試驗(yan)時(shi)，如果金屬(shu)溶解于介(jie)質中，試樣的重(zhong)量(liang)減小，可以用失量(liang)法測量(liang)；如果腐(fu)蝕產(chan)物(wu)(wu)的組分已知，并且(qie)牢固地附著在金屬(shu)的表面(mian)上，或(huo)者腐(fu)蝕產(chan)物(wu)(wu)完全能收集起來，可以用增重(zhong)法測量(liang)。

優缺點：

重量法腐蝕試驗具有簡易、方便、直觀(guan)等許多優點，目前仍是測量腐蝕速率的最基本方法。但是也有一定的局限(xian)性(xing)：只適用于全面腐蝕；試驗結果受試樣的制備、環境介質的特點、試驗的操作及腐蝕產物的清除方法等許多因素的影響，重現性不太好；試驗時間較長。

在(zai)特定(ding)介質條件(jian)下檢驗金(jin)屬(shu)材(cai)料晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)敏感性的(de)加速(su)金(jin)屬(shu)腐(fu)蝕(shi)試(shi)(shi)驗方法，目(mu)的(de)是了(le)解材(cai)料的(de)化學成分、熱(re)處理和(he)加工工藝是否合(he)理。其原理是采用可使金(jin)屬(shu)的(de)腐(fu)蝕(shi)電位處在(zai)恒(heng)電位陽極(ji)極(ji)化曲(qu)線特定(ding)區(qu)間(jian)的(de)各種(zhong)試(shi)(shi)驗溶液，利用金(jin)屬(shu)的(de)晶(jing)(jing)粒(li)和(he)晶(jing)(jing)界在(zai)該電位區(qu)間(jian)腐(fu)蝕(shi)電流(liu)的(de)顯著差(cha)異加速(su)顯示晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)。不銹鋼、鋁合(he)金(jin)等(deng)的(de)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)試(shi)(shi)驗方法在(zai)許多國家(jia)均(jun)已(yi)標準化。

晶間腐蝕試驗方法大致可以分為化(hua)學(xue)試(shi)驗方法、電(dian)化學試(shi)驗方法及物理試驗方法三大類。化(hua)學(xue)試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)很多，比較成熟，應(ying)用廣泛，其中(zhong)一部分已列入國標；電化(hua)學(xue)試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)法(fa)是一個(ge)尚未標準化(hua)的方(fang)法(fa)，最(zui)大的優(you)點快速、不(bu)破(po)壞試(shi)(shi)樣(yang)；物理試(shi)(shi)驗(yan)以金相法(fa)和彎(wan)曲法(fa)應(ying)用最(zui)廣。

孔(kong)蝕試驗方法，概括起來可以分為兩大類，一類是(shi)化(hua)(hua)學浸泡(pao)法(fa)，另一類是(shi)電化(hua)(hua)學測量法(fa)。

化學浸泡方法是將試樣浸泡在某些加速的或天然的腐蝕環境里，通過測量蝕孔的重量損失、數目、深度和大(da)小，測定金屬或合金的耐孔蝕必有，或者通過測量臨界孔蝕溫度，蝕孔成核所需的最低氯離子濃度，確定金屬和合金的孔蝕敏感性，采用這類方法測量的最(zui)大(da)優點是陰陽極過程這與生產實際情況相符。

最常用的化學浸泡法有：三氯化鐵試(shi)驗，它(ta)是將(jiang)按要求加(jia)工(gong)成的(de)試樣(yang)放在(zai)(zai)6%FeCl3溶液中，在(zai)(zai)一(yi)定(ding)的(de)溫度下（35℃或50℃）和一(yi)定(ding)的(de)試驗時間（7.2h）內(nei)，測得試樣(yang)的(de)失重(zhong)、蝕孔(kong)數目及尺(chi)寸大(da)小來(lai)評價材(cai)料(liao)的(de)耐(nai)孔(kong)蝕性能；

電化學測量法是通過測量(liang)金(jin)屬和合金(jin)的(de)孔(kong)蝕特征電(dian)位（臨界孔(kong)蝕電(dian)位和孔(kong)蝕保護電(dian)位）來(lai)確(que)定它們(men)的(de)孔(kong)蝕傾向性的(de)，這一方法雖然具有(you)(you)電(dian)化(hua)學測量(liang)所特有(you)(you)的(de)快速(su)的(de)優點，但與(yu)實際生產(chan)情況有(you)(you)所不同。

根據加載方法的不同，可以分為恒應變法，恒載荷(he)法和恒應速(su)率(lv)法。

在實際生中，由于(yu)冷(leng)熱加工常常會產生殘(can)余應力(li)主。焊接殘(can)余應力(li)是最常見的一種，因此，焊接件也可用來(lai)作為應力(li)腐蝕破裂試驗髟試樣(yang)。

根據試驗介質的不同，可以分為3.5%NaCl溶液(ye)交替沉浸法，沸騰MgCl2溶液法，連多硫(liu)酸法，高溫(wen)高壓試驗(yan)法等。