不銹鋼材料的腐蝕形態(tài)有哪些

 目前，海洋能源的開發(fā)已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展的焦點，海洋能源潛力巨大，因此，海洋工程用鋼在工業(yè)發(fā)展中有著巨大的發(fā)展?jié)摿托枨?，為了降低開發(fā)成本，提高鋼的耐海水性，許多國家開發(fā)了海水耐蝕鋼，如美國馬里納鋼鐵公司的APS20A系列，日本、法國和馬里洛鋼鐵公司的Ni-Cu-P系列，Cr-Al系列和Cu-Cr-Al系列。通常耐腐蝕材料選擇不銹鋼和鈦合金是最多的，常用的耐腐蝕性材料在耐蝕性能的應用上具有很強的優(yōu)異性和良好的力學性能，在金屬的表面會自發(fā)的形成厚度大概為1~10nm的氧化膜，對材料的內(nèi)部起到保護的作用，對腐蝕起到阻礙作用。

 在許多情況下，不銹鋼和鈦合金受制于海洋腐蝕與摩擦磨損綜合作用，如深海潛水設備、水下機器人和潛艇等、骨科用生物材料如生髖關節(jié)和膝關節(jié)假體、切削工具、化學泵、食品加工和采礦設備。這些金屬或合金遭受劃傷、磨損、腐蝕和其他形式的腐蝕損傷、摩擦腐蝕會導致?lián)p壞或甚至完全去除表面的鈍化膜，導致腐蝕速度的加快。在大多數(shù)情況下，摩擦磨損造成的材料損耗大于純機械磨損與靜態(tài)腐蝕的簡單損耗。隨著人們在化學、電化學和機械領域研究的不斷深入，對金屬材料的摩擦腐蝕行為進行了越來越多的研究。這些先前的研究大多基于對復雜現(xiàn)象的理解，包括識別腐蝕和磨損之間的協(xié)同作用以及通過數(shù)學模型量化協(xié)同成分。尤其是上文中提到的不銹鋼和鈦合金材料，在這些材料在應用最廣泛的海水中的研究還很有限，浙江至德鋼業(yè)有限公司主要研究了不銹鋼在海水中的腐蝕性為。不銹鋼的耐腐蝕性很強，但是由于工作時間長，腐蝕環(huán)境不斷惡化，不銹鋼也會發(fā)生一定程度的腐蝕，不銹鋼的腐蝕分類主要根據(jù)腐蝕形態(tài)來區(qū)分，主要包括全面腐蝕和局部腐蝕兩種。全面腐蝕是均勻性的，金屬的表面與腐蝕環(huán)境中的介質溶液完全接觸。整個材料表面都是腐蝕面，腐蝕程度在整個表面基本一致。而根據(jù)腐蝕狀態(tài)來分，又分為表面腐蝕和內(nèi)部腐蝕，主要腐蝕形式包括點蝕、晶間腐蝕、電偶腐蝕、縫隙腐蝕、磨損腐蝕、選擇性腐蝕、氫脆和腐蝕疲勞、應力腐蝕開裂等。值得明確的是，全面腐蝕造成的質量損失較大卻并不如局部腐蝕劇烈，后者因為不易預測、突發(fā)性、復雜性，導致劇烈的設備破壞或斷裂，工程危害性極大。

一、晶間腐蝕

 晶間腐蝕是奧氏體不銹鋼中十分常見的一種腐蝕種類，是指金屬及合金材料在腐蝕環(huán)境中腐蝕發(fā)生在晶粒晶界的一種腐蝕現(xiàn)象，嚴重時會導致晶粒之間的結合能力大大降低，從而對金屬及合金材料的強度造成極大的破壞。目前對于不銹鋼晶間腐蝕的理論依據(jù)主要有兩種說法：貧化理論及晶界雜質選擇溶解理論，而支持最多的是貧化理論，經(jīng)過高溫(即敏化溫度)處理后的不銹鋼材料會在晶界處析出碳化鉻，而由于在晶界處存在偏析現(xiàn)象導致晶界處會消耗更多的鉻，同時由于鉻在晶粒內(nèi)部的擴散速度明顯更慢，來不及補充晶界處的鉻，所以，在晶界處出現(xiàn)了鉻的貧化現(xiàn)象，而貧鉻去由于電勢的不同會產(chǎn)生原電池效應，同時也會造成鈍化膜的失效，從而導致不銹鋼材料腐蝕速度的加快，這就是晶間腐蝕的貧化理論。

二、應力腐蝕

 是指材料在靜應力和腐蝕共同作用下產(chǎn)生的失效現(xiàn)象，應力腐蝕需要滿足一定的條件才會發(fā)生，對于不銹鋼材料，在材料受到一定程度應力的同時，還要滿足產(chǎn)生應力腐蝕的材料存在于含有一定濃度的氯離子及氧離子的腐蝕介質之中。若氯離子濃度過高和過低，都不會發(fā)生應力腐蝕現(xiàn)象。應力腐蝕雖然發(fā)生的條件苛刻，但是一旦發(fā)生，將對材料帶來不可挽回的毀滅性的破壞，所以一定要引起重視。應力腐蝕引起材料失效主要分為三個階段：裂紋萌生階段、裂紋擴展階段以及過載斷裂階段。

三、縫隙腐蝕

 工業(yè)生產(chǎn)中，往往是多種材料共同工作，不同的結構材料會在接觸過程中形成一定寬度的縫隙，這樣會導致縫隙之間的介質的不流通，從而加速了縫隙內(nèi)材料的腐蝕，這種情況稱為縫隙腐蝕。縫隙腐蝕與點蝕有相似之處，點蝕是在材料的表面局部區(qū)域發(fā)生，這會在后面詳細介紹，而縫隙腐蝕是發(fā)生在材料的縫隙部分。