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腐蝕給人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)的直接損失是巨大的。20世紀(jì)70年代前后，許多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相繼進(jìn)行了比較系統(tǒng)的腐蝕調(diào)查工作，并發(fā)表了調(diào)查報(bào)告。結(jié)果顯示，腐蝕的損蝕占全國(guó)GNP的1%到5%。

要減少、防止腐蝕給我們帶來(lái)的損失，就需要了解材料腐蝕的特點(diǎn)。這期小編就給大家介紹金屬腐蝕及其試驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容。

金屬腐蝕基本介紹

金屬腐蝕是指金屬與周?chē)h(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)。

金屬的銹蝕是最常見(jiàn)的腐蝕形態(tài)。腐蝕時(shí)，在金屬的界面上發(fā)生了化學(xué)或電化學(xué)多相反應(yīng)，使金屬轉(zhuǎn)入氧化（離子）狀態(tài)。這會(huì)顯著降低金屬材料的強(qiáng)度、塑性、韌性等力學(xué)性能，破壞金屬構(gòu)件的幾何形狀，增加零件間的磨損，惡化電學(xué)和光學(xué)等物理性能，縮短設(shè)備的使用壽命，甚至造成火災(zāi)、爆炸等災(zāi)難性事故。

如：鐵制品生銹（Fe2O3·xH2O），鋁制品表面出現(xiàn)白斑（Al2O3），銅制品表面產(chǎn)生銅綠[Cu2(OH)2CO3]，銀器表面變黑（Ag2S,Ag2O）等都屬于金屬腐蝕，其中用量最大的金屬——鐵制品的腐蝕最為常見(jiàn)。

能影響腐蝕的因素很多。鑒于腐蝕體系由材料/環(huán)境組成，影響腐蝕的因素因而可以基本分為與材料相關(guān)的內(nèi)因和與介質(zhì)環(huán)境相關(guān)的外因。

內(nèi)因——材料因素

外因——環(huán)境因素

材料的使用離不開(kāi)一定的工作環(huán)境，材料的環(huán)境適用性是發(fā)揮其功效的前提條件。材料使用環(huán)境的復(fù)雜性決定了材料腐蝕破壞的復(fù)雜性，不同環(huán)境下材料的腐蝕發(fā)展和變化規(guī)律千差萬(wàn)別。

總體來(lái)看，根據(jù)材料產(chǎn)生腐蝕的環(huán)境狀態(tài)，材料的環(huán)境腐蝕可以分為：自然環(huán)境中的腐蝕（包括：大氣腐蝕、淡水和海水腐蝕、土壤腐蝕）和工業(yè)環(huán)境介質(zhì)中的腐蝕（包括：酸性溶液、堿性溶液、鹽類(lèi)溶液、工業(yè)水、其他非水介質(zhì)）。

金屬腐蝕分類(lèi)

按照腐蝕形態(tài)分類(lèi)，金屬的腐蝕可以分為均勻腐蝕和局部腐蝕兩大類(lèi)：

均勻腐蝕（又稱全面腐蝕）是指在整個(gè)合金材料表面上以比較均勻的方式所發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象。其形貌特征是發(fā)生全面腐蝕時(shí)，材料的厚度逐漸變薄，甚至腐蝕穿透。

全面腐蝕是機(jī)械設(shè)備在實(shí)際使用中發(fā)生失效的基本形式。全面腐蝕代表材料總的重量損失。這種腐蝕可以通過(guò)簡(jiǎn)單的浸泡試驗(yàn)，或查閱腐蝕方面的文獻(xiàn)資料，或憑生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)加以預(yù)測(cè)，便于估計(jì)設(shè)備的壽命。在選用耐蝕材料時(shí)，其全面腐蝕性能是耐蝕性的最基本要求。

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(hù)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(huì)發(fā)生腐蝕，如果腐蝕僅僅集中在設(shè)備的某些特定點(diǎn)域，并在這些點(diǎn)域形成向深處發(fā)展的腐蝕小坑，而金屬的大部分表面仍保持鈍性的腐蝕現(xiàn)象，稱為點(diǎn)腐蝕。

特點(diǎn)：

• 腐蝕集中于金屬表面的很小范圍內(nèi)，并深入到金屬內(nèi)部；

• 一種高度局部的腐蝕形態(tài)，也叫孔蝕；

• 通常其腐蝕深度大于其孔徑，嚴(yán)重時(shí)可使金屬穿孔。

晶粒間界是結(jié)晶方向不同的晶粒間紊亂錯(cuò)合的界域，因而，它們是金屬中各溶質(zhì)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(qū)域。在某些腐蝕介質(zhì)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(fā)生的腐蝕，使晶粒之間喪失結(jié)合力的局部破壞現(xiàn)象，稱為晶間腐蝕。

特點(diǎn)：

• 晶間腐蝕沿晶粒邊界向內(nèi)發(fā)展，外表沒(méi)有腐蝕跡象，但晶界沉積有腐蝕產(chǎn)物；

• 由金相顯微鏡可以看到晶界呈現(xiàn)網(wǎng)狀腐蝕；

• 晶間腐蝕是晶界在一定條件下（溫度、成分、腐蝕溶液等）產(chǎn)生化學(xué)和組織的變化導(dǎo)致耐蝕性降低而引起的。

縫隙腐蝕是在電介質(zhì)溶液中（特別是含有鹵素離子的介質(zhì)），在金屬與金屬或非金屬表面之間狹窄的縫隙內(nèi)，由于溶液的移動(dòng)收到阻滯，在縫隙內(nèi)溶液中氧耗竭后，氯離子即從縫隙外向縫隙內(nèi)遷移，又由于金屬氯化物的水解自催化酸化過(guò)程，導(dǎo)致鈍化膜的破裂，因而產(chǎn)生與自催化點(diǎn)腐蝕相類(lèi)似的局部腐蝕。

特點(diǎn)：

• 縫隙腐蝕是孔蝕的一種特殊形態(tài)；

• 發(fā)生在縫隙內(nèi)（如焊、鉚縫、墊片或沉積物下面的縫隙）；

• 破壞形態(tài)為溝縫狀，嚴(yán)重的可穿透。

機(jī)械設(shè)備零件在應(yīng)力（拉應(yīng)力）和腐蝕介質(zhì)的聯(lián)合作用下，將出現(xiàn)低于材料強(qiáng)度極限的脆性開(kāi)裂現(xiàn)象，導(dǎo)致設(shè)備和零件失效，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。

根據(jù)介質(zhì)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(kāi)裂）、堿裂（堿脆）、硝裂（硝脆）及氧裂（氧脆）等。

機(jī)械設(shè)備和部件發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（SCC）必需同時(shí)滿足材料、環(huán)境、應(yīng)力三者的特定條件?？僧a(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破壞的金屬材料－環(huán)境的組合主要有以下幾種：

（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(wú)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(yàn)

腐蝕試驗(yàn)的目的在于：

• 在給定環(huán)境中確定各種防蝕措施的適應(yīng)性、最佳選擇、質(zhì)量控制途徑和預(yù)計(jì)采取這些措施后構(gòu)件的服役壽命；

• 評(píng)價(jià)材料的耐蝕性能；

• 確定環(huán)境的侵蝕性，研究環(huán)境中雜質(zhì)、添加劑等對(duì)腐蝕速度、腐蝕形態(tài)的作用；

• 研究腐蝕產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的污染作用；

• 在分析構(gòu)件失效原因時(shí)作再現(xiàn)性試驗(yàn)；

• 研究腐蝕機(jī)制。

金屬腐蝕總的來(lái)說(shuō)分為均勻腐蝕和局部腐蝕（點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕）。

對(duì)于均勻腐蝕，用重量法可以表征其腐蝕速率；對(duì)于局部腐蝕，則需要具體問(wèn)題具體分析。電化學(xué)測(cè)試方法是均勻腐蝕和局部腐蝕的通用測(cè)試方法。

重量法是根據(jù)腐蝕前后試樣重量的變化來(lái)測(cè)定金屬的腐蝕速率，并以此判斷材料的耐蝕性能。

試驗(yàn)時(shí)，如果金屬溶解于介質(zhì)中，試樣的重量減小，可以用失量法測(cè)量；如果腐蝕產(chǎn)物的組分已知，并且牢固地附著在金屬的表面上，或者腐蝕產(chǎn)物完全能收集起來(lái)，可以用增重法測(cè)量。

優(yōu)缺點(diǎn)：

重量法腐蝕試驗(yàn)具有簡(jiǎn)易、方便、直觀等許多優(yōu)點(diǎn)，目前仍是測(cè)量腐蝕速率的最基本方法。但是也有一定的局限性：只適用于全面腐蝕；試驗(yàn)結(jié)果受試樣的制備、環(huán)境介質(zhì)的特點(diǎn)、試驗(yàn)的操作及腐蝕產(chǎn)物的清除方法等許多因素的影響，重現(xiàn)性不太好；試驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)。

在特定介質(zhì)條件下檢驗(yàn)金屬材料晶間腐蝕敏感性的加速金屬腐蝕試驗(yàn)方法，目的是了解材料的化學(xué)成分、熱處理和加工工藝是否合理。其原理是采用可使金屬的腐蝕電位處在恒電位陽(yáng)極極化曲線特定區(qū)間的各種試驗(yàn)溶液，利用金屬的晶粒和晶界在該電位區(qū)間腐蝕電流的顯著差異加速顯示晶間腐蝕。不銹鋼、鋁合金等的晶間腐蝕試驗(yàn)方法在許多國(guó)家均已標(biāo)準(zhǔn)化。

晶間腐蝕試驗(yàn)方法大致可以分為化學(xué)試驗(yàn)方法、電化學(xué)試驗(yàn)方法及物理試驗(yàn)方法三大類(lèi)?；瘜W(xué)試驗(yàn)方法很多，比較成熟，應(yīng)用廣泛，其中一部分已列入國(guó)標(biāo)；電化學(xué)試驗(yàn)方法是一個(gè)尚未標(biāo)準(zhǔn)化的方法，最大的優(yōu)點(diǎn)快速、不破壞試樣；物理試驗(yàn)以金相法和彎曲法應(yīng)用最廣。

孔蝕試驗(yàn)方法，概括起來(lái)可以分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是化學(xué)浸泡法，另一類(lèi)是電化學(xué)測(cè)量法。

化學(xué)浸泡方法是將試樣浸泡在某些加速的或天然的腐蝕環(huán)境里，通過(guò)測(cè)量蝕孔的重量損失、數(shù)目、深度和大小，測(cè)定金屬或合金的耐孔蝕必有，或者通過(guò)測(cè)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(lèi)方法測(cè)量的最大優(yōu)點(diǎn)是陰陽(yáng)極過(guò)程這與生產(chǎn)實(shí)際情況相符。

最常用的化學(xué)浸泡法有：三氯化鐵試驗(yàn)，它是將按要求加工成的試樣放在6%FeCl3溶液中，在一定的溫度下（35℃或50℃）和一定的試驗(yàn)時(shí)間（7.2h）內(nèi)，測(cè)得試樣的失重、蝕孔數(shù)目及尺寸大小來(lái)評(píng)價(jià)材料的耐孔蝕性能；

電化學(xué)測(cè)量法是通過(guò)測(cè)量金屬和合金的孔蝕特征電位（臨界孔蝕電位和孔蝕保護(hù)電位）來(lái)確定它們的孔蝕傾向性的，這一方法雖然具有電化學(xué)測(cè)量所特有的快速的優(yōu)點(diǎn)，但與實(shí)際生產(chǎn)情況有所不同。

根據(jù)加載方法的不同，可以分為恒應(yīng)變法，恒載荷法和恒應(yīng)速率法。

在實(shí)際生中，由于冷熱加工常常會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力主。焊接殘余應(yīng)力是最常見(jiàn)的一種，因此，焊接件也可用來(lái)作為應(yīng)力腐蝕破裂試驗(yàn)髟試樣。

根據(jù)試驗(yàn)介質(zhì)的不同，可以分為3.5%NaCl溶液交替沉浸法，沸騰MgCl2溶液法，連多硫酸法，高溫高壓試驗(yàn)法等。