金屬材料根據腐蝕形態分類 按腐蝕形態分類,可分為全面腐蝕(又稱均勻腐蝕)、局部腐蝕點蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕)和應力腐蝕三大類。


1. 均勻腐蝕(uniform corrosion)      


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


  全面腐蝕是機械設備在實際使用中發生失效的基本形式。全面腐蝕代表材料總的重量損失。這種腐蝕可以通過簡單的浸泡試驗,或查閱腐蝕方面的文獻資料,或憑生產經驗加以預測,便于估計設備的壽命。在選用耐蝕材料時,其全面腐蝕性能是耐蝕性的最基本要求。 均勻腐蝕試驗最常用的是重量法,即將試樣置于試驗介質中,經一定時間后測量其重量變化,求出其腐蝕速率,標準為GB/T10124-1998《金屬材料實驗室均勻腐蝕全浸試驗方法》 


2. 點腐蝕 (pitting corrosion)        


  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。      


  點腐蝕的試驗方法主要有電化學法和化學浸泡法。      


  電化學法主要是測量試樣的不銹鋼擊穿電位。其標準為GB/T17899-1999《不銹鋼點蝕電位測量測量方法》      


 化學浸泡法主要是采用三氯化鐵溶液進行點腐蝕化學加速試驗。其標準為GB/T17899-1999《不銹鋼三氯化鐵點腐蝕試驗方法》。 


 3. 晶間腐蝕 (intergranular attack)       


  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,稱為晶間腐蝕。      


  常用的不銹鋼和合金鋼的晶間腐蝕試驗方法有:草酸電介浸蝕法GB/T4334.1-2000《不銹鋼10%草酸浸蝕試驗方法》,硫酸-硫酸鐵法GB/T4334.2-2000《不銹鋼硫酸-硫酸鐵腐蝕試驗方法》,沸騰硝酸法GB/T4334.3-2000《不銹鋼65%硝酸腐蝕試驗方法》,硝酸-氫氟酸法GB/T4334.4-2000《不銹鋼硝酸-氫氟酸腐蝕試驗方法》,硫酸-硫酸銅法GB/T4334.5-2000《不銹鋼硫酸-硫酸銅腐蝕試驗方法》。      


  晶間腐蝕試驗方法的選擇根據經驗及需要而定。大致原則是:一般介質采用硫酸-硫酸銅法;65%硝酸法不輕易使用,主要用于60℃到沸點的稀硝酸介質和合成尿素介質;含Mo不銹鋼一般用硝酸-氫氟酸法;10%草酸法主要用作其他方法篩選之用。


 4. 縫隙腐蝕(crevice corrosion)      


  縫隙腐蝕是在電介質溶液中(特別是含有鹵素離子的介質),在金屬與金屬或非金屬表面之間狹窄的縫隙內,由于溶液的移動收到阻滯,在縫隙內溶液中氧耗竭后,氯離子即從縫隙外向縫隙內遷移,又由于金屬氯化物的水解自催化酸化過程,導致鈍化膜的破裂,因而產生與自催化點腐蝕相類似的局部腐蝕。它可能破壞機械連接的整體性和密封性,給設備的正常運行造成嚴重的障礙或失效,甚至出現破壞事故。       


  縫隙腐蝕通常發生在一些電解質溶液(特別是含有鹵素離子時)停滯的縫隙中或屏蔽的表面內。在通用機械設備中,法蘭的連接處,與鉚釘、螺栓、墊片、墊圈(尤其是橡膠墊圈)、閥座、松動的表面沉積物以及附著的海洋生物等相接觸處,還有列管換熱器脹管間隙處等,都容易發生縫隙腐蝕。需要指出的是,即使沒有氯離子存在,也可能產生縫隙腐蝕。      


  其常用的試驗方法有:三氯化鐵化學浸泡和電化學方法兩種。 


  三氯化鐵化學浸泡法標準:GB/T10127-1998《不銹鋼三氯化鐵縫隙腐蝕試驗方法》。 


  5. 應力腐蝕(Stress Corrosion)    


  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。       


  應力腐蝕開裂與單純由機械應力造成的開裂不同,它在極低的負荷應力下也能產生開裂;它與單純由腐蝕引起的開裂也不同,腐蝕性極弱的介質也能引起應力腐蝕開裂。其全面腐蝕常常很輕,而且沒有變形預兆,即發生突然斷裂,應力腐蝕是工業生產中危害性最大的一種惡性腐蝕類型。      


  機械設備和部件發生應力腐蝕開裂(SCC)必需同時滿足材料、環境、應力三者的特定條件。根據應力加載的方法不同,應力腐蝕試驗方法主要分為四類: 


   a. 恒變形法     


     給予試樣一定的變形,對其在試驗環境中的開裂敏感性進行評定。


   b. 恒載荷法     


    即把單軸拉伸型的試樣沿軸向施加應力,在腐蝕介質中試驗,比較斷裂時間的長短,或利用應力與斷裂時間的關系曲線,來提出應力腐蝕開裂的臨界應力σscc。


  c. 慢應變速率法      


   是在專門設計的慢應變速率應力試驗機上,使試樣在腐蝕介質中以一定的應變速度拉伸,直至斷裂。分析試樣的破斷情況和斷口特征等,以評定其應力腐蝕開裂敏感性。 


   d. 斷裂力學法      


    使用楔形張開加載型試樣進行研究,以預先制有裂紋的試樣給以各種K值,測定裂紋停止擴展的臨界值KISCC。    


    其標準有:GB/T4157-1984《金屬抗硫化物應力腐蝕開裂恒負荷拉伸試驗方法》GB/T17898-1999《不銹鋼在沸騰氯化鎂溶液中應力腐蝕試驗方法》  GB/T10126-1988《鐵-鉻-鎳合金在高溫水中應力腐蝕試驗方法》。


  可產生應力腐蝕破壞的金屬材料-環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        介質為堿液、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。