不锈钢材料的腐蚀形态有哪些

 目前，海洋能源的开发已经成为工业发展的焦点，海洋能源潜力巨大，因此，海洋工程用钢在工业发展中有着巨大的发展潜力和需求，为了降低开发成本，提高钢的耐海水性，许多国家开发了海水耐蚀钢，如美国马里纳钢铁公司的APS20A系列，日本、法国和马里洛钢铁公司的Ni-Cu-P系列，Cr-Al系列和Cu-Cr-Al系列。通常耐腐蚀材料选择不锈钢和钛合金是最多的，常用的耐腐蚀性材料在耐蚀性能的应用上具有很强的优异性和良好的力学性能，在金属的表面会自发的形成厚度大概为1~10nm的氧化膜，对材料的内部起到保护的作用，对腐蚀起到阻碍作用。

 在许多情况下，不锈钢和钛合金受制于海洋腐蚀与摩擦磨损综合作用，如深海潜水设备、水下机器人和潜艇等、骨科用生物材料如生髋关节和膝关节假体、切削工具、化学泵、食品加工和采矿设备。这些金属或合金遭受划伤、磨损、腐蚀和其他形式的腐蚀损伤、摩擦腐蚀会导致损坏或甚至完全去除表面的钝化膜，导致腐蚀速度的加快。在大多数情况下，摩擦磨损造成的材料损耗大于纯机械磨损与静态腐蚀的简单损耗。随着人们在化学、电化学和机械领域研究的不断深入，对金属材料的摩擦腐蚀行为进行了越来越多的研究。这些先前的研究大多基于对复杂现象的理解，包括识别腐蚀和磨损之间的协同作用以及通过数学模型量化协同成分。尤其是上文中提到的不锈钢和钛合金材料，在这些材料在应用最广泛的海水中的研究还很有限，浙江至德钢业有限公司主要研究了不锈钢在海水中的腐蚀性为。不锈钢的耐腐蚀性很强，但是由于工作时间长，腐蚀环境不断恶化，不锈钢也会发生一定程度的腐蚀，不锈钢的腐蚀分类主要根据腐蚀形态来区分，主要包括全面腐蚀和局部腐蚀两种。全面腐蚀是均匀性的，金属的表面与腐蚀环境中的介质溶液完全接触。整个材料表面都是腐蚀面，腐蚀程度在整个表面基本一致。而根据腐蚀状态来分，又分为表面腐蚀和内部腐蚀，主要腐蚀形式包括点蚀、晶间腐蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀、磨损腐蚀、选择性腐蚀、氢脆和腐蚀疲劳、应力腐蚀开裂等。值得明确的是，全面腐蚀造成的质量损失较大却并不如局部腐蚀剧烈，后者因为不易预测、突发性、复杂性，导致剧烈的设备破坏或断裂，工程危害性极大。

一、晶间腐蚀

 晶间腐蚀是奥氏体不锈钢中十分常见的一种腐蚀种类，是指金属及合金材料在腐蚀环境中腐蚀发生在晶粒晶界的一种腐蚀现象，严重时会导致晶粒之间的结合能力大大降低，从而对金属及合金材料的强度造成极大的破坏。目前对于不锈钢晶间腐蚀的理论依据主要有两种说法：贫化理论及晶界杂质选择溶解理论，而支持最多的是贫化理论，经过高温(即敏化温度)处理后的不锈钢材料会在晶界处析出碳化铬，而由于在晶界处存在偏析现象导致晶界处会消耗更多的铬，同时由于铬在晶粒内部的扩散速度明显更慢，来不及补充晶界处的铬，所以，在晶界处出现了铬的贫化现象，而贫铬去由于电势的不同会产生原电池效应，同时也会造成钝化膜的失效，从而导致不锈钢材料腐蚀速度的加快，这就是晶间腐蚀的贫化理论。

二、应力腐蚀

 是指材料在静应力和腐蚀共同作用下产生的失效现象，应力腐蚀需要满足一定的条件才会发生，对于不锈钢材料，在材料受到一定程度应力的同时，还要满足产生应力腐蚀的材料存在于含有一定浓度的氯离子及氧离子的腐蚀介质之中。若氯离子浓度过高和过低，都不会发生应力腐蚀现象。应力腐蚀虽然发生的条件苛刻，但是一旦发生，将对材料带来不可挽回的毁灭性的破坏，所以一定要引起重视。应力腐蚀引起材料失效主要分为三个阶段：裂纹萌生阶段、裂纹扩展阶段以及过载断裂阶段。

三、缝隙腐蚀

 工业生产中，往往是多种材料共同工作，不同的结构材料会在接触过程中形成一定宽度的缝隙，这样会导致缝隙之间的介质的不流通，从而加速了缝隙内材料的腐蚀，这种情况称为缝隙腐蚀。缝隙腐蚀与点蚀有相似之处，点蚀是在材料的表面局部区域发生，这会在后面详细介绍，而缝隙腐蚀是发生在材料的缝隙部分。