金屬腐蝕理論復(fù)習(xí)題

金屬腐蝕理論及腐蝕控制復(fù)習(xí)題

第一章緒論

思考題

1.舉例說明腐蝕的定義，腐蝕定義中的三個(gè)基本要素是什么，耐蝕性和腐蝕性概念的區(qū)別。

答：腐蝕的定義：工程材料和周圍環(huán)境發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)作用而遭受的破壞

舉例：工程材料和周圍環(huán)境發(fā)生相互作用而破壞

三個(gè)基本要素：腐蝕的對象、腐蝕的環(huán)境、腐蝕的性質(zhì)。

耐蝕性：指材料抵抗環(huán)境介質(zhì)腐蝕的能力。

腐蝕性：指環(huán)境介質(zhì)對材料腐蝕的強(qiáng)弱程度。

2.金屬腐蝕的本質(zhì)是什么，均勻腐蝕速度的表示方法有哪些？

答:(1)金屬腐蝕的本質(zhì)：金屬在大多數(shù)情況下通過發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或是電化學(xué)反應(yīng)后，腐蝕產(chǎn)

物變?yōu)榛衔锘蚍菃钨|(zhì)狀態(tài)；從能量觀點(diǎn)看，金屬與周圍的環(huán)境組成了熱力學(xué)上不穩(wěn)定的體

系，腐蝕反應(yīng)使體系能量降低。

⑵均勻腐蝕速度的表示方法：

①深度：年腐蝕深度(匕)

\^=—=—Ah是試樣腐蝕后厚度的減少量，單位mm;V代表失重腐蝕速度；t是腐蝕

td

時(shí)間，單位y；d是金屬材料的密度；%所以的單位是nim/y。

②增重：

AW+W0-IV1

『二*二匚W0代表腐蝕前金屬試樣的質(zhì)量，單位g；代表腐蝕以后經(jīng)除去

腐蝕產(chǎn)物處理的試樣質(zhì)量，單位g;S代表試樣暴露的表面積，單位nAt代表腐蝕的

時(shí)間，單位h。

③失重：失重腐蝕速度

v=8二二型二吧W0代表腐蝕前金屬試樣的質(zhì)量，單位g；眄代表腐蝕以后經(jīng)除

StSt

去腐蝕產(chǎn)物處理的試樣質(zhì)量，單位g；S代表試樣暴露的表面積，單位小t代表腐蝕的

時(shí)間，單位h。

計(jì)算題

計(jì)算題

1.根據(jù)表1中所列數(shù)據(jù)分別計(jì)算碳鋼和鋁兩種材料在試驗(yàn)介質(zhì)中的失重腐蝕速度V-和年

腐蝕深度Vp,并進(jìn)行比較，說明兩種腐蝕速度表示方法的差別。

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解：由題意得：

(1)對碳鋼在30%HN03(25C)中有：

V=AW'/st

=(18.7153-18.6739)/45X2X(20X40+20X3+40X30)X0.000001

二0.4694g/m2-h

又d=m/v=18.7154/20X40X0.003=7.798g/cm2-h

Vp=8.76V_/d=8.76X0.4694/7.798=0.53mm/y

對鋁在30%HN()3(25℃)中有：

V-=AW_鋁/st

=(16.1820-16.1347)/2X(30X40+30X5+40X5)X45X106

=0.3391g/ma-h

d=m?i/v=16.1820/(30X40X5X0.001)=2.697g/cm3

說明：碳鋼的v-比鋁大，而Vp比鋁小，因?yàn)殇X在腐蝕的時(shí)候產(chǎn)生的是點(diǎn)腐蝕

(2)對不銹鋼在20%HN03(25℃)有:

表面積S=2冗X0.0152+2nX0.015X0.004=0.00179m2

V-=AW-/st=(22.3367-22.2743)/0.00179X400=0.08715g/m2-h試樣體積為:V=JTXI.

52X0.4=2.827cm3

d=W/V=22.3367/2.827=7.901g/cm3

Vp=8.76V■/d=8.76X0.08715/7.901=0.097mm/y

對鋁有：表面積S=2nX0.022+2“X0.02X0.005=0.00314m2

V-=AW-/st=(16.9646-16.9151)/0.00314X20=0.7882g/m2-h

試樣體積為：V二冗X22X0.5=6.28cm3

d=W/V=16.9646/6.28=2.701g/cm3

Vp=8.76V-/d=8.76X0.7882/2.701=2.56mm/y

試樣在98%HN0%85℃)時(shí)有：

對不銹鋼：V-=AW-/st

=(22.3367-22.2906)/0.00179X2=12.8771g/m2-h

Vp=8.76V一/d=8.76X12.8771/7.901=14.28mm/y

對鋁：

V-=AW-/st=(16.9646-16.9250)/0.00314X40=0.3153g/m2-h

Vp=8.76V~/d=8.76X0.3153/2.701=1.02mm/y

說明：硝酸濃度溫度對不銹鋼和鋁的腐蝕速度具有相反的影響。

3.鎂在0.5mol/LNaCl溶液中浸泡100小時(shí)，共放出氫氣330cm3。試驗(yàn)溫度25C,壓力760

imnHg(760mmHg=latm=101325Pa);試樣尺寸為20mmX20mmXO.5mm的薄板。計(jì)算鎂試樣的失

重腐蝕速度Vp。(在25℃時(shí)水的飽和蒸汽壓為23.8mmHg)

解：由題意得：該試樣的表面積為：

S=2X(20X20+20X0.5+20X0.5)K104=840X10%

壓力P=760mmHg-23.8mmHg=736.2mmHg=98151.9Pa

根據(jù)PV二nRT則有放出的氫氣的物質(zhì)的量為：

n=PV/R>98151.9X330X10V8.315X(25+273.15)=0.01307mol

又根據(jù)Mg+2H*fMg2'+H2

Mg腐蝕的量為n(Mg)=0.01307mol

所以：V-=nM(Mg)/St=0.01307X24.3050/840X10X10-6X100

=3.7817g/m2-h

查表得:dMg=l.74g/cm3

有：Vp=8.76V~/d=8.76X3.7817/1.74=19.04mm/y

4.表面積4cll?的鐵試樣，浸泡在5%鹽酸溶液中，測出腐蝕電流為Icor=0.55mA。計(jì)算鐵試

樣的腐蝕速度V和VP。

解：由題意得：

根據(jù)V一二A/nF=ic°r可知

V=(A/nF)Icor/s

=55.845X0.55X0.001/2X26.8X4X0.0001=1.4326g/m2-h

查表得d(Fe)=7.8g/cm3

Vp=8.76V■/d=8.76X1.4326/7.8=1.61mm/y

2

即鐵試樣的腐蝕速度V=l.4326g/m-hVp=l.61mm/y

補(bǔ)充知識點(diǎn)：

1.腐蝕的分類

⑴按腐蝕環(huán)境分類：①大氣腐蝕;②土壤腐蝕;③海水腐蝕;④高溫氣體腐蝕;⑤化工介質(zhì)腐

蝕

⑵按腐蝕破壞形態(tài)分類：①全面腐蝕②局部腐蝕

⑶按腐蝕作用的性質(zhì)分類：

①電化學(xué)腐蝕：(金屬和環(huán)境的相互作用是電化學(xué)反應(yīng)，腐蝕過程有腐蝕電流產(chǎn)生)。

②化學(xué)腐蝕：(金屬和環(huán)境的作用是化學(xué)反應(yīng)，腐蝕過程無腐蝕電流產(chǎn)生)。

③物理腐蝕：(金屬和環(huán)境用互作用是金屬單純的物理溶解)。

第二章腐蝕電池

思考題

L腐蝕電池的概念和特點(diǎn)以及形成腐蝕電池的原因，與作為化學(xué)電源的原電池的區(qū)別在哪里?

為什么干電池本身不是腐蝕電池，而鋅殼內(nèi)表面上形成的原電池是腐蝕電池？

答：⑴腐蝕電池：只能導(dǎo)致金屬材料破壞而不能對外界作功的短路原電池。

⑵特點(diǎn)：①腐蝕電池的陽極反應(yīng)是金屬的氧化反應(yīng)，結(jié)果造成金屬材料的破壞。②腐蝕

電池的陰、陽極短路(即短路的原電池)，電池產(chǎn)生的電流全部消耗在內(nèi)部，轉(zhuǎn)變?yōu)闊?，?/p>

對外做功。③腐蝕電池中的反應(yīng)是以最大限度的不可逆方式進(jìn)行。

⑶形成腐蝕電池原因：這是因?yàn)榻饘俜矫婧铜h(huán)境方面存在電化學(xué)不均一性。①金屬材料方

面：金屬材料的成份不均勻性、金屬表面的狀態(tài)不均勻性、金屬組織結(jié)構(gòu)不均勻性、應(yīng)力和

變形的不均勻性、“亞微觀”不均勻性。②環(huán)境方面：金屬離子濃度差異；溶解氧濃度差異;

溫度差異。

（4）與化學(xué)電源的原電池的區(qū)別：①原電池的氧化還原反應(yīng)是分開進(jìn)行的，即陽極氧化，

陰極還原；腐蝕電池則在發(fā)生腐蝕位置同時(shí)同地進(jìn)行反應(yīng)。②原電池是特殊的異相催化反應(yīng),

受電極界面雙電層影響較大.③原電池中物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)變過程中有電子通過外電路；腐蝕電池

工作中產(chǎn)生的電流完全消耗在電池內(nèi)部。

（5）干電池本身不止鋅殼內(nèi)表面上的反應(yīng),干電池包括鋅的電解反應(yīng)和二氧化鎰與氫氣的反

應(yīng)，所以干電池本身不是腐蝕電池,而鋅殼內(nèi)表面上形成的原電池只導(dǎo)致鋅材料破壞而不對

外做有用功，是腐蝕電池。

2.舉例說明腐蝕電池的工作環(huán)節(jié)。

解：以含雜質(zhì)銅鋅塊浸于鹽酸溶液中為例

①陰極反應(yīng)金屬的氧化反應(yīng)，當(dāng)氧化反應(yīng)產(chǎn)物是可溶性離子時(shí)，一

般形式寫成：Me-Me"'+ne。

Zn=Zn2+2e-

②陽極反應(yīng)溶液中的某些物質(zhì)D的還原反應(yīng)，一般形式：D+me-De

2H"+2e=H2t

③電流回路金屬部分：電子的定向運(yùn)動(dòng)（電子由陽極流到陰極）

溶液部分：離子的定向運(yùn)動(dòng)（陰離子由陰極向陽極遷移，陽離子由陽極向陰極

遷移）

在金屬內(nèi)部電流從陰極到陽極，在溶液內(nèi)部里電流從陽極到陰極，形成閉合回路。

2.Evans極化圖的意義和作法，用Evans極化圖表示腐蝕電流的影響因素，請用Evans極化

圖說明，鐵和鋅在同樣的酸溶液中，雖然鋅的平衡電位比鐵的平衡電位更負(fù)，但由于析氫

反應(yīng)在鋅上更難進(jìn)行，因?yàn)殇\的腐蝕電池比鐵的腐蝕電流小

答：1）Evans極化圖的作法：在極化曲線圖上忽略極化曲線的具體形狀而用直線表示便得

到Evans極化圖。（若陰極和陽極的極化電位與電流的關(guān)系式線性的，就可以得到由直線表

示的腐蝕極化圖，稱為Evans極化圖）

2）用Evans極化圖表示影響腐蝕電流的因素

當(dāng)起始電位差（ELEOJ增大，腐蝕電流增大；當(dāng)腐蝕電池的工作阻力增大（Pc,P,或R同時(shí)

或分別增大），則腐蝕電流減小。這些影響用Evans極化圖表示十分清楚。

3）用Evans極化圖表示腐蝕電池的控制類型

①陰極極化控制P）〉P“,R可以忽略，即陰極反應(yīng)的阻力在總阻力中占控制地位；②陽極

極化控制P”>>P,,R可以忽略，即陰極反應(yīng)的阻力在總阻力中占控制地位；③歐姆電阻控

制R>>Pa,Pc,總阻力中以歐姆電阻為主。

計(jì)算題

1.將銅片和鋅片插在3%NaCl溶液中，測得銅片和鋅片未接通時(shí)的電位分別為+0.05V和

-0.83VO當(dāng)用導(dǎo)線通過電流表把銅片和鋅片接通，原電池開始工作，電流表指示的穩(wěn)定電

流為0.15mA。已知電路的歐姆電阻為200Q

（1）原電池工作后陽極和陰極的電位差艮-Ea是多少？

（2）陽極極化值A(chǔ)E”與陰極極化值A(chǔ)&的絕對值之和&+lAE」等于多少？

（3）如果陽極和陰極都不極化，電流表指示應(yīng)為多少？

(4)如果使用零電阻電流表，且溶液電阻可以忽略不計(jì)，那么電流達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，陽極與陰

極的電位差艮-&、陽極極化值與陰極極化值的絕對值之和AEa+|AEcI等于多少？電流

表的指示又為多少？

解：由題意得：

(1)根據(jù)Ec-Ea=IR則有:Ec-EER=O.51mAX200歐=30mV=0.03V即原電池工作后陽極和陰極

的電壓差EC-ELO.03V

(2)AE^E.-Eoa|AEC|=E<X-EC

△EH+IZXEc|二Ea-Eoa+Eoe-Ec=(Eoc-EoJ-(Ec-En)=0.05+0.83-0.03=0.85V

即陽極極化值與陰極極化值的絕對值之和為0.85V。

(3)如果陽極和陰極都不極化,則有R=0，Pa=0

Ic,r=(Eoc-Ej/R=(0.054-0.83)/200=0.0044A=4.4mA

即電流表指示應(yīng)為4.4mA。

(4)當(dāng)使用零電阻電流表時(shí)有，陽極與陰極的電位差&=E.，則有：電位差艮-E-0

由(2)知：AE..+|AEC|=(Ea-Ec)-(E^-Eoc)=0-(-0.83-0.5)=0.88V

-3

Pc+P產(chǎn)(Eoc-Ec+Ea-EoJ/Icor=(0.88~0.03)/0.15X10=5666.7P

I=(E?.-Ej/(Pr+P,.)=(0.05+0.83)/5666.7=0.000155A

2.某腐蝕體系的參數(shù)為：Eg=-0.4V,Eoc=0.8V,E.=-0.2V。當(dāng)R=0時(shí)，Ur=10m

A,該腐蝕電池屬于什么控制類型？如果歐姆電阻R=90C,那么I'8r為多少？腐蝕電池又

屬于什么控制類型？

解：由題可知：當(dāng)R=0時(shí)有：

Lr二(EM-Eoa)/(Pc+Pa)

Pc+P產(chǎn)(Eoc-Ej/Icor=(0.8+0.4)/10X10-2=120Q

P,二(Ex—Ec)/Icor=(0.8+0.2)/10X10J］。。Q

則有P=120-100=20Q

因?yàn)镻c?Pa，所以該電池屬于陽極極化控制。

當(dāng)歐姆電阻R=90Q時(shí)有：

—/(Pc+Pa+R)=(0.8+0.4)/(120+90)=5.71mA

因?yàn)镽與P,接近，所以該腐蝕電池為歐姆電阻和陽極極化共同控制。

補(bǔ)充知識點(diǎn)：

1.腐蝕電池的工作環(huán)節(jié)：

(1)陽極反應(yīng)：金屬的氧化反應(yīng)

(2)陰極反應(yīng)：溶液中某些物質(zhì)的還原反應(yīng)

(3)電流回路：金屬部分電子的定向移動(dòng)，電子由陽極流向陰極

溶液部分：離子的定向移動(dòng)，陽離子由陽極向陰極移動(dòng)，陰離子由陰極向陽極移動(dòng)。

在金屬內(nèi)部，電流從陰極到陽極，在溶液內(nèi)部離子在陽極到陰極間產(chǎn)生定向近移從而形

成閉合回路。

2.法拉第定律：

定義：氧化或還原Imol的任何物質(zhì)所需要的電量為nF

腐蝕電流密度：icor=Lor/S

V=Aicor/nF

A:金屬的原子量，單位為g

F：法拉第常數(shù)，lF=26.8A-h

n:摩爾質(zhì)量

3.腐蝕電池與化學(xué)電源的原電池相比，腐蝕電池的特點(diǎn)：

①腐蝕電池的陽極反應(yīng)是金屬的氧化反應(yīng)，結(jié)果造成金屬材料的破壞。

②腐蝕電池的陽極和陰極是短路的，電池工作時(shí)產(chǎn)生的電流完全消耗在電池內(nèi)部，轉(zhuǎn)變

為熱，不能對外做功。

③腐蝕電池中的反應(yīng)是以最大限度的不可逆方式進(jìn)行。

第三章電化學(xué)腐蝕的傾向（腐蝕熱力學(xué)問題）

思考題

1.請說明：電位的表示方法，平衡電位的意義，能斯特公式的應(yīng)用，非平衡電位的概念。

答：1）電位：金屬和溶液兩相之間的電位差叫做電極系統(tǒng)的電極電位，簡稱電位，記為

電位的絕對值是無法測量的，只能測得其相對值，相對值記為E,選一個(gè)參考電極和待測電極

組成原電池系統(tǒng)，測得其電位差。規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電位為0.因此用標(biāo)準(zhǔn)氫電極作參考電

極所測得的電位差就是待測電極相對于標(biāo)準(zhǔn)氫電極的電位值。（二者數(shù)值相等）。

2）平衡電位的意義：當(dāng)電極反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，電極系統(tǒng)的電位為平衡電位，亦稱可逆

電位，記為匕,平衡電位總是和電極反應(yīng)聯(lián)系在一起。當(dāng)電極系統(tǒng)處于平衡電位時(shí)，電極反

應(yīng)的正方向速度和逆方向速度相等，凈反應(yīng)速度為零。在兩相之間物質(zhì)的遷移和電荷的遷

移都是平衡的，即沒有物質(zhì)與凈電荷的積累。

3）能斯特公式的應(yīng)用：將電極反應(yīng)的平衡電位和參與電極反應(yīng)的各組分的活度（或分壓）

即具體的腐蝕環(huán)境條件聯(lián)系起來，有平衡電位計(jì)算公式Ee=E°+—Y^[Mir

例如，實(shí)驗(yàn)室氯氣的制備方法之，是用二氧化鎰與濃鹽酸反應(yīng)；在加熱的情況下，氯氣

可以不斷發(fā)生。但是利用標(biāo)準(zhǔn)電極電勢來判斷上述反應(yīng)的方向，卻會(huì)得出相反的結(jié)論。

/：標(biāo)準(zhǔn)電極電勢

A：氣體常數(shù)8.3M41J?K*mol）

T:溫度

n:電極反應(yīng)中也/轉(zhuǎn)移數(shù)

F:法拉第常數(shù)96.487kJ（丫和。1）能斯特方程中的參數(shù)

Mn02+4HCl=MnCl2+Cl2+2H20

還原劑的電極反應(yīng)：

Cl2+2e=2Cr

?。?biāo)準(zhǔn)）=1.3583V

氧化劑的電極反應(yīng)：

+2+

Mn02+4H+2e-=Mn+2H20<b（標(biāo)準(zhǔn)）=1.228V

E（標(biāo)準(zhǔn)）=1.228-1.3583=-0,1523<0

所以反應(yīng)不能自發(fā)地向右進(jìn)行。

用6（標(biāo)準(zhǔn)）判斷結(jié)果與實(shí)際反應(yīng)方向發(fā)生矛盾的原因在?。蝴}酸不是1川ol/L,Ck分

壓也不一定是10L3KPa,加熱也會(huì)改變電極電勢的數(shù)值。由于化學(xué)反應(yīng)經(jīng)常在非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)

下進(jìn)行，這就要求研究離子濃度、溫度等因素對電極電勢的影響。

但是由于反應(yīng)通常皆在室溫下進(jìn)行，而溫度對電極電勢的影響又比較小，因此應(yīng)著重

討論的將是溫度固定為室溫（298K）,在電極固定的情況下，濃度對電極電勢的影響。

離子濃度改變對電極電勢的影響可以通過Cu-Zn原電池的實(shí)例來討論。

假若電池反應(yīng)開始時(shí)，加”和Cj的濃度為lmol/L,測定電池的電動(dòng)勢應(yīng)該是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)

的電動(dòng)勢1.10Vo

Zn（s）+Cu271mol/L）=Zn24（lmol/L）+Cu（s）E=（標(biāo)準(zhǔn)）1.10V

當(dāng)電池開始放電后，反應(yīng)不斷向右進(jìn)行，Zrf濃度增大而C『濃度減少。隨著反應(yīng)物和

產(chǎn)物離子濃度比的變化，［ZiT］/［Cu*］逐漸增大，反應(yīng)向右進(jìn)行的趨勢會(huì)逐漸減小，電池電

動(dòng)勢的測定值也會(huì)隨之降低。如圖

圖⑴電池電動(dòng)勢與詁才的關(guān)系圖］

⑴所示，橫坐標(biāo)為［Zr?二和［Cu7之比的對數(shù)值，縱坐標(biāo)為電池的電動(dòng)勢E。Zrf濃度增

大，c--濃度減小時(shí)，電池電動(dòng)勢由1.10直線下降，直到反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。

反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，電池停止放電，電池電動(dòng)勢降低到零；［Zn'］和［Cu"］的比值就等

于平衡常數(shù)K=［2廣］/［。1，=10力lgK=37。電池電動(dòng)勢為零時(shí),直線與橫坐標(biāo)相交，相交點(diǎn)

橫坐標(biāo)的值約為37o

除上述通過反應(yīng)的進(jìn)行可使改變以外，還可有多種改變高子濃度比的方法。

如往鋅半電池中加可溶性鋅鹽，用水稀釋或加S?使Cu」沉淀濃度降低等等。無論怎樣操作

總會(huì)發(fā)現(xiàn),只要發(fā)n*］/只/二增加,電池電動(dòng)勢就會(huì)下降;相反,離子濃度比減小，電池電

動(dòng)勢升高。

4）非平衡電位：當(dāng)電極反應(yīng)不處于平衡狀態(tài)，有物質(zhì)積累，電極系統(tǒng)的電位稱為非平衡電

位。

2.在Fe-水體系中用電位-PH平衡說明金屬鐵的腐蝕傾向和腐蝕控制的途徑。

答：1）電位一PH平衡圖：以電位E為縱坐標(biāo)，pH為橫坐標(biāo)，對金屬一水體系中每一種可能

的化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)，在取定溶液中金屬離子活度的條件下，將其平衡關(guān)系表示在圖

上，這樣金屬一水體系中大量而復(fù)雜的均相和非均相化學(xué)反應(yīng)與電化學(xué)反應(yīng)的平衡關(guān)系，

便簡單明了地圖示在一個(gè)很小的平面上，使我們能一目了然地對體系中的各種平衡關(guān)系得

到一個(gè)總的輪廓。這種圖叫做“電位一pH平衡圖”，亦稱為理論電位一川圖，又稱為Pour

baix圖。

2）用電位一pH平衡圖說明腐蝕傾向和腐蝕控制的途徑：

①腐蝕傾向：以上述右圖為例：

”.當(dāng)代表體系的點(diǎn)位于穩(wěn)定區(qū)內(nèi)，F(xiàn)e不會(huì)發(fā)生腐蝕(不滿足電化學(xué)腐蝕的能量條件)

b.當(dāng)代表體系的點(diǎn)位于右側(cè)的腐蝕區(qū)內(nèi)，并處于a線以下，則Fe既能發(fā)生析氫腐蝕，也

能發(fā)生吸氧腐蝕，腐蝕產(chǎn)物為Fa?'

c.當(dāng)代表體系的點(diǎn)位于左側(cè)的腐蝕區(qū)內(nèi)，并處于a線以下，則Fe在這種強(qiáng)堿溶液中能夠

發(fā)生析氫腐蝕，也能發(fā)生吸氧腐蝕，腐蝕產(chǎn)物為HFeO2-

d.當(dāng)代表體系的點(diǎn)位于鈍化區(qū)內(nèi)，F(xiàn)e能夠發(fā)生腐蝕，但腐蝕產(chǎn)物是Fe?；騀eO“這是

因?yàn)楣腆w氧化物形成表面膜，可能產(chǎn)生保護(hù)作用，而使腐蝕速度很低。

②腐蝕控制的途徑：以上述右圖為例，圖中B點(diǎn)位于腐蝕區(qū)，減小金屬腐蝕的途徑有a.

降低電位到穩(wěn)定區(qū)(陰極保護(hù))；b.升高電位到鈍化區(qū)(陽極保護(hù))；c.增加溶液PH值使體

系進(jìn)入鈍化區(qū)(處理介質(zhì)方法)

計(jì)算題

1.在下列情況下，氧電極反應(yīng)的平衡電位如何變化：

(1)溫度升高10℃(取Po2=latm,pH=7)

(2)氧壓力增大到原來的10倍(溫度25C)

⑶溶液pH值下降1單位(溫度25℃)

解：在中性溶液中，陰極的反應(yīng)為：0計(jì)2氏0+4。=4011

其平衡位則為E=E°(0H-/02)+RTIn(Po2/a,0H)/nF

(1)當(dāng)溫度升高10℃后有：

4

Ee=E°+R(T+10)XIn(Po2/a0H)/nF

4

=E+RTIn(Po2/aoH)/nF+10RIn(Po2/a(H1.)/nF

則平衡電位變化量△Eel=Ee'-Ee=10RIn(Po./a；.-)/nF

=10RInPo2/nF-10RIna%./nF

又因In31g/OH,則有1garpH—14

斤以：△Eel=10X8.314/(4X96500)X

Ir.PO2-10X8.314/(4X96500)X4X2.3X(7-14)

=0+0.01387=0.0139V>0

即：溫度升高10℃后平衡電位正移0.0139V。

(2)當(dāng)氧壓力增加到原來的10倍時(shí)

w2

Ee2=E+RTIn(Po/aV)

二E+RT-InlO/nF+RT?In(PoVaaJ/nF

△E2=Ee"-Ee=RTlnlO/nF=(8.314X298.15)/(4X96500)X2.3

=0.0148V>0

即氧壓力增大到原來的10倍時(shí)有氧電極平衡電位正移0.0148V

(3)當(dāng)溶液pH值下降1時(shí)有

r

Ee'''=E+RT?In(Po2/aai)=E+RT-lnPo2/nF-4RT?lna0ll/nF

△E3=Ee'''-Ee

=E+RTlnPo2/nF-4RT?Ina'曠(E+RTlnPo2/nF-4RT?InWnF)

=-4RT?2.3(PH-14)/nF+4RT?2.3(pH-14)/nF

=RT/FX2.3=8.315x298.15x2.3/96500=0.0591V>0

即pH值下降1個(gè)單位，氧電壓反應(yīng)平衡電位正移0.0591Vo

2.將鐵置于飽和空氣的堿溶液(pH=10)中，按陽極反應(yīng)為

2

(1)Fe+Fe*+2e(2)Fe+201r=Fe(0H)2+2e

計(jì)算腐蝕傾向，二者是否相同？為什么？

解：在pH=10的堿溶液中，去極化還原反應(yīng)為：

02+2H20+4e=40H-

Ee=E°+RTIn(Poz/a%)/nF

=0.401+0.0591?lg(0.21/10-,6)/4=0.627V

(1)當(dāng)陽極反應(yīng)為Fe=Fe」+2e-

2+

<Fe+20H-=Fe(0H)21

查得Ksp92=L87X10,S

2+2157

a(Fe)=KspFe(on)2/a[OH]=l.87X10-/10-1.87X10-mol/L

由：Fe=Fe2++2e-

又有Eea=-0.440+0.029551ga(Fe^)

=-0.440+0.029551gl.8X10'7=-0.639V

-

(2)當(dāng)陽極反應(yīng)為Fe+20H=Fe(0H)2+2e

查表有EeF?砌2=-0.875V[OH：=lO^nol/L

Ee=E°+RTIn(1/a[OH1])/nF

=-0.875+(8.315X298.15)/(2X96500)X2X2.31gl0」

=-0.639V

綜上則有兩種計(jì)算所得結(jié)果用同，即二者的腐蝕傾向一樣。

3.將兩根銅棒分別浸于0.Olmol/LCuSO,溶液和0.5mol/LC11SO4溶液，組成一個(gè)金屬離子

濃差電池。

(1)哪一根銅棒是陽極，哪一根銅棒是陰極？

(2)寫出陽極反應(yīng)和陰極反應(yīng)，計(jì)算其平衡電位。

(3)該金屬離子濃差電池的腐蝕傾向是多少伏？

解：(1)銅棒在0.01mol/LCuSOq溶液中時(shí)有:Cu=Cu斗+2e-

查表得：丫9心):0.41

又根據(jù)EecwmkE°+RTIna(Cu2，)/nF

=0.337+0.059?lg(0.01X0.41)/2=0.266V

當(dāng)銅棒在0.Smol/LCuSO,溶液中時(shí)有：丫(^)=0.0668

Ee'g加2+產(chǎn)E°+RTIna(Cu2，)/nF

=0.337+0.0591g(0.5X0,0668)/2

=0.293V

,

因?yàn)镋eCu/cu2+<Ee即⑶，即銅在0.01mol/LCuSO,溶液中的電位比在

0.5mol/LCuS0i溶液中電位低。故有銅在0.01mol/LCuSO1溶液中作陽極，而在0.5mol/LCuS

O’溶液中的銅棒作陰極。

(2)陽極反應(yīng)：Cu=Cu2++2e-,其平衡電位Eea=0.266V

陰極反應(yīng)：Cu2++2e-=Cu,其平衡電位Ee'=0.293V

(3)Eec=Ee'…二。.293V

而Eed=Eecu/cu2*=0.2GGV

有腐蝕傾向Eec-Eea=O.293-0.266=0.027V=27mV

即該金屬離子濃差電池的腐蝕傾向是27mV

補(bǔ)充知識點(diǎn)：

L金屬電極反應(yīng)的特點(diǎn)：

①電極的金屬材料不僅是電極反應(yīng)進(jìn)行的場所參與者；

②金屬電極是腐蝕電池的陽極反應(yīng)；

③氣體電極反應(yīng)和氧化還原電極反應(yīng)都可以作為腐蝕電池的陰極反應(yīng)：

④氫電極反應(yīng)構(gòu)成了最基本的參考電極：標(biāo)準(zhǔn)氫電極

2.標(biāo)準(zhǔn)電位：當(dāng)參與電極反應(yīng)的各組分活度（或分壓）都等于1,溫度規(guī)定為25℃這種狀態(tài)

稱為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。此時(shí)，平衡電位Ee等于E0,故E0稱為標(biāo)準(zhǔn)電位。

標(biāo)準(zhǔn)電位是平衡電位的一種特殊情況，標(biāo)準(zhǔn)電位只取決于電極反應(yīng)的本性，而平衡電位既

與電極本質(zhì)有關(guān)，又與參與電極反應(yīng)各組分活度（或分壓）以及溫度有關(guān)。

3.標(biāo)準(zhǔn)氫電極：（Pt）乩=24+2e

常用的參考電極：SHE,SCE

4.電動(dòng)序的定義:表明各種金屬轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸癄顟B(tài)的傾向（活潑順序）電動(dòng)序可以用來粗略

的判斷金屬的腐蝕傾向。

5.電位偏離平衡的原因：

①電極界面雖只有一個(gè)電極反應(yīng)，但有外電流流入或流出，使平衡狀態(tài)被打破；

②電極表面不止一個(gè)電極反應(yīng)，它們的電位都將偏離平衡電位

6.電位-PH平衡圖的應(yīng)用

1.預(yù)測腐蝕的可能性及其類型

2.指示腐蝕控制的途徑

7.電位-PH圖的區(qū)域：穩(wěn)定區(qū)（免蝕區(qū)）：腐蝕區(qū)；鈍化區(qū)

8.電位-PH平衡圖的局限：

①只能分析體系的腐蝕傾向，不能指示腐蝕速度；

②僅適用于分析金屬-水簡單體系在室溫下的腐蝕行為；

③只涉及到純金屬，而工程上多適用合金；

@PH值是指處于平衡狀態(tài)的溶液PH值，而金屬表面附近溶液的PH值與主溶液PH值是有差

別的.

第四章電化學(xué)腐蝕的速度（腐蝕動(dòng)力學(xué)問題）

思考題

1.請說明:均勻腐蝕的腐蝕電位和腐蝕電流密度的概念;電極反應(yīng)的耦合、混合電位、電流

加和原理的應(yīng)用.

答：

①均勻腐蝕的腐蝕電位：指金屬和溶液都是均勻的，金屬和溶液兩相之間的電位差。

②腐蝕電流密度：在金屬和溶液都是均勻的情況下，金屬腐蝕單位面積所通過的電流。

③電極反應(yīng)的耦合：在混合電位E,一個(gè)電極反應(yīng)按陽極反應(yīng)方向進(jìn)行，一個(gè)電極反應(yīng)按陰

極方向進(jìn)行，其速度相等。

④混合電位:EcaVEVEcc,E是這一對電極反應(yīng)的共同極化電位。Ecor介于Eca和Ecc之間

⑤電流加和原理：(1)自然腐蝕狀態(tài)；在腐蝕電位Ecor,陽極反應(yīng)速度和陰極反應(yīng)速度相

等。即總的氧化反應(yīng)速度等于總的還原反應(yīng)速度，這是金屬表面無電荷積累這一要求的必

然結(jié)果。(2)極化狀態(tài)：在極化狀態(tài)，陽極反應(yīng)速度和陰極反應(yīng)速度不再相等，其差值等

于外加極化電流密度。i二iaTi」

2.微極化和強(qiáng)極化的公式的應(yīng)用條件是什么？

答：微極化的應(yīng)用條件：電極反應(yīng)極化程度小，電位偏離平衡電位不遠(yuǎn)。

強(qiáng)極化的應(yīng)用條件：電極反應(yīng)極化程度大，電位偏離平衡電位很遠(yuǎn)。

計(jì)算題

1、表面積為20c〃，鐵樣品浸泡在PH=1的除氧酸溶液中，經(jīng)過50h試驗(yàn)，測定了鐵樣品的

損失質(zhì)量為0.1g。已知在鐵表面上析氫反應(yīng)符合Tafel公式〃=-0.64-0.125&|“其中，n

單位為V。i的單位為A/c〃/，試計(jì)算：

(1)樣品厚度的減少(mm)

(2)鐵試樣的腐蝕電流密度18(A////2)

(3)鐵試樣的腐蝕電位Ecor

(條件：Fe的原子量為55.8,Fe的密度為7.8g/cv/,法拉第常數(shù)F=96500C/mol

=26.8Ah/mol)

解：(1)根據(jù)失重腐蝕

即樣品的厚度加少量△!!=().0064mm

(2)

(3)陰極反應(yīng)2H++2?=&

當(dāng)PH=1時(shí)其平衡電位Ecc=-0.0591PH=-0.0591Xl=-0.059V

在腐蝕電位下，陰極反應(yīng)過電位：

4.鉗電極在充氧的中性水溶液中進(jìn)行陰極極化，電極表面發(fā)生氧離子化反應(yīng)。利用氧離子

化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)(bc=0.110V,i°=l.198XlO^mA/cm^l.198XlO^A/m2),計(jì)算當(dāng)|ic|=7

xio-21nA/cm2時(shí)，陰極極化過電位n,其中濃度極化過電位n濃和活化極化過電位n活各占

多大比例？(擴(kuò)散層厚度取6=10%小,水中溶解氧濃度為3.2mg/L。)

比較氫電極反應(yīng)和氧電極反應(yīng)的陰極極化特征。

解：濃度極化時(shí)有Cb=3.2mg/l=3.2X10-3g/l=3.2X10-3g/l/32g/mol=10-mol/1

極限擴(kuò)散電流密度：id=nFDC76貝ij

L=4X26.8X1.9X10*x104X3600X10'X10-710-2X10-2=0.733A/m2

興濃二bclg(l-|ic|/id)=0.110X1g(1-0.7/0.733)=-0.525V

活化極化時(shí)：

y.活=-bclg(|ic|/i°)=-0.HOXlgO.7/(1.198XlO^-O.525V

陰極極化的過電位

y”y濃+y活＞0.148-0.525=-0.673V

Wy活二y?；?y(：=78%

Wy濃二汽濃/十二22%

所以氧電極受濃度極化與活化極化共同控制，其中活化極化占大部分，而氫電極主要受陰極

極化的過電位。

補(bǔ)充知識點(diǎn)：

1.電極反應(yīng)的步驟：

①液相傳質(zhì)：溶液中的反應(yīng)物向電極界面遷移

②電子轉(zhuǎn)移（放電）：反應(yīng)物在電極界面上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，放出電子（氧化）或得到電子

（還原），轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物

③液相傳質(zhì)或新相生成：產(chǎn)物如果是離子，向溶液內(nèi)部遷移；如果是固體或氣體，則有新相

生成

2邛日極極化分為：電化學(xué)極化（離了在陽極上積聚導(dǎo)致）；濃差極化（電極周圍與溶液中的

離子濃度差）；電阻極化

陰極極化分為：電化學(xué)極化；濃差極化

3.動(dòng)力學(xué)基本方程式（字母的含義）

Tafel公式n=a±blg|i|（n代表過電位，a代表Tafel常數(shù)，b代表Tafel斜率，i

代表電流密度）

第五章析氫腐蝕和吸氧腐蝕

思考題

1、析氫電位的定義，析氫腐蝕的特征及影響因素？

答：

⑴析氫電位：氫氣析出的時(shí)候，在一定的陰極電流密度下，氫的平衡電位和過電位的差值。

⑵析氫腐蝕的特征：①與金屬表面的活性有關(guān)②與溶液中的組分（如水，氫離子）在金屬表

面上的吸附有關(guān)③吸附格合物是陰極反應(yīng)的中間產(chǎn)物④吸附格合物放電是陰極反應(yīng)的速度

控制步驟。

⑶影響因素：①溶液：PH值、溶液中的其他組分、溫度；②金屬：金屬材料種類和雜質(zhì)、

陰極區(qū)面積、金屬表面的狀態(tài).

2.氧的離子化電位的定義，吸氧腐蝕的特征及影響因素？

答：氧的離子化電位的定義：在一定的陰極電流密度下，氧的平衡單位和過電位的差值。

吸氧腐蝕的特征：

⑴在一定范圍內(nèi)金屬本身的性質(zhì)和熱處理情況對腐蝕速度影響很??；

（2）腐蝕速度與溶液pH值無關(guān)；

（3）在微電池腐蝕的情況下，微陰極區(qū)數(shù)目的增加對金屬腐蝕速度影響很小。

影響因素：

（1）充氣情況：當(dāng)氧濃度增大，吸氧腐蝕速度增大，腐蝕電位正移

（2）溫度：溫度升高使電極反應(yīng)速度加快，擴(kuò)散系數(shù)增大；溫度升高又使氧的溶解度下降

（3）鹽溶度：鹽溶度增加即改善溶液導(dǎo)電性，乂使氧的溶解度降低

流速和攪拌：提高溶液流速或者攪拌溶液，可以使擴(kuò)散層厚度減小，氧的極限擴(kuò)散電流密

度id增大，從而吸氧腐蝕速度增大。

補(bǔ)充知識點(diǎn)：

1.發(fā)生析氫腐蝕的體系：

①標(biāo)準(zhǔn)電位負(fù)值很大的活潑金屬；②大多數(shù)工程上使用的金屬（Fe）；③正電性金屬一般不會(huì)

發(fā)生析氫腐蝕，但是當(dāng)溶液中含有絡(luò)合劑使金屬離子的活度保持很低時(shí)，正電性金屬也可能

發(fā)生析氫腐蝕

2.氫的析出電位：氫氣析出的時(shí)候，在一定的陰極電流密度下，氫的平衡電位和過電位的差

值。

3.吸氧腐蝕的體系：①所有負(fù)電性金屬在含溶解氧的水溶液中都能發(fā)生；②某些正電性金屬

(Cu)在含溶解氧的酸性和中性溶液中能發(fā)生吸氧腐蝕。

4.吸氧腐蝕的液相傳質(zhì)步驟：①氧由氣相通過界面進(jìn)入水溶液；②氧借助于對流和擴(kuò)散通

過溶液主體層；③氧借助于擴(kuò)散通過擴(kuò)散層達(dá)到金屬表面

5.析氫腐蝕和吸氧腐蝕的比較：

去極化劑濃度：析氫腐蝕的濃度隨溶液中氫離子的活度增加而增加，吸氧腐蝕的濃度隨溶液

溫度和鹽濃度增大而減小

極化控制類型：析氫腐蝕主要是活化極化控制，吸氧腐蝕主耍是濃度極化。

計(jì)算題

1.(1)在pH=0的除氧硫酸銅溶液中(aC『二O.Imol/L),銅能否發(fā)生析氫腐蝕生成Cu*?如果

能發(fā)生，腐蝕傾向是多少伏？

⑵在pH=10的除氧氨化鉀溶液中(aCN-=0.5mol/L),銅能否發(fā)生析氫腐蝕？如果能發(fā)生腐

蝕傾向是多少伏？

設(shè)腐蝕生成的[Cu(CN)2]一離子的活度等于10'mol/L,已知電極反應(yīng)Cu+2CN--

=[Cu(CN)2]~+e的標(biāo)準(zhǔn)電位E°=-0.446V。

解：(1)由題意可知，銅的氧化反應(yīng)為CU=CU2?+2C,

銅電極反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)電位E=0.337V,

則銅的氧化反應(yīng)的平衡電位為，

Eea=E°+RT(lnaCu27aCu)/nF

=0.337+0.5X0.059Xlg0.1

=0.3075V

PH=0的除氧硫酸銅溶液中有2H'+2e=上

析氫反應(yīng)的平衡電位Eec=E0+RT(lnaH7PHj/nF

=-0.0591X0=0V

由電位比較準(zhǔn)則知Eca>Ecc,所以銅不可能發(fā)生析氫腐蝕生成Cu2+

(2)E。由題意可知,銅的氧化反應(yīng)為Cu+2CN-=[Cu(CN)』一十e,

則銅氧化反應(yīng)的平衡電位為

---

Eea=RTln(a[Cu(CN)2])/([aCN]X[aCN])

=-0.446+0.05911gl0'70.52

=-0.647V

在PH=10的除氧硫酸銅溶液中有2H+2e=H2

析氫反應(yīng)的平衡電位Eec=-0.0591XPH=-0.0591X10=-0.591V

由電位比較準(zhǔn)則知Eec>Eea,所以銅能發(fā)生析氫腐蝕。

其腐蝕傾向

△E=Eec-Eea=-0.591-(-0.647)=0.056V=56mV

用以銅能發(fā)生析氫腐蝕，腐蝕傾向?yàn)?6mV。

第六章金屬鈍化

思考題

L畫出Fe鈍化曲線并描述各過程。

表現(xiàn)出四個(gè)特性區(qū)域:

答:圖2

AB是活性溶解區(qū)FetFe2++2e

BC是鈍化過渡區(qū)3Fc+4H?0-Fe3O4+8H'+8e

CD是穩(wěn)定鈍化區(qū)2Fe+3H:0-Fe2O3+6H'+6e

DE是過鈍化區(qū)40H^O2+2/72O+4e

C、維鈍電流。B、致鈍電流。

1、致鈍電流密度，i致越小說明體系越容易鈍化。

2、Ep致鈍化電位，B點(diǎn)對應(yīng)的電位，Ep負(fù)值越大，體系越容易鈍化。

3、C維鈍電流，i維越小，鈍化膜的保護(hù)性能越好。

4、CD,鈍化區(qū)電位越寬，金屬鈍態(tài)越穩(wěn)定。

2、簡述金屬腐蝕的成相膜理論和吸附理論

答：金屬腐蝕的成相膜：表面上生成成相的保護(hù)性固體產(chǎn)生膜（多數(shù)為氧化物膜），將金屬

和溶液機(jī)械隔離開，由于氧化物膜溶解速度很小，因而使金屬腐蝕速度大大降低。

0

支持成相膜理論的實(shí)驗(yàn)事實(shí)：濃硝酸中鐵表面鈍化膜是r-Fe2O：b鈍化膜厚度為25-3OA.

金屬腐蝕的吸附：金屬表面（或部分表面）上形成了氧和含氧粒子的吸附層，使得金屬

表面的化學(xué)結(jié)合力飽和，陽極反應(yīng)活化能增大，因而金屬溶解速度降低，即吸附理論強(qiáng)調(diào)

了鈍化是金屬反應(yīng)能力降低造成的，而不是膜的機(jī)械隔離。

支持吸附理論的實(shí)驗(yàn)事實(shí)：對某些體系只需要通入極小的電量，就可以使金屬鈍化，這

些電量甚至不足以形成單原子吸附氧層。

補(bǔ)充知識點(diǎn)：

1.鈍態(tài)的特征：①金屬鈍化以后腐蝕速度大大降低；②鈍化后金屬的電位強(qiáng)烈正移；③鈍化

膜的穩(wěn)定性；④鈍化只是金屬表面性質(zhì)的改變

2.鈍化的定義：在一定的條件下，當(dāng)金屬的電位由于外加陽極電流或局部陽極電流而移向正

方向時(shí)，原來活潑地溶解著金屬表面狀態(tài)會(huì)發(fā)生某種突變，金屬的溶解速度則急速下降，這

種表面狀態(tài)的突變過程叫做鈍化。

3.鈍化參數(shù)：⑴致鈍電流密度，i致表示腐蝕體系鈍化的難易程度；⑵致鈍化電位，Ep,極

化電位超過Ep才能使金屬鈍化；⑶維鈍電流密度，i雉對應(yīng)于金屬鈍化后腐蝕速度；⑷鈍化

區(qū)電位范圍，鈍化區(qū)電位范圍越寬，表明金屬鈍態(tài)越穩(wěn)定。

4.實(shí)現(xiàn)白鈍化的途徑：①提高金屬材料的鈍化性能；②加入陽極性緩蝕劑，抑制陽極反應(yīng)，使耳和降

低。

5.Flade電位：在金屬鈍態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛顟B(tài)的電位衰減曲線上，“平臺”對應(yīng)的電位。Ef越低，表示金屬鈍態(tài)

越穩(wěn)定。

第七章金屬的高溫氧化

思考題

1.金屬表面上膜具有保護(hù)性的條件是什么？

答：（1）體積條件，氧化物體積與消耗的金屬體積之比大丁1,是氧化膜具有保護(hù)的必耍條件。

⑵膜具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，致密，缺陷少，蒸汽壓低。

（3）生成的膜具有一定的強(qiáng)度與塑性，與基體結(jié)合牢固，否則，由于膜生成過程體積膨脹

產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力能造成膜的破裂

（4）P-B比大于1（氧化物具有保護(hù)性的必要條件）

2.提高合金高溫抗氧化性能的途徑有哪些？

答：（1）按Hauffe原子價(jià)定律，加入適當(dāng)合金元素，減少氧化膜中的缺陷濃度。（2）生成

具有良好保護(hù)作用的復(fù)合氧化物膜。（3）通過選擇性氧化形成保護(hù)性優(yōu)良的氧化膜。（4）

增加氧化物膜與基體金屬的結(jié)合力，在耐熱鋼和耐熱合金中加入稀土元素能顯著提高高溫

抗氧化性能。

3.請簡述氧化膜的生長的歷程

答：（1）初期：物理過程（氧的擴(kuò)散和吸附）（2）中前期：化學(xué)過程（氧和金屬生成氧化物）

（3）后期：電化學(xué)過程（膜的增厚）

計(jì)算題

1.已知PdO在850C的分解壓力等于500mmHg,在該溫度下Pd在空氣中和latm氧氣中是否

能氧化？

503八

Ppdo------------------=0.658

解：由題意，得，2Pd+02=2PdO的分解壓力760〃〃〃“g

在（850+273.15）k時(shí)，latm中的自由焰變化為

AG=R7In%=8.314x（850+273.15）xlnJ/mol=-3909.86J/mol=-3.91KJ/mol

02L-

?/Po>=latm>PPd0=0.65&〃加.

.,.金中能被氧化（2）%氣

=0.21atmPd在空氣中有：

補(bǔ)充知識點(diǎn)：

1.金屬的高溫氧化的定義：金屬在高溫氣相環(huán)境中和氧或含氧物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)榻?/p>

屬氧化物。

2.氧化膜成長的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：

①直線規(guī)律：y二kt;②（簡單）拋物線規(guī)律：y'kt;③混合拋物線規(guī)律：af+by=kt;④對數(shù)規(guī)

律：y=k/gt+k2（t>to）;⑤反對數(shù)規(guī)律：l/y=k3-kJgt（t>to）

3鐵的氧化物膜是多層的,由里到外分別是是多、FeO、FeOo

第八章局部腐蝕

1.局部腐蝕的定義，類型和危害特征

答：局部腐蝕的定義：是指金屬表面局部區(qū)域的腐蝕破壞比其余表面大得多，從而形成坑

洼、溝槽、分層、穿孔、破裂等破壞形態(tài)。

主要類型（寫出5種以上）：（1）晶間腐蝕、縫隙腐蝕；（2）點(diǎn)偶腐蝕、氫損傷、細(xì)

菌腐蝕、雜散電流腐蝕；（3）小孔腐蝕、選擇性腐蝕；（4）應(yīng)力腐蝕、磨損腐蝕

危害的特征：危害性；集中性；突發(fā)性

2.造成電位腐蝕的影響因素

答：影響因素

（1）腐蝕電位差腐蝕電位差表示電偶腐蝕的傾向，兩種金屬在使用環(huán)境中的腐蝕電位

相差越大，組成電偶對時(shí)陽極金屬收到加速腐蝕破壞的可能性越大。

（2）極化性能一般來說，在陰極性金屬上去極化劑還原反應(yīng)越容易進(jìn)行，即陰極反

應(yīng)極化性能越弱，陽極性金屬M(fèi)?的電偶腐蝕效應(yīng)越大，造成的破壞越嚴(yán)重。

（3）陰、陽極表面面積SJS2隨著陰極性金屬M(fèi)|面積增大，陽極性金屬M(fèi)?的電偶電流

密度二都增大，電偶腐蝕破壞加重。

（4）溶液導(dǎo)電性溶液導(dǎo)電性對電偶電流的分布有很大的影響。

3.簡述不銹鋼的貧銘理論，提高不銹鋼抗晶間腐蝕的措施

答：不銹鋼在弱氧化性介質(zhì)中發(fā)生的晶間腐蝕可以用貧銘理論解釋

（1）奧氏體不銹鋼碳在奧氏體中的飽和溶解度小于0.02%,一般不銹鋼的含碳量都高于

這個(gè)數(shù)值，當(dāng)不銹鋼從固溶溫度冷卻下來時(shí)，碳處于過飽和，受到敏化處理時(shí)，碳和格形

成碳化物在晶界析出。由于碳化銘含銘量很高，.而銘在奧氏體中擴(kuò)散率很低，這樣在晶界

兩側(cè)形成了貧銘區(qū)，其含銘量低于12%。因而鈍化性能與晶粒不同，即晶界區(qū)和晶粒本體

有了明顯的差異。

（2）鐵素體不銹鋼碳在鐵素體中的溶解度更小，但格在鐵素體中的擴(kuò)散速度較大（比在

奧氏體中大兩個(gè)數(shù)量級），這樣的特點(diǎn)使鐵素體不銹鋼甚至從高溫區(qū)快速冷卻時(shí)也較易析出

碳化銘。形成晶界貧銘區(qū)。在700~800C退火時(shí)，由于格比較快自晶粒內(nèi)部向晶界擴(kuò)散而消

除貧銘區(qū)，從而使晶間腐蝕傾向降低。

13）提高不銹鋼抗晶間腐蝕的措施

a.固溶處理，避免敏化處理

b.加入穩(wěn)定元素鈦或銀

c.降低含碳量

4.See定義、特征及影響因素

答：①See：應(yīng)力腐蝕是應(yīng)力和環(huán)境腐蝕的聯(lián)合作用造成的金屬破壞，在固定（靜止）應(yīng)力

情況，稱為應(yīng)力腐蝕破裂（或應(yīng)力腐蝕開裂）

②特征：a、主要是合金發(fā)生See,純金屬極少發(fā)生；b、對環(huán)境的選擇性；c、只有拉應(yīng)

力才引起See,壓應(yīng)力反而會(huì)阻止或延緩See的發(fā)生；d、裂縫方向宏觀上和拉應(yīng)力垂直，

其形態(tài)有晶間型、穿晶型、混合型；e、See有孕育期，因此See的破斷時(shí)間tf可分為孕育

期、發(fā)展期和快斷期三部分；3發(fā)生See的合金表面往往存在鈍化膜或其他保護(hù)膜，在大

多數(shù)情況下合金發(fā)生See時(shí)均勻腐蝕速度很小，因此金屬失重甚微。

③影響因素：

<1>力學(xué)因素

a、應(yīng)力應(yīng)力使材料發(fā)生形變，而形變使表面膜破裂，應(yīng)力與環(huán)境腐蝕的相互促進(jìn)，才使

得材料在很弱的腐蝕性介質(zhì)中發(fā)生破壞

b、臨界應(yīng)力和臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子

<2>腐蝕因素

a、