山东理工大家标题SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY第三节金属的腐蚀金属腐蚀的普遍性与危害全属和周围介质发生化学或电化学作用而引起的变质和破坏叫金属腐蚀金属腐蚀是自发的过程，腐蚀现象十分普遍。金属腐蚀直接或问接地造成巨大的经济损失，估计世界上每年由于腐蚀而报废的钢铁设备相当于钢铁年产量的25%左右，甚至还会引起停工停产、环境污染、危及人生安全等严重的事故。但金属腐蚀有时也会给人类带来加工方便等可利用之处
1 标题 - 1 - 金属腐蚀直接或间接地造成巨大的经济损失，估计 世界上每年由于腐蚀而报废的钢铁设备相当于钢铁年产 量的 25% 左右，甚至还会引起停工停产、环境污染、 危及人生安全等严重的事故。但金属腐蚀有时也会给人 类带来加工方便等可利用之处。 第三节 金属的腐蚀 金属腐蚀的普遍性与危害 金属和周围介质发生化学或电化学作用而引起的 变质和破坏叫金属腐蚀。 金属腐蚀是自发的过程，腐蚀现象十分普遍
山东理工大家标题SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY金属腐蚀的分类根据金属腐蚀过程的不同特点，可将其主要划分为三大类：化学腐蚀电化学腐蚀生物腐蚀金属管线被腐蚀产生许多小洞该图来自台湾，据网上介绍是由生物腐蚀造成的- 2-
2 标题 - 2- 根据金属腐蚀过程的 不同特点，可将其主要划 分为三大类： 金属腐蚀的分类 化学腐蚀 电化学腐蚀 生物腐蚀 金属管线被腐蚀产生许多小洞 该图来自台湾，据网上介绍是由生物腐蚀造成的
山东理工大家标题SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY一、化学腐蚀单纯由化学作用而引起的腐蚀称为化学腐蚀它发生在非电解质溶液中或干燥的气体中，在腐蚀过程中不产生电流。例如电气绝缘油、润滑油、液压油以及干燥的空气中的O,，H,S，SO,，Cl等物质与电气、机械设备中的金属接触时，在金属表面生成相应的氧化物、硫化物、氯化物等，都属于化学腐蚀。3
3 标题 - 3- 一、化学腐蚀 例如电气绝缘油、润滑油、液压油以及干燥的空 气中的 O2，H2S，SO2，Cl2 等物质与电气、机械设备 中的金属接触时，在金属表面生成相应的氧化物、硫 化物、氯化物等，都属于化学腐蚀。 单纯由化学作用而引起的腐蚀称为化学腐蚀。 它发生在非电解质溶液中或干燥的气体中，在腐 蚀过程中不产生电流
山东理工大家标题SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY金属与高温水蒸气反应金属与高温水蒸气也能发生反应，这是造成锅炉和管道严重腐蚀的重要原因之一：Fe + HO(g)FeO + H2 Fe + 3 HO(g) Fe2O3 + 3 H23 Fe + 4 H,O(g) Fe3O4 + 4 H在反应中生成一层由 FeO，Fe,O3，Fe,O4 组成的氧化皮，同时还产生了氢气。1
4 标题 - 1 - 金属与高温水蒸气也能发生反应，这是造成锅炉和 管道严重腐蚀的重要原因之一： 金属与高温水蒸气反应 Fe + H2O(g) FeO + H2 2 Fe + 3 H2O(g) Fe2O3 + 3 H2 3 Fe + 4 H2O(g) Fe3O4 + 4 H2 在反应中生成一层由 FeO，Fe2O3，Fe3O4 组成的 氧化皮，同时还产生了氢气
山东理工大家标题SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY脱碳现象钢铁中的渗碳体(Fe,C)还可以与高温水蒸气反应，产生脱碳现象：Fe,C + H2O(g)3Fe + CO +H,这些反应都是可逆反应。在高温下，虽然正反应的△G值比常温时有所增加，但仍远小于零，即平衡强烈地偏向右边
5 标题 - 1 - 钢铁中的渗碳体(Fe3C)还可以与高温水蒸气反应， 产生脱碳现象： 脱碳现象 Fe3C + H2O(g) 3 Fe + CO + H2 这些反应都是可逆反应。在高温下，虽然正反应的 Δ rGm 值比常温时有所增加，但仍远小于零，即平衡强 烈地偏向右边
山东理工大家氢脆SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY在渗碳体与水蒸气的反应中，渗碳体从邻近的尚未反应的区域不断迁移到钢铁表面，使钢材内部的FeC逐渐减少，形成氧化层脱碳层工件图4-4工作表面氧化脱碳层由于脱碳反应及其它氧化还原反应生成的氢因扩散渗入钢铁内部，使钢铁产生脆性，这就是所谓的氢脆。钢的脱碳和氢脆会造成钢的表面硬度和内部强度的降低造成危害
6 标题 - 1 - 在渗碳体与水蒸气的反应中，渗碳体从邻近的尚未 反应的区域不断迁移到钢铁表面，使钢材内部的 Fe3C 逐渐减少，形成脱碳层。 氢脆 图 4-4 工作表面氧化脱碳层 脱碳层 工 件 氧化层 由于脱碳反应及其它氧化还原反应生成的氢因扩散 渗入钢铁内部，使钢铁产生脆性，这就是所谓的氢脆。 钢的脱碳和氢脆会造成钢的表面硬度和内部强度的降低， 造成危害
山东理工大家标题SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY电化学腐蚀1.腐蚀电池由于形成了原电池而引起的腐蚀称为电化学腐蚀。金属的电化学腐蚀与原电池作用在原理上没有本质的区别。但通常把引起腐蚀的原电池称为腐蚀电池。习惯上把腐蚀电池中发生氧化（即失电子）反应的电极称为阳极，阳极是电极电势较小的电对，其还原态易失电子；把发生还原（即得电子）反应的电极称为阴极，阴极是电极电势较大的电对，其氧化态易得电子
7 标题 - 1 - 二、电化学腐蚀 金属的电化学腐蚀与原电池作用在原理上没有本 质的区别。但通常把引起腐蚀的原电池称为腐蚀电池。 由于形成了原电池而引起的腐蚀称为电化学腐蚀。 习惯上把腐蚀电池中发生氧化(即失电子)反应的电 极称为阳极，阳极是电极电势较小的电对，其还原态 易失电子；把发生还原（即得电子）反应的电极称为 阴极，阴极是电极电势较大的电对，其氧化态易得电 子。 1. 腐蚀电池
山东理工大家标题SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY电化学腐蚀，常见的有析氢腐蚀和吸氧腐蚀。2. 析腐蚀在酸洗或用酸浸蚀某种较活泼金属的工艺过程中常发生析氢腐蚀。特别是当钢铁制件暴露于潮湿空气中时，由于表面的吸附作用，就使钢铁表面覆盖了一层极薄的水膜。此时铁（相对活泼的金属）作为腐蚀电池的阳极发生失电子的氧化反应；氧化皮、碳或其他比铁不活泼的杂质作阴极，H+在这里接受电子发生得电子的还原反应：
8 标题 - 1 - 2. 析氢腐蚀 在酸洗或用酸浸蚀某种较活泼金属的工艺过程中 常发生析氢腐蚀。特别是当钢铁制件暴露于潮湿空气 中时，由于表面的吸附作用，就使钢铁表面覆盖了一 层极薄的水膜。此时铁（相对活泼的金属）作为腐蚀 电池的阳极发生失电子的氧化反应；氧化皮、碳或其 他比铁不活泼的杂质作阴极，H＋在这里接受电子发生 得电子的还原反应： 电化学腐蚀，常见的有析氢腐蚀和吸氧腐蚀
山东理工大家标题SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY有利于析氢腐蚀的环境工厂附近的空气中含有较多的 CO,，NO,，SO,等酸性气体，水膜中将存在下列平衡：3 → H+HCO3CO,+H,OH,CO3H++HSOSO,+HOHSO2 NO2 + H2O HNO3 + HNO2 2 H+ + NO3 + NO23 NO2 + H2O 2 HNO3 + NO H + NO3HNO3
9 标题 - 1 - 工厂附近的空气中含有较多的 CO2，NO2，SO2 等 酸性气体，水膜中将存在下列平衡： 有利于析氢腐蚀的环境 CO2 + H2O H2CO3 H + + HCO3 - SO2 + H2O H2SO3 H + + HSO3 - 2 NO2 + H2O HNO3 + HNO2 2 H + + NO3 - + NO2 - HNO3 H + + NO3 - 3 NO2 + H2O 2 HNO3 + NO
山东理工大家标题SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY由于氢离子的浓度较大，有可能发生析氢腐蚀，使铁被腐蚀生成Fe2+在pH较高时能以Fe(OH)沉淀析出，并进一步氧化成Fe(OH)。随着温度的升高，腐蚀将加剧进行。在中性溶液中[c(H+)=10-7molL-11,根据能斯特方程式计算得：0.0591g(10-7)J V = -0. 414 VE(H+/H2) =[0. 0 V +2铁【以c(Fe2+)=10-6mol·L-1计]的电极电势为-0.587VE(H+/H)>E(Fe2+/Fe
10 标题 - 1 - 由于氢离子的浓度较大，有可能发生析氢腐蚀， 使铁被腐蚀生成 Fe 2＋ 。 在 pH 较高时能以 Fe(OH)2 沉淀析出，并进一步氧 化成 Fe(OH)3。随着温度的升高，腐蚀将加剧进行。 在中性溶液中 [c(H+ ) = 10–7 mol·L–1 ]，根据能斯特方程 式计算得： lg(10 ) ] V 0. 414 V 2 0.059 (H /H ) [0.0 V 7 2 2 = + = − + − E 铁 [ 以 c(Fe 2＋) =10–6 mol·L–1 计] 的电极电势为 –0. 587 V E(H+ /H2 ) ＞ E(Fe 2＋/Fe)