第八章 局部腐蚀
1,概述
? 定义
局部腐蚀是指金属表面局部区域的腐蚀破
坏比其余表面大得多, 从而形成坑洼,
沟槽, 分层, 穿孔, 破裂等破坏形态 。
? 主要类型
电偶腐蚀 晶间腐蚀 选择性腐蚀
缝隙腐蚀 小孔腐蚀
应力腐蚀 磨损腐蚀 氢损伤
? 危害性
举例：
局部腐蚀破坏有如下特征,
(1) 复杂性
(2) 集中性
(3) 突发性
? 发生局部腐蚀的条件
(1) 金属方面或溶液方面存在较大的电化学不均
一性，因而形成了可以明确区分的阳极区和阴
极区，它们遵循不同的电化学反应规律。
(（ 2） 阳极区和阴极区的电化学条件差异在腐蚀
过程中一直保持下去, 不会减弱, 甚至还会不
断强化, 使某些局部区域的阳极溶解速度一直
保持高于其余表面 。 这是局部腐蚀能够持续进
行 (发展 )的条件 。
2,电偶腐蚀
? 发生电偶腐蚀的几种情况
(1) 异金属 (包括导电的非金属材料, 如石
墨 )部件的组合 。
(2) 金属镀层 。
(3) 金属表面的导电性非金属膜 。
(4) 气流或液流带来的异金属沉积, 也会导
致电偶腐蚀问题 。
? 电偶腐蚀的影响因素
（ 1）腐蚀电位差
表示电偶腐蚀的倾向 。 两种金属在使用环
境中的腐蚀电位相差愈大, 组成电偶对时
阳极金属受到加速腐蚀破坏的可能性愈大 。
将各种金属材料在某种环境中的腐蚀电位
测量出来，并把它们从低到高排列，便得
到所谓电偶序 (galvanic series) 。
一些工业金属和合金在海水中的电偶序
铂
金
石墨
钛
银
Chlorimet 3(62Ni,18Cr,18Mo)
Hastelloy C (62Ni,17Cr,15Mo)
18-8Mo不锈钢 (钝态 )
18-8不锈钢 (钝态 )
11~30%Cr不锈钢 (钝态 )
Inconel(80Ni,13Cr,7Fe)(钝态 )
镍 (钝态 )
银焊药
Monel(70Ni,32Cu)
铜镍合金 (60~90Cu,40~11Ni)
青铜
铜
黄铜
阴
极
性
阳
极
性
Chlorimet2(66Ni,32Mo,1Fe)
Hastelloy B (60Ni,30Mo,6Fe,1Mn)
Inconel(活态 )
镍 (活态 )
锡
铅
铅 -锡焊药
18-8钼不锈钢 (活态 )
18-8不锈钢 (活态 )
高镍铸铁
13%Cr不锈钢
铸铁
钢或铁
2024铝 (4.5Cu,1.5Mg,0.6Mu)
镉
工业纯铝 (1100)
锌
镁和镁合金
注意：
? 比较腐蚀电位从而确定电偶对中哪个金
属是阳极时绝不能离开环境条件。同一
种电偶组合在不同环境条件中不仅腐蚀
电位差的数值不一样，甚至可能发生极
性反转。
? 不仅环境条件不同，异金属组合的电位
关系不同，即使在同一环境中，随着腐
蚀过程的进行，两种金属的腐蚀电位相
对关系也会改变。
（ 2） 极化性能
一般说来，在阴极性金属 M1上去极化剂还
原反应愈容易进行，即阴极反应极化性
能愈弱，阳极性金属 M2的电偶腐蚀效
应愈大，造成的破坏愈严重。
●● 析氢腐蚀
在发生析氢腐蚀的环境，与低氢过电位的
阴极性金属接触，将造成阳极性金属发生
严重的电偶腐蚀。
Lg|i|
E E(io
c)`ioc
lgig lgig` lgig lgig` Lg|i|
(a)活化极化控制腐蚀体系 (b)受阴极反应浓度极化控制的腐蚀体系
lg(i`g/ig)=bc/(ba+bc)lg(ioc)`/ioc (b)ig=id i`g=i`d
阴极反应极化性能对电偶腐蚀电流密度的影响
( 阴,阳极面积相等 )
●● 吸氧腐蚀
如果阴极反应受氧扩散控制，阴极反应速
度等于氧分子极限扩散电流密度,?ic?= id
。那么各种金属上阴极反应的极化性能是
一样的，此时 ig(M2)与阴极性金属的种类
无关，仅取决于 id的大小,id增大，则
ig(M2)增大,阳极性金属 M2的电偶腐蚀破
坏加剧。
（ 3）阴、阳极表面面积比 S1/S2
随着阴极性金属 M1面积增大，阳极性金属
M2的电偶电流密度 ig都增大，电偶腐蚀破
坏加重。
所以，大阴极小阳极的电偶组合是很有害
的，应当避免。
（ 4） 溶液导电性
溶液导电性对电偶电流的分布有很大的影
响。
E`g
Eg
E`g
Eg
Lg|i| Lg|i|Lgi`gLgig
阴极
面积
Sl`
阴极
面积
Sl
E E
阴极面积由 Sl改变到 Sl`
阳极的电偶电流密度的变化 lg = lg=
阴极面积 Sl对电偶腐蚀电流密度的影响
(活化极化控制腐蚀体系 )
bc
ba+bc
i`g
ig
S`l
Sl
3
2
1
0 -2 -1 0 1 2 10
100
1000
lg iAg
(UA/cm2)
Al 2024/3.5%Nacl
阴极属性
Cu
4130钢
304不锈钢
Ti-6Al-4V
√a
iAg
V-ａ
(mdd)
lg(Sc/Sa) 或 lg(1+Sc/Sa)
Al2024的电偶电流密度 iAg和溶解速度 V-a与面积比 Sc/Sa的关系
根据 Mansfeld等,引自 <Corrosion Ｓｃｉｅｎｃｅ＞１５．２３９（１９７５）
锌镀层
腐蚀环境
钢
胀管部位
水侧管板
工作介
质侧
碳钢
缝隙 Cr-Ni不锈钢管
不锈钢Cr-Ni
钢上镀锌进行阴极
保护
电偶腐蚀应用于金
属防护
用碳钢进行阴极保护,防止 Cr-Ni不锈
钢热交换管发生应力腐蚀破裂
表示易产生破裂部位
3,晶间腐蚀
晶间腐蚀指腐蚀主要发生在金属材料的晶
粒间界区, 沿着晶界发展, 即晶界区溶解
速度远大于晶粒溶解速度 。
? 发生晶间腐蚀的电化学 条件
（ 1） 晶粒和晶界区的组织不同, 因而电化
学性质存在显著差异 。 —— 内因
（ 2） 晶粒和晶界的差异要在适当的环境下
才能显露出来 。 —— 外因
? 不锈钢的晶间腐蚀
●● 敏化热处理
不锈钢的晶间腐蚀常常是在受到不正确的热处理
以后发生的，使不锈钢产生晶间腐蚀倾向的热处
理叫做 敏化热处理 。奥氏体不锈钢的敏化热处理
范围为 450?C— 850?C。 当奥氏体不锈钢在这个温
度范围较长时间加热 (如焊接 )或缓慢冷却，就产
生了晶间腐蚀敏感性。铁素体不锈钢的敏化温度
在 900?C以上，而在 700-800?C退火可以消除晶间
腐蚀倾向。
●● TTS曲线
敏化处理对不锈钢晶间腐蚀的影响，与加
热温度、加热时间都有关系。将处理后的
试样进行试验，把结果表示在以加热温度
(T)和加热时间 (T)为纵、横坐标的图上，发
生晶间腐蚀的区域的边界称为 TTS曲线 (S表
示晶间腐蚀敏感性 )。
TTS曲线清楚地表明被试验不锈钢敏化处
理的温度和时间范围。
1100
1000
900
800
700
600
500
400
温
度(0
摄
氏
度)
不发生晶间腐蚀区
0.015 0.15 1.5 15 150 1500
加热时间 (小时 )
0.05%C-18.48%Cr-9.34%Ni不锈钢的晶间腐蚀范围 (TTS曲线 )
(根据 Cihal et al.)试验方法,CuSO4+H2SO4+Cu屑,24小时
1200
1000
800
0
温
度(0
摄
氏
度)
0.17 0.5 2 4 6 8 10
晶间腐蚀
无晶间腐蚀
加热时间 (小时 )
OOCR25不锈钢 (C0.005%,N0.005%)的晶间腐蚀 T-T-S曲线 (固溶处理后再施
以如图所示之热处理后空冷,按 CuSO4-H2SO4-Cu屑法检验 )(根据 TokapeBa)
1000
900
800
700
600
500
400
0.1 1 10 100 100 1000 10000
析
出
温
度(0
摄
氏
度)
析出时间 (小时 )
含碳量对 18-8不锈钢出现晶间碳化铬析出温度和折出时间的影响
0.08
0.04
0.02
0.01
含碳量 %
? 不锈钢晶间腐蚀理论
贫铬理论
不锈钢在弱氧化性介质中发生的晶间腐蚀
(这是最常见的情况，因为不锈钢一般都
是在这种介质中使用 )，可以用贫铬理论
解释。
（ 1）奥氏体不锈钢
（ 2） 铁素体不锈钢
贫铬区
(Fe,Cr)23C6
30
20
10
>70%
铬
含
量(%
)
晶界上的 (Fe.Cr)23C6
18%
不锈钢晶界上铬的析出和贫铬区的形成
12%
28
24
20
16
12
8
4
0
500 1000 1500 2000
钢样平均含铬量
铬
含
量(%)
距碳化物的距离 (A)
lCr18Nig钢经 650摄氏度,2小时敏化处理后,贫铬
区内铬的分布 (根据华保定等 )
铬
含
量(%
)
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
1 2 3 4 5 6
碳化颗粒直径 1000A
Cr18Ni10钢经 600摄氏度,24
小时敏化处理后,贫铬区内
铬的分布 (根据 Tedmon)
距碳化物距离 (微米 )
金属 钢的成分 *(%)
Cr
Ni
Fe
18.0
8.8
余量
700 摄氏
度
725摄氏
度
750 摄氏
度
775 摄氏
度
9.63 9.7 8.7 10.3
7.9 6.7 8.4 8.3
82.4 83.5 82.4 81.3
在下列温度敏化处理 2小时后,晶间附近区域的
化学成分 (%)
敏化处理后不锈钢晶界附近区的化学成分
?另含 0.22% C
?测量方法,敏化处理后,在冷浓硫酸中浸蚀 10天,分析溶液中 Fe,Cr,Ni的相
对含量,
? 提高不锈钢抗晶间腐蚀性能的冶金方法
（ 1）固溶处理，避免敏化处理。
（ 2） 加入稳定元素钛或铌。
（ 3）降低含碳量，冶炼低碳 (C ? 0.03﹪ )
不锈钢和超低碳 (C+N ? 0.002﹪ )不锈钢。
晶界选择性溶解理论
在强氧化性介质 (如浓硝酸 )中不锈钢也会发生晶
间腐蚀，但晶间腐蚀不是发生在经过敏化处理
的不锈钢上，而是发生在经固溶处理的不锈钢
上。用晶界区选择性溶解理论来解释。
当晶界上析出了 σ相 (FeCr金属间化合物 )，或是
有杂质 (如磷、硅 )偏析，在强氧化性介质中便会
发生选择性溶解，从而造成晶间腐蚀。而敏化
加热时析出的碳化物有可能使杂质不富集或者
程度减轻，从而消除或减少晶间腐蚀倾向。
4,选择性腐蚀
选择性腐蚀包括成分选择性腐蚀和组织选
择性腐蚀。最常见的例子是黄铜脱锌，
其他如铜铝合金脱铝，青铜脱锡，铜镍
合金脱镍等。
? 黄铜脱锌
●● 破坏形式
脱锌破坏形式主要有层状和栓状两类 。
表 面
断 面
(a) 层状脱锌 (b) 带状脱锌 (c) 栓状脱锌铜栓
腐蚀产物
穿孔
黄 铜 脱 锌 类 型
●● 影响因素
(1) 锌含量高的黄铜容易发生脱锌。
(2) 黄铜中加入锡、砷、锑可以抑制脱锌。
如海军黄铜含锡 1%，砷 0.04%，提高了
抗脱锌腐蚀性能。
(3) 溶液的停滞状态，含氯离子，黄铜表面
存在多孔水垢或沉积物 (易形成缝隙 )，
都能促进脱锌。
(4) 溶液的 pH值可以影响脱锌的类型。
(
根
据
抗
拉
强
度
下
降
算
出)
腐
蚀
深
度mpy 120
100
80
60
40
20
0
20 40 60 80 100 120
温度,0摄氏度(根据 Fontana)
温度对三种黄铜腐蚀的影响
(在 2N Nacl溶液中,经 24g天水线试验 )
红黄铜 (15%Zn)
海革黄铜 (37%Zn)
蒙茨黄铜 (40%Zn)
●● 机理解释
（ 1）锌的选择性溶解
这种理论认为，黄铜表面的锌原子发生选择性
溶解，留下空位，稍里面的锌原子通过扩散到
发生腐蚀的位置，继续发生溶解，结果留下疏
松多孔的铜层。
（ 2）溶解 — 沉积
这种理论认为铜和锌以金属离子形式一起进入
溶液，铜离子再发生还原以纯铜的形式沉积出
来 (称为回镀 )。
? 灰铸铁石墨化
灰铸铁中含有网状石墨，发生腐蚀时石墨
为腐蚀电池阴极，铁素体组织为阳极。铁
发生选择性溶解，留下石墨残体骨架。从
外形看并无多大的改变，但机械强度严重
下降，极易破损。
灰铸铁构件、管道在水中和土壤中极易发
生这种腐蚀破坏。
5,孔蚀和缝隙腐蚀
5.1孔蚀
孔蚀即小孔腐蚀, 亦称点蚀 。 腐蚀破坏形态是
金属表面局部位置形成蚀孔或蚀坑, 一般孔深
大于孔径 。
? 腐蚀的破坏特征
(1) 破坏高度集中
(2) 蚀孔的分布不均匀
(3) 蚀孔通常沿重力方向发展
(4) 蚀孔口很小, 而且往往覆盖有固体沉积物,
因此不易发现 。
(5) 孔蚀发生有或长或短的孕育期 (或诱导期 )。
? 孔蚀的引发
孔蚀的形成可分为引发和成长 (发展 )两个阶段。
在钝态金属表面上，蚀孔优先在一些敏感位置上
形成，这些敏感位置 (即腐蚀活性点 )包括：
(1) 晶界 (特别是有碳化物析出的晶界 )，晶格缺
陷 。
(2) 非金属夹杂，特别是硫化物,如 FeS,MnS，
是最为敏感的活性点。
(3) 钝化膜的薄弱点 (如位错露头、划伤等 )。
Fe2+
Ｆｅｃｌ２
Ｈｃｌ
Ｈ ２ Ｓ
间或有Ｆｅ Cｌ ２,４Ｈ ２ Ｏ结晶
含Ｈ ２ Ｓ的酸性
氯化物溶液
ＭｎＳ＋２Ｈ ＋ ?Ｍ ２＋ ｎ ＋Ｈ ２ Ｓ
ｅ Ｃｌ － Ｃｌ －
ｅ
Ｆｅ ?Ｆｅ ２＋ ＋２ｅ
Ｆｅ ２＋ ＋Ｈ ２ Ｏ ?ＦｅＯＨ ＋ ＋Ｈ ＋
２Ｈ ＋ ＋２ｅ ?Ｈ ２
ｅ
Ｆｅ（ＯＨ）３多孔锈层
Ｏ ２ ＋２Ｈ ２ Ｏ＋４ｅ ?４０Ｈ －
?Ｏ ２ ?Ｏ ２
中性充气氯化钠溶液
?Ｏ ２ ?Ｏ ２ ?Ｏ ２ ?Ｏ ２ ?Ｏ ２ ?Ｏ ２
因杵氢偶而将锈层冲破
Ｈ ２ ?Ｏ
２
?Ｏ ２
ＯＨ＋Ｈ ２ Ｏ＋Ｆｅ ３ Ｏ ４ ←
３ＦｅＯＯＨ＋ｅ
起源于硫化物夹杂的碳钢孔蚀机理示意图
根据Ｗｒａｎｇｌｅｎ
? 表示金属孔蚀倾向的电化学指标
环状阳极极化曲线上的特征电位 Eb和 Erp可以用来
表示金属的孔蚀倾向。 Eb称为击穿电位，或孔蚀
电位。 Erp称为孔蚀保护电位或再钝化电位。 Eb、
Erp愈正,Eb与 Erp相差愈小 (滞后环面积愈小 )，则
金属材料发生孔蚀的倾向愈小，耐孔蚀性能愈好。
*为了用 Eb和 Erp比较各种金属材料的耐孔蚀性能，
测量 Eb和 Erp的实验条件必须相同。
? 孔蚀的影响因素
(1) 金属材料
能够鈍化的金属容易发生孔蚀，故不锈钢
比碳钢对孔蚀的敏感性高。金属钝态愈稳
定，抗孔蚀性能愈好。孔蚀最容易发生在
钝态不稳定的金属表面。
对不锈钢,Cr,M0和 N有利于提高抗孔
蚀能力。
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
30 40 50 60 70 80
温度 (0摄氏度 )
孔
蚀
电
位(V
.S
CE
)
三种不锈钢在 3.5%Nacl溶液中的孔蚀电位比较
(根据原田 )
0Cr22Ni5Mo2
复相不锈钢
1Cr17Ni2MO2
0Cr19Ni9
孔
蚀
电
位
（
伏
）
（SC
E
）
1.0
0.5
0 20 40 60 80
海水温度 (0摄氏度 )
几
种
不
锈
钢
的
孔
蚀
电
位
与
海
水
温
度
的
关
系(
敞
口
体
系)
(根据安保山 )
25-13-1MO-N
25-5-2MO
18-12-2MO
18-10
1.6
1.2
0.8
0.4
0
10 20 30 40
孔
蚀
电
位
（
伏
）
Cr （ %）
孔蚀临界 Cl-离子浓度与 Cr
含量的关系
[H+]=iN
铬含量（ %） 孔蚀临界 Cl-离子浓度（ N）
Fe
Fe-5.6Cr
Fe-11.6Cr
Fe-20Cr
Fe-24.5Cr
Fe-29.4Cr
0.0003
0.017
0.069
0.1
1.0
1.0
根据 (Stolica)
孔蚀电位与 Fe-Cr合金中 Cr含量的关系
试验溶液, 0.1NNacl,PH=2,室温
(根据 Kolotyrkin)
(2) 环境
? 活性离子能破坏钝化膜，引发孔蚀。
一般认为，金属发生孔蚀需要 Cl- 浓度达到
某个最低值 (临界氯离子浓度 )。这个临界氯
离子浓度可以作为比较金属材料耐蚀性能
的一个指标，临界氯离子浓度高，金属耐
孔蚀性能好 。
? 缓蚀性阴离子
缓蚀性阴离子可以抑制孔蚀的发生。
孔
蚀
电
位(
伏)
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.01 0.05 0.1 0.5 1
Cl-离子活度对 18-8不锈钢孔蚀电位的影响
25摄氏度,Nacl溶液 (根据 Leckie,Uhlig)
? pH值
在较宽的 pH值范围内，孔蚀电位 Eb与溶液 pH值
关系不大。当 pH﹥ 10，随 PH值升高，孔蚀电位增
大，即在碱性溶液中，金属孔蚀倾向较小。
? 温度
温度升高，金属的孔蚀倾向增大。当温度低于某
个温度，金属不会发生孔蚀。这个温度称为临界
孔蚀温度 (CPT), CPT愈高，则金属耐孔蚀性能
愈好。
0.85
0.65
0.45
0.25
0.05
孔
蚀
电
位(
伏)
3 5 7 9 11
PH
溶液 PH值对不锈钢在 3%Nacl溶液中孔蚀
电位的影响 (根据 Smialowska)
18-12-2MO
18-10
Cr17
8
6
4
2
400 20 60 80
无腐蚀
(CT(0C)=-(45+5)+11%M0 (1)(PT(0C)=5+7%M0
(2)
(PT(0C)=10+7%M0
(3)
(4)
(PT(0C)=5+11%M0
(PT(0C)=25+8%M0缝隙腐蚀
孔蚀和缝隙腐蚀
温度（ 0C)
Cr-Ni奥氏体不锈钢（含 18％ Cr)的缝隙临界温度 (CCT)
和孔蚀临界温度（ CPT）与 Mo含量的关系
试验溶液,10％ Fecl3 (根据 Brigham)钢成份 (2)0.2%N
(3)<0.5%Mn(4)3.5%Si或 25%Cr
M0
加
入
量(%
)
? 流动状态
在流动介质中金属不容易发生孔蚀，而在
停滞液体中容易发生，这是因为介质流动
有利于消除溶液的不均匀性，所以输送海
水的不锈钢泵在停运期间应将泵内海水排
尽。
5.2 缝隙腐蚀
缝隙腐蚀是指腐蚀破坏发生在金属表面上的缝隙
部位，在缝隙内区域，腐蚀破坏形态可以是蚀孔
，蚀坑，也可能是全面腐蚀。
? 缝隙种类
(1) 机器和设备上的结构缝隙
(2) 固体沉积 (泥沙、腐蚀产物等 )形成的缝隙。
(3) 金属表面的保护模 (如瓷漆、清漆、磷化层、
金属涂层 )与金属基体之间形成的缝隙。
? 缝隙尺寸
造成缝隙腐蚀的缝隙是狭缝，一般认为其
尺寸在 0.025 ? 0.1毫米范围。
宽度太小则溶液不能进入，不会造成缝内
腐蚀；宽度太大则不会造成物质迁移困难，
缝内腐蚀和缝外腐蚀无大的差别。
? 影响因素
（ 1）金属材料
几乎所有的金属材料都会发生缝隙腐蚀,
钝态的金属对缝隙腐蚀最为敏感 。
（ 2）环境
几乎所有溶液中都能发生缝隙腐蚀，以含
溶解氧的中性氯化物溶液最常见 。
? 评定方法 （同孔蚀）
8
6
4
2
0 12 24 36 48
-0.9
-0.7
-0.5
-0.1
0
0.1
2 4 6 8
缝隙宽度, 1 3.5mm
2 2.7mm
3 2.0mm
氧
浓
度(
升/
毫
克)
时间 (小时 )
缝隙内海水中氧浓度的变化
玻璃 -钛缝隙
1
2
3
氧浓度 (毫克 /升 )
海水中氧的浓度对铝合金
和钛合金电位的影响
转引自 <腐蚀与耐腐蚀合 >P48.49
铝合金
104
102
100
10-2
6 4 2
主体溶液 Cl-浓度 (ppm)
100~200
1000
10000
PH
104
102
100
10-2
102 103 104 105
Cl-(ppm)
缝隙腐蚀模拟试验条件下,阳极区溶液中 H+,Cl-离子随电解
电量 (腐蚀速率 )的变化 (Cr18Ni10钢,去离子水 +Nacl,80摄氏度 )
(根据小野山弓 )
? 闭塞腐蚀电池理论
●● 闭塞电池的概念
由于闭塞的几何条件（缝隙、孔蚀、裂纹
）造成溶液的停滞状态，使物质的迁移困
难，结果使闭塞区内腐蚀条件强化，闭塞
区内外电化学条件形成很大的差异，结果
闭塞区内金属表面发生活性溶解腐蚀，使
孔蚀和缝隙腐蚀以很大的速度扩展。
●● 闭塞腐蚀电池的工作过程
（ 1）缝隙内氧的贫乏
由于缝隙内贫氧，缝隙内外形成氧浓差电池。缝
隙内金属表面为阳极，缝外自由表面为阴极。
（ 2）金属离子水解、溶液酸化
（ 3） 缝隙内溶液 pH值下降，达到某个临界值，
不锈钢表面钝化膜破坏，转变为活态，缝隙内金
属溶解速度大大增加。
（ 4）上述过程反复进行，互相促进，整个腐蚀
过程具有自催化特性。
e
e
e
ee ee
e
o2
OH-
OH-
M+
M+o2 Na+
Na+
Na+
Cl-
M+o2
OH-
o2
OH-
M+
o2
OH-
M+
Cl-
Na+
ee
e
o2 OH-
OH-o2
M(OH)
2
M+ M+ M
+
M+ M+ M
+
Cl-M+
M+
Cl-
M+M+
M+
Cl-
Cl-
M+
Cl-
Cl-
Na+
o2
Cl-o
2 o2
OH-
初期阶段 后期阶段
金属在海水中（中性氯化物溶液）缝隙腐蚀
局部腐蚀
? 孔蚀和缝隙腐蚀的比较
孔蚀和缝隙腐蚀有许多 相同之处 。首先，耐蚀性
依赖于钝态的金属材料在含氯化物的溶液中容易
发生，造成典型的局部腐蚀。其次，孔蚀和缝隙
腐蚀成长阶段的机理都可以用闭塞电池自催化效
应说明。
但孔蚀和缝隙腐蚀也有许多 不同之处 。
第一, 孔蚀的闭塞区是在腐蚀过程中形成的, 闭
塞程度较大；而缝隙腐蚀的闭塞区在开始就存在
,闭塞程度较小 。
第二，孔蚀发生需要活性离子 (如 Cl- 离子 )，
缝隙腐蚀则不需要，虽然在含 Cl- 离子的溶
液中更容易发生，第三，孔蚀的临界电位
Eb较缝隙腐蚀临界电位 Eb高,Eb与 Erp之间
的差值较缝隙腐蚀小 (在相同试验条件下测
量 )，而且在 Eb与 Erp之间的电位范围内不形
成新的孔蚀，只是原有的蚀孔继续成长，
但在这个电位范围内缝隙腐蚀既可以发生
也可以成长。
6,应力腐蚀
应力腐蚀是应力和环境腐蚀的联合作用造
成的金属破坏。在固定 (静止 )应力情况，称
为应力腐蚀破裂 (或应力腐蚀开裂 )，记为
SCC；在循环应力情况，称为腐蚀疲劳，
记为 CF。
? 特征
(1) 主要是合金发生 SCC，纯金属极少发生
(2) 对环境的选择性
形成了所谓,SCC的材料 ― 环境组合”。
金属或合金 腐 蚀 介 质
软钢
碳钢和低合金钢
奥氏体不锈钢
铜和铜合金
镍和镍合金
蒙乃尔合金
铝合金
铅
镁
NaOH,硝酸盐溶液,(硅酸纳 +硝酸钙 )溶液
42%Mgcl2溶液,HCN
NaCIO溶液,海水,H2S水溶液
氯化物溶液,高温高压蒸馏水
氨蒸气,汞盐溶液,含 SO2大气
NaOH水溶液,
HF酸,氟硅酸溶液
熔融 Nacl,Nacl水溶液,海水,水蒸气,含 SO2大气 Pb(AC)2溶液
海洋大气,蒸馏水,Kcl-K2CrO4溶液
产生应力腐蚀破裂的材料 -介质组合
(局部腐蚀 )
(3) 只有拉应力才引起 SCC，压应力反而会
阻止或延缓 SCC的发生。
(4) 裂缝方向宏观上和拉引力垂直，其形态
有晶间型，穿晶型，混合型。
(5) SCC有孕育期, 因此 SCC的破断时间 tf
可分为孕育期, 发展期和快断期三部分 。
(6)发生 SCC的合金表面往往存在钝化膜或
其他保护膜, 在大多数情况下合金发生
SCC时均匀腐蚀速度很小, 因此金属失
重甚微 。
? 合金耐 SCC性能的评定
恒应变试验
恒载荷试验
? SCC的影响因素
●● 力学因素
（ 1）应力使材料发生形变，而形变使表面
膜破裂。应力与环境腐蚀的相互促进，
才使得材料在很弱的腐蚀性介质中发生
破坏。
（ 2）临界应力和临界应力强度因子
破
裂
速
度
试
样
延
伸
比
率裂纹深度
暴露时间
拉伸载荷下应力腐蚀破裂扩
展速度与裂纹深度的关系
恒载荷应力腐蚀破裂试验中试
样延伸率与时间的关系
破裂
破裂
施
加
应
力
（2
米
厘/
磅1000
）
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0.1 1 10 100 1000
型号
310
314型号
305
309
316
347
347-2
型号
304
3041
断裂时间（小时）
工业不锈钢耐应力腐蚀破裂性能的比
（沸腾 42%Mgcl2试验）
根据（ Denhard）
40
30
20
10
1 3 5 10 30 50 100 300 500 1000
外
应
加
力
（2
米
毫/
斤
公
）
破裂时间（小时）
各种 Cr-Ni奥氏体不锈钢在沸腾的 45%Mgcl2溶液中的应力 -断裂时间曲线
（根据森田）
O
O
O
O
18-8
316
16Cr/12Ni
310Mo
18Cr/20Ni/Mo/Cu
310 20Cr/30Ni/Mo/Cu
314
20Cr/34Ni
O
O
18-12-2Cu-3Si
? 低于某个临界值 ?th时，材料不发生破裂，
?th称为 SCC临界应力。 ?th愈大，材料耐
SCC性能愈好。
●● 腐蚀因素
（ 1） SCC对环境有选择性
（ 2）氧化剂的存在有决定性作 用
（ 3）温度有着重要的影响。一般来说，温
度升高，材料发生 SCC的倾向增 大。
（ 4）干湿交替环境使有害离子浓缩,SCC
更容易发生 。
氧
PPM
1000
100
10
1
0。 1
0。 01
0。 1 1 10 100 1000
氯化物 PPM
破裂 不破裂 数字为试样数目 根据（ Lee Williams）
3
3
2
2
2
2
4
2
2
2
2 2
2
3
3
3
1
11
1
2
5
11
1
碱-
磷
盐
处
理
的
锅
炉
水
中
氯
化
物
和
氧
含
量
对
奥
氏
体
不
锈
钢
应
力
腐
蚀
破
裂
的
影
响
温
度OF
400
300
200
100
0 20 40 60 80 100 120
产生破裂所需要的时间（小时）
温度对破裂诱发时间的影响,316及 347型不锈钢在含 875ppm Nacl的水中
（根据 Fontant等）
347
型
316型
●● 冶金因素
合金的化学成分、热处理、组织结构、加
工状态对其 SCC敏感性都有影响。
对于奥氏体不锈钢在氯化物溶液中的 SCC
来说，提高 Ni含量，加入硅、铜，有利
于提高抗 SCC性能。
增加碳含量也有利于提高耐 SCC性能，但
含碳量大则容易产生晶间性 SCC。
拉
应
力
（ 2
米
厘/
磅0001
）
40
30
20
10
0
5 10 15 20 25 30 35 40
铁素体（体积 %）
铁素体含量对几种铸态不锈合金发生应力腐蚀
破裂所需应力的影响
图中也画出了铁素体含量为零的 304和 316型试验方法：试样没泡在温度 400OF，含
875ppm氯化物的冷凝水液中,8小时。 （根据 Fontant等）
304型
316型
CF-3CF-8
CF-8M
破
裂
时
间
（
小
时
）
1000
100
10
1
0 20 40 60 80
oo oo oo o o o ooo
破裂
不破裂
商品系
O 30天内破裂
镍（ %）
根据（ Copson）
碳
含
量
（%
）
0。 20
0。 16
0。 12
0。 08
0。 04
0
20 40 60 80 120
最短破裂时
间
碳在铁素体中溶解度范围
500小时内不破裂
含碳量对碳钢在沸腾硝酸钙铵溶液中应力腐
蚀破裂的影响 （根据 Pakins）
镍含量对铁铬镍丝在沸腾 42%Mgcl2中
应力腐蚀破裂的影响
局 部 腐 蚀
破
裂
时
间
（
小
时
）
100
50
10
5
1
0。 5
0 20 40 60 80 100
铁素体量（ %面积）
根据（铃木弓）
Cr 21~23%，
Ni 1~10%复相
不锈钢
耐应力与钢中
铁素体含
量的关系
应力,25kg/mn2
沸腾,42%Mgcl2
? 应力腐蚀破裂的机理
SCC的机理有两种：
阳极溶解 (AD)机理
氢致开裂 (HIC)机理。
阴极 C
阴极 C
溶液
静态金属阳极区
（稳定阳极）
A
A
A*
迅速
屈服
屈服金属阳
极区
（动力阳极）
A区 （裂纹两侧） 电流密度 ~ 10-5A/cm2
A*区 （裂纹尖端）电流密度 ~ 0.5A/cm2
1/2O2+H2O+2e
2OH-
奥氏体不锈钢应力腐蚀破裂模型图 （根据 Hoar）
氧化物 腐蚀
产物
随 H+阴极还原氢进入
合金中
H++e H（ Fe） H2
H 氢引起马氏体小片形成
成为裂纹扩展的敏感途径
在扩展的裂纹中的阳极反应
当（ H+）建立（可能是慢的一步）从孔蚀形
成显微裂纹
在裂纹中阳极反应得到高浓度（ H+）如：
2Cr+3H2O Cr2O3+6H++6e
H2出口
Cl-离子使钝化膜破坏产生
的孔蚀
H
钝化表面上的阴极反应：
2H2O+2e H2+2OH-
? +H2O+2e 2OH-
在氯化物介质中奥氏体不锈钢裂纹形成和扩展模型
（根据 Rhodes）
?腐蚀疲劳
在循环应力 (交变应力 )和腐蚀环境的联合作
用下金属材料发生的严重腐蚀破坏叫做腐
蚀疲劳 (简记为 CF)。
●● S－ N曲线和疲劳极限
在腐蚀环境中疲劳极限不存在，即在低应
力下造成断裂的循环数仍与应力有关。为
了便于对各种金属材料耐腐蚀疲劳性能进
行比较，一般是规定一个循环次数 (如 107)
，从而得出名义的腐蚀疲劳极限，记为 ?-1c。
? 腐蚀疲劳的特征
(1) 任何金属 (包括纯金属 )在任何介质中都能发
生腐蚀疲劳，即不要求特定的材料－环境组
合。
(2) 环境条件 (腐蚀介质条件种类、温度,pH、氧
含量等 )对材料的腐蚀疲劳行为都有显著影响。
(3) 纯疲劳性能与循环频率无关，腐蚀疲劳性能
与频率有关。
(4) 与应力腐蚀破裂相比，腐蚀疲劳裂纹主要为
穿晶型。
(5) 对金属材料进行阴极极化,可使裂纹扩展速度
明显降低。
? 腐蚀疲劳机理
一般是用金属材料的疲劳机理和电化学腐蚀作用
结合来说明腐蚀疲劳的机理。
孔蚀或其他局部腐蚀造成缺口，缝隙，引起应力
集中，造成滑移。滑移台阶的腐蚀溶解使逆向加
载时表面不能复原，成为裂纹源。反复加载使裂
纹不断扩展，腐蚀作用使裂纹扩展速度加快。
在交变应力作用下，滑移具有累积效应，表面膜
更容易遭到破坏。
7,磨损腐蚀
? 定义
高速流动的腐蚀介质 (气体或液体 )对金属材料造
成的腐蚀破坏叫做磨损腐蚀 (erosion-Corrosion)，
简称磨蚀，也叫做冲刷腐蚀。
? 影响因素
(1) 耐磨损腐蚀性能与它的耐蚀性和耐磨性都有
关系。
(2) 表面膜的保护性能和损坏后的修复能力，对
材料耐磨损腐蚀性能有决定性的作用。
(3)流速
流速对金属材料腐蚀的影响是复杂的，当
液体流动有利于金属鈍化时，流速增加将
使腐蚀速度下降。流动也能消除液体停滞
而使孔蚀等局部腐蚀不发生。只有当流速
和流动状态影响到金属表面膜的形成、破
坏和修复时，才会发生磨损腐蚀。
(4)液体中含量悬浮固体颗粒 (如泥浆、料
浆 )或气泡，气体中含有微液滴 (如蒸气
中含冷凝水滴 )，都使磨损腐蚀破坏加重。
典 型 腐 蚀 率 (mdd)
1英尺 /每秒 (1) 4英尺 /每秒 (2) 27英尺 /每秒 (3)
材 料
碳钢
铸铁
硅青铜
海革黄铜
Hydraulic青铜
G青铜
铝青铜 (10%Al)
铝黄铜
GO-10CuNi(0.8%Fe)
TO-30CuNi(0.05%Fe)
Monel(Ni70Cu30)
316型不锈钢
Hastelloy C
钛
34
45
1
2
4
7
5
2
5
2
<1
<1
1
<1
0
72
-
2
20
1
2
-
-
-
-
<1
<1
0
-
-
254
270
343
170
339
236
105
99
199
39
4
<1
3
0
(1)浸入海潮中 (2)浸入人工海水沟中 (3)挂在浸没的转盘上
不 同 流 速 的 海 水 对 金 属 的 腐 蚀
? 磨损腐蚀的两种重要形式
●● 湍流腐蚀和冲击腐蚀
高速流体或流动截面突然变化形成了湍流
或冲击，对金属材料表面施加切应力，使
表面膜破坏。湍流形成的切应力使表面膜
破坏，不规则的表面使流动方向更为紊乱
，产生更强的切应力，在磨损和腐蚀的协
同作用下形成腐蚀坑
（ a） （ b）
（ c） （ d）
湍流造成磨损腐蚀坑的机理
根据 C。 LOSS等，转引自, Conosion Processes,P177
●● 空泡腐蚀
空泡腐蚀 (Cavitation erosion)又叫气蚀、穴蚀。
当高速流体流经形状复杂的金属部件表面在某些
区域流体静压可降低到液体蒸气压之下，因而形
成气泡在高压区气泡受压力而破灭。气泡的反复
生成和破灭产生很大的机械力使表面膜局部毁坏
，裸露出的金属受介质腐蚀形成蚀坑。蚀坑表面
可再鈍化，气泡破灭再使表面膜破坏。
有的文献上将摩振腐蚀 (fretting)也划归磨损腐蚀 。
（ 1）形成气泡 （ 2）气泡破灭，膜破坏 （ 3）重新成膜
（ 4）形成新气泡 （ 5）气泡破灭，膜毁坏 （ 6）重新成膜
空泡腐蚀各步骤示意图
（根据 Henlee）
冷焊
前
氧化颗粒
接触点
磨损 氧化理论
氧化物层
暴露的
金属
氧化物颗
粒
摩 振 腐 蚀 理 论 示 意 图
1,概述
? 定义
局部腐蚀是指金属表面局部区域的腐蚀破
坏比其余表面大得多, 从而形成坑洼,
沟槽, 分层, 穿孔, 破裂等破坏形态 。
? 主要类型
电偶腐蚀 晶间腐蚀 选择性腐蚀
缝隙腐蚀 小孔腐蚀
应力腐蚀 磨损腐蚀 氢损伤
? 危害性
举例：
局部腐蚀破坏有如下特征,
(1) 复杂性
(2) 集中性
(3) 突发性
? 发生局部腐蚀的条件
(1) 金属方面或溶液方面存在较大的电化学不均
一性，因而形成了可以明确区分的阳极区和阴
极区，它们遵循不同的电化学反应规律。
(（ 2） 阳极区和阴极区的电化学条件差异在腐蚀
过程中一直保持下去, 不会减弱, 甚至还会不
断强化, 使某些局部区域的阳极溶解速度一直
保持高于其余表面 。 这是局部腐蚀能够持续进
行 (发展 )的条件 。
2,电偶腐蚀
? 发生电偶腐蚀的几种情况
(1) 异金属 (包括导电的非金属材料, 如石
墨 )部件的组合 。
(2) 金属镀层 。
(3) 金属表面的导电性非金属膜 。
(4) 气流或液流带来的异金属沉积, 也会导
致电偶腐蚀问题 。
? 电偶腐蚀的影响因素
（ 1）腐蚀电位差
表示电偶腐蚀的倾向 。 两种金属在使用环
境中的腐蚀电位相差愈大, 组成电偶对时
阳极金属受到加速腐蚀破坏的可能性愈大 。
将各种金属材料在某种环境中的腐蚀电位
测量出来，并把它们从低到高排列，便得
到所谓电偶序 (galvanic series) 。
一些工业金属和合金在海水中的电偶序
铂
金
石墨
钛
银
Chlorimet 3(62Ni,18Cr,18Mo)
Hastelloy C (62Ni,17Cr,15Mo)
18-8Mo不锈钢 (钝态 )
18-8不锈钢 (钝态 )
11~30%Cr不锈钢 (钝态 )
Inconel(80Ni,13Cr,7Fe)(钝态 )
镍 (钝态 )
银焊药
Monel(70Ni,32Cu)
铜镍合金 (60~90Cu,40~11Ni)
青铜
铜
黄铜
阴
极
性
阳
极
性
Chlorimet2(66Ni,32Mo,1Fe)
Hastelloy B (60Ni,30Mo,6Fe,1Mn)
Inconel(活态 )
镍 (活态 )
锡
铅
铅 -锡焊药
18-8钼不锈钢 (活态 )
18-8不锈钢 (活态 )
高镍铸铁
13%Cr不锈钢
铸铁
钢或铁
2024铝 (4.5Cu,1.5Mg,0.6Mu)
镉
工业纯铝 (1100)
锌
镁和镁合金
注意：
? 比较腐蚀电位从而确定电偶对中哪个金
属是阳极时绝不能离开环境条件。同一
种电偶组合在不同环境条件中不仅腐蚀
电位差的数值不一样，甚至可能发生极
性反转。
? 不仅环境条件不同，异金属组合的电位
关系不同，即使在同一环境中，随着腐
蚀过程的进行，两种金属的腐蚀电位相
对关系也会改变。
（ 2） 极化性能
一般说来，在阴极性金属 M1上去极化剂还
原反应愈容易进行，即阴极反应极化性
能愈弱，阳极性金属 M2的电偶腐蚀效
应愈大，造成的破坏愈严重。
●● 析氢腐蚀
在发生析氢腐蚀的环境，与低氢过电位的
阴极性金属接触，将造成阳极性金属发生
严重的电偶腐蚀。
Lg|i|
E E(io
c)`ioc
lgig lgig` lgig lgig` Lg|i|
(a)活化极化控制腐蚀体系 (b)受阴极反应浓度极化控制的腐蚀体系
lg(i`g/ig)=bc/(ba+bc)lg(ioc)`/ioc (b)ig=id i`g=i`d
阴极反应极化性能对电偶腐蚀电流密度的影响
( 阴,阳极面积相等 )
●● 吸氧腐蚀
如果阴极反应受氧扩散控制，阴极反应速
度等于氧分子极限扩散电流密度,?ic?= id
。那么各种金属上阴极反应的极化性能是
一样的，此时 ig(M2)与阴极性金属的种类
无关，仅取决于 id的大小,id增大，则
ig(M2)增大,阳极性金属 M2的电偶腐蚀破
坏加剧。
（ 3）阴、阳极表面面积比 S1/S2
随着阴极性金属 M1面积增大，阳极性金属
M2的电偶电流密度 ig都增大，电偶腐蚀破
坏加重。
所以，大阴极小阳极的电偶组合是很有害
的，应当避免。
（ 4） 溶液导电性
溶液导电性对电偶电流的分布有很大的影
响。
E`g
Eg
E`g
Eg
Lg|i| Lg|i|Lgi`gLgig
阴极
面积
Sl`
阴极
面积
Sl
E E
阴极面积由 Sl改变到 Sl`
阳极的电偶电流密度的变化 lg = lg=
阴极面积 Sl对电偶腐蚀电流密度的影响
(活化极化控制腐蚀体系 )
bc
ba+bc
i`g
ig
S`l
Sl
3
2
1
0 -2 -1 0 1 2 10
100
1000
lg iAg
(UA/cm2)
Al 2024/3.5%Nacl
阴极属性
Cu
4130钢
304不锈钢
Ti-6Al-4V
√a
iAg
V-ａ
(mdd)
lg(Sc/Sa) 或 lg(1+Sc/Sa)
Al2024的电偶电流密度 iAg和溶解速度 V-a与面积比 Sc/Sa的关系
根据 Mansfeld等,引自 <Corrosion Ｓｃｉｅｎｃｅ＞１５．２３９（１９７５）
锌镀层
腐蚀环境
钢
胀管部位
水侧管板
工作介
质侧
碳钢
缝隙 Cr-Ni不锈钢管
不锈钢Cr-Ni
钢上镀锌进行阴极
保护
电偶腐蚀应用于金
属防护
用碳钢进行阴极保护,防止 Cr-Ni不锈
钢热交换管发生应力腐蚀破裂
表示易产生破裂部位
3,晶间腐蚀
晶间腐蚀指腐蚀主要发生在金属材料的晶
粒间界区, 沿着晶界发展, 即晶界区溶解
速度远大于晶粒溶解速度 。
? 发生晶间腐蚀的电化学 条件
（ 1） 晶粒和晶界区的组织不同, 因而电化
学性质存在显著差异 。 —— 内因
（ 2） 晶粒和晶界的差异要在适当的环境下
才能显露出来 。 —— 外因
? 不锈钢的晶间腐蚀
●● 敏化热处理
不锈钢的晶间腐蚀常常是在受到不正确的热处理
以后发生的，使不锈钢产生晶间腐蚀倾向的热处
理叫做 敏化热处理 。奥氏体不锈钢的敏化热处理
范围为 450?C— 850?C。 当奥氏体不锈钢在这个温
度范围较长时间加热 (如焊接 )或缓慢冷却，就产
生了晶间腐蚀敏感性。铁素体不锈钢的敏化温度
在 900?C以上，而在 700-800?C退火可以消除晶间
腐蚀倾向。
●● TTS曲线
敏化处理对不锈钢晶间腐蚀的影响，与加
热温度、加热时间都有关系。将处理后的
试样进行试验，把结果表示在以加热温度
(T)和加热时间 (T)为纵、横坐标的图上，发
生晶间腐蚀的区域的边界称为 TTS曲线 (S表
示晶间腐蚀敏感性 )。
TTS曲线清楚地表明被试验不锈钢敏化处
理的温度和时间范围。
1100
1000
900
800
700
600
500
400
温
度(0
摄
氏
度)
不发生晶间腐蚀区
0.015 0.15 1.5 15 150 1500
加热时间 (小时 )
0.05%C-18.48%Cr-9.34%Ni不锈钢的晶间腐蚀范围 (TTS曲线 )
(根据 Cihal et al.)试验方法,CuSO4+H2SO4+Cu屑,24小时
1200
1000
800
0
温
度(0
摄
氏
度)
0.17 0.5 2 4 6 8 10
晶间腐蚀
无晶间腐蚀
加热时间 (小时 )
OOCR25不锈钢 (C0.005%,N0.005%)的晶间腐蚀 T-T-S曲线 (固溶处理后再施
以如图所示之热处理后空冷,按 CuSO4-H2SO4-Cu屑法检验 )(根据 TokapeBa)
1000
900
800
700
600
500
400
0.1 1 10 100 100 1000 10000
析
出
温
度(0
摄
氏
度)
析出时间 (小时 )
含碳量对 18-8不锈钢出现晶间碳化铬析出温度和折出时间的影响
0.08
0.04
0.02
0.01
含碳量 %
? 不锈钢晶间腐蚀理论
贫铬理论
不锈钢在弱氧化性介质中发生的晶间腐蚀
(这是最常见的情况，因为不锈钢一般都
是在这种介质中使用 )，可以用贫铬理论
解释。
（ 1）奥氏体不锈钢
（ 2） 铁素体不锈钢
贫铬区
(Fe,Cr)23C6
30
20
10
>70%
铬
含
量(%
)
晶界上的 (Fe.Cr)23C6
18%
不锈钢晶界上铬的析出和贫铬区的形成
12%
28
24
20
16
12
8
4
0
500 1000 1500 2000
钢样平均含铬量
铬
含
量(%)
距碳化物的距离 (A)
lCr18Nig钢经 650摄氏度,2小时敏化处理后,贫铬
区内铬的分布 (根据华保定等 )
铬
含
量(%
)
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
1 2 3 4 5 6
碳化颗粒直径 1000A
Cr18Ni10钢经 600摄氏度,24
小时敏化处理后,贫铬区内
铬的分布 (根据 Tedmon)
距碳化物距离 (微米 )
金属 钢的成分 *(%)
Cr
Ni
Fe
18.0
8.8
余量
700 摄氏
度
725摄氏
度
750 摄氏
度
775 摄氏
度
9.63 9.7 8.7 10.3
7.9 6.7 8.4 8.3
82.4 83.5 82.4 81.3
在下列温度敏化处理 2小时后,晶间附近区域的
化学成分 (%)
敏化处理后不锈钢晶界附近区的化学成分
?另含 0.22% C
?测量方法,敏化处理后,在冷浓硫酸中浸蚀 10天,分析溶液中 Fe,Cr,Ni的相
对含量,
? 提高不锈钢抗晶间腐蚀性能的冶金方法
（ 1）固溶处理，避免敏化处理。
（ 2） 加入稳定元素钛或铌。
（ 3）降低含碳量，冶炼低碳 (C ? 0.03﹪ )
不锈钢和超低碳 (C+N ? 0.002﹪ )不锈钢。
晶界选择性溶解理论
在强氧化性介质 (如浓硝酸 )中不锈钢也会发生晶
间腐蚀，但晶间腐蚀不是发生在经过敏化处理
的不锈钢上，而是发生在经固溶处理的不锈钢
上。用晶界区选择性溶解理论来解释。
当晶界上析出了 σ相 (FeCr金属间化合物 )，或是
有杂质 (如磷、硅 )偏析，在强氧化性介质中便会
发生选择性溶解，从而造成晶间腐蚀。而敏化
加热时析出的碳化物有可能使杂质不富集或者
程度减轻，从而消除或减少晶间腐蚀倾向。
4,选择性腐蚀
选择性腐蚀包括成分选择性腐蚀和组织选
择性腐蚀。最常见的例子是黄铜脱锌，
其他如铜铝合金脱铝，青铜脱锡，铜镍
合金脱镍等。
? 黄铜脱锌
●● 破坏形式
脱锌破坏形式主要有层状和栓状两类 。
表 面
断 面
(a) 层状脱锌 (b) 带状脱锌 (c) 栓状脱锌铜栓
腐蚀产物
穿孔
黄 铜 脱 锌 类 型
●● 影响因素
(1) 锌含量高的黄铜容易发生脱锌。
(2) 黄铜中加入锡、砷、锑可以抑制脱锌。
如海军黄铜含锡 1%，砷 0.04%，提高了
抗脱锌腐蚀性能。
(3) 溶液的停滞状态，含氯离子，黄铜表面
存在多孔水垢或沉积物 (易形成缝隙 )，
都能促进脱锌。
(4) 溶液的 pH值可以影响脱锌的类型。
(
根
据
抗
拉
强
度
下
降
算
出)
腐
蚀
深
度mpy 120
100
80
60
40
20
0
20 40 60 80 100 120
温度,0摄氏度(根据 Fontana)
温度对三种黄铜腐蚀的影响
(在 2N Nacl溶液中,经 24g天水线试验 )
红黄铜 (15%Zn)
海革黄铜 (37%Zn)
蒙茨黄铜 (40%Zn)
●● 机理解释
（ 1）锌的选择性溶解
这种理论认为，黄铜表面的锌原子发生选择性
溶解，留下空位，稍里面的锌原子通过扩散到
发生腐蚀的位置，继续发生溶解，结果留下疏
松多孔的铜层。
（ 2）溶解 — 沉积
这种理论认为铜和锌以金属离子形式一起进入
溶液，铜离子再发生还原以纯铜的形式沉积出
来 (称为回镀 )。
? 灰铸铁石墨化
灰铸铁中含有网状石墨，发生腐蚀时石墨
为腐蚀电池阴极，铁素体组织为阳极。铁
发生选择性溶解，留下石墨残体骨架。从
外形看并无多大的改变，但机械强度严重
下降，极易破损。
灰铸铁构件、管道在水中和土壤中极易发
生这种腐蚀破坏。
5,孔蚀和缝隙腐蚀
5.1孔蚀
孔蚀即小孔腐蚀, 亦称点蚀 。 腐蚀破坏形态是
金属表面局部位置形成蚀孔或蚀坑, 一般孔深
大于孔径 。
? 腐蚀的破坏特征
(1) 破坏高度集中
(2) 蚀孔的分布不均匀
(3) 蚀孔通常沿重力方向发展
(4) 蚀孔口很小, 而且往往覆盖有固体沉积物,
因此不易发现 。
(5) 孔蚀发生有或长或短的孕育期 (或诱导期 )。
? 孔蚀的引发
孔蚀的形成可分为引发和成长 (发展 )两个阶段。
在钝态金属表面上，蚀孔优先在一些敏感位置上
形成，这些敏感位置 (即腐蚀活性点 )包括：
(1) 晶界 (特别是有碳化物析出的晶界 )，晶格缺
陷 。
(2) 非金属夹杂，特别是硫化物,如 FeS,MnS，
是最为敏感的活性点。
(3) 钝化膜的薄弱点 (如位错露头、划伤等 )。
Fe2+
Ｆｅｃｌ２
Ｈｃｌ
Ｈ ２ Ｓ
间或有Ｆｅ Cｌ ２,４Ｈ ２ Ｏ结晶
含Ｈ ２ Ｓ的酸性
氯化物溶液
ＭｎＳ＋２Ｈ ＋ ?Ｍ ２＋ ｎ ＋Ｈ ２ Ｓ
ｅ Ｃｌ － Ｃｌ －
ｅ
Ｆｅ ?Ｆｅ ２＋ ＋２ｅ
Ｆｅ ２＋ ＋Ｈ ２ Ｏ ?ＦｅＯＨ ＋ ＋Ｈ ＋
２Ｈ ＋ ＋２ｅ ?Ｈ ２
ｅ
Ｆｅ（ＯＨ）３多孔锈层
Ｏ ２ ＋２Ｈ ２ Ｏ＋４ｅ ?４０Ｈ －
?Ｏ ２ ?Ｏ ２
中性充气氯化钠溶液
?Ｏ ２ ?Ｏ ２ ?Ｏ ２ ?Ｏ ２ ?Ｏ ２ ?Ｏ ２
因杵氢偶而将锈层冲破
Ｈ ２ ?Ｏ
２
?Ｏ ２
ＯＨ＋Ｈ ２ Ｏ＋Ｆｅ ３ Ｏ ４ ←
３ＦｅＯＯＨ＋ｅ
起源于硫化物夹杂的碳钢孔蚀机理示意图
根据Ｗｒａｎｇｌｅｎ
? 表示金属孔蚀倾向的电化学指标
环状阳极极化曲线上的特征电位 Eb和 Erp可以用来
表示金属的孔蚀倾向。 Eb称为击穿电位，或孔蚀
电位。 Erp称为孔蚀保护电位或再钝化电位。 Eb、
Erp愈正,Eb与 Erp相差愈小 (滞后环面积愈小 )，则
金属材料发生孔蚀的倾向愈小，耐孔蚀性能愈好。
*为了用 Eb和 Erp比较各种金属材料的耐孔蚀性能，
测量 Eb和 Erp的实验条件必须相同。
? 孔蚀的影响因素
(1) 金属材料
能够鈍化的金属容易发生孔蚀，故不锈钢
比碳钢对孔蚀的敏感性高。金属钝态愈稳
定，抗孔蚀性能愈好。孔蚀最容易发生在
钝态不稳定的金属表面。
对不锈钢,Cr,M0和 N有利于提高抗孔
蚀能力。
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
30 40 50 60 70 80
温度 (0摄氏度 )
孔
蚀
电
位(V
.S
CE
)
三种不锈钢在 3.5%Nacl溶液中的孔蚀电位比较
(根据原田 )
0Cr22Ni5Mo2
复相不锈钢
1Cr17Ni2MO2
0Cr19Ni9
孔
蚀
电
位
（
伏
）
（SC
E
）
1.0
0.5
0 20 40 60 80
海水温度 (0摄氏度 )
几
种
不
锈
钢
的
孔
蚀
电
位
与
海
水
温
度
的
关
系(
敞
口
体
系)
(根据安保山 )
25-13-1MO-N
25-5-2MO
18-12-2MO
18-10
1.6
1.2
0.8
0.4
0
10 20 30 40
孔
蚀
电
位
（
伏
）
Cr （ %）
孔蚀临界 Cl-离子浓度与 Cr
含量的关系
[H+]=iN
铬含量（ %） 孔蚀临界 Cl-离子浓度（ N）
Fe
Fe-5.6Cr
Fe-11.6Cr
Fe-20Cr
Fe-24.5Cr
Fe-29.4Cr
0.0003
0.017
0.069
0.1
1.0
1.0
根据 (Stolica)
孔蚀电位与 Fe-Cr合金中 Cr含量的关系
试验溶液, 0.1NNacl,PH=2,室温
(根据 Kolotyrkin)
(2) 环境
? 活性离子能破坏钝化膜，引发孔蚀。
一般认为，金属发生孔蚀需要 Cl- 浓度达到
某个最低值 (临界氯离子浓度 )。这个临界氯
离子浓度可以作为比较金属材料耐蚀性能
的一个指标，临界氯离子浓度高，金属耐
孔蚀性能好 。
? 缓蚀性阴离子
缓蚀性阴离子可以抑制孔蚀的发生。
孔
蚀
电
位(
伏)
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.01 0.05 0.1 0.5 1
Cl-离子活度对 18-8不锈钢孔蚀电位的影响
25摄氏度,Nacl溶液 (根据 Leckie,Uhlig)
? pH值
在较宽的 pH值范围内，孔蚀电位 Eb与溶液 pH值
关系不大。当 pH﹥ 10，随 PH值升高，孔蚀电位增
大，即在碱性溶液中，金属孔蚀倾向较小。
? 温度
温度升高，金属的孔蚀倾向增大。当温度低于某
个温度，金属不会发生孔蚀。这个温度称为临界
孔蚀温度 (CPT), CPT愈高，则金属耐孔蚀性能
愈好。
0.85
0.65
0.45
0.25
0.05
孔
蚀
电
位(
伏)
3 5 7 9 11
PH
溶液 PH值对不锈钢在 3%Nacl溶液中孔蚀
电位的影响 (根据 Smialowska)
18-12-2MO
18-10
Cr17
8
6
4
2
400 20 60 80
无腐蚀
(CT(0C)=-(45+5)+11%M0 (1)(PT(0C)=5+7%M0
(2)
(PT(0C)=10+7%M0
(3)
(4)
(PT(0C)=5+11%M0
(PT(0C)=25+8%M0缝隙腐蚀
孔蚀和缝隙腐蚀
温度（ 0C)
Cr-Ni奥氏体不锈钢（含 18％ Cr)的缝隙临界温度 (CCT)
和孔蚀临界温度（ CPT）与 Mo含量的关系
试验溶液,10％ Fecl3 (根据 Brigham)钢成份 (2)0.2%N
(3)<0.5%Mn(4)3.5%Si或 25%Cr
M0
加
入
量(%
)
? 流动状态
在流动介质中金属不容易发生孔蚀，而在
停滞液体中容易发生，这是因为介质流动
有利于消除溶液的不均匀性，所以输送海
水的不锈钢泵在停运期间应将泵内海水排
尽。
5.2 缝隙腐蚀
缝隙腐蚀是指腐蚀破坏发生在金属表面上的缝隙
部位，在缝隙内区域，腐蚀破坏形态可以是蚀孔
，蚀坑，也可能是全面腐蚀。
? 缝隙种类
(1) 机器和设备上的结构缝隙
(2) 固体沉积 (泥沙、腐蚀产物等 )形成的缝隙。
(3) 金属表面的保护模 (如瓷漆、清漆、磷化层、
金属涂层 )与金属基体之间形成的缝隙。
? 缝隙尺寸
造成缝隙腐蚀的缝隙是狭缝，一般认为其
尺寸在 0.025 ? 0.1毫米范围。
宽度太小则溶液不能进入，不会造成缝内
腐蚀；宽度太大则不会造成物质迁移困难，
缝内腐蚀和缝外腐蚀无大的差别。
? 影响因素
（ 1）金属材料
几乎所有的金属材料都会发生缝隙腐蚀,
钝态的金属对缝隙腐蚀最为敏感 。
（ 2）环境
几乎所有溶液中都能发生缝隙腐蚀，以含
溶解氧的中性氯化物溶液最常见 。
? 评定方法 （同孔蚀）
8
6
4
2
0 12 24 36 48
-0.9
-0.7
-0.5
-0.1
0
0.1
2 4 6 8
缝隙宽度, 1 3.5mm
2 2.7mm
3 2.0mm
氧
浓
度(
升/
毫
克)
时间 (小时 )
缝隙内海水中氧浓度的变化
玻璃 -钛缝隙
1
2
3
氧浓度 (毫克 /升 )
海水中氧的浓度对铝合金
和钛合金电位的影响
转引自 <腐蚀与耐腐蚀合 >P48.49
铝合金
104
102
100
10-2
6 4 2
主体溶液 Cl-浓度 (ppm)
100~200
1000
10000
PH
104
102
100
10-2
102 103 104 105
Cl-(ppm)
缝隙腐蚀模拟试验条件下,阳极区溶液中 H+,Cl-离子随电解
电量 (腐蚀速率 )的变化 (Cr18Ni10钢,去离子水 +Nacl,80摄氏度 )
(根据小野山弓 )
? 闭塞腐蚀电池理论
●● 闭塞电池的概念
由于闭塞的几何条件（缝隙、孔蚀、裂纹
）造成溶液的停滞状态，使物质的迁移困
难，结果使闭塞区内腐蚀条件强化，闭塞
区内外电化学条件形成很大的差异，结果
闭塞区内金属表面发生活性溶解腐蚀，使
孔蚀和缝隙腐蚀以很大的速度扩展。
●● 闭塞腐蚀电池的工作过程
（ 1）缝隙内氧的贫乏
由于缝隙内贫氧，缝隙内外形成氧浓差电池。缝
隙内金属表面为阳极，缝外自由表面为阴极。
（ 2）金属离子水解、溶液酸化
（ 3） 缝隙内溶液 pH值下降，达到某个临界值，
不锈钢表面钝化膜破坏，转变为活态，缝隙内金
属溶解速度大大增加。
（ 4）上述过程反复进行，互相促进，整个腐蚀
过程具有自催化特性。
e
e
e
ee ee
e
o2
OH-
OH-
M+
M+o2 Na+
Na+
Na+
Cl-
M+o2
OH-
o2
OH-
M+
o2
OH-
M+
Cl-
Na+
ee
e
o2 OH-
OH-o2
M(OH)
2
M+ M+ M
+
M+ M+ M
+
Cl-M+
M+
Cl-
M+M+
M+
Cl-
Cl-
M+
Cl-
Cl-
Na+
o2
Cl-o
2 o2
OH-
初期阶段 后期阶段
金属在海水中（中性氯化物溶液）缝隙腐蚀
局部腐蚀
? 孔蚀和缝隙腐蚀的比较
孔蚀和缝隙腐蚀有许多 相同之处 。首先，耐蚀性
依赖于钝态的金属材料在含氯化物的溶液中容易
发生，造成典型的局部腐蚀。其次，孔蚀和缝隙
腐蚀成长阶段的机理都可以用闭塞电池自催化效
应说明。
但孔蚀和缝隙腐蚀也有许多 不同之处 。
第一, 孔蚀的闭塞区是在腐蚀过程中形成的, 闭
塞程度较大；而缝隙腐蚀的闭塞区在开始就存在
,闭塞程度较小 。
第二，孔蚀发生需要活性离子 (如 Cl- 离子 )，
缝隙腐蚀则不需要，虽然在含 Cl- 离子的溶
液中更容易发生，第三，孔蚀的临界电位
Eb较缝隙腐蚀临界电位 Eb高,Eb与 Erp之间
的差值较缝隙腐蚀小 (在相同试验条件下测
量 )，而且在 Eb与 Erp之间的电位范围内不形
成新的孔蚀，只是原有的蚀孔继续成长，
但在这个电位范围内缝隙腐蚀既可以发生
也可以成长。
6,应力腐蚀
应力腐蚀是应力和环境腐蚀的联合作用造
成的金属破坏。在固定 (静止 )应力情况，称
为应力腐蚀破裂 (或应力腐蚀开裂 )，记为
SCC；在循环应力情况，称为腐蚀疲劳，
记为 CF。
? 特征
(1) 主要是合金发生 SCC，纯金属极少发生
(2) 对环境的选择性
形成了所谓,SCC的材料 ― 环境组合”。
金属或合金 腐 蚀 介 质
软钢
碳钢和低合金钢
奥氏体不锈钢
铜和铜合金
镍和镍合金
蒙乃尔合金
铝合金
铅
镁
NaOH,硝酸盐溶液,(硅酸纳 +硝酸钙 )溶液
42%Mgcl2溶液,HCN
NaCIO溶液,海水,H2S水溶液
氯化物溶液,高温高压蒸馏水
氨蒸气,汞盐溶液,含 SO2大气
NaOH水溶液,
HF酸,氟硅酸溶液
熔融 Nacl,Nacl水溶液,海水,水蒸气,含 SO2大气 Pb(AC)2溶液
海洋大气,蒸馏水,Kcl-K2CrO4溶液
产生应力腐蚀破裂的材料 -介质组合
(局部腐蚀 )
(3) 只有拉应力才引起 SCC，压应力反而会
阻止或延缓 SCC的发生。
(4) 裂缝方向宏观上和拉引力垂直，其形态
有晶间型，穿晶型，混合型。
(5) SCC有孕育期, 因此 SCC的破断时间 tf
可分为孕育期, 发展期和快断期三部分 。
(6)发生 SCC的合金表面往往存在钝化膜或
其他保护膜, 在大多数情况下合金发生
SCC时均匀腐蚀速度很小, 因此金属失
重甚微 。
? 合金耐 SCC性能的评定
恒应变试验
恒载荷试验
? SCC的影响因素
●● 力学因素
（ 1）应力使材料发生形变，而形变使表面
膜破裂。应力与环境腐蚀的相互促进，
才使得材料在很弱的腐蚀性介质中发生
破坏。
（ 2）临界应力和临界应力强度因子
破
裂
速
度
试
样
延
伸
比
率裂纹深度
暴露时间
拉伸载荷下应力腐蚀破裂扩
展速度与裂纹深度的关系
恒载荷应力腐蚀破裂试验中试
样延伸率与时间的关系
破裂
破裂
施
加
应
力
（2
米
厘/
磅1000
）
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0.1 1 10 100 1000
型号
310
314型号
305
309
316
347
347-2
型号
304
3041
断裂时间（小时）
工业不锈钢耐应力腐蚀破裂性能的比
（沸腾 42%Mgcl2试验）
根据（ Denhard）
40
30
20
10
1 3 5 10 30 50 100 300 500 1000
外
应
加
力
（2
米
毫/
斤
公
）
破裂时间（小时）
各种 Cr-Ni奥氏体不锈钢在沸腾的 45%Mgcl2溶液中的应力 -断裂时间曲线
（根据森田）
O
O
O
O
18-8
316
16Cr/12Ni
310Mo
18Cr/20Ni/Mo/Cu
310 20Cr/30Ni/Mo/Cu
314
20Cr/34Ni
O
O
18-12-2Cu-3Si
? 低于某个临界值 ?th时，材料不发生破裂，
?th称为 SCC临界应力。 ?th愈大，材料耐
SCC性能愈好。
●● 腐蚀因素
（ 1） SCC对环境有选择性
（ 2）氧化剂的存在有决定性作 用
（ 3）温度有着重要的影响。一般来说，温
度升高，材料发生 SCC的倾向增 大。
（ 4）干湿交替环境使有害离子浓缩,SCC
更容易发生 。
氧
PPM
1000
100
10
1
0。 1
0。 01
0。 1 1 10 100 1000
氯化物 PPM
破裂 不破裂 数字为试样数目 根据（ Lee Williams）
3
3
2
2
2
2
4
2
2
2
2 2
2
3
3
3
1
11
1
2
5
11
1
碱-
磷
盐
处
理
的
锅
炉
水
中
氯
化
物
和
氧
含
量
对
奥
氏
体
不
锈
钢
应
力
腐
蚀
破
裂
的
影
响
温
度OF
400
300
200
100
0 20 40 60 80 100 120
产生破裂所需要的时间（小时）
温度对破裂诱发时间的影响,316及 347型不锈钢在含 875ppm Nacl的水中
（根据 Fontant等）
347
型
316型
●● 冶金因素
合金的化学成分、热处理、组织结构、加
工状态对其 SCC敏感性都有影响。
对于奥氏体不锈钢在氯化物溶液中的 SCC
来说，提高 Ni含量，加入硅、铜，有利
于提高抗 SCC性能。
增加碳含量也有利于提高耐 SCC性能，但
含碳量大则容易产生晶间性 SCC。
拉
应
力
（ 2
米
厘/
磅0001
）
40
30
20
10
0
5 10 15 20 25 30 35 40
铁素体（体积 %）
铁素体含量对几种铸态不锈合金发生应力腐蚀
破裂所需应力的影响
图中也画出了铁素体含量为零的 304和 316型试验方法：试样没泡在温度 400OF，含
875ppm氯化物的冷凝水液中,8小时。 （根据 Fontant等）
304型
316型
CF-3CF-8
CF-8M
破
裂
时
间
（
小
时
）
1000
100
10
1
0 20 40 60 80
oo oo oo o o o ooo
破裂
不破裂
商品系
O 30天内破裂
镍（ %）
根据（ Copson）
碳
含
量
（%
）
0。 20
0。 16
0。 12
0。 08
0。 04
0
20 40 60 80 120
最短破裂时
间
碳在铁素体中溶解度范围
500小时内不破裂
含碳量对碳钢在沸腾硝酸钙铵溶液中应力腐
蚀破裂的影响 （根据 Pakins）
镍含量对铁铬镍丝在沸腾 42%Mgcl2中
应力腐蚀破裂的影响
局 部 腐 蚀
破
裂
时
间
（
小
时
）
100
50
10
5
1
0。 5
0 20 40 60 80 100
铁素体量（ %面积）
根据（铃木弓）
Cr 21~23%，
Ni 1~10%复相
不锈钢
耐应力与钢中
铁素体含
量的关系
应力,25kg/mn2
沸腾,42%Mgcl2
? 应力腐蚀破裂的机理
SCC的机理有两种：
阳极溶解 (AD)机理
氢致开裂 (HIC)机理。
阴极 C
阴极 C
溶液
静态金属阳极区
（稳定阳极）
A
A
A*
迅速
屈服
屈服金属阳
极区
（动力阳极）
A区 （裂纹两侧） 电流密度 ~ 10-5A/cm2
A*区 （裂纹尖端）电流密度 ~ 0.5A/cm2
1/2O2+H2O+2e
2OH-
奥氏体不锈钢应力腐蚀破裂模型图 （根据 Hoar）
氧化物 腐蚀
产物
随 H+阴极还原氢进入
合金中
H++e H（ Fe） H2
H 氢引起马氏体小片形成
成为裂纹扩展的敏感途径
在扩展的裂纹中的阳极反应
当（ H+）建立（可能是慢的一步）从孔蚀形
成显微裂纹
在裂纹中阳极反应得到高浓度（ H+）如：
2Cr+3H2O Cr2O3+6H++6e
H2出口
Cl-离子使钝化膜破坏产生
的孔蚀
H
钝化表面上的阴极反应：
2H2O+2e H2+2OH-
? +H2O+2e 2OH-
在氯化物介质中奥氏体不锈钢裂纹形成和扩展模型
（根据 Rhodes）
?腐蚀疲劳
在循环应力 (交变应力 )和腐蚀环境的联合作
用下金属材料发生的严重腐蚀破坏叫做腐
蚀疲劳 (简记为 CF)。
●● S－ N曲线和疲劳极限
在腐蚀环境中疲劳极限不存在，即在低应
力下造成断裂的循环数仍与应力有关。为
了便于对各种金属材料耐腐蚀疲劳性能进
行比较，一般是规定一个循环次数 (如 107)
，从而得出名义的腐蚀疲劳极限，记为 ?-1c。
? 腐蚀疲劳的特征
(1) 任何金属 (包括纯金属 )在任何介质中都能发
生腐蚀疲劳，即不要求特定的材料－环境组
合。
(2) 环境条件 (腐蚀介质条件种类、温度,pH、氧
含量等 )对材料的腐蚀疲劳行为都有显著影响。
(3) 纯疲劳性能与循环频率无关，腐蚀疲劳性能
与频率有关。
(4) 与应力腐蚀破裂相比，腐蚀疲劳裂纹主要为
穿晶型。
(5) 对金属材料进行阴极极化,可使裂纹扩展速度
明显降低。
? 腐蚀疲劳机理
一般是用金属材料的疲劳机理和电化学腐蚀作用
结合来说明腐蚀疲劳的机理。
孔蚀或其他局部腐蚀造成缺口，缝隙，引起应力
集中，造成滑移。滑移台阶的腐蚀溶解使逆向加
载时表面不能复原，成为裂纹源。反复加载使裂
纹不断扩展，腐蚀作用使裂纹扩展速度加快。
在交变应力作用下，滑移具有累积效应，表面膜
更容易遭到破坏。
7,磨损腐蚀
? 定义
高速流动的腐蚀介质 (气体或液体 )对金属材料造
成的腐蚀破坏叫做磨损腐蚀 (erosion-Corrosion)，
简称磨蚀，也叫做冲刷腐蚀。
? 影响因素
(1) 耐磨损腐蚀性能与它的耐蚀性和耐磨性都有
关系。
(2) 表面膜的保护性能和损坏后的修复能力，对
材料耐磨损腐蚀性能有决定性的作用。
(3)流速
流速对金属材料腐蚀的影响是复杂的，当
液体流动有利于金属鈍化时，流速增加将
使腐蚀速度下降。流动也能消除液体停滞
而使孔蚀等局部腐蚀不发生。只有当流速
和流动状态影响到金属表面膜的形成、破
坏和修复时，才会发生磨损腐蚀。
(4)液体中含量悬浮固体颗粒 (如泥浆、料
浆 )或气泡，气体中含有微液滴 (如蒸气
中含冷凝水滴 )，都使磨损腐蚀破坏加重。
典 型 腐 蚀 率 (mdd)
1英尺 /每秒 (1) 4英尺 /每秒 (2) 27英尺 /每秒 (3)
材 料
碳钢
铸铁
硅青铜
海革黄铜
Hydraulic青铜
G青铜
铝青铜 (10%Al)
铝黄铜
GO-10CuNi(0.8%Fe)
TO-30CuNi(0.05%Fe)
Monel(Ni70Cu30)
316型不锈钢
Hastelloy C
钛
34
45
1
2
4
7
5
2
5
2
<1
<1
1
<1
0
72
-
2
20
1
2
-
-
-
-
<1
<1
0
-
-
254
270
343
170
339
236
105
99
199
39
4
<1
3
0
(1)浸入海潮中 (2)浸入人工海水沟中 (3)挂在浸没的转盘上
不 同 流 速 的 海 水 对 金 属 的 腐 蚀
? 磨损腐蚀的两种重要形式
●● 湍流腐蚀和冲击腐蚀
高速流体或流动截面突然变化形成了湍流
或冲击，对金属材料表面施加切应力，使
表面膜破坏。湍流形成的切应力使表面膜
破坏，不规则的表面使流动方向更为紊乱
，产生更强的切应力，在磨损和腐蚀的协
同作用下形成腐蚀坑
（ a） （ b）
（ c） （ d）
湍流造成磨损腐蚀坑的机理
根据 C。 LOSS等，转引自, Conosion Processes,P177
●● 空泡腐蚀
空泡腐蚀 (Cavitation erosion)又叫气蚀、穴蚀。
当高速流体流经形状复杂的金属部件表面在某些
区域流体静压可降低到液体蒸气压之下，因而形
成气泡在高压区气泡受压力而破灭。气泡的反复
生成和破灭产生很大的机械力使表面膜局部毁坏
，裸露出的金属受介质腐蚀形成蚀坑。蚀坑表面
可再鈍化，气泡破灭再使表面膜破坏。
有的文献上将摩振腐蚀 (fretting)也划归磨损腐蚀 。
（ 1）形成气泡 （ 2）气泡破灭，膜破坏 （ 3）重新成膜
（ 4）形成新气泡 （ 5）气泡破灭，膜毁坏 （ 6）重新成膜
空泡腐蚀各步骤示意图
（根据 Henlee）
冷焊
前
氧化颗粒
接触点
磨损 氧化理论
氧化物层
暴露的
金属
氧化物颗
粒
摩 振 腐 蚀 理 论 示 意 图
