金屬常見的腐蝕形態(tài)

金屬腐蝕按腐蝕形態(tài)可分為全面腐蝕和局部腐蝕兩大類。全面腐蝕是指腐蝕發(fā)生在整個金屬材料的表面，其結果是導致金屬材料全面減薄。局部腐蝕是相對全面腐蝕而言的，是指腐蝕破壞集中發(fā)生在金屬材料的特定局部位置，而其余大部分區(qū)域腐蝕輕微，甚至不發(fā)生腐蝕。

全面腐蝕雖然可能造成金屬的大量損失，但其危害性并不如局部腐蝕大。因為全面腐蝕易于測定和預測，相對容易防護，而且在工程設計時可預先考慮留出腐蝕余量。與全面腐蝕相比，局部腐蝕難以預測和預防，往往在沒有先兆的情況下，導致金屬設備突然發(fā)生破壞，因此容易造成事故、環(huán)境污染甚至人身傷亡等重大問題。各類腐蝕失效事故事例的調(diào)查結果表明，全面腐蝕大約占20%，其余約80%為局部腐蝕破壞。

1.電偶腐蝕

電偶腐蝕也叫異種金屬腐蝕或接觸腐蝕，是指兩種不同電化學性質(zhì)的材料在于周圍環(huán)境介質(zhì)構成回路時，電位較正的金屬腐蝕速率減緩，而電位較負的金屬腐蝕加速的現(xiàn)象。造成這種現(xiàn)象的原因是這兩種材料間存在著電位差，形成了宏觀腐蝕原電池。電偶腐蝕作為一種普遍的腐蝕現(xiàn)象，可誘導甚至加速應力腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕、氫脆等腐蝕過程的發(fā)生。

產(chǎn)生電偶腐蝕應同時具備下述三個基本條件：

（1）具有不同腐蝕電位的材料：電偶腐蝕的驅(qū)動力是被腐蝕金屬與電連接的高腐蝕電位金屬或非金屬之間產(chǎn)生的電位差。

（2）存在離子導電支路：電解質(zhì)必須連續(xù)地存在于接觸金屬之間，構成金屬腐蝕電池的離子導電支路。

（3）存在電子導電支路：即被腐蝕金屬與電位高的金屬或非金屬之間要么直接接觸，要么通過其他電子導體實現(xiàn)電連接，構成腐蝕電池的電子導電支路。

2.點蝕

點蝕又稱小孔腐蝕，是一種腐蝕集中在金屬表面很小范圍內(nèi)并深入到金屬內(nèi)部甚至穿孔的孔蝕形態(tài)。點蝕的蝕孔直徑一般只有數(shù)十微米，但深度等于或遠大于孔徑?？卓诙鄶?shù)有腐蝕產(chǎn)物覆蓋，少數(shù)呈開放式（無腐蝕產(chǎn)物覆蓋）。蝕孔通常沿著重力方向發(fā)展。

點蝕產(chǎn)生的主要特征有下列三個方面：

（1）點蝕多發(fā)于表面生成鈍化膜的金屬或表面有陰極性鍍層的金屬上（如碳鋼表面鍍錫、銅、鎳）。當這些膜上某些點發(fā)生破壞，破壞區(qū)域下的金屬基體與膜未破壞區(qū)域形成活化-鈍化腐蝕電池，鈍化表面為陰極而且面積比活化區(qū)大很多，腐蝕向深處發(fā)展形成小孔。

（2）點蝕發(fā)生在含有特殊離子的介質(zhì)中，如不銹鋼對鹵素離子特別敏感，其作用順序為Cl^-＞Br^-＞I^-。

（3）點蝕通常在某一臨界電位以上發(fā)生，該電位稱作點蝕電位或擊破電位，又在某一電位以下停止，而這一電位稱作保護電位或再鈍化電位。當電位大于點蝕電位，點蝕迅速發(fā)生、發(fā)展；電位在保護電位和點蝕電位之間時，已發(fā)生的蝕孔繼續(xù)發(fā)展，但不產(chǎn)生新的蝕孔；電位小于保護電位時，點蝕不發(fā)生，即不會產(chǎn)生新的蝕孔，已有的蝕孔將被鈍化不再發(fā)展。

3.縫隙腐蝕

金屬表面因異物的存在或結構上的原因而形成縫隙，從而導致狹縫內(nèi)金屬腐蝕加速的現(xiàn)象，稱為縫隙腐蝕。造成縫隙腐蝕的狹縫或間隙的寬度必須足以使腐蝕介質(zhì)進入并滯留其中，當縫隙寬度處于25~100μm之間時是縫隙腐蝕發(fā)生最敏感的區(qū)域，而在那些寬的溝槽或?qū)挼目p隙中，因腐蝕介質(zhì)易于流動，一般不發(fā)生縫隙腐蝕。

金屬的縫隙腐蝕表現(xiàn)出如下主要特征：

（1）不論是同種或異種金屬的接觸還是金屬同非金屬（如塑料、橡膠、玻璃、陶瓷等）之間的接觸，甚至是金屬表面的一些沉積物、附著物（如灰塵、砂粒、腐蝕產(chǎn)物的沉積等），只要存在滿足縫隙腐蝕的狹縫和腐蝕介質(zhì)，幾乎所有的金屬和合金都會發(fā)生縫隙腐蝕。自鈍化能力較強的金屬或合金，對縫隙腐蝕的敏感性更高。

（2）幾乎所有的腐蝕介質(zhì)（包括淡水）都能引起金屬的縫隙腐蝕，而含有氯離子的溶液最容易引起縫隙腐蝕。

（3）遭受縫隙腐蝕的金屬表面既可表現(xiàn)為全面腐蝕，也可表現(xiàn)為點蝕形態(tài)。耐蝕性好的材料通常表現(xiàn)為點蝕型，而耐蝕性差的材料則為全面腐蝕型。

（4）縫隙腐蝕存在孕育期，其長短因材料、縫隙結構和環(huán)境因素的不同而不同。縫隙腐蝕的縫口常常為腐蝕產(chǎn)物所覆蓋，由此增強縫隙的閉塞電池效應。

4.晶間腐蝕

晶間腐蝕是金屬在適宜的腐蝕環(huán)境中沿著或緊挨著材料的晶粒間界發(fā)生和發(fā)展的局部腐蝕破壞形態(tài)。晶間腐蝕從金屬材料表面開始，沿著晶界向內(nèi)部發(fā)展，使晶粒間的結合力喪失，以致材料的強度幾乎完全消失。

晶間腐蝕的產(chǎn)生必須具備兩個條件：①晶界物質(zhì)的物理化學狀態(tài)與晶粒不同；②特定的環(huán)境因素。晶間腐蝕的根本原因是晶粒間界及其附近區(qū)域與晶粒內(nèi)部存在電化學上的不均勻性，這種不均勻性是金屬材料在冶煉、焊接和熱處理等過程中造成的。例如：①晶界析出第二相，造成晶界某一合金成分的貧化；②晶界析出易于腐蝕的陽極相；③雜質(zhì)與溶質(zhì)原子在晶界區(qū)偏析；④晶界區(qū)原子排列雜亂，位錯密度高；⑤新相析出或轉(zhuǎn)變，造成晶界處較大的內(nèi)應力。

5.選擇性腐蝕

選擇性腐蝕是指腐蝕在合金的某些特定部位有選擇性地進行的現(xiàn)象。選擇性腐蝕發(fā)生在二元或多元固溶體合金中，電位較高的組元為陰極，電位較低的組元為陽極，組成腐蝕原電池，電位較高的組元保持穩(wěn)定或重新沉積，而電位較低的組元發(fā)生溶解。選擇性腐蝕形態(tài)主要有2種類型：均勻型層狀和局部塞狀。均勻?qū)訝疃喟l(fā)生于易溶解相較高時，而局部塞狀多發(fā)生于優(yōu)先溶解相含量較低的或在氧化條件較弱的情況下。選擇性腐蝕最典型的例子是黃銅脫鋅和鑄鐵的石墨化腐蝕。