金屬腐蝕學(xué)(劉光明)

《金屬腐蝕學(xué)》是教育部高等學(xué)校材料類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)規(guī)劃教材。書中介紹了金屬腐蝕的基本理論及基本防腐原理，為體現(xiàn)教材知識(shí)體系的系統(tǒng)性和科學(xué)性，在內(nèi)容上按腐蝕熱力學(xué)到腐蝕動(dòng)力學(xué)再到具體腐蝕形態(tài)的邏輯順序進(jìn)行編寫，注重基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)的講解。全書共分11章，主要包括腐蝕熱力學(xué)、電化學(xué)腐蝕動(dòng)力學(xué)、析氫腐蝕與耗氧腐蝕、金屬的鈍化、局部腐蝕、應(yīng)力作用下的腐蝕、金屬在自然環(huán)境中的腐蝕、高溫腐蝕和金屬材料的耐蝕性。為方便高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)，第11章為部分腐蝕實(shí)驗(yàn)。
本書是高等學(xué)校本科和高職高專材料類、化學(xué)化工類等專業(yè)的教學(xué)用書，也可供本領(lǐng)域工程技術(shù)人員參考。

劉光明，南昌航空大學(xué)，教授，江西省中青年學(xué)科帶頭人。南昌航空大學(xué)腐蝕與防護(hù)系主任，碩士生導(dǎo)師，美國Mater. Res. Bull. 雜志論文審稿人，江西省表面工程專業(yè)委員會(huì)副主任委員，中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)高*級(jí)會(huì)員。
獲獎(jiǎng)情況：
2003年于金屬研究所獲得“師昌緒獎(jiǎng)”。
2003年獲得“寶鋼教育基金”獎(jiǎng)。
主要研究方向：
金屬和陶瓷材料的腐蝕機(jī)理；
材料的表面改性（鍍鋅鋼板無鉻鈍化、新型高溫涂層制備）。

金屬的腐蝕現(xiàn)象在日常生活和生產(chǎn)中隨處可見，腐蝕是一種悄悄進(jìn)行的破壞，但其造成的危害非常大。通常，金屬工程構(gòu)件在設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)過程中都會(huì)涉及腐蝕問題，有的甚至成為工程的關(guān)鍵問題。本書介紹了金屬腐蝕的基本理論及基本防腐原理。教材編寫過程中注重基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)，為體現(xiàn)教材知識(shí)體系的系統(tǒng)性和科學(xué)性，在內(nèi)容上按腐蝕熱力學(xué)到腐蝕動(dòng)力學(xué)再到具體腐蝕形態(tài)的邏輯順序進(jìn)行編寫。教材共分11章，主要包括緒論、腐蝕熱力學(xué)、電化學(xué)腐蝕動(dòng)力學(xué)、析氫腐蝕與耗氧腐蝕、金屬的鈍化、局部腐蝕、應(yīng)力作用下的腐蝕、金屬在自然環(huán)境中的腐蝕、高溫腐蝕、金屬材料的耐蝕性和金屬腐蝕學(xué)實(shí)驗(yàn)。
本書第1章、第2章、第3章、第4章、第7章和第11章分別由南昌航空大學(xué)劉光明、楊軍、田禮熙、張幫彥、師超和劉剛編寫，第5章由西安建筑科技大學(xué)王巖編寫，第6章由北華航天工業(yè)學(xué)院田文明編寫，第8章由九江學(xué)院余健編寫，第9章由西安科技大學(xué)張慧慧編寫，第10章由青島大學(xué)李希超編寫。本書由劉光明、師超、田禮熙和張幫彥統(tǒng)稿，全書由劉光明定稿。
本教材已遴選為教育部高等學(xué)校材料類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)規(guī)劃教材 2023 年度建設(shè)項(xiàng)目，感謝各位評(píng)審專家提出的寶貴意見！本教材也是南昌航空大學(xué)金屬材料工程國家級(jí)一流本科專業(yè)建設(shè)成果教材，出版過程中得到了南昌航空大學(xué)金屬材料工程專業(yè)的建設(shè)資金資助，得到了其他參編單位的大力支持，書中引用了國內(nèi)外優(yōu)秀文獻(xiàn)，在此一并致謝！
本書可作為高等院校材料類、化學(xué)化工類專業(yè)師生教學(xué)用書，也可作為高等學(xué)校石油、機(jī)械、冶金等有關(guān)專業(yè)開設(shè)腐蝕課程的教學(xué)參考書。本書配套的多媒體課件請(qǐng)登錄***下載，視頻課程請(qǐng)到“學(xué)堂在線”平臺(tái)學(xué)習(xí)。
由于編寫人員學(xué)識(shí)、水平有限，書中難免有不妥和疏漏之處，懇請(qǐng)讀者批評(píng)指正！

編者
2024年1月于南昌航空大學(xué)

第1章緒論
1.1金屬腐蝕的基本概念 1
1.2研究金屬腐蝕的意義及腐蝕的危害 2
1.2.1研究金屬腐蝕與防護(hù)的意義 2
1.2.2腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失 3
1.3腐蝕科學(xué)技術(shù)的發(fā)展歷程 5
1.4腐蝕的分類 7
1.4.1按腐蝕機(jī)理分類 7
1.4.2按腐蝕形態(tài)分類 8
1.4.3按腐蝕環(huán)境分類 9
1.5金屬腐蝕程度的評(píng)定方法 9
1.5.1重量法 9
1.5.2深度法 10
1.5.3電流密度表征法 11
1.6腐蝕控制基本方法簡(jiǎn)介 12
思考題與習(xí)題 13

第2章腐蝕熱力學(xué)
2.1腐蝕傾向的熱力學(xué)判據(jù) 14
2.2電化學(xué)腐蝕傾向的判據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)電位序 16
2.3腐蝕電池 19
2.3.1腐蝕電池電化學(xué)歷程 19
2.3.2電化學(xué)腐蝕次生過程 23
2.4腐蝕電池的類型 23
2.4.1宏觀腐蝕電池 24
2.4.2微觀腐蝕電池 25
2.4.3超微觀腐蝕電池 27
2.5電位-pH圖 27
2.5.1電位-pH圖原理 27
2.5.2電位-pH圖的建立和分析 29
2.5.3電位-pH圖應(yīng)用及其局限性 32
思考題與習(xí)題 34

第3章電化學(xué)腐蝕動(dòng)力學(xué)
3.1電極反應(yīng)過程 35
3.2腐蝕電池的極化 37
3.2.1腐蝕電池的極化現(xiàn)象 37
3.2.2陽極極化 37
3.2.3陰極極化 38
3.2.4極化曲線 38
3.3腐蝕極化圖及其應(yīng)用 39
3.3.1腐蝕極化圖 39
3.3.2腐蝕極化圖的應(yīng)用 41
3.4極化控制下的腐蝕動(dòng)力學(xué)方程式 44
3.4.1電化學(xué)極化控制下的腐蝕動(dòng)力學(xué)方程式 45
3.4.2濃差極化控制下的腐蝕動(dòng)力學(xué)方程式 49
3.4.3實(shí)測(cè)極化曲線與理想極化曲線的關(guān)系 52
3.5混合電位理論及其應(yīng)用 52
3.5.1混合電位理論 52
3.5.2混合電位理論的應(yīng)用 53
思考題與習(xí)題 55

第4章析氫腐蝕與耗氧腐蝕
4.1析氫腐蝕 56
4.1.1析氫反應(yīng) 56
4.1.2析氫腐蝕的條件與特點(diǎn) 57
4.1.3析氫腐蝕的控制過程 61
4.1.4減小析氫腐蝕的途徑 63
4.2耗氧腐蝕 63
4.2.1耗氧腐蝕的產(chǎn)生條件 63
4.2.2氧的陰極還原過程 64
4.2.3耗氧腐蝕的控制過程及特點(diǎn) 67
4.2.4耗氧腐蝕的影響因素 69
思考題與習(xí)題 71

第5章金屬的鈍化
5.1鈍化原理 73
5.1.1鈍化現(xiàn)象 73
5.1.2化學(xué)鈍化 74
5.1.3電化學(xué)鈍化 74
5.2有鈍化特性金屬的極化曲線 74
5.3金屬的自鈍化 77
5.4鈍化理論 80
5.4.1成相膜理論 80
5.4.2吸附理論 81
5.4.3兩種理論的比較 82
5.5影響金屬鈍化的因素 83
5.5.1合金成分的影響 83
5.5.2鈍化介質(zhì)的影響 84
5.5.3活性離子對(duì)鈍化膜的破壞作用 85
5.5.4溫度的影響 86
思考題與習(xí)題 86

第6章局部腐蝕
6.1全面腐蝕與局部腐蝕的比較 88
6.2電偶腐蝕 90
6.2.1電偶腐蝕的特征與電偶序 90
6.2.2電偶腐蝕的機(jī)理 91
6.2.3電偶腐蝕的影響因素 92
6.2.4電偶腐蝕的控制措施 94
6.3點(diǎn)蝕 95
6.3.1點(diǎn)蝕的特征及產(chǎn)生條件 95
6.3.2點(diǎn)蝕的機(jī)理 96
6.3.3點(diǎn)蝕的影響因素 99
6.3.4點(diǎn)蝕的控制措施 101
6.4縫隙腐蝕 102
6.4.1縫隙腐蝕的特征及產(chǎn)生條件 102
6.4.2縫隙腐蝕的機(jī)理 103
6.4.3縫隙腐蝕與點(diǎn)蝕的比較 104
6.4.4縫隙腐蝕的影響因素 105
6.4.5縫隙腐蝕的控制措施 106
6.5絲狀腐蝕 106
6.5.1絲狀腐蝕的特征及產(chǎn)生條件 107
6.5.2絲狀腐蝕的機(jī)理 107
6.5.3絲狀腐蝕的影響因素和控制措施 108
6.6晶間腐蝕 109
6.6.1晶間腐蝕的特征 109
6.6.2晶間腐蝕的機(jī)理 109
6.6.3晶間腐蝕的影響因素 111
6.6.4晶間腐蝕的控制措施 112
6.7選擇性腐蝕 113
6.7.1選擇性腐蝕的現(xiàn)象特征 113
6.7.2黃銅脫鋅 114
6.7.3鑄鐵的石墨化腐蝕 115
6.7.4選擇性腐蝕的機(jī)理 115
6.7.5選擇性腐蝕的影響因素與控制措施 116
6.8局部腐蝕敏感性試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法 117
6.8.1點(diǎn)蝕敏感性的試驗(yàn)評(píng)定方法 117
6.8.2縫隙腐蝕敏感性的試驗(yàn)評(píng)定方法 118
6.8.3晶間腐蝕敏感性的試驗(yàn)評(píng)定方法 118
6.8.4選擇性腐蝕的試驗(yàn)評(píng)定方法 120
思考題與習(xí)題 120

第7章應(yīng)力作用下的腐蝕
7.1應(yīng)力腐蝕開裂 121
7.1.1應(yīng)力腐蝕的條件及特征 122
7.1.2應(yīng)力腐蝕的機(jī)理 127
7.1.3應(yīng)力腐蝕的控制方法 129
7.1.4應(yīng)力腐蝕的試驗(yàn)方法 130
7.2氫脆 131
7.2.1氫的來源、運(yùn)輸及存在形式 132
7.2.2氫脆的特點(diǎn) 134
7.2.3氫脆的機(jī)理 138
7.2.4氫脆的控制措施 139
7.3腐蝕疲勞 140
7.3.1金屬疲勞的基本概念 140
7.3.2腐蝕疲勞的特征 141
7.3.3腐蝕疲勞的機(jī)理 144
7.3.4材料腐蝕疲勞的控制方法 146
7.4磨耗腐蝕 146
7.4.1微動(dòng)腐蝕 147
7.4.2沖擊腐蝕 150
思考題與習(xí)題 153

第8章金屬在自然環(huán)境中的腐蝕
8.1大氣腐蝕 155
8.1.1大氣腐蝕類型和特征 155
8.1.2大氣腐蝕機(jī)理 156
8.1.3大氣腐蝕的影響因素 158
8.1.4大氣腐蝕的防治措施 160
8.2海水腐蝕 161
8.2.1海水的特性 161
8.2.2海洋環(huán)境分類及腐蝕特點(diǎn) 162
8.2.3海水腐蝕機(jī)理 164
8.2.4海水腐蝕的影響因素 165
8.2.5海水腐蝕的防治措施 166
8.3土壤腐蝕 167
8.3.1土壤特性 167
8.3.2土壤腐蝕的電極過程 168
8.3.3土壤腐蝕的類型 170
8.3.4土壤腐蝕的影響因素 171
8.3.5土壤腐蝕的防治措施 173
思考題與習(xí)題 173

第9章高溫腐蝕
9.1高溫腐蝕的分類和對(duì)其研究的重要意義 175
9.1.1高溫腐蝕的類型 175
9.1.2研究高溫腐蝕的重要意義 176
9.2金屬高溫氧化的熱力學(xué)基礎(chǔ) 177
9.2.1金屬氧化可能性的判斷 177
9.2.2金屬氧化物的高溫穩(wěn)定性 180
9.3金屬氧化膜的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 180
9.3.1氧化物中的點(diǎn)缺陷 181
9.3.2金屬氧化膜的組成和晶體結(jié)構(gòu) 183
9.3.3金屬氧化膜的完整性和保護(hù)性 184
9.4金屬高溫氧化的動(dòng)力學(xué)和機(jī)理 187
9.4.1金屬高溫氧化的基本過程 187
9.4.2金屬氧化的動(dòng)力學(xué)規(guī)律 187
9.4.3金屬氧化的機(jī)理 190
9.5影響金屬氧化行為的因素 193
9.5.1溫度的影響 193
9.5.2氧壓的影響 193
9.5.3氣體介質(zhì)的影響 195
9.6合金的氧化 196
9.6.1合金氧化的特點(diǎn) 196
9.6.2合金氧化的分類 196
9.6.3提高合金抗氧化的途徑 198
9.7金屬材料的熱腐蝕 200
9.7.1熱腐蝕的概念 200
9.7.2熱腐蝕機(jī)理 200
9.7.3硫酸鹽低溫?zé)岣g 204
9.7.4影響金屬熱腐蝕的因素 205
9.7.5金屬熱腐蝕的控制措施 207
思考題與習(xí)題 208

第10章金屬材料的耐蝕性
10.1金屬耐蝕合金化原理 210
10.1.1利用合金化提高金屬耐蝕性的途徑 210
10.1.2金屬耐蝕合金化機(jī)理 213
10.2鐵和鋼的耐蝕性 215
10.2.1鐵的耐蝕性 216
10.2.2鑄鐵的耐蝕性 217
10.2.3碳鋼的耐蝕性 218
10.2.4低合金鋼的耐蝕性 219
10.3不銹鋼的耐蝕性 220
10.3.1不銹鋼的種類及一般耐蝕性 220
10.3.2奧氏體不銹鋼的耐蝕性 222
10.3.3鐵素體不銹鋼的耐蝕性 224
10.3.4馬氏體不銹鋼的耐蝕性 224
10.3.5奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼的耐蝕性 225
10.4銅及銅合金的耐蝕性 225
10.4.1銅的耐蝕性 225
10.4.2銅合金的耐蝕性 226
10.5鎳及鎳合金的耐蝕性 227
10.5.1鎳的耐蝕性 227
10.5.2鎳基合金中主要合金元素對(duì)耐蝕性的影響 228
10.5.3鎳合金的耐蝕性 228
10.6鋁及鋁合金的耐蝕性 229
10.6.1純鋁的耐蝕性 229
10.6.2鋁合金的耐蝕性 229
10.7鎂及鎂合金的耐蝕性 231
10.7.1鎂的耐蝕性 231
10.7.2鎂合金的耐蝕性 231
10.8鈦及鈦合金的耐蝕性 232
10.8.1鈦的耐蝕性 232
10.8.2鈦合金的耐蝕性 232
10.9非晶態(tài)合金概述及耐蝕性 234
10.9.1非晶態(tài)合金概述 234
10.9.2非晶態(tài)合金的耐蝕性 234
思考題與習(xí)題 236

第11章金屬腐蝕學(xué)實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)1重量法和容量法研究酸腐蝕及緩蝕效率 237
實(shí)驗(yàn)2極化電阻法測(cè)定金屬的腐蝕速度 239
實(shí)驗(yàn)3電阻法測(cè)腐蝕速度 240
實(shí)驗(yàn)4簡(jiǎn)單腐蝕模型實(shí)驗(yàn) 243
實(shí)驗(yàn)5金屬局部腐蝕實(shí)驗(yàn) 245
實(shí)驗(yàn)6接觸腐蝕實(shí)驗(yàn) 247
實(shí)驗(yàn)7C環(huán)試樣應(yīng)力腐蝕實(shí)驗(yàn) 249
實(shí)驗(yàn)8高溫氧化實(shí)驗(yàn) 251
實(shí)驗(yàn)9化學(xué)鍍鎳層中性鹽霧實(shí)驗(yàn) 253
實(shí)驗(yàn)附錄ZRA-2型電偶腐蝕計(jì)使用說明書 254

參考文獻(xiàn)