铸铁的腐蚀性能全解.ppt

耐蚀材料 常 用 金 属 材 料 的 耐 蚀 性 第4章 铸铁的腐蚀性能 4.1 概述 普通灰铸铁（包括孕育铸铁）（片状石墨）；蠕墨铸铁；球墨铸铁；可锻铸铁（团状石墨，强度和韧性好，是白口铸铁经热处理后得到的）。 4.1.1铸铁的分类: 1、按断口分： 灰口铸铁、白口铸铁（硬而脆）、麻口铸铁 2、按合金化程度分： 3、按石墨形态分： 普通铸铁、合金铸铁（特殊性能铸铁，耐蚀铸铁、耐热铸铁、耐磨铸铁） 铸铁为铁、碳、硅三元合金，一般铸铁组织主要有铁素体、渗碳体、石墨三个相。 4.1.2铸铁腐蚀的基本原理 1、铸铁的组织： 在电解质溶液中，石墨电极电位最高（+3.7V），渗碳体次之，铁素体较低（-0.44V）。 因此，发生电化学腐蚀时，一般是形成以石墨或渗碳体为阴极，铁素体为阳极的原电池，造成腐蚀破坏。 2、腐蚀原因： 3、石墨以中等大小，互不相连为好，球状或团絮状比片状好。 4.1.3提高铸铁耐蚀性所希望的组织: 1、基体最好是致密均匀的单相组织，如：奥氏体或铁素体（珠光体不如铁素体耐蚀） 2、碳以碳化物形式存在为好（因为渗碳体与铁素体形成的原电池比石墨与铁素体形成的原电池的电动势小） 4.2 铁锈的形成 γ-Fe2O3.H2O； α-Fe2O3.H2O； FeOx（OH）3-2x（非晶态）。 4.2.1铁锈结构 钢铁表面上形成锈层时通常分为内外两层。外层疏松，结合不牢，内层较致密，同基体结合较牢。 主要由三部分组成： 2、先生成γ-Fe2O3.H2O，然后再部分或全部地变成α-Fe2O3.H2O，即： Fe（溶解）→Fe2+（经水分解）→FeOH+（空气氧化）→γ-Fe2O3.H2O（溶解、沉积）→FeOx（OH）3-2x（固相转化、老化）→α-Fe2O3.H2O 4.2.2形成过程 1、铁锈主要是铁的三价氧化物，它不是由铁一次氧化形成的，而是经由二价铁离子进一步氧化生成的。 3、钢铁在酸溶液中的腐蚀产物是可溶的，不生成铁锈，在弱酸性、中性或碱性水溶液中能生成锈层， 4.3 铸铁中合金元素对耐蚀性的影响 3、使铸铁表皮层下形成致密而牢固的保护膜。 如形成SiO2，Al2O3，Cr2O3， 4.3.1合金元素提高铸铁耐蚀性的主要作用： 1、改变某些相的电位，降低原电池的电动势。 如Cr，Mo，Cu，Ni，Si等，可提高基体的电极电位。 2、改善组织，使电池数量减少，电动势变小。 如加入硅14～18%，得到单一铁素体组织，加入锰得到单一奥氏体组织。 原因：硅的大量加入，使铁的表面形成比较致密与完整的Si02保护膜，这种膜具有很高的电阻率和较高的电化学稳定性。随着含硅量的增加，使致钝电流密度和维钝电流密度都大大降低，提高了铸铁的钝态稳定性。 4.3.2铸铁中主要合金元素的作用 1、Si，是提高铸铁耐酸性的主要元素。 2、Ni： 原因：Ni使腐蚀电位向正方向移动。 主要作用：一方面提高了铁的化学稳定性，同时又促进了铁的钝化。（高镍铸铁不仅对氧化性介质，而且对还原性介质都有较高的耐蚀性。） 原因：铬是一种易钝化金属，在氧化性介质中能使表面形成牢固而致密氧化膜。 3、Cr： 主要作用：使合金铸铁具有高的耐热性，而且提高了铸铁在氧化性腐蚀环境中的耐蚀性。 4、Mo： 主要作用：改善合金铸铁在还原性酸及氯化物溶液中的耐蚀性。 原因：在酸性氯化物溶液中，表面膜中的MoO3具有很高的稳定性。但是，只有在含有硅、铬、钼等元素的合金中，多孔的MoO3才能充分发挥其改进合金铸铁表面膜性能的作用。 原因：极易形成保护性良好的氧化膜。 5、Al： 主要作用：一定量的铝，可使铸铁具有良好的耐热性，而且在多种酸性溶液中具有很好的耐蚀性。 在高硅铁中作用较为明显，加入6.5～10%的铜，可以大大改善铸铁的耐热硫酸的腐蚀能力。原因被认为是铜在晶界处的析出，成为阴极元素，促进了阳极钝化。 6、Cu： Cu在铸铁中对耐蚀性的作用说法不一，与各方面条件有关。 稀土元素对改善铸铁的耐热性具有良好的作用。 例如：稀土镁球墨铸铁不仅具有良好的耐热性，而且具有优异的耐酸性。 7、稀土元素 原因：稀土具有良好的净化作用，减少杂质，使组织致密。 8、其他微量元素 锑： 对耐蚀性的作用因腐蚀介质不同而不同。在硫酸和硝酸中增加失重，而在盐酸和碱液中减少失重。 钛： 提高组织的致密性，改善铸铁的耐酸性。 对改善含磷铸铁在燃气腐蚀环境中的耐腐蚀性有效。 砷： 可改善铸铁的耐酸性。但随着含砷量的增加在碱中的耐蚀性恶化。 钒与硼： 锆： 可以改善铸铁在5%硫酸和5%硝酸及海水中的耐蚀性。 4.4常用铸铁的耐蚀性与耐热性 3、对水的