信阳师范大学：《材料科学基础》课程教学资源（PPT课件）第八章 腐蚀与氧化

第八章腐蚀与氧化 几乎所有材料在制备、加工和使用过程中都会与 特定环境相接触。从物理化学方面考虑，材料或多或 少地会与环境介质发生一系列相互作用，即材料在环 境介质中会表现出特有的环境行为效应。在敞开物系 中，腐蚀、氧化、磨损等是材料最基本的环境行为效 应。这些效应直接影响材料的结构、性质及使用性能

第八章 腐蚀与氧化 几乎所有材料在制备、加工和使用过程中都会与 特定环境相接触。从物理化学方面考虑，材料或多或 少地会与环境介质发生一系列相互作用，即材料在环 境介质中会表现出特有的环境行为效应。在敞开物系 中，腐蚀、氧化、磨损等是材料最基本的环境行为效 应。这些效应直接影响材料的结构、性质及使用性能

第一节腐蚀 第二节氧化一界面在金属氧化中的作用 第三节辐射损伤

第一节 腐蚀 第二节 氧化－界面在金属氧化中的作用 第三节 辐射损伤

8.1腐蚀 1材料腐蚀的基本概念 材料由于环境的作用而引起的破坏和变质过程。 2应力腐蚀(Stress Corrosion Crack) 金属材料在特定腐蚀介质和拉应力共同作用下发生的脆性 断裂。 3晶间（晶界）腐蚀 金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界发生的局部 腐蚀

8.1 腐蚀 1 材料腐蚀的基本概念 材料由于环境的作用而引起的破坏和变质过程。 2 应力腐蚀(Stress Corrosion Crack) 金属材料在特定腐蚀介质和拉应力共同作用下发生的脆性 断裂。 3 晶间（晶界）腐蚀 金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界发生的局部 腐蚀

一、材料腐蚀的基本概念 材料发生腐蚀是一个热力学自发过程。 金属腐蚀：金属和它所处的环境介质之间发生化学、电化 学或物理作用，引起金属的变质和破坏。 高分子材料的腐蚀（老化）：高分子材料在加工、储存和使 用过程中，由于内外因素的综合作用，其物理化学性能和机 械性能逐渐变坏，以至最后丧失使用价值。 广义材料腐蚀：指材料由于环境的作用而引起的破坏 和变质过程

一、材料腐蚀的基本概念 材料发生腐蚀是一个热力学自发过程。 金属腐蚀：金属和它所处的环境介质之间发生化学、电化 学或物理作用，引起金属的变质和破坏。 高分子材料的腐蚀（老化）：高分子材料在加工、储存和使 用过程中，由于内外因素的综合作用，其物理化学性能和机 械性能逐渐变坏，以至最后丧失使用价值。 广义材料腐蚀：指材料由于环境的作用而引起的破坏 和变质过程

1.金属材料腐蚀 分为全面腐蚀和局部腐蚀。 特点：金属的腐蚀过程大多在金属的表面发生，并还步 腐 向深处发展 危害：全面腐蚀相对局部腐蚀其危险性小些，而局部腐 类 蚀危险性极大 2.高分子材料腐蚀（老化） 与分类 分为化学老化与物理老化。 3.无机非金属材料腐蚀 由于化学作用或物理作用所引起，耐蚀性与材料的化学 成分、结晶状态、孔隙、结构以及腐蚀介质有关

腐 蚀 的 类 型 与 分 类 1. 金属材料腐蚀 2. 高分子材料腐蚀(老化) 3. 无机非金属材料腐蚀 分为全面腐蚀和局部腐蚀。 分为化学老化与物理老化。 由于化学作用或物理作用所引起，耐蚀性与材料的化学 成分、结晶状态、孔隙、结构以及腐蚀介质有关。 特点：金属的腐蚀过程大多在金属的表面发生，并逐步 向深处发展 危害：全面腐蚀相对局部腐蚀其危险性小些，而局部腐 蚀危险性极大

材料腐蚀的特点 金属是导体，腐蚀时多以金属离子溶解进入电解液 的形式发生可用电化学过程来描述。金属的腐蚀过程大 多在金属的表面发生，并逐步向深处发展。 无机非金属材料的腐蚀则以材料与介质的化学反 应为主，并与材料的组成、显微结构、结晶状态、腐 蚀产物的性质等因素密切相关

材料腐蚀的特点 金属是导体，腐蚀时多以金属离子溶解进入电解液 的形式发生可用电化学过程来描述。金属的腐蚀过程大 多在金属的表面发生，并逐步向深处发展。 无机非金属材料的腐蚀则以材料与介质的化学反 应为主，并与材料的组成、显微结构、结晶状态、腐 蚀产物的性质等因素密切相关

高分子材料一般不导电，也不以离子形式溶解， 周围的介质（气体、液体等）向材料内渗透扩散是腐 蚀的主要原因。同时，高分子材料中的某些组分 (如增塑剂、稳定剂等)也会从材料内部向外扩散迁 移，而溶于介质中。因此在考察高分子材料的腐蚀 时，介质的渗入、渗入的介质与材料间的相互作用 和材料组分的溶出等问题是必须考虑的首要问题

高分子材料一般不导电，也不以离子形式溶解， 周围的介质(气体、液体等)向材料内渗透扩散是腐 蚀的主要原因。同时，高分子材料中的某些组分 (如增塑剂、稳定剂等)也会从材料内部向外扩散迁 移，而溶于介质中。因此在考察高分子材料的腐蚀 时，介质的渗入、渗入的介质与材料间的相互作用 和材料组分的溶出等问题是必须考虑的首要问题

8.1.2应力腐蚀 1.应力腐蚀概述（英文缩写ScC,stress corrosion crack) 指金属材料在特定腐蚀介质和拉应力共同作用下发生的脆性 断裂。是应力与环境共同作用下的腐蚀行为，是局部腐蚀的一大 类型。 分为：应力腐蚀、腐蚀疲劳、磨损腐蚀、湍流腐蚀、冲蚀等。 在这类腐蚀中受拉应力作用的应力腐蚀是危害最大的局部腐 蚀形式之一，材料会在没有明显预兆的情况下突然断裂。 2.应力腐蚀发生的条件和特征 3.应力腐蚀机理 4.应力腐蚀控制方法

8.1.2 应力腐蚀 1. 应力腐蚀概述(英文缩写SCC，stress corrosion crack) 2. 应力腐蚀发生的条件和特征 3. 应力腐蚀机理 4. 应力腐蚀控制方法 指金属材料在特定腐蚀介质和拉应力共同作用下发生的脆性 断裂。是应力与环境共同作用下的腐蚀行为，是局部腐蚀的一大 类型。 分为：应力腐蚀、腐蚀疲劳、磨损腐蚀、湍流腐蚀、冲蚀等。 在这类腐蚀中受拉应力作用的应力腐蚀是危害最大的局部腐 蚀形式之一，材料会在没有明显预兆的情况下突然断裂

应力腐蚀发生的条件 ①敏感材料 合金比纯金属更易发生应力腐蚀开裂。 ②特定的腐蚀介质 对于某种合金，能发生应力腐蚀断裂与其所处的特定的腐 蚀介质有关。而且介质中能引起$CC的物质浓度一般都很低。 ③拉伸应力 拉伸应力有两个来源。一是残余应力（加工、冶炼、装配过 程中产生)、温差产生的热应力及相变产生的相变应力；二是材 料承受外加载荷造成的应力。 另外，从电化学角度看，SCC在一定的临界电位范围内产生

应力腐蚀发生的条件 ① 敏感材料 ② 特定的腐蚀介质 ③ 拉伸应力 合金比纯金属更易发生应力腐蚀开裂。 对于某种合金，能发生应力腐蚀断裂与其所处的特定的腐 蚀介质有关。而且介质中能引起SCC的物质浓度一般都很低。 拉伸应力有两个来源。一是残余应力(加工、冶炼、装配过 程中产生)、温差产生的热应力及相变产生的相变应力；二是材 料承受外加载荷造成的应力。 另外，从电化学角度看，SCC在一定的临界电位范围内产生

应力腐蚀断裂特征 应力腐蚀断裂从宏观上属于脆性断裂。即使塑性 很高的材料也无颈缩、无杯锥状现象。由于腐蚀介 质作用，断口表面颜色呈黑色或灰黑色。晶界断裂 呈冰糖块状，穿晶断裂具有河流花样等特征。SCC断 口微观特征较复杂，视具体合金与环境而定，显微 断口上往往可见腐蚀坑及二次裂纹

应力腐蚀断裂特征 应力腐蚀断裂从宏观上属于脆性断裂。即使塑性 很高的材料也无颈缩、无杯锥状现象。由于腐蚀介 质作用，断口表面颜色呈黑色或灰黑色。晶界断裂 呈冰糖块状，穿晶断裂具有河流花样等特征。SCC断 口微观特征较复杂，视具体合金与环境而定，显微 断口上往往可见腐蚀坑及二次裂纹