1耐蚀金属材料课程练习题答案 - 图文

一、选择题

1为了提高合金的耐蚀性，向材料中加入强的阴极性元素金属，属于以下哪种 方法 A降低阳极相活性 。 2、 同样加入强阴极性元素，有的合金耐腐蚀，有的却不耐蚀。其原因是 A前者处于可钝 化的，后者不是 。

3、 为提高铁金属材料耐蚀性,铬是一种常添加的元素，主要起以下作用合金易进入钝态区。

4、 加入Cu P、Cr元素的耐候钢具有较好的耐大气腐蚀性，机理是 D形成致密腐蚀产物膜 理论。

丁属产生晶间腐蚀应满足的条件是 C在腐蚀的环境中，只要其晶粒与晶界物一化状 态和电化学性能不同

6、 奥氏体不锈钢中添加―Nb元素的主要作用是 C作为稳定化元素抑制碳化铬的生成 7、 黄铜脱锌属于以下哪种腐蚀类型 E选择性腐蚀 。 8、 下列哪种热处理工艺对 1Cr18Ni9Ti的抗晶间腐蚀是必须的 B稳定化处理

9、 加入了稳定化元素 Ti、Nb的奥氏体不锈钢，去卩没有达到耐腐蚀的目的。这可能是该钢种 在使用前没能进行过 _________ 处理。

10、 海水腐蚀环境中，以下哪个区域腐蚀最严重 A飞溅带 。 11 .以下关于可逆氢脆说法错误的是

C形变速率越大，氢脆越敏感 _______

C液氮、硫化物、苛性碱溶液 12、 碳钢在下列哪一组环境中，最可能会产生应力腐蚀破裂 13、 应力腐蚀破裂敏感性最小的不锈钢是 14、 含碳量最高的不锈钢是

B 铁素铁不锈钢

。

A马氏体不锈钢 A黄铜

15、 “季裂”产生于下列哪种铜合金

16、 在下列状况下，碳钢在硫酸中是可以使用的

D 浓度＞65%且温度＜65C

17、 具有相对较强的抗还原性介质和氯离子侵蚀的合金元素是 18、 抗高温硫化物腐蚀常用钢除了采用奥氏体不锈钢外，广泛采用 19、 高硅铸铁中 Si的含量一般控制在 C 14.5 %?18 % 20、 高温下稳定奥氏体组织能力较强的元素是

C Mo 。

A Cr- Mo钢 。

D N 。

D三者都是

。

21、 钛及钛合金之所以具有优异的耐蚀性，是在于钛的氧化膜 22、 钢在高温区连续冷却转变过程中 腐蚀性能最差，这是因为

，出现珠光体、索氏体和屈氏体，其中的屈氏体组织抗

D以上都是

。

C屈氏体组织中较弥散的碳化物增加了有效阴极面积 ________

23、 奥氏体不锈钢的焊接出现刀状晶间腐蚀，一般是 24、 可氢脆的显著特征表现于

D延迟性、低应力、低温度、低速变 ________

B晶间腐蚀、应力腐蚀

25、 和18 -8奥氏体共存的少量铁素体对下列腐蚀抗力是有利的 一项指标，即

B HRc w 22

26、 产生钢的硫化物应力腐蚀因素有： H2S浓度、温度和溶液的pH值。但材料的强度通常是

27、 钢铁材料合金化对以下哪个海水环境的耐蚀性影响最不明显 D海泥带 28、 镍在非氧

化性稀酸、有机酸中具有较好的耐蚀性，最主要的原因是D镍的腐蚀产物具有 保护性 29、 除工业纯钛外，各类钛合金中几乎都添加 二、填空题

1、在一定的腐蚀介质中，纯金属的耐蚀性可以从

D AI

纯金属的热力学稳定性 、

进行判定。

纯金属的钝化能力 和纯金属是否能产生良好保护性的腐蚀产物

2、 耐蚀合金化途径中可通过加入强的阴极性元素提高材料的耐蚀性，但这种方法的使用是

有条件的，首先 腐蚀体系可钝化 3、 常见的局部腐纟 — 间腐蚀 。

，其次 所加阴极合金元素的活性要与腐蚀体系相适应

、电偶腐蚀、选择性腐蚀、缝隙腐蚀莉—晶

。

4、 常见的应力作用下的腐蚀有 应力腐蚀疲劳 、 应力腐蚀破裂 、 氢脆 和 磨损腐 蚀 。 5、 产生点蚀的主要条件表面生成钝化膜的金属、腐蚀介质中有特殊离子、 点蚀发生在点蚀电位以上二

6、 防止点蚀的主要措施 改善介质、选用耐点蚀的合金材料 、阴极保护、对合金表面进行钝 化处理、使用缓蚀剂。

7、 导致材料发生晶间腐蚀的金属学因素有 晶界上异相的析出、刃型位错及空位在晶界处的 积集、溶质（包括杂质）原子在晶界处的偏析

和晶界处应力较大。

8^止晶间腐蚀的措施有降低合金含碳量、钢种加入足够量的钛和铌 、 适当热处理、采用适当的冷加工及调整钢的成分。

9、 非敏化态晶间腐蚀产生的原因是 杂质元素等在晶界吸附。

10、 防止缝隙腐蚀的措施 合理设计、电化学保护、选材和缓蚀剂的应用。

11、 应力腐蚀断裂涉及到 环境因素、力学因素 和金属学因素 三个方面。为防止应力腐蚀 断裂，降低或消除应力的措施有 改进结构设计、消除应力处理 和按照断裂力学进行结构设计 。

12、 脆性材料比塑性材料出现氢脆破坏的可能性要大，并且氢脆的显著特征是

延迟破坏、低的脆性温度、低的应变速率、对高强度钢和氢量敏感 。

13、 合金中添加元素钼，其耐蚀特点是 增加钝化能力使其具有抗还原性介质腐蚀、耐氯离 子腐蚀、耐点蚀 。

14、 TTS曲线是研究 加热温度、 时间 和 晶间腐蚀倾向 关系的曲线。 15、 奥氏体不锈钢焊接后，可能出现晶间腐蚀的部位是 提高了钢的耐大气腐蚀性。 17、 硫化物应力腐蚀破裂的本质是

氢脆。

18、 在合成氨设备的选材上，要求同时防止 氢腐蚀 和 氮化脆化。 19、 双相不锈钢中 N是避免出现点蚀和缝隙腐蚀的重要元素。

20、 常见不锈钢类型中，含碳量较高的是 马氏体不锈钢，一般不含 Ni的是 铁素体 不锈钢，使

用量最广泛的是 奥氏体 不锈钢。

21、 奥氏体不锈钢在氧化性酸中具有较好的耐蚀性，但在高浓度硝酸中不耐蚀，原因是 处 于过钝化状态 。

22、 不锈钢材料产生点蚀的敏感位置是

钝化膜表面。

23、 在氧化性介质中，高铬钢容易形成b相。它不仅会产生 晶间 腐蚀,同时会引起钢的 脆 化，尤在400?520C下长期加热或缓冷时最甚。

24、 钢的热处理影响到耐蚀性能， 在化学成分相同的情况下， 过冷奥氏体在高温区转变的珠 光体、索氏体和屈氏体三种组织中，耐蚀性最好的是 屈氏体 。

同的腐蚀速率，其中腐蚀速率最大的是

飞溅带 。

Cr 、_SL、

Ni。

珠光体、其次是 索氏体，最差的是

焊缝区、熔合线附近、母材敏 化区。

16、 低合金钢中添加合金元素 Cr、 Cu、_P_，能促进非晶态的 FeOOH的生成，有效地

25、 金属材料在海洋环境中依所处的不同位置（飞溅带、潮差带、全浸带、海泥带）具有不 26、 为提高普通铸铁的耐蚀性，常加的合金元素是 28、 合金中含有钼使抗点蚀性提高，是以加入 29、 氢损伤包括氢脆、 氢鼓泡和氢腐蚀 。 30、 碳钢产生碱脆的界限温度是 在30%付近 。

31、 抗高温硫化物腐蚀常用的钢种是

Cr - Mo 。

60 C，最容易发生在溶液沸点附近

，NaOH敏感浓度是

27、 黄铜是 铜锌 合金，白铜是 铜镍 合金，常见的青铜是 铜锡 合金。

铬 足够量为前提条件。

32、 为了提咼铸铁的耐蚀性，

中加入Si兀素，称为咼硅铸铁，Si含量一般控制在

在其14% —18%，其作用主要是 形成SiO2保护膜提高耐蚀性 。 33、 18-8奥氏体不锈钢白 — 锈钢以 Cr为主要合金元素，含量 一般在 12%— 30%。

34、 金属钛具有优异的耐蚀性是因为 在氧化环境中极易钝化 。 35、 焊接对金属氢脆的影响从 敏感的金相组织 、 含有足够量的氢 和 存在足够大的拉应力 方面产生。 36、 金属材料高温强化机制主要有 固溶强化、弥散强化、晶界强化。 37、 耐热合金种类主要有 铁基、飞基、钴基^ 三、名词解释

1、 固溶处理：为使奥氏体不锈钢减少晶间腐蚀倾向， 加热到1050 —1100 C,然后快速冷却， 这种处理方法叫做固溶处理。

2、 敏化处理：奥氏体不锈钢在 650C左右的热处理叫敏化处理，一般经过敏化处理会析出 碳化铬，产生晶间腐蚀。

3、 稳定化处理：含Ti、Nb等元素的18— 8钢，在经过固溶处理后，加热到碳化铬熔化温 度之上，碳化钛（铌）熔化温度之下，进行热处理，然后空冷，叫做稳定化处理。

4、 塔曼定律：将较稳定的 A组分固溶到较活泼的 B组分中，当A组分的原子浓度达到 n/8 （n=1,2,3,4,5,6 ……）时，固溶体的耐蚀性能得到剧烈变化。 5、 电动序：指按金属标准电极电位高低排序的表。

6、 电偶序：电偶序就是将金属材料在特定的电解质溶液中实测的腐蚀（稳定）电位值按高 低（或大小）排列成表的形式。

7、 电偶腐蚀：当两种金属或合金相接处，在溶液中可以发现在该溶液中电位较负的金属腐 蚀速度加大，而电位较正的金属受到保护，这种现象叫做电偶腐蚀。

8、 氢腐蚀：低碳钢在高温高压的氢气环境中使用时，钢中的碳（ Fe3C）和氢气反应生成甲 烷，会造成表面严重脱碳和沿晶网络裂纹，使强度大大下降。

9、 氢鼓泡：由于氢进入金属内部，聚集在金属的夹杂物，气孔，微缝隙处，促使空穴处形 成氢分子，产生很高的内部氢应力，导致金属鼓泡和显著畸变。

10、 氢脆：氢脆是溶于钢中的氢，聚合为氢分子，造成应力集中，超过钢的强度极限，在钢 中形成细小的裂纹现象。

11、 可逆氢脆：处于固溶状态下的氢的合金在慢速变形的情况下产生的脆性断裂， 它对应力 是可逆的，故称为可逆氢脆。在未出现裂纹前去除负载， 静止一段时间重新高速变形， 材料 恢复原来的塑形。

12、 不可逆氢脆：包括氢腐蚀，氢鼓泡，氢化物型氢脆。这三种氢损伤将造成金属永久性损 伤，使材料的塑形或强度降低，即使去除了氢，也不能消除。

13、 敏化态晶间腐蚀：奥氏体不锈钢在 500—850C热处理时，在晶界处出现含高铬的碳化 铬，导致晶界处贫铬，致使达不到钝化所需的含铬量，不能钝化，出现晶间腐蚀。

14、 非敏化态晶间腐蚀：固溶的奥氏体不锈钢中， 由于钢中存在杂质在晶界处析出导致晶间 腐蚀。

15、 TTS曲线：表面晶间腐蚀倾向和加热温度及时间关系的曲线，利用该曲线可制作不锈钢 热处理制度和焊接工艺。

16、 应力腐蚀断裂：指金属结构在拉伸应力和腐蚀环境的共同作用下引起的断裂。 17、 腐蚀疲劳：指在循环应力和腐蚀环境双重作用下所产生的一种严重腐蚀破坏形式。 18、 季裂：加工的黄铜，在含氨和氯离子的大气中所产生的破坏过程。

19、 黄铜脱锌：黄铜中较活泼的锌组元被优先腐蚀，剩下电位较正的铜组元。 20、 蠕变：金属或合金在较低应力和高温的长时间作用下发生的缓慢塑性变形。 21、 磨损腐蚀：由于腐蚀性流体和金属表面间的相对运动而引起金属的加速破坏。 22、 奥氏体不锈钢刀状腐蚀：稳定型不锈钢等进行焊接时，热影响区中被加热到 1100C以 上直至熔合线的部位，由于稳定型碳化物被溶解， 随后又经快速冷却，使钢失去稳定化作用。 随后再在500— 800C工作时，此区域会因碳化铬的析出而产生晶间腐蚀。

简答：

1、请比较下列钢种的晶间腐蚀倾向

A.1 Cr18Ni9+1100C （1h）+ 水冷 B.1 Cr18Ni 9+1100C + 水冷 +650C （2h）+ 炉冷

C. 1Cr18Ni9Ti+1100C (1h)+ 水冷 +650C(2h)+ 炉冷 D. 1Cr18Ni9Ti+1100C (1h)+ 水冷 +860C(5h)+ 炉冷

【解答】在1100 C保温1h即经固溶处理，减小了晶间腐蚀倾向

650C保温2h并缓冷，即对试样进行敏化处理， 形成铬的碳化物并连续分布在晶界上， 在晶 界形成贫铬区，增加了钢的晶间腐蚀倾向。

加入强碳化物元素 Ti 有效阻止了碳化铬的析出，避免了贫铬区的出现，有利于减少精简腐 蚀倾向，但必须以稳定化处理为前提，即 860 C保温5h 故晶间腐蚀倾向由大到小排列顺序为 B>C>A>D

2、为什么金属材料的可逆氢脆往往在较低温度与较低应变速度的条件下发生？两者间有何 关联

答：氢位错认为氢脆只发生在一定的温度和形变速度范围内。当温度低于临界温度 T0时含 氢的合金在形变过程中可能形成气团， 若温度不太低而形变速度较低时， 则氢原子的扩散速 度就与位错不能自由移动成为“钉扎”作用，引起材料局部硬化，造成氢脆。

【由图知】： 1. 当形变速率为 V1 时，温度低于 Th, 氢扩散速度较小落后于位错运动不能形成 气团不发生氢脆。2?当温度接近Th时氢扩散与位错运动相适应，材料塑性降低。 3.当温度 升至Th'氢扩散速度完全适应位错运动，塑性达最低。

4.当温度升高至T0时，形成的气团

5.当温度到TO'由于热扩散速 由于高温热扩散均匀向四周扩散，氢浓度下降，塑性回升。 度大于气团形成速度，氢不再富集，氢脆消失，塑性恢复。 当形变速度为V2(V2>V1)时开始出现氢脆的温度必然高于 在更高的温度V1 时清脆温度 , 因为形变提高要 才能使氢原子跟上位错运动。当升至临界速度 位错运动，氢脆消V1 时，氢原子扩散永远跟不上 失。

3. 应力腐蚀与腐蚀疲劳的异同处表现在哪些方面？ 相同之处：都是在力载荷和腐蚀环境作用下的一种破坏形式。

不同之处： 介质】应力腐蚀讲求的是介质与环境的匹配性。即特定的环境，而腐蚀疲劳不 是。 【力的类型】应力腐蚀是拉伸应力，而腐蚀疲劳是交变应力。

【力的大小】 在大多数产生应力腐蚀的系统中， 都有一个临界应力值。 而腐蚀疲劳为表观应 力极限。

【发生的敏感电位范围】 应力腐蚀为活化 -阴极保护电位过渡， 活化 -钝化电位过渡区， 钝化 - 过钝化电位过渡区。腐蚀疲劳无。

【裂纹的类型】应力腐蚀为晶间型，穿晶型和混合型，分支多成树根状，端部较尖。而腐蚀 疲劳大多为穿晶型，裂纹尖端成钝态，扩展过程中出现分支。

4. 从热处理工艺和焊接影响角度分析铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的差别 答：【热处理】1.铁素体不锈钢 900C以上急冷产生晶间腐蚀倾向；奥氏体不锈钢通过急冷 可以避免晶间腐蚀。 2. 已经发生晶间腐蚀的铁素体不锈钢在 700-800 短时间回火减轻晶间腐

蚀而此时又是奥氏体不锈钢敏化区温度增加了晶间腐蚀。 3. 敏化温度不同 : 奥氏体不锈钢在 400C到900C/引起晶间腐蚀；铁素体不锈钢在 925C以上引起晶间腐蚀.

【焊接】 4. 出现腐蚀区域不同 :奥氏体出现在焊缝区， 紧邻融合线区， 热影响区 ; 铁素体紧邻 融合线 .5. 焊缝敏感的范围 :奥氏体不锈钢刀状腐蚀发生在融合线附近极狭窄的部位 ；铁素体 发生在距离融合先 2-3m m热影响区。

【原因】： 1.Cr 原子在铁素体中的腐蚀扩散速度比在奥氏体中的大约两个数量级故它在高温

淬火也轻易析出 Cr的CN化合物。2.高Cr铁素体不锈钢中 C/N的固溶度远比奥氏体小，从 高温冷却下来时有 CN化合物析出。3.铁素体不锈钢析出 Cr7C3较奥氏体不锈钢析出的扩散 快。4. a -Fe与丫 -Fe焊后晶间腐蚀位置不同。

5. 应力腐蚀破裂： 【条件】敏感的合金、特定的介质、一定的静应力 【机理】阳极溶解、氢脆 【因素】物理冶金因素、力学因素、介质环境因素以及电极电位的影响

【防止措施】 1、选择适当材料 2、合理设计结构、严格控制制造工艺、避免残余应力 3、消 除残余应力(严格控制腐蚀环境、添加缓蚀剂、进行保护性涂覆、采用阴极防护) 氢腐蚀：【条件】200 C以上高温、高压、氢分压大于 2MPa的环境 【机理】C+24 CH Fe 3C+2HT3Fe+CH 或 4H+FSCT3Fe+CH 【因素】温度、氢分压、冷加工变形、碳化物球化处理、稳定化元素

【防止措施】 1、选用耐氢脆型合金 2、改进工艺技术减小内氢以及做除氢处理 3、控制外氢

进入金属

6 点蚀：【条件】 1 、点蚀多发生在表面容易钝化的金属材料上或表面有阴极性镀层的金属上 2、点蚀发生于有特殊离子的腐蚀介质中 3、点蚀发生在特定临界电位以上（点蚀电位或破 裂电位）

【机理】第一阶段，蚀孔成核（萌生） ，钝化膜破坏（成相膜和吸附理论） 、第二阶段，蚀孔 生长（发展） ，闭塞电池——自催化酸化机制

【因素】 1、材料因素（元素影响、热处理影响） 2 、环境因素（卤素及其它离子、溶液 pH 值、温度、介质流动速度）

【防止措施】1、加入抗点蚀的合金元素如 Cr、Mo或降低S、C含量2、外加阴极电流电化 学保护 3、添加缓蚀剂

晶间腐蚀：【条件】 1、组织（显微结构） 因素。晶界与晶内的物理化学状态及化学成分不同， 导致其电化学性质不均匀 2、环境因素，腐蚀介质能显示出晶粒与晶界的电化学不均匀性 【机理】 1、贫铬理论 2、第二相析出理论 3、晶间吸附理论 【因素】 1、加热温度和时间 2、合金成分

【防止措施】 1、降低含碳量 2、加入固定碳的合金元素 3、重新固溶处理 4、采用双相钢如 铁素体和奥氏体双相钢有利于抗晶间腐蚀