致谢 26

参考文献 27

第一章 绪论

1。1 不锈钢

不锈钢（Stainless Steel）是指一些在腐蚀介质环境中具有很高的耐腐蚀性与化学 稳定性的钢。将以耐腐蚀性为主要特征，同时碳含量不超过 1。2%，铬含量大于等于 10。5%的钢定义为不锈钢[1]。

1。1。1 奥氏体不锈钢

奥氏体不锈钢是指被镍或锰、氮充分合金化的在室温下具有奥氏体组织的铁铬合 金。奥氏体不锈钢含有较多的 Cr、Ni 等元素，奥氏体不锈钢具有许多特性：很高的 耐腐蚀性；很高的塑性；易加工变形成各种形状；焊接性强；韧度高；没有冷脆倾向； 由于奥氏体不锈钢的结构是面心立方，所以其没有磁性；高温下没有同素异构转变。 由于奥氏体不锈钢具有优异的耐酸性、抗氧化性、抗高温和低温性能，所以在很多工 业领域都有广泛的用途。

奥氏体钢中最重要的合金元素 Cr 具有使钢易钝化，提高耐蚀性的作用，耐蚀性 随着 Cr 含量的增加而增加；Cr 除了能够提高钢的耐腐蚀（如晶间腐蚀、缝隙腐蚀、 点蚀等）性能外，还能够显著提高该类钢的抗高温腐蚀等性能。Ni 作为奥氏体不锈 钢的主要元素，起形成和稳定奥氏体的作用，Ni 是扩大奥氏体区的元素，扩大钝化 范围，提高钢的抗蚀性能。此外，随着镍含量的增加，碳化物析出量增加。所以不锈 钢中碳的溶解度就会变小[2]。

1。2 不锈钢的腐蚀类型

不锈钢的主要腐蚀机理是在特殊环境下形成一层致密、稳定的表面氧化膜，防止 氧化介质的浸入使不锈钢达到耐腐蚀性。但是不锈钢的晶间腐蚀发生在高温腐蚀环境 中；当在卤素离子腐蚀环境中，点腐蚀会发生。这些局部腐蚀会导致大量不锈钢的失 效事故 [3][4]。

1。2。1 点腐蚀

由于不锈钢表面缺陷位置处的钝化膜容易被卤素离子侵入，从而导致该处钝化膜 溶解产生点腐蚀。一般点蚀产生的条件有三种：（1）金属钝化膜表面上的点的破坏会导致钝化膜基底和其他部分形成活化-钝化腐蚀电位。（2）当吸附在合金表面的卤素 离子，特别是氯离子不均匀时，合金表面钝化膜会因受到破坏而不平衡。（3）不锈钢 达到一个临界电位[5]。

1。2。2    晶间腐蚀

晶间腐蚀是金属材料在稳定的腐蚀介质中沿着材料的晶界发生的一种局部腐蚀, 形成过程是腐蚀介质沿晶界渗入基体内部。在一般情况下，观察不到晶间腐蚀迹象， 但在显微镜下可以看到其网络腐蚀结构。晶间腐蚀的主要原因有 2 个：一种是不锈钢 在高温环境下的晶界会出现一个相位，这些沉淀物会首先被腐蚀从而发生晶间腐蚀。 另一种是由于过饱和的碳全部析出，导致碳化物分布在晶界处，形成相应的贫 Cr 区， 从而发生晶间腐蚀[6]。

1。3   金属的高温氧化

1。3。1   高温氧化的基本过程

大多数金属在大气中都会发生氧化，但在室温下金属材料的氧化过程是很缓慢 的。金属的高温氧化过程是腐蚀领域中最基本的一种形式。金属在高温环境下的氧化 行为一般都比较剧烈而且过程都非常复杂。金属的高温氧化过程开始于金属表面上的 氧分子的吸附，氧原子可以扩散或者溶解在金属晶格内，而当氧原子达到饱和状态并 且金属和氧的亲和力足够大时，金属离子就会和氧原子在金属的表面反应生成氧化物 的晶核，晶核长大后就形成氧化物保护膜层。在形成氧化膜之后，金属的氧化过程将 受到界面反应和传质过程两个步骤的控制。因此，当不同的控制步骤进行时，氧化动 力学规律也不同。另外，从外部和内部两方面分析了影响金属温度的因素。反应的温 度、压力、气相的化学成分、流速等都属于外在因素；而金属的化学成分、金属微观 组织结构和表面处理状态等则都属于内在因素[7]。