金屬材料跟周邊環境間產生的電化學或者化學反應而導致材料被破壞或者使材料產生變質的現象稱為金屬材料腐蝕。金屬腐蝕產生的重要條件為所處環境中必須具有能夠讓金屬發生氧化的物質，這種物質能夠與金屬構成熱力學不穩定體系。金屬發生腐蝕的類型可以分局部腐蝕跟均勻腐蝕，其中局部腐蝕包括孔蝕、應力腐蝕、縫隙腐蝕等。對于雙(shuang)相(xiang)不銹鋼來講，點蝕和應力腐蝕都具有沒有明顯預兆、不易被察覺、破壞性極大的特點，是在化工生產、海洋等行業中經常遇到的問題，所以雙相不銹鋼的應力腐蝕破裂和孔蝕(shi)受到了研究者的廣泛關注。


1. 均勻腐蝕


  均勻腐蝕（Uniform Corrosion)表示腐蝕環境中于(yu)(yu)(yu)金屬(shu)所有表面(mian)(mian)(mian)或者金屬(shu)表面(mian)(mian)(mian)絕大多(duo)數(shu)區(qu)域(yu)進行的腐蝕，因而也(ye)可稱為全(quan)面(mian)(mian)(mian)腐蝕，其往往能夠導致(zhi)金屬(shu)變薄。從重量角(jiao)度(du)來說，均勻腐蝕是金屬(shu)材料最大破壞(huai)程度(du)的代表，導致(zhi)的金屬(shu)損耗最為嚴重，但是由于(yu)(yu)(yu)其發生在金屬(shu)的全(quan)部表面(mian)(mian)(mian)，易于(yu)(yu)(yu)發現和控制，因而從技術(shu)層面(mian)(mian)(mian)來說其危害性不大。


2.點蝕


  點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)又稱小孔腐蝕(shi)(shi)、孔蝕(shi)(shi)或者點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)，是集中(zhong)在金(jin)屬(shu)表面較小區域內、能夠(gou)向金(jin)屬(shu)內部發展(zhan)、直徑(jing)小而(er)深(shen)(shen)(shen)的(de)一類腐蝕(shi)(shi)狀態。小孔腐蝕(shi)(shi)的(de)嚴重程度一般用(yong)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)系(xi)數（蝕(shi)(shi)孔的(de)最大深(shen)(shen)(shen)度和金(jin)屬(shu)平(ping)均腐蝕(shi)(shi)深(shen)(shen)(shen)度之間(jian)的(de)比值）表征，點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)系(xi)數越高，點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)產(chan)生的(de)程度越深(shen)(shen)(shen)。當氧化劑跟鹵素離子同時存在時，就會(hui)導致金(jin)屬(shu)局部溶解(jie)進而(er)形成孔穴促(cu)進點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)的(de)產(chan)生。


 a. 點蝕產生(sheng)的主要(yao)條件


 ①. 一般情況下(xia)點蝕較容易發(fa)生在表(biao)面(mian)具有陰極性鍍(du)層(ceng)或表(biao)面(mian)存在鈍(dun)化膜的(de)金屬(shu)上。當金屬(shu)表(biao)面(mian)這些(xie)膜的(de)局部(bu)位置產生破(po)壞(huai)，裸露出(chu)的(de)新(xin)表(biao)面(mian)（陽(yang)極）與該膜層(ceng)未被破(po)壞(huai)區域（陰極）就會形成活化－鈍(dun)化腐蝕電池，進而導致(zhi)腐蝕朝著金屬(shu)內部(bu)縱(zong)深處發(fa)展促進小孔的(de)生成。


 ②. 點蝕(shi)常發(fa)生于含(han)有特(te)殊離(li)(li)子(zi)的腐(fu)蝕(shi)環(huan)境(jing)中(zhong)，例如，雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼對鹵素離(li)(li)子(zi)比較(jiao)敏感，如氯(lv)離(li)(li)子(zi)、溴離(li)(li)子(zi)、碘離(li)(li)子(zi)等(deng)，這(zhe)些鹵素離(li)(li)子(zi)會不(bu)均(jun)(jun)勻(yun)吸附在雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的表面(mian)(mian)，進而促(cu)進材料表面(mian)(mian)膜發(fa)生不(bu)均(jun)(jun)勻(yun)破壞。


 ③. 點(dian)蝕的發(fa)(fa)生存在(zai)一個臨界電(dian)位，這個電(dian)位被(bei)稱為點(dian)蝕電(dian)位或者擊穿電(dian)位，一般情(qing)況下當電(dian)位高于點(dian)蝕電(dian)位時會發(fa)(fa)生點(dian)蝕。


 b. 點蝕機理


  點蝕的發生主要有三個階(jie)段：


 ①. 蝕孔成核


     鈍(dun)(dun)化(hua)膜吸(xi)(xi)(xi)附(fu)跟破(po)壞(huai)理論(lun)(lun)(lun)可以(yi)(yi)用來解釋蝕孔(kong)成(cheng)核(he)的(de)(de)(de)原因(yin)(yin)。鈍(dun)(dun)化(hua)膜破(po)壞(huai)理論(lun)(lun)(lun)認為：因(yin)(yin)為腐蝕性陰離子(zi)(zi)半徑比較(jiao)小，因(yin)(yin)而(er)(er)當其吸(xi)(xi)(xi)附(fu)在雙相不銹(xiu)鋼表(biao)面(mian)(mian)鈍(dun)(dun)化(hua)膜上時(shi)就會(hui)很(hen)(hen)容(rong)易穿透鈍(dun)(dun)化(hua)膜，進(jin)而(er)(er)導(dao)(dao)(dao)致(zhi)(zhi)“氧(yang)化(hua)膜受到污染”及促進(jin)強烈的(de)(de)(de)感應離子(zi)(zi)導(dao)(dao)(dao)電(dian)的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)，因(yin)(yin)此(ci)于(yu)一定點(dian)處該膜可以(yi)(yi)保(bao)持比較(jiao)高的(de)(de)(de)電(dian)流密度，導(dao)(dao)(dao)致(zhi)(zhi)陽離子(zi)(zi)無規(gui)律移動(dong)進(jin)而(er)(er)變得活躍(yue)，當溶液一膜之(zhi)(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)界(jie)面(mian)(mian)電(dian)場到達某個(ge)臨界(jie)值時(shi)就會(hui)產(chan)(chan)生(sheng)點(dian)蝕。鈍(dun)(dun)化(hua)膜吸(xi)(xi)(xi)附(fu)理論(lun)(lun)(lun)指(zhi)出點(dian)蝕的(de)(de)(de)產(chan)(chan)生(sheng)是氧(yang)跟氯離子(zi)(zi)之(zhi)(zhi)間(jian)競爭吸(xi)(xi)(xi)附(fu)導(dao)(dao)(dao)致(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)，因(yin)(yin)為當氯離子(zi)(zi)取代了(le)金(jin)(jin)屬(shu)表(biao)面(mian)(mian)氧(yang)的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)點(dian)后(hou)就會(hui)產(chan)(chan)生(sheng)可溶性的(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)－羥(qian)－氯絡合物，導(dao)(dao)(dao)致(zhi)(zhi)金(jin)(jin)屬(shu)表(biao)面(mian)(mian)膜發生(sheng)破(po)壞(huai)進(jin)而(er)(er)促進(jin)了(le)點(dian)蝕的(de)(de)(de)產(chan)(chan)生(sheng)，蝕核(he)產(chan)(chan)生(sheng)以(yi)(yi)后(hou)這(zhe)個(ge)點(dian)依然有再鈍(dun)(dun)化(hua)的(de)(de)(de)能力(li)(li)，如果該點(dian)的(de)(de)(de)再鈍(dun)(dun)化(hua)能力(li)(li)很(hen)(hen)強，蝕核(he)就不會(hui)繼續(xu)變大。小蝕孔(kong)表(biao)現為開放式的(de)(de)(de)狀(zhuang)態(tai)，在晶(jing)界(jie)上碳(tan)化(hua)物沉積、金(jin)(jin)屬(shu)內部硫化(hua)物夾雜及晶(jing)界(jie)、金(jin)(jin)屬(shu)表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)劃痕、位錯露頭等缺陷處更容(rong)易形(xing)成(cheng)蝕核(he)。


 ②. 蝕孔生長階段


   蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)(kong)生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)之(zhi)后，孔(kong)(kong)(kong)(kong)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)發(fa)展是(shi)十分迅速的(de)(de)(de)，一般用自(zi)催化(hua)過(guo)程(cheng)來解釋蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)(kong)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)長，如圖所示。雙相不銹(xiu)鋼在(zai)存(cun)在(zai)氯離(li)子的(de)(de)(de)溶(rong)液(ye)中，陰極(ji)處會(hui)(hui)發(fa)生(sheng)(sheng)吸氧反應使孔(kong)(kong)(kong)(kong)內(nei)(nei)氧的(de)(de)(de)濃(nong)度降(jiang)低，然而(er)(er)孔(kong)(kong)(kong)(kong)外(wai)的(de)(de)(de)氧、氧濃(nong)度依然較高，所以孔(kong)(kong)(kong)(kong)內(nei)(nei)外(wai)的(de)(de)(de)“供養差異(yi)電(dian)池(chi)”較容易形成(cheng)(cheng)。在(zai)孔(kong)(kong)(kong)(kong)內(nei)(nei)金(jin)屬離(li)子連續(xu)變多的(de)(de)(de)情況(kuang)下，蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)(kong)外(wai)的(de)(de)(de)氯離(li)子會(hui)(hui)向孔(kong)(kong)(kong)(kong)內(nei)(nei)移動(dong)從而(er)(er)達(da)到能夠維持溶(rong)液(ye)電(dian)中性的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。此外(wai)，孔(kong)(kong)(kong)(kong)內(nei)(nei)金(jin)屬離(li)子漸漸變多并發(fa)生(sheng)(sheng)水解導致(zhi)蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)(kong)內(nei)(nei)部H+濃(nong)度不斷升高，這時蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)(kong)內(nei)(nei)部酸化(hua)就(jiu)會(hui)(hui)造成(cheng)(cheng)孔(kong)(kong)(kong)(kong)內(nei)(nei)的(de)(de)(de)金(jin)屬材料表現為活(huo)化(hua)溶(rong)解狀(zhuang)態；而(er)(er)蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)(kong)外(wai)部的(de)(de)(de)表面膜由于依然保(bao)持鈍態進(jin)而(er)(er)形成(cheng)(cheng)了活(huo)化(hua)（蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)(kong)內(nei)(nei)）－鈍化(hua)（蝕(shi)(shi)孔(kong)(kong)(kong)(kong)外(wai)）電(dian)池(chi)，促使金(jin)屬不斷產生(sheng)(sheng)溶(rong)解，進(jin)而(er)(er)導致(zhi)孔(kong)(kong)(kong)(kong)蝕(shi)(shi)按(an)照自(zi)催化(hua)的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)繼(ji)續(xu)發(fa)展，促使腐蝕(shi)(shi)產生(sheng)(sheng)。


圖1.jpg


 ③. 蝕孔(kong)再鈍化階段


  蝕(shi)孔(kong)內(nei)金(jin)(jin)屬(shu)發(fa)(fa)生(sheng)的(de)(de)(de)再鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)會(hui)導(dao)致孔(kong)蝕(shi)進(jin)行到某(mou)個深度之(zhi)后(hou)就不會(hui)繼續進(jin)行了(le)。造成(cheng)蝕(shi)孔(kong)再鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)成(cheng)因有三種：一是(shi)蝕(shi)孔(kong)內(nei)電位朝著(zhu)負方向移(yi)動(dong)至小(xiao)于保(bao)護電位（E.)時金(jin)(jin)屬(shu)就會(hui)進(jin)入到鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)區(qu)域，金(jin)(jin)屬(shu)再鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)的(de)(de)(de)產生(sheng)也可(ke)能是(shi)周邊區(qu)域的(de)(de)(de)孔(kong)蝕(shi)劇(ju)烈發(fa)(fa)展或腐蝕(shi)介質的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)還原電位降低所造成(cheng)的(de)(de)(de)；二是(shi)金(jin)(jin)屬(shu)表(biao)面鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)膜比(bi)較(jiao)脆(cui)弱的(de)(de)(de)區(qu)域被(bei)消除，如夾雜物及晶(jing)間沉淀，金(jin)(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)再鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)有可(ke)能在其被(bei)消除之(zhi)后(hou)而(er)產生(sheng)；三是(shi)蝕(shi)孔(kong)內(nei)部(bu)的(de)(de)(de)歐(ou)姆電壓會(hui)隨著(zhu)孔(kong)蝕(shi)的(de)(de)(de)生(sheng)長而(er)漸漸變大，導(dao)致蝕(shi)孔(kong)內(nei)部(bu)的(de)(de)(de)電位轉移(yi)到鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)區(qu)域，從而(er)使金(jin)(jin)屬(shu)發(fa)(fa)生(sheng)再鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)現象。


 3. 縫(feng)隙(xi)腐蝕


    金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)跟非金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)或(huo)者金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)跟金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)表面具有縫(feng)隙，并(bing)且腐(fu)蝕(shi)介質也同時存在時產生的腐(fu)蝕(shi)稱為(wei)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)。通常情況(kuang)下，縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)發生的縫(feng)寬為(wei)0.025~0.1mm,這(zhe)個寬度能(neng)夠讓電解質溶液進(jin)入(ru)，進(jin)而(er)導致縫(feng)隙內部(bu)跟外(wai)部(bu)的金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)組成短路電池發生強(qiang)烈的腐(fu)蝕(shi)，并(bing)且縫(feng)隙內部(bu)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)作為(wei)陽極，縫(feng)隙外(wai)部(bu)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)作為(wei)陰極。其(qi)擴展機理與點(dian)蝕(shi)類似都是自催化過程(cheng)，但是始(shi)發的機理是不一樣的，此外(wai)就同一種金(jin)(jin)(jin)屬(shu)(shu)而(er)言相，對于點(dian)蝕(shi)較(jiao)易產生縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)。


 4. 晶間腐蝕


   在(zai)特(te)定的(de)(de)(de)(de)腐蝕環境中，沿著或者緊挨(ai)著金(jin)屬(shu)晶(jing)(jing)粒邊界產生的(de)(de)(de)(de)腐蝕稱(cheng)為晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐蝕。晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐蝕是(shi)(shi)(shi)一種局部破壞現(xian)象，可以讓金(jin)屬(shu)晶(jing)(jing)粒之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)結合力(li)消失。當(dang)金(jin)屬(shu)發生晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐蝕并且(qie)有應(ying)力(li)對其(qi)進行作用(yong)時，金(jin)屬(shu)的(de)(de)(de)(de)強度就會(hui)幾乎(hu)全部喪(sang)失、會(hui)沿晶(jing)(jing)界發生斷裂，但(dan)是(shi)(shi)(shi)金(jin)屬(shu)發生的(de)(de)(de)(de)這種破壞是(shi)(shi)(shi)不易被觀(guan)察到的(de)(de)(de)(de)，因為在(zai)其(qi)表面依然會(hui)呈現(xian)出一定的(de)(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)光澤，所以晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐蝕是(shi)(shi)(shi)一類(lei)比較危險的(de)(de)(de)(de)腐蝕。


 5. 應力腐(fu)蝕


 應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)破裂（SCC)是指在(zai)(zai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)介質和拉伸應(ying)力兩(liang)者共(gong)同(tong)影響下造成金屬發生脆(cui)性(xing)斷裂的(de)現象。材料(liao)與介質的(de)匹配(pei)性(xing)是應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)破裂的(de)一(yi)個主要特(te)點之(zhi)一(yi)。應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)破裂是在(zai)(zai)無(wu)顯著征(zheng)兆的(de)情況下突然(ran)發生的(de)，因(yin)而破壞性(xing)及(ji)危險性(xing)極大，在(zai)(zai)不(bu)銹鋼腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)破壞形(xing)式(shi)中，應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)占(zhan)20%以上，因(yin)此，雙相不(bu)銹鋼的(de)應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是一(yi)個很重要的(de)實際(ji)問題(ti)。