耐腐蚀材料
——镍基合金
0908030227
彭睿
摘要：镍在许多腐蚀性苛刻的介质中,都具有很高的耐蚀性能。镍对铜、铬、铁等金属元素有较高的固溶度,因而能组成成分范围广泛的镍合金。镍基合金是一类高性能的耐蚀材料，本文介绍了镍基耐蚀材料的耐蚀特性、并与其它材料作了比较．综述了现阶段此材料的研究与发展方向，在工程中镍基耐蚀合金的种类及其应用。
关键词：镍基合金；耐蚀；电化学；发展；
镍基合金是指在650～1000℃高温下有较高的强度与一定的抗氧化腐蚀能力等综合性能的一类合金。按照主要主要性能又细分为镍基耐热合金，镍基耐蚀合金，镍基耐磨合金，镍基精密合金与镍基形状记忆合金等。高温合金按照基体的不同可分为：铁基高温合金，镍基高温合金与钴基高温合金。其中镍基高温合金简称镍基合金。主要合金元素有铬、钨、钼、钴、铝、钛、硼、锆等。其中Cr，Ai等主要起抗氧化作用，其他元素有固溶强化，沉淀强化与晶界强化等作用。镍基合金的代表材料有: Incoloy合金，如Incoloy800，主要成分为；32Ni-21Cr-Ti,Al；属于耐热合金；Inconel合金，如Inconel600，主要成分是；73Ni-15Cr-Ti,Al；属于耐热合金；Hastelloy合金，即哈氏合金，如哈氏C-276，主要成分为；56Ni-16Cr-16Mo-4W；属于耐蚀合金；Monel合金，即蒙乃尔合金，比如说蒙乃尔400，主要成分是；65Ni-34Cu；属于耐蚀合金；
镍基合金是30年代后期开始研制的。英国于1941年首先生产出镍基合金Nimonic 75(Ni-20Cr-0.4Ti)；为了提高蠕变强度又添加铝，研制出Nimonic 80(Ni-20Cr-2.5Ti-1.3Al)。美国于40年代中期，苏联于40年代后期，中国于50年代中期也研制出镍基合金。镍基合金的发展包括两个方面：合金成分的改进和生产工艺的革新。50年代初，真空熔炼技术的发展，为炼制含高铝和钛的镍基合金创造了条件。初期的镍基合金大都是变形合金。50年代后期，由于涡轮叶片工作温度的提高，要求合金有更高的高温强度，但是合金的强度高了，就难以变形，甚至不能变形，于是采用熔模精密铸造工艺，发展出一系列具有良好高温强度的铸造合金。60年代中期发展出性能更好的定向结晶和单晶高温合金以及粉末冶金高温合金。为了满足舰船和工业燃气轮机的需要，60年代以来还发展出一批抗热腐蚀性能较好、组织稳定的高铬镍基合金。在从40年代初到70年代末大约40年的时间内，镍基合金的工作温度从 700℃提高到1100℃，平均每年提高10℃左右。
镍在耐蚀台金中的一个极其重要的特征，是许多具有种种耐蚀特性的元素(倒如Cu、Cr、Mo、w等)在镍中的固溶度比在Fe中的大得多(在Nl中分别可溶100“Cu、47 o％Cr、39．3％Mo、及40％W)，能形成广泛成分范围的固溶体台金，既保持了镍固有的电化学特性，又兼有合金化组元的良好特有耐蚀品质。这样镍基耐蚀合金既具有优异的耐蚀性能，义具有强度高、塑韧性好，可以冶炼、铸造，可以冷，热变形和成型加工，以及可以焊接等多方面的良好综合性能。
镍基耐蚀合金是一种以抗液体介质（室温，有时也可高于室温）腐蚀能力为其主要性能的合金。含镍量一般不超过70%，主要添加Cu，Cr，MO，W等，以适应各种不同化学性质的工作介质。加铜提高镍在还原性介质中的耐蚀性，以及在充
气的高速流动海水中均匀的钝性；铬赋予镍在氧化条件（如HNO
3，H
2
ClO
4
）下的
抗蚀能力，以及高温下的抗氧化、抗硫化的能力；钼和钨显著提高镍在还原性酸
中的抗蚀性；在镍合金中同时加入Cr，MO，可同时改善其在氧化性介质和还原性介质中的耐蚀性.由于碳化物等第二相析出（此时合金处于敏化状态）所造成的对材料耐蚀能力的严重损伤，因此，镍基耐蚀合金需要通过专门的熔炼技术，控制碳含量在尽可能低的水平（一般均在0. 03%以下）. 尽管耐热合金也有镍基和铁-镍基系列，但不应将主要用于航天、航空等高温热强用途的镍基高温合金与主要用于化工等过程以及海洋工程等领域的高镍耐蚀合金混为一谈. 事实上，它们二者在主要使用性能、成分设计上是存在显著区别的. 当然，高镍耐蚀合金除优良的耐介质腐蚀性能外，也常常具有一定的热强性（尤其Ni-Cr 系），也可以用于一定的高温条件下（如500 ~ 600 C）；而高温合金通常也具有一定的耐蚀能力，有时也可以用于腐蚀环境之中. 即使如此，这些镍基合金仍是可区分的，主要依据是化学成分、特点和用途，以及在该用途中所用合金的主要性能.简而言之，主要用其耐热或热强性能的，即是耐热或高温合金；主要用其耐蚀性能的，则称为耐蚀合金。
Ni-Cu镍基合金主要用于弱还原性溶剂、特别是氢氟酸：约含70%Ni 和30%Cu 的镍铜合金素以蒙乃尔（MOHeI）之名著称，蒙乃尔合金兼有Ni 和Cu 的许多优点，在还原性介质中比Ni 基合金耐蚀，在氧化性介质中又较铜的耐蚀，该合金在磷酸、硫酸、盐酸、盐类溶液和有机酸中都比Ni 和Cu 更为耐蚀，它是除铂、银外最好的耐氢氟酸腐蚀的金属材料之一。蒙乃尔合金在大气中能保持永恒的金属光泽，在淡水中和流动海水中的腐蚀速率很小，但在静止的海水中有点蚀倾向（平静海水对moneI 400 的浸蚀率一般小于25um/a，可能发生蚀坑时则约为400!M/a），在非氧化性的各种介质中有极好的耐蚀性。蒙乃尔在潮湿的环境中会受到氧化性酸类、氯化物和铵盐的浸蚀，所以在氧化性的水溶液中不耐蚀，另外，它在熔融苛性碱中会产生应力腐蚀。MOHeI 400 在热轧退火后屈服强度为200Mpa，抗拉强度为500 Mpa，延伸率为48%，硬度为125 HV。可通过冷加工提高强度，在冷拔和消除条件下为380 --700 Mpa。MOHeI 合金主要用于高温并有载荷下的耐蚀零件及设备，常用于制造输送浓碱液的泵、阀门等. 此外，由于镍铜合金的高强度、抗蚀和无磁性，很适合于制作无火花工具、船用螺旋桨轴等. Ni-Cr系合金主要用于强氧化性介质。铬的加入使镍的耐氧化性酸、盐以及抗高温氧化、硫化、钒腐蚀的能力显著增加。含15%Cr可使Ni 在稀硫酸中钝化；含25%以上的Cr便可在充气的稀硝酸中钝化；若要求在热浓硝酸中耐蚀，则需要35%
--50%的铬.典型的Ni-Cr耐蚀合金有inconel600（Cr
15Ni
75
Fe）,不仅抗高温氧化，
也可用于水溶液中，特别是强氧化性水溶液。它可用于室温的硫酸、磷酸、低浓度的盐酸、氢氟酸等环境中. 在大气、水和蒸汽以及碱中耐蚀性极好，广泛用于
化工、核动力工业等.inconel600（Cr
15Ni
75
Fe）的耐应力腐蚀能力进一步得到改
善，主要用于轻水堆蒸发器传热管，且由于W
c
《0. 02%，耐晶间腐蚀能力也得到提高，因而在化工领域得到广泛地使用。
其它镍基耐蚀合金：Ni-Si 合金（Ni
82和Si
9
）可抗硫酸（任一浓度和沸点温度）
腐蚀、有机酸及盐的腐蚀。Ni-Fe-Cr （如825 合金，含Fe 达30%，Cr 2l.5%及43%Ni等）主要用于氧化性溶液，价格较为便宜。Ni-Cr-Si（如D-205合金，含20% Cr，5%Si及65%Ni等）主要用于超氧化介质。
与其它耐蚀材料应用上的比较不锈钢只能用丁普通自然环境“及稀硝酸中，’它在较高温度和较苛刻的介质(无沦是还原性或氧化性的)中腐蚀严重。旦存在氯离子。不锈钢就会产生点蚀和缝隙腐蚀，还具有严重的应力腐蚀倾向(危害最大)．氯化物应力腐蚀断裂是限制奥氏体不锈钢应用的主要因素，特别是300系列；
铜台金主要耐大气腐蚀、淡水腐蚀，白铜对海水有较好抗蚀能力钛及钛台金容易钝化．但在许多介质(包括海水)中有较为严重的应力腐蚀开裂倾向。镍基耐蚀合金不光耐蚀性能比上述合金更为优盎。而且适应面十分广泛，它除了适用下普通环境(如大气、淡水、海水、巾性溶液等)外，更能胜任在各种还原性介质及氧化性介质中应用。由下资源、成本与价格因素。这类合金最适合于苛刻的腐蚀环境，包括含有荇染物的各种酸、碱、盐溶液。镍合金还具有现代腐蚀工程所要求的结构材料耐各种形式腐蚀(包括均匀腐蚀、局部腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀断裂)的能力。例如镲基耐蚀台金具有大大改善了的在各种氯化物介质中抗应力腐蚀开
中1--2h 裂的性能，有试验表明，美国304与316I奥氏体不锈钢在沸腾的42％MgCl
2
即断裂，而镍基耐蚀台金C--276及625在同样条件下1000h仍未断。
镍基耐蚀合金发展前景：镍基合金以优异性能的普遍认可使其应用领域不断地拓展。多年研究与应用表明：镍合金是最能适应各种严酷环境的优良耐蚀材料，有时是唯一的选择. 高技术以及苛刻的条件（高温、高压、高化学浓度）下，不锈钢往往不能适应. 如在中等浓度的HCI 沸腾溶液中，3l6不锈钢的腐蚀速率要高过B-3 镍基合金4个数量级以上，加强了特定腐蚀环境下镍基合金适应性的研究，尤其重视介质中添加其它污染物的影响。如发现海水中CI-浓度对合金钝化膜的作用主要取决合金中的MO量，IBM公司研究Ni-Cr-MO的625合金在含氧的盐酸溶液中的钝化膜贯穿机理，在l999年欧洲腐蚀大会上还有镍基合金在醋酸/ 酸酐溶液，以及在油、气生产中的腐蚀行为的报告等.这些研究表明合金元素改善其腐蚀抗力的效果来自镍合金表面所形成的钝化膜的稳定性，并提出这些合金的应用范围可通过所谓环境因子（如H2S 分压、pH 值、CI-离子浓度和温度）予以界定）。更高性能的镍基耐蚀材料的不断出现。通过对合金成分的优化和少量、微量元素作用的研究，新型合金已取代一般的传统合金，如HasteIIOy A 与B合金已很少使用. 国内最近研制出具有良好抵抗氢氟酸腐蚀性且成本较低的新型高硅铸造耐蚀合金研制出并应用能适应多种介质的通用型合金。据2000 年国外资料介绍，添加了第4元素的镍铬钼合金C-2000 在HCl溶液、次氯酸钠及HCI 含3价铁离子溶液、氢氟酸、硫酸等介质中均显示出优越耐蚀性能.
随着整个工业领域的技术进步与实际需求，自20世纪80年代以来，镍基耐蚀合金比早先已得到较广泛的应用．包括在海水这样并非苛刻的介质中大量使用．目的在于设备的可靠性及降低维护成本。鉴于大规模工业生产的连续性，目前进择在腐蚀场台应用的结构材料时t不仅要考虑成本，而且j丕要考虑设备容易维护、停止操作时间短、使用寿命≥20年以上、可靠性高。因此．具备多种优越性能的镍基耐蚀材料的研究与应用高涨”]，应用范围与使用量呈不断上升的势头。多年应用表明，镍合金是最能适应各种严酷环境的优良耐蚀材料，有时是唯一的选择品种。近年来，各国化工企业不断的要求加工对环境的友好性和资源的最大化利用，因而具有足够耐腐蚀的材料是工程项目的首选。鉴于传统合金难以胜任工质多样化、复合化及荇染物存在的环境，充分利用cr与Mo各自对Ni合金的优良作用，重点开发N--Cr—Mo系合金。有资料介绍:添加部分第四元素的N、Cr、Mo合金(代号C2000)在HCl溶液、次氯酸钠段HCl含三价铁离子溶液、氢氟酸、硫酸等介质中均显示出优越的耐蚀性能。据报道“‘某大型化学公司生产氯化物及氟化物的反应器遭受严重腐蚀，按AsME规范要求,2～18个月就要更换一次设备。反应工艺中使用多种碳氢化合物、硫酸、氟化铵及一定数量的催化剂并在93℃下运行。由于反应物中含有氟化物，Ta，Ti，及玻璃衬里材料均不能使用，经用多补材料反复试验，最后使用UNS N06059镍基材料(23％Cr、16％Mo、<1%Fe、0 005%C、
余下为Ni)制造了反应器，已实际运行2年以上仍性能良好，预期可使用42—48
个月，服役寿命比以前可延长3～4倍。
加强镍基耐蚀合金的基础与应用研究，除合金成分、组织、性能关系外，应
广泛考察其在不同介质中的耐蚀行为。要考虑充气效应、电流作用、污染物的作用，它们会影响合金的极限性能。而且应该大力发展高件能的通用型Ni--Cr--Mo
耐蚀合金。注意引入环境因素与耐蚀性的评价，并确定其中主要元素(包括添加
的其它元素)对性能影响的定量关系。在开发新型镍基耐蚀材料中，注意引入新
的合金设计的思想与方法，保护环境、应采用寿命周期评价法(LcA)对耐蚀材料
的开发与应用进行评价．重视和探讨耐蚀材料与环境的关系。
参考文献：
l 程长进.腐蚀与防护.1998,l9(4):l47
2 陆世英.镍基及铁镍基耐蚀合金.化学工业出版社．1989．1
3 田中良平．材料与环境，1992，41(11)：758
4 Tore Borvik， Hopperstad O S， Ketill Pedersen O．Quasi-brittle fracture during structural impact of AA7075-T651aluminum
plates [J]．International Journal of Impact Engineering， 2010，37：537-551．
5 熊辉，代庆伟，梅付名，等．镍基合金在强酸性反应介质中的腐蚀行为[J]．
石油化工设备，2004，33(6)：19-21．
6 王凯旋，杨瑞成，吕学飞，等．通用性镍基耐蚀合金的研制[J]．
兰州理工大学学报，2005，31(6)：28-31．
7 Jiang X， Xie X S， Xu Z， et al．Investigation on
multi-elementNi-Cr-Mo-Cu alloying layer by double glow plasma alloyingtechnique [J]．Materials Chemistry and Physics，2005，92：340- 347
8 Amy C Lloyd， James J No觕l， Stewart McIntyre， et al．Cr， Moand W alloying additions in Ni and their effect on passivity
[J]．Electrochimica Acta.，2004，49：3015-3027．
9 邱竹贤. 电解铝原理与应用[M]1 徐州:中国矿业大学出版社,1998. 32.
10 薛玉君, 段明德, 李济顺, 等. 纳米和微米La2O3颗粒增强
镍基复合镀层的摩擦磨损性能[ J]. 中国机械工程，2006, 17( 3): 311~ 314.
第一章 金属材料的耐蚀性 1 耐蚀材料： 金属材料：铁碳合金的耐腐蚀性，耐腐蚀低合金钢，耐热钢与高温合金，不锈钢，铝和铝 合金，镍和镍合金，其他有色金属及合金。 非金属材料：非金属材料的腐蚀，合成树脂，常用塑料，橡胶，耐腐蚀无机非金属材料，炭、石墨材料，复合材料。 2 纯金属耐蚀的原因 由于自身热力学稳定性而耐腐蚀；由于钝化而耐蚀；由于形成有保护作用的产物膜而耐蚀。 3 合金化提高耐蚀性 加入适当的合金化元素，可以进一步提高材料的热力学稳定性； 加入适当的合金化元素，提高材料的钝化能力； 加入适当的合金化元素，形成表面保护膜的能力。 4 腐蚀的热力学条件： ， 去极化剂0还原反应的平衡点位大于金属M 氧化反应的平衡点位。 5 两类常见的去极化剂：氢离子，氧 6 金属腐蚀决定因素：热力学+动力学；热力学-反应倾向，动力学--反应速度 7 金属钝化条件：氧化性或含氧介质； 金属非钝化条件：在非氧化性介质中或还原性介质； 钝化膜的破坏： F-、Cl-、Br-等卤素离子。 8 工业性污染大气腐蚀性最强，其次是城市及沿海地区的大气，内地农村地区的大气腐蚀性最低。 9 耐蚀材料选用原则： 1强还原性或非氧化性环境：由于材料不易钝化或钝化膜不稳定，因此不宜使用可钝化材 料，应选择依靠自身热力学稳定的耐腐蚀材料 2 氧化性很强的环境：应该选择钛与钛合金、锆合金等； 3 氯离子环境：不宜使用钝化金属； 4 允许的腐蚀速率：使用不同类型的材料和构件，耐蚀性要求相对较低的通用材料一般可允许有较高的腐蚀速率； 5 对受力结构或重要构件：特别要防止发生应力腐蚀破裂，选材时要避免可能导致应力腐蚀的材料—介质组合。 6 利用已有经验 第六章 铝和铝合金 1 合金元素对其耐蚀性的影响：电位正移元素：Mn 、Cu 和Si ；电位负移元素： Zn 和Mg ； 牺牲阳极保护设计：加入Zn 、Al ，形成电位低的Al-Zn-Mg 第二相，作为阳极牺牲保护基体Al 相。 2 晶间腐蚀（1）腐蚀表现形势：腐蚀由表面开始，沿晶粒边界向材料内部发展； （2）两类情况 ① 晶间相电极电位比基体负：如Al-Mg 合金，其晶间相Mg5Al8电极电位比合金基体要低；② 晶间相电极电位比基体正：如Al-Cu 合金，其晶间相CuAl2电极电位比合金基体要正。 第二章 铁碳合金的耐蚀性 1 铁碳合金的结构类型：石墨最高为+0.37V ；铁素体最低为-0.44V ；渗碳体介于两者之间 铁碳合金腐蚀的原因： 由于组织的非均一性，铁碳合金与电解质溶液接触时，表面必然形成较大的电位差形成微电池结构，其中渗碳体和石墨作为阳极，而铁素体作为阴极，从而/0e e E E ->
金属材料耐腐蚀的选材顺序（由低到高） 一、不锈钢材料耐点腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀能力的顺序 1、奥氏体不锈钢： 1Cr18Ni9Ti→0Cr18Ni9（304）→0Cr18Ni11Ti（321）→00Cr19Ni10（304L）0Cr17Ni12Mo2Ti （316）→00Cr17Ni14Mo2（316L）→00Cr19Ni13Mo3（317L）→00Cr20Ni25Mo4.5Cu （904L）→00Cr27Ni31Mo4Cu 2、铁素体不锈钢： 0Cr13（410S）→0Cr13Al（405）→00Cr12Ti（409L）→00Cr17（430LX）→00Cr18Mo2→00Cr26Mo1→00Cr30Mo2 3、双相不锈钢： 00Cr18Ni5Mo3Si2（3RE60）→00Cr22Ni5Mo3N（SAF2205）→00Cr25Ni7Mo4N（SAF2507） 二、耐高温腐蚀用材的顺序 20＃→12Cr1MoV→12Cr2Mo1（2Cr-1Mo）→1Cr5Mo→1Cr9Mo→P91(10Cr9Mo1VNb）→0Cr25Ni20(310S) 三、耐应力腐蚀用材 16MnR→20R→12Cr1MoV 00Cr17Ni14Mo2（316L）→00Cr19Ni13Mo3（317L）→00Cr20Ni25Mo4.5Cu（904L）00Cr18Ni5Mo3Si2（3RE60）→00Cr22Ni5Mo3N（SAF2205）→00Cr25Ni7Mo4N（SAF2507）0Cr13（410S）→00Cr12Ti（409L）→00Cr17（430LX）→00Cr18Mo2→00Cr26M o1 注：铁素体不锈钢和双相不锈钢不得在大于350℃的环境中使用。 材料的耐腐蚀性能 钽：钽金属材料的耐腐蚀性能可同玻璃相比美，在环境温度下，除了氢氟酸外，对所有的酸都具有良好的耐腐蚀性，钽金属在高温下易被强碱腐蚀。钽金属对除了SO3-2及氟的酸性盐溶液以外的所有氢化性及非氢化性盐溶液具有较强的耐腐蚀性。在高温下在硫酸及碳酸溶液中易受腐蚀，非凡是氟离子存在时腐蚀会严重。 l蒙耐尔合金：蒙耐尔合金在有色金属与合金中，最耐氢氟酸（或氟化氢）腐蚀，在介质相当宽的浓度和强度范围内有很好的稳定性，也可用于氯化物，海水，碱等介质中作防腐材料。蒙耐尔合金不适用于强氧酸，如硝酸及亚硝酸，也不适用酸性铁盐，锡盐等溶液中。
1电极材料的耐腐蚀性能 (1)含钼不锈钢：(316L，00Cr17Ni14Mo2)对于硝酸，室温下＜5％硫酸，沸腾的磷酸，蚁酸，碱溶液，在一定压力下的亚硫酸，海水，醋酸等介质，有较强的耐腐蚀性，可广泛用于石油化工，尿素，维尼纶等工业．海水，盐水，弱酸，弱碱； (2)哈氏合金B：对沸点以下一切浓度的盐酸有良好的耐(HB)腐蚀性，也耐硫酸，磷酸，氢氟酸，有机酸等非氧化性酸，碱，非氧化盐液的腐蚀； (3)哈氏合金C：能耐环境的氧化性酸，如硝酸，混酸或铬(HC)酸与硫酸的混合物的腐蚀，也耐氧化性的盐类，如Fe+++，Cu++ak 或含其他氧化剂的腐蚀．如高于常温的次氩酸盐溶液，海水的腐蚀； (4)钛(Ti)：能耐海水，各种氯化物和次氯化盐，氧化性酸(包括发烟，硝酸)，有机酸，碱等的腐蚀．不耐较纯的还原性酸(如硫酸，盐酸)的腐蚀，但如果酸中含有氟化剂时，则腐蚀大为降低； (5)钽(Ta)：具有优良的耐腐蚀性，和玻璃很相似．除了氢氟酸，发烟硫酸，碱外，几乎能耐一切化学介质腐蚀．根据被测介质的种类与温度，来选定衬里的材质。 2衬里材料主要性能适用范围 (1)氯丁橡胶耐磨性好，有极好的弹性，<80℃、一般水、污水，Neoprene高扯断力，耐一般低浓度酸、泥浆、矿浆。
3碱盐介质的腐蚀 聚氨酯橡胶有极好的耐磨性能，耐酸碱<60℃、中性强磨损的Polyurethane性能略差。矿浆、煤浆、泥浆。 4聚四氟乙烯 (1)它是化学性能最稳定的一种，<180℃、浓酸、碱 (2)PTFE材料，能耐沸腾的盐酸、硫等强腐蚀性介质，酸、硝 酸和王水，浓碱和各卫生类介质、高温种有机溶剂，不耐三氟化氯 二氟化氧。 5聚全氟乙丙烯F46 化学稳定性、电绝缘性、润滑性、<180℃盐酸、硫，不粘性和不燃性与PTFE相仿，酸、王水和强氧化。F46材料强度、耐老化性、耐温性剂等，卫生类介质。能和低温柔韧性优于PTFE。与金属粘接性能好，耐磨性好于PTFE，具有交好的抗撕裂性能。 6电极材质的选择 电极材质的选择应根据被测介质的腐蚀性、磨耗性，由用户选定，对一般介质，可查有关腐蚀手册，选定电极材质；对混酸等成分介质，应做挂片试验。
1.1材料耐腐蚀性能的评价方法 工程材料在使用时，一定要考虑材料在相应工况环境下的耐蚀能力。也就是说，材料在此环境下是否会发生严重的腐蚀，从而导致工程结构的失效。因此，如何评价在工况环境下，材料表面腐蚀的形态、腐蚀的速度就显得非常具有现实的工程意义。 概括起来，工程材料的耐腐蚀性能的评价方法可以分为三大类：重量法、表面观察法和电化学测试法。 1.1.1重量法 重量法是材料耐蚀能力的研究中最为基本，同时也是最为有效可信的定量评价方法。尽管重量法具有无法研究材料腐蚀机理的缺点，但是通过测量材料在腐蚀前后重量的变化，可以较为准确、可信的表征材料的耐蚀性能。也正因为如此，它一直在腐蚀研究中广泛使用，是许多电化学的、物理的、化学的现代分析评价方法鉴定比较的基础。 重量法分为增重法和失重法两种，他们都是以试样腐蚀前后的重量差来表征腐蚀速度的。前者是在腐蚀试验后连同全部腐蚀产物一起称重试样，后者则是清除全部腐蚀产物后称重试样。当采用重量法评价工程材料的耐蚀能力时，应当考虑腐蚀产物在腐蚀过程中是否容易脱落、腐蚀产物的厚度及致密性等因素后，在决定选取哪种方法对材料的耐蚀性能进行表征。对于材料的腐蚀产物疏松、容易脱落且易于清除的情况，通常可以考虑采用失重法。例如，通过盐雾试验评价不同镁合金的耐蚀性能时，就通常采用失重法, 图1。
而对于材料的腐蚀产物致密、附着力好且难于清除的情况，例如材料的高温腐蚀，通常可以考虑采用增重法图2。 为了使各次不同实验及不同种类材料的数据能够互相比较，必须采用电位面积上的重量变化为表示单位，及平均腐蚀速度，如g.m -2 h -1 。根据金属材料的密度又可以把它换算成单位时间内的平均腐蚀深度，如m/a 。这两类的速度之间的 图1 失重法测试镁合金腐蚀速度 Ni –30Cr –8A l –0.5Y 铸态合金、溅射涂层、渗铝涂层在（a ）1000℃高温氧化增重动力学曲线 (b) Na 2SO 4+25%wtNaCl 热腐蚀增重动力学曲线
型号 301—延展性好，用于成型产品。也可通过机械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。 型号 302—耐腐蚀性同304，由于含碳相对要高因而强度更好。 型号 303—通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。 型号 304—通用型号；即18/8不锈钢。GB牌号为0Cr18Ni9。 型号 309—较之304有更好的耐温性。 型号 316—继304之后，第二个得到最广泛应用的钢种，主要用于食品工业和外科手术器材，添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。SS316则通常用于核燃料回收装置。18/10级不锈钢通常也符合这个应用级别。[1] 型号 321—除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外其他性能类似304。 400 系列—铁素体和马氏体不锈钢 型号 408—耐热性好，弱抗腐蚀性，11%的Cr，8%的Ni。 型号 409—最廉价的型号（英美），通常用作汽车排气管，属铁素体不锈钢（铬钢）。 型号 410—马氏体（高强度铬钢），耐磨性好，抗腐蚀性较差。 型号 416—添加了硫改善了材料的加工性能。 型号 420—“刃具级”马氏体钢，类似布氏高铬钢这种最早的不锈钢。也用于外科手术刀具，可以做的非常光亮。 型号 430—铁素体不锈钢，装饰用，例如用于汽车饰品。良好的成型性，但耐温性和抗腐蚀性要差。 型号 440—高强度刃具钢，含碳稍高，经过适当的热处理后可以获得较高屈服强度，硬度可以达到58HRC，属于最硬的不锈钢之列。最常见的应用例子就是“剃须刀片”。常用型号有三种：440A、440B、440C，另外还有440F（易加工型）。500 系列—耐热铬合金钢。 600 系列—马氏体沉淀硬化不锈钢。 型号 630—最常用的沉淀硬化不锈钢型号，通常也叫17-4；17%Cr，4%Ni。 各种不锈钢的耐腐蚀性能 304 是一种通用性的不锈钢，它广泛地用于制作要求良好综合性能（耐腐蚀和成型性）的设备和机件。 301 不锈钢在形变时呈现出明显的加工硬化现象，被用于要求较高强度的各种场合。 302 不锈钢实质上就是含碳量更高的304不锈钢的变种，通过冷轧可使其获得较高的强度。 302B 是一种含硅量较高的不锈钢，它具有较高的抗高温氧化性能。 303和303Se 是分别含有硫和硒的易切削不锈钢，用于主要要求易切削和表而光浩度高的场合。303Se不锈钢也用于制作需要热镦的机件，因为在这类条件下，这种不锈钢具有良好的可热加工性。
说明：材料耐腐蚀性能 含钼不锈钢： (316L)对于硝酸，室温下＜5% 硫酸，沸(00Cr17Ni14Mo2)腾的磷酸，蚁酸，碱溶液，在一定压力下的亚硫酸，海水，醋酸等介质，有较强的耐腐蚀 性，可广泛用于石油化工，尿素，维尼纶等工业．海水，盐水，弱酸，弱碱； 哈氏合金B: 对沸点以下一切浓度的盐酸有良好的耐（HB）腐蚀性，也耐硫酸，磷酸，氢氟酸，有机酸等非氧化性酸，碱，非氧化盐液的腐蚀； 哈氏合金C：能耐环境的氧化性酸，如硝酸，混酸或铬（HC）酸与硫酸的混合物的腐蚀，也耐氧化性的盐类，如Fe+++，Cu++ak或含其他氧化剂的腐蚀．如高于 常温的次氩酸盐溶液，海水的腐蚀； 钛（Ti）：能耐海水，各种氯化物和次氯化盐，氧化性酸（包括发烟，硝酸），有机酸，碱等的腐蚀．不耐较纯的还原性酸（如硫酸，盐酸）的腐蚀，但如果酸中 含有氟化剂时，则腐蚀大为降低； 钽(Ta)：具有优良的耐腐蚀性，和玻璃很相似．除了氢氟酸，发烟硫酸，碱外，几乎能耐一切化学介质腐蚀． 根据被测介质的种类与温度，来选定衬里的材质。 衬里材料主要性能适用范围 氯丁橡胶耐磨性好，有极好的弹性，<80℃、一般水、污水,Neoprene高扯断力，耐一般低浓度酸、泥浆、矿浆。碱盐介质的腐蚀。 聚氨酯橡胶有极好的耐磨性能，耐酸碱 <60℃、中性强磨损的 Polyurethane 性能略差。矿浆、煤浆、泥浆。 聚四氟乙烯它是化学性能最稳定的一种 <180℃、浓酸、碱,PTFE 材料，能耐沸腾的盐酸、硫等强腐蚀性介质，酸、硝酸和王水，浓碱和各卫生类介质、高温 种有机溶剂，不耐三氟化氯二氟化氧。 F46 化学稳定性、电绝缘性、润滑性、〈180℃盐酸、硫,不粘性和不燃性与P TFE相仿，酸、王水和强氧化,F46材料强度、耐老化性、耐温性剂等，卫生类介 质。能和低温柔韧性优于PTFE。与金属粘接性能好，耐磨性好于PTFE，具有交好的 抗撕裂性能。
301 17Cr-7Ni-低碳 与304钢相比，Cr、Ni含量少，冷加工时抗拉强度和硬度增高，无磁性，但冷加工后有磁性。列车、航空器、传送带、车辆、螺栓、螺母、弹簧、筛网 301L 17Cr-7Ni-0.1N-低碳是在301钢基础上，降低C含量，改善焊口的抗晶界腐蚀性；通过添加N元素来弥补含C量降低引起的强度不足，保证钢的强度。铁道车辆构架及外部装饰材料 304 18Cr-8Ni 作为一种用途广泛的钢，具有良好的耐蚀性、耐热性，低温强度和机械特性；冲压、弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象（无磁性，使用温度-196℃~800℃）。家庭用品（1、2类餐具、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸），汽车配件（风挡雨刷、消声器、模制品），医疗器具，建材，化学，食品工业，农业，船舶部件 304L 18Cr-8Ni-低碳作为低C的304钢，在一般状态下，其耐蚀性与304刚相似，但在焊接后或者消除应力后，其抗晶界腐蚀能力优秀；在未进行热处理的情况下，亦能保持良好的耐蚀性，使用温度-196℃~800℃。应用于抗晶界腐蚀性要求高的化学、煤炭、石油产业的野外露天机器，建材耐热零件及热处理有困难的零件 304Cu 13Cr-7.7Ni-2Cu 因添加Cu其成型性，特别是拔丝性和抗时效裂纹性好，故可进行复杂形状的产品成形；其耐腐蚀性与304相同。保温瓶、厨房洗涤槽、锅、壶、保温饭盒、门把手、纺织加工机器。 304N1 18Cr-8Ni-N 在304钢的基础上，减少了S、Mn含量，添加N元素，防止塑性降低，提高强度，减少钢材厚度。构件、路灯、贮水罐、水管 304N2 18Cr-8Ni-N 与304相比，添加了N、Nb，为结构件用的高强度钢。构件、路灯、贮水罐 316 18Cr-12Ni-2.5Mo 因添加Mo，故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好，可在苛酷的条件下使用；加工硬化性优（无磁性）。海水里用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备；照像、食品工业、沿海地区设施、绳索、CD杆、螺栓、螺母 316L 18Cr-12Ni-2.5Mo 低碳作为316钢种的低C系列，除与316钢有相同的特性外，其抗晶界腐蚀性优。 316钢的用途中，对抗晶界腐蚀性有特别要求的产品。 316L不锈钢不耐盐酸，因为盐酸中的氯离子会和316中的镍发生化学反应，反应变化慢，但是时间长了还是有问题的。如果是用在化工方便，不防考虑内衬塑料一类的材料 另外，腐蚀是多样的，硝酸是强氧化腐蚀，316L对硝酸和硫酸是没有问题的
耐腐蚀材料选用表
（1）牌号：F3%CrMo 代号：Cr30 机械性能：抗拉强度δ≥320MPa，硬度HB250-380，是铁素体型高硬度不锈钢。 主要特点：有一定的脆性，热裂、冷裂倾向大。不能补焊，机加工性能好。 它既有很好的耐磨性，又有良好的耐腐蚀性和较强的抗点蚀、抗晶间腐蚀能力， 是磷肥行业用泵的首选材料。 使用范围及水平：在磷酸28-30%、硫酸3-5%、CaSO 4.2H 2 O30-35%、F－1.6-2.5%、Cl－＜800ppm， 温度：75-80℃，介质条件下，叶轮寿命不低于半年，泵体寿命不低于一年。 应用举例：用于化肥厂萃取料浆、滤洗液、磷酸浓缩、磷石膏输送、表面冷却器及地槽等。用于磷肥厂：萃取料浆，滤洗液，成品酸输送，灰渣工位等工位。 （2）牌号： 00Cr20Ni25Mo4 代号：004 机械性能：抗拉强度δ≥320MPa，屈服强度δ 0.2 ≥179MPa，端面收缩率ψ≥30%，是低碳高镍铬奥氏体不锈钢。 主要特点：铸造性能、机械性能及机加工性能好，韧性好，焊接性能好。耐腐蚀性能极好，它在非氧化性酸如硫酸、磷酸、醋酸及甲酸中有很好的耐腐蚀性，在中性含Cl－ 介质中具有很好的抗点蚀性，同时具有良好的抗应力腐蚀性及抗缝隙腐蚀性能， 耐磨性差。 使用范围及水平：适用于70℃以下各种浓度的硫酸。在磷肥行业中主要用于磷酸的浓缩工位 （磷酸：50%，硫酸：3-5%，CaSO 4.2H 2 O：3-5%，F－：0.8-1.2%，Cl－：＜500ppm， 温度：90℃，叶轮寿命不低于半年，泵体寿命不低于一年。 在常压下耐任何浓度，任何温度的醋酸腐蚀，在甲酸及甲酸与醋酸的混酸中的耐 腐蚀性也很好。本材料为引进技术，广泛用于石油、石油化工、化工、化肥、海 洋开发等行业。 应用举例：用于磷化公司洗液泵、澄清酸泵，地槽泵；染料厂：稀硫酸泵。 （3）牌号：0Cr26Ni5Mo2Cu3 代号：CD4MCu 机械性能：抗拉强度δ≥700MPa，屈服强度δ 0.2 ≥485MPa，硬度HB300，是低碳双相（奥氏体+铁素体）不锈钢。 主要特点：硬度高，铸造性能好，机械性能及机加工性能好，焊接性能好。既有良好的耐腐蚀性，又有很好的耐磨性，在含有氯离子的介质中具有抗应力腐蚀性能。 使用范围及水平：适用于腐蚀性、磨蚀性介质。在磷肥行业中广泛用于滤洗夜、地槽及污水处理等工业，同时适用于小于60℃的稀硫酸介质。在磷酸28-30%、硫酸3-5%、
1、材料耐腐蚀性能 含钼不锈钢： (316L)对于硝酸，室温下＜5% 硫酸，沸(00Cr17Ni14Mo2)腾的磷酸，蚁酸，碱溶液，在一定压力下的亚硫酸，海水，醋酸等介质，有较强的耐腐蚀性，可广泛用于石油化工，尿素，维尼纶等工业．海水，盐水，弱酸，弱碱； 哈氏合金B: 对沸点以下一切浓度的盐酸有良好的耐（HB）腐蚀性，也耐硫酸，磷酸，氢氟酸，有机酸等非氧化性酸，碱，非氧化盐液的腐蚀； 哈氏合金C：能耐环境的氧化性酸，如硝酸，混酸或铬（HC）酸与硫酸的混合物的腐蚀，也耐氧化性的盐类，如Fe+++，Cu++ak或含其他氧化剂的腐蚀．如高于常温的次氩酸盐溶液，海水的腐蚀； 钛（Ti）：能耐海水，各种氯化物和次氯化盐，氧化性酸（包括发烟，硝酸），有机酸，碱等的腐蚀．不耐较纯的还原性酸（如硫酸，盐酸）的腐蚀，但如果酸中含有氟化剂时，则腐蚀大为降低； 钽(Ta)：具有优良的耐腐蚀性，和玻璃很相似．除了氢氟酸，发烟硫酸，碱外，几乎能耐一切化学介质腐蚀． 2、根据被测介质的种类与温度，来选定衬里的材质 衬里材料主要性能适用范围 氯丁橡胶耐磨性好，有极好的弹性， <80℃、一般水、污水,高扯断力，耐一般低浓度酸、泥浆、矿浆。碱盐介质的腐蚀。 聚氨酯橡胶有极好的耐磨性能，耐酸碱 <60℃矿浆、煤浆、泥浆。 聚四氟乙烯化学性能最稳定 <180℃、浓酸、碱,PTFE 材料，能耐沸腾的盐酸、硫等强腐蚀性介质，不耐三氟化氯二氟化氧。 F46 化学稳定性、电绝缘性、润滑性〈180℃盐酸、硫,不粘性和不燃性与PTFE相仿，低温柔韧性优于PTFE。与金属粘接性能好，耐磨性好于PTFE，具有较好的抗撕裂性能。 3、金属材料的耐腐蚀性能