《金属腐蚀理论及腐蚀控制》
（跟着剑哥走，有肉吃。）
习题解答
第 一 章
1. 根据表1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度Vp，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。
表1 碳钢和铝在硝酸中的腐蚀试验数据
试 验 介 质 30% HNO3，25C
试样材料 碳 钢 铝
矩形薄板试样尺寸(mm) 20403 30405
腐蚀前重W0(g)
浸泡时间t (hr) 45 45
腐蚀后重W1(g)
解：由题意得：
（1）对碳钢在30%HNO3( 25℃)中有：
Vˉ=△Wˉ/st
= mh
又有d=m/v=20×40×=cm2h
Vp=ˉ/d=×=y
对铝在30%HNO3(25℃)中有：
Vˉ=△Wˉ铝/st
= =㎡h d=m铝/v=30×40×5×=cm3
说明：碳钢的Vˉ比铝大，而Vp比铝小，因为铝的密度比碳钢小。
（2）对不锈钢在20%HNO3( 25℃)有：
表面积S=2π×2015.0＋2π××= m2
Vˉ=△Wˉ/st= g/ m2h
试样体积为：V=π××= cm3
d=W/V== g/cm3
Vp=ˉ/d=×=y
对铝有：表面积S=2π×202.0＋2π××= m2
Vˉ=△Wˉ/st= g/ m2h
试样体积为：V=π×22×= cm3
d=W/V== g/cm3
Vp=ˉ/d=×=y
试样在98% HNO3(85℃)时有：
对不锈钢：Vˉ=△Wˉ/st
= g/ m2h
Vp=ˉ/d=×=y
对铝：Vˉ=△Wˉ/st= m2h
Vp=ˉ/d=×=y
说明：硝酸浓度温度对不锈钢和铝的腐蚀速度具有相反的影响。
3. 镁在L NaCl 溶液中浸泡100小时，共放出氢气330cm3。试验温度25C，压力760mmHg；试样尺寸为2020 (mm)的薄板。计算镁试样的失重腐蚀速度Vp。（在25C时水的饱和蒸汽压为）
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第 一 章
1. 根据表1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度Vp，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。
表1 碳钢和铝在硝酸中的腐蚀试验数据
试 验 介 质 30% HNO3，25C
试样材料 碳 钢 铝
矩形薄板试样尺寸(mm) 20403 30405
腐蚀前重W0(g) 18.7153 16.1820
浸泡时间t (hr) 45 45
腐蚀后重W1(g) 18.6739 16.1347
解：由题意得：
（1）对碳钢在30%HNO3( 25℃)中有：
Vˉ=△Wˉ/st
=(18.7153-18.6739)/45×2×(20×40＋20×3＋40×30)×0.000001
=0.4694g/ m∙h
又有d=m/v=18.7154/20×40×0.003=7.798g/cm2∙h
Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.4694/7.798=0.53mm/y
对铝在30%HNO3(25℃)中有：
Vˉ=△Wˉ铝/st =(16.1820-16.1347)/2×(30×40＋30×5＋40×5)×45×10-6
=0.3391g/㎡∙h
d=m铝/v=16.1820/30×40×5×0.001=2.697g/cm3
说明：碳钢的Vˉ比铝大，而Vp比铝小，因为铝的密度比碳钢小。
（2）对不锈钢在20%HNO3( 25℃)有：
表面积S=2π×2015.0＋2π×0.015×0.004=0.00179 m2
Vˉ=△Wˉ/st=(22.3367-22.2743)/0.00179×400=0.08715 g/ m2∙h
试样体积为：V=π×1.52×0.4=2.827 cm3
d=W/V=22.3367/2.827=7.901 g/cm3
- 1 - 《金属腐蚀理论及腐蚀控制》
（跟着剑哥走，有肉吃。）
习题解答
第 一 章
1. 根据表1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度Vp，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。
表1 碳钢和铝在硝酸中的腐蚀试验数据
试 验 介 质 30% HNO3，25C
试样材料 碳 钢 铝
矩形薄板试样尺寸(mm) 20403 30405
腐蚀前重W0(g) 18.7153 16.1820
浸泡时间t (hr) 45 45
腐蚀后重W1(g) 18.6739 16.1347
解：由题意得：
（1）对碳钢在30%HNO3( 25℃)中有：
Vˉ=△Wˉ/st
=(18.7153-18.6739)/45×2×(20×40＋20×3＋40×30)×0.000001
=0.4694g/ m∙h
又有d=m/v=18.7154/20×40×0.003=7.798g/cm2∙h
Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.4694/7.798=0.53mm/y
对铝在30%HNO3(25℃)中有：
Vˉ=△Wˉ铝/st - 2 - =(16.1820-16.1347)/2×(30×40＋30×5＋40×5)×45×10-6
=0.3391g/㎡∙h
d=m铝/v=16.1820/30×40×5×0.001=2.697g/cm3
说明：碳钢的Vˉ比铝大，而Vp比铝小，因为铝的密度比碳钢小。
（2）对不锈钢在20%HNO3( 25℃)有：
表面积S=2π×2015.0＋2π×0.015×0.004=0.00179 m2
Vˉ=△Wˉ/st=(22.3367-22.2743)/0.00179×400=0.08715 g/ m2∙h
试样体积为：V=π×1.52×0.4=2.827 cm3
d=W/V=22.3367/2.827=7.901 g/cm3
1 二、金属抗高温腐蚀合金化一般遵循着下述三原则：
1、合金元素的选择氧化后生成合金元素锈皮。
2、合金元素与基体金属组成尖晶石结构锈皮取代抗蚀性低的基体金属锈皮。
3、将微量元素固溶于基体金属锈皮中，借助于微观结构缺陷的变化来提高金属的抗蚀性。
3、高温氧化的动力学曲线
高温条件下，金属表面氧化皮界面反应发展产生了一定的影响。高温氧化的动力学曲线反应了氧化皮对界面反应发展的不同影响。高温氧化动力学曲线有3 种：
1、直线规律 y =kt
2、抛物线规律 y2=kt
3、对数规律 y =ln(kt) y为氧化增重， t为氧化时间。
1）直线规律
说明了氧化皮并未对界面化学反应造成不利的影响；对金属进一步氧化没有抑制作用。直线规律反映氧化皮多孔，不完整，例如纯金属镁在氧气中的氧化直线规律。
2）抛物线规律：
表明氧化皮对界面的化学反应造成了不利的影响，抑制或减缓了反应的进行。氧化反应生成致密的厚膜，能对金属产生保护作用。 大量研究数据表明，多数金属(如Fe、Ni、Cu、Ti)在中等温度范围内的氧化都符合简单抛物线规律。
3）对数规律
表明氧化皮对界面的化学反应造成了不利的影响，较大地抑制或减缓了反应的进行。在温度比较低时，氧化膜在时间不太长时膜厚实际上已不再增加。例如 500℃时铜的氧化曲线符合对数规律。 金属Cu、Al、Ag的氧化符合对数规律。
区别: 直线规律只反应金属的不断腐蚀过程，按该规律腐蚀所生成的锈皮，是不能对被腐蚀金属产生任何保护作用的；
抛物线和对数规律规律则把金属的锈蚀与抗蚀综合地反应出来了，是具有保护性的锈皮 ，尤其是对数规律表现锈皮的抗蚀性更加优良。
第二章
腐蚀电池的分类
从热力学角度来讲,在金属材料/腐蚀介质构成的体系中，如果存在着电位差，且金属的电位较低，则将发生金属腐蚀。
