第4章 金属材料的耐蚀性
- 格式:ppt
- 大小:143.50 KB
- 文档页数:29
第四章工程材料第一节金属材料的性能1.金属材料包括黑色金属和有色金属两大类,2.材料有金属材料与非金属材料两大类,金属材料的性能包括使用性能和工艺性能。
3.使用性能指的是材料在使用过程中所表现出来的性能,包括物理性能、化学性能和力学性能。
4.工艺性能指金属材料从冶炼到成品的生产过程中,在各种加工条件下所表现出来的性能。
5.力学性能指金属材料在外力作用下所表现出来的性能,包括强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度。
6.在外力作用下,金属材料抵抗塑性变形和断裂的能力称为强度。
7.材料不能恢复的变形称为塑性变形,产生永久变形而不断裂的能力称为塑性。
8.硬度是固体材料对外界物体机械作用的局部抵抗能力,硬度是反应材料弹性、强度与塑性等的综合性能指标。
9.金属材料抵抗冲击载荷的能力称为冲击韧性,用A k表示,单位是J,A k低的叫做脆性材料,A k高的叫做韧性材料。
10.疲劳强度指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力,实验时规定,钢经受107次,有色金属材料经受108次交变载荷作用时不产生断裂的最大应力。
11.常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
布氏硬度硬度(以球形压头压入,测量压痕直径,计算得到硬度值)、洛氏硬度(测量压痕深度,得到硬度值)和维氏硬度(测量对角线的长度,得到硬度值)。
12.硬度高的材料强度高,耐磨性好,切削性能较差。
13.材料的硬度过高或者过低,韧性过大其切削加工性较差,硬度在150~250HBS时有较好切削加工性。
第二节黑色金属材料1.常用的黑色金属材料有钢和铸铁两种,我们把碳的质量分数在0.02-2.11%的铁碳合金叫做钢,铸铁是碳质量分数在2.11-6.69%的铁碳合金。
2.中碳钢碳的质量分数在0.25-0.60%,中合金钢合金元素质量分数在5~10%。
3.普通钢中,硫质量分数ωs≤0.05%,磷质量分数ωP≤0.045%;优质钢中,硫磷质量分数ωP、ωs一般均小于≤0.04%;高级优质钢中,硫质量分数ωs≤0.03%,磷质量分数ωP≤0.035%,高级优质钢通常在钢号后面加符号“A”或者中文汉字“高”。
金属腐蚀理论及腐蚀控制复习题第一章 绪论 思考题1.举例说明腐蚀的定义,腐蚀定义中的三个基本要素是什么,耐蚀性和腐蚀性概念的区别。
答:腐蚀的定义:工程材料和周围环境发生化学或电化学作用而遭受的破坏 举例:工程材料和周围环境发生相互作用而破坏三个基本要素:腐蚀的对象、腐蚀的环境、腐蚀的性质。
耐蚀性:指材料抵抗环境介质腐蚀的能力。
腐蚀性:指环境介质对材料腐蚀的强弱程度。
2.金属腐蚀的本质是什么,均匀腐蚀速度的表示方法有哪些?答:⑴金属腐蚀的本质:金属在大多数情况下通过发生化学反应或是电化学反应后,腐蚀产物变为化合物或非单质状态;从能量观点看,金属与周围的环境组成了热力学上不稳定的体系,腐蚀反应使体系能量降低。
⑵均匀腐蚀速度的表示方法:深度:年腐蚀深度 (p V )V P =t h ∆=8.76d -V △h 是试样腐蚀后厚度的减少量,单位mm;V -代表失重腐蚀速度; t 是腐蚀时间,单位y ;d 是金属材料的密度;V P 所以的单位是mm/y 。
失重:失重腐蚀速度(-V )-V = StW -∆=St W W 10- W0代表腐蚀前金属试样的质量,单位g ; W1代表腐蚀以后经除去腐蚀产物处理的试样质量,单位g ;S 代表试样暴露的表面积,单位m 2; t 代表腐蚀的时间,单位h 。
计算题计算题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解:由题意得:(1)对碳钢在30%HNO 3( 25℃)中有: V ˉ=△W ˉ/st=(18.7153-18.6739)/45×2×(20×40+20×3+40×30)×0.000001=0.4694 g/㎡∙h又d=m/v=18.7154/20×40×0.003=7.798g/cm2∙hVp=8.76Vˉ/d=8.76×0.4694/7.798=0.53mm/y(25℃)中有:对铝在30%HNO3Vˉ=△Wˉ铝/st=(16.1820-16.1347)/2×(30×40+30×5+40×5)×45×10-6=0.3391g/㎡∙h/v=16.1820/(30×40×5×0.001)=2.697g/cm3d=m铝说明:碳钢的Vˉ比铝大,而Vp比铝小,因为铝在腐蚀的时候产生的是点腐蚀( 25℃)有:(2)对不锈钢在20%HNO3表面积S=2π×0.0152+2π×0.015×0.004=0.00179 m2Vˉ=△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 cm3d=W/V=22.3367/2.827=7.901 g/cm3Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.08715/7.901=0.097mm/y对铝有:表面积S=2π×0.022+2π×0.02×0.005=0.00314 m2Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9151)/0.00314×20=0.7882 g/ m2∙h试样体积为:V=π×22×0.5=6.28 cm3d=W/V=16.9646/6.28=2.701 g/cm3Vp=8.76Vˉ/d=8.76×0.7882/2.701=2.56mm/y试样在98% HNO3(85℃)时有:对不锈钢:Vˉ=△Wˉ/st=(22.3367-22.2906)/0.00179×2=12.8771 g/ m2∙hVp=8.76Vˉ/d=8.76×12.8771/7.901=14.28mm/y对铝:Vˉ=△Wˉ/st=(16.9646-16.9250)/0.00314×40=0.3153g/ m2∙hVp=8.76Vˉ/d=8.76×0.3153/2.701=1.02mm/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。
常用金属材料中各种化学成分对性能的影响.生铁:生铁中除铁外,还含有碳、硅、锰、磷和硫等元素。
这些元素对生铁的性能均有一定的影响。
碳(C):在生铁中以两种形态存在,一种是游离碳(石墨),主要存在于铸造生铁中,另一种是化合碳(碳化铁),主要存在于炼钢生铁中,碳化铁硬而脆,塑性低,含量适当可提高生铁的强度和硬度,含量过多,则使生铁难于削切加工,这就是炼钢生铁切削性能差的原因。
石墨很软,强度低,它的存在能增加生铁的铸造性能。
硅(Si):能促使生铁中所含的碳分离为石墨状,能去氧,还能减少铸件的气眼,能提高熔化生铁的流动性,降低铸件的收缩量,但含硅过多,也会使生铁变硬变脆。
锰(Mn):能溶于铁素体和渗碳体。
在高炉炼制生铁时,含锰量适当,可提高生铁的铸造性能和削切性能,在高炉里锰还可以和有害杂质硫形成硫化锰,进入炉渣。
磷(P):属于有害元素,但磷可使铁水的流动性增加,这是因为硫减低了生铁熔点,所以在有的制品内往往含磷量较高。
然而磷的存在又使铁增加硬脆性,优良的生铁含磷量应少,有时为了要增加流动性,含磷量可达1.2%。
硫(S):在生铁中是有害元素,它促使铁与碳的结合,使铁硬脆,并与铁化合成低熔点的硫化铁,使生铁产生热脆性和减低铁液的流动性,顾含硫高的生铁不适于铸造细件。
铸造生铁中硫的含量规定最多不得超过0.06%(车轮生铁除外)。
2.钢:2.1元素在钢中的作用2.1.1 常存杂质元素对钢材性能的影响钢除含碳以外,还含有少量锰(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧(O)、氮(N)和氢(H)等元素。
这些元素并非为改善钢材质量有意加入的,而是由矿石及冶炼过程中带入的,故称为杂质元素。
这些杂质对钢性能是有一定影响,为了保证钢材的质量,在国家标准中对各类钢的化学成分都作了严格的规定。
1)硫硫来源于炼钢的矿石与燃料焦炭。
它是钢中的一种有害元素。
硫以硫化铁(FeS)的形态存在于钢中,FeS和Fe形成低熔点(985℃)化合物。
浙教版九年级上册第二章第一节金属材料【同步练习】一、选择题1.铁画具有较高的欣赏价值,它是由低碳钢等材料经锻打、焊接、酸洗、上漆等多道工艺制成。
下列关于铁画的叙述不正确的是()A.给铁画喷漆既美观又可以防锈蚀B.铁画上的铁锈可用稀盐酸擦洗掉C.铁画可以长期悬挂在潮湿环境中D.低碳钢为铁合金,但硬度比铁大2.小明将纸条分别紧紧卷在木棒和铁棒上,加热纸条(如图),木捧上的纸条立即燃烧,而铁棒上的纸条不会立即燃烧。
据此推测木棒和铁棒具有不同的()A.密度B.导热性C.硬度D.延展性3.下列生活用品中用金属材料制作而成的是()A.陶瓷杯B.不锈钢碗C.塑料盆D.玻璃茶壶4.下图是近日发行的纪念币是中国人民银行发行的是具有特定纪念主题限量发行的人民币,纪念币材质为多种贵金属包钢铸造,属于金属合金,从物质分类角度看,纪念币属于()A.单质B.化合物C.混合物D.氧化物5.如图是一种家用电水壶,其中所有材料属于合金的是()A.不锈钢外壳B.酚醛塑料手柄C.纯铜导线D.聚氯乙烯线套6.下列生活用品中,主要利用金属材料的导热性的是()A.塑料脸盆B.烧菜铁锅C.导线铜丝D.玻璃茶壶7.合金和金属在生活中广泛应用,下列说法不正确的是()A.硬币镀镍或镀铜能提高耐腐蚀性液体B.铝常常用于户外输电线,是因为铝的化学性质不活泼C.不锈钢是通过改变金属内部结构来提高抗腐蚀和抗氧化能力D.钛合金与人体有良好的“相容性”在医疗上可用于制造人骨替代品8.2020年11月11日,中国的深海潜航器奋斗者号成功坐底10909米,创造了一项世界纪录。
奋斗者号的成功,说明我国在钛合金材料的制造上有了较大突破。
从物质分类角度判断,钛合金属于()A.金属B.非金属C.氧化物D.混合物9.记忆合金可在一定温度下拉成矫形弓丝,用以牙齿矫形,这主要利用了该合金的()A.导热性B.延展性C.还原性D.导电性10.工业生产中常将两种金属在同一容器中加热使其熔化,冷凝后得到具有金属特性的熔融物——合金。
第四章《化学反应与电能》导学案第三节金属的腐蚀与防护【学习目标】1.理解和掌握金属腐蚀的基本原理,包括电化学腐蚀过程和影响因素,如湿度、温度、电解质溶液等;2.应用所学的金属腐蚀知识,对实际金属腐蚀问题进行分析和解决;3.能够根据不同金属和环境选择适当的防护方法,如涂层、干燥、阴极保护等,并能够正确操作金属防护实验。
【学习重难点】重点:金属的电化学腐蚀及电化学防护原理。
难点:钢铁的析氢、吸氧腐蚀【课前检测】【检测1】下列“铁钉镀铜”实验装置设计正确的是A.B.C.D.【答案】B【详解】要在铁钉上镀铜,则应Cu与电源正极相连,为阳极,失去电子,阴极为铁,接电源负极,电解质溶液应为含铜离子的盐溶液,故选B。
【检测2】用铂电极电解下列物质的溶液,当耗电量相同时,阴极和阳极上同时都有气体产生,且溶液的pH下降的是A.H2SO4B.CuSO4C.HCl D.KCl【答案】A【详解】A.用铂电极电解硫酸,相当于电解水,阴极和阳极上同时都有气体产生,硫酸浓度增大,溶液pH降低,故A正确;B.用铂电极电解硫酸铜溶液,生成铜、氧气和硫酸,反应生成酸,溶液pH降低,但阴极无气体产生,故B错误;C.用铂电极电解HCl溶液,生成氢气、氯气,阴极和阳极上同时都有气体产生,但消耗HCl,则溶液pH升高,故C错误;D.用铂电极电解氯化钾溶液,生成氢氧化钾和氢气、氯气,反应生成碱,溶液pH值升高,故D错误;【课中探究】情境导入:生活中的金属腐蚀金属腐蚀的现象普遍存在,常常是自发进行的。
比如我们会看到有些桥梁金属连接处会有铁锈,还有工厂设备的灵敏度降低也是金属环节生锈的原因,那么我们需要了解金属腐蚀的原因,并采取有效措施防止金属腐蚀具有重要意义。
一、金属的腐蚀活动一、探究金属腐蚀的本质任务1:引导学生思考金属腐蚀的条件及本质【答题要点】1.定义:金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起的金属损耗的现象;由于接触的气体或液体情况不同,发生的腐蚀也不同,一般可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
合金、金属的腐蚀与防护一、选择题(每题有1-2个选项符合题意)1.下列说法中不正确的是( )A.合金属于纯净物B.合金的硬度大于各成分金属C.合金的熔点低于各成分金属D.目前世界上用途最广的合金是钢2.下列关于镁铝合金的说法正确的是( )A.熔点比镁、铝都高B.熔点比镁、铝都低C.硬度比镁、铝都小D.硬度比镁、铝都大3.下列有关合金性质的说法正确的是( )A.合金与各成分金属相比,具有许多优良的物理、化学或机械的性能B.相同金属元素形成的合金,元素的含量有可能不同,但其性能是相同的C.镁铝合金在盐酸中能完全溶解D.合金具有各成分金属性质之和4.所谓合金必须是( )①通过熔合而成②由两种或两种以上金属或金属与非金属组成③耐腐蚀④耐高温⑤具有金属的特性⑥铸造性能良好A.①②④B.①②③C.①②⑤D.①②⑥5.钢笔的笔头是合金钢,钢笔笔头尖端是用机器轧出的便于使用的圆珠体。
铱金笔的笔头是用不锈钢制成的,为了改变笔头的耐磨性能,故在笔头尖端点上铱金粒,为区别钢笔而叫铱金笔。
金笔的笔头是黄金的合金。
下列说法错误的是( )A.钢笔的笔头不易被氧化,抗腐蚀性能好B.铱金笔的耐磨性能比钢笔要好C.金笔的笔头和笔尖都是用纯金制成的D.金笔经久耐磨,书写时弹性特别好,是一种很理想的硬笔6.用于飞机制造业的重要材料是( )A.Mg—Al合金B.Cu—Sn合金C.Cu—Zn合金D.不锈钢7.钛合金被认为是21世纪的重要材料,有很多优良的性能,如熔点高、密度小、可塑性好、易于加工,钛合金与人体有很好的“相容性”,根据它的主要性能,下列用途不切合实际的是( )A.用来做保险丝B.用于制造航天飞机C.用来制造人造骨D.用于制造船舶8.属于新型合金的是( )A.18K金B.不锈钢合金C.储氢合金D.硬铝合金9.以下现象与电化学腐蚀无关的是( )A.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿B.生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈C.铁质器件附有铜质配件,在接触处易生铁锈D.银质奖牌久置后表面变暗10.钢铁的锈蚀过程中,下列五种变化可能发生的是( )①Fe由+2价转化为+3价②O2被还原③H+被还原④有Fe2O3·H2O生成⑤杂质碳被氧化除去A.①②B.③④C.①②③④D.①②③④⑤11.钢铁生锈过程发生如下反应:①2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2;②4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;③2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O。
金属和合金材料的特点金属和合金材料是工业生产中最常见的材料类型之一。
它们具有独特的特点和广泛的应用范围。
本文将重点介绍金属和合金材料的特点及其在工业生产中的重要性。
金属材料是一类具有高导电性和高热导性的物质。
它们通常具有坚固的结构和高韧性,能够承受较大的力和应变。
金属是化学元素的一种形态,由金属原子组成。
常见的金属包括铁、铜、铝、锌、镁等。
金属材料具有以下几个主要特点:1. 导电性:金属材料是最好的电导体之一。
这是因为金属内部的原子具有自由移动的电子,当电场施加在金属上时,这些电子会迅速地向电场方向移动。
这种导电性使得金属广泛应用于电子设备和电气工程中。
2. 热导性:金属材料具有优良的热导性,能够快速传导热量。
这是由金属内部电子的高度流动性和结构的紧密排列所决定的。
因此,金属常被用于散热器、锅具等需要快速传导热量的应用中。
3. 韧性:金属材料具有高韧性,能够承受较大的压力和应变而不断裂。
这是由金属的结晶结构和内部原子间的金属键所决定的。
金属材料适用于需要抵抗外部力量的应用,如汽车零部件、建筑结构等。
4. 可塑性:金属具有较好的可塑性,能够在外力作用下发生塑性变形而不断裂。
这是由金属的金属键能力和内部晶粒间的滑移所决定的。
这种可塑性使金属成为常见的加工材料,如冷轧、热轧、锻造等加工工艺。
5. 耐腐蚀性:金属材料具有一定的耐腐蚀性能。
不同金属的耐腐蚀性有所差异,但总体而言,金属材料在大气中的腐蚀速度较慢。
一些金属还能够通过形成氧化层或其他形式的保护层来防止进一步的腐蚀。
这种耐腐蚀性使得金属成为许多长期使用的结构材料。
与单一金属相比,合金材料具有更广泛的应用,并展现出一些独特的特点。
合金是由两种或两种以上的金属元素以及其他元素(如碳、硅等)组成的材料。
合金材料可以通过调节元素的含量和摩尔比例来改变其性质。
以下是合金材料的主要特点:1. 强度提高:合金材料通常具有比纯金属更高的强度。
这是由于合金中不同金属原子之间的原子键能力不同,导致整个合金材料具有更强的结构强度。