腐蝕科學(xué)與技術(shù) 原書第2版

前言
第1章腐蝕與防護(hù)策略概述1
1.1水介質(zhì)中的腐蝕1
1.1.1腐蝕作為一種系統(tǒng)特性1
1.1.2腐蝕的電化學(xué)起因1
1.1.3受激局部腐蝕2
1.2熱氧化2
1.2.1防護(hù)型氧化物 3
1.2.2非防護(hù)型氧化物 3
1.3環(huán)境敏感型開裂3
1.4腐蝕控制策略4
1.4.1鈍化 4
1.4.2環(huán)境條件 4
1.4.3陰極保護(hù) 4
1.4.4防護(hù)涂層4
1.4.5腐蝕的成本5
1.4.6腐蝕失效的標(biāo)準(zhǔn)5
1.4.7材料選擇6
1.4.8幾何因素6
1.5一些符號的定義與反應(yīng)方程式7
1.5.1離子與離子反應(yīng)方程式7
1.5.2部分反應(yīng)式7
1.5.3腐蝕過程的表示8
拓展閱讀9
第2章參與腐蝕過程的結(jié)構(gòu)10
2.1結(jié)構(gòu)的起源與特性10
2.1.1相10
2.1.2電子在成鍵中的作用13
2.1.3活度的概念17
2.2水和水溶液的結(jié)構(gòu)17
2.2.1水的性質(zhì)17
2.2.2水分子18
2.2.3液態(tài)水18
2.2.4自解離與水溶液的pH值19
2.2.5pH標(biāo)度20
2.2.6溶液中的外來離子21
2.2.7離子遷移率21
2.2.8水的結(jié)構(gòu)與金屬表面的離子溶液22
2.2.9硬水和軟水的成分23
2.3金屬氧化物的結(jié)構(gòu)26
2.3.1電負(fù)性27
2.3.2金屬氧化物的部分離子特性27
2.3.3氧化物的晶體結(jié)構(gòu)28
2.3.4導(dǎo)帶和價(jià)帶的電子能帶30
2.3.5金屬氧化物中晶格缺陷的起源31
2.3.6依缺陷類型區(qū)分金屬氧化物33
2.4金屬的結(jié)構(gòu)35
2.4.1金屬鍵36
2.4.2晶體結(jié)構(gòu)和晶格缺陷36
2.4.3相平衡37
2.4.4制造過程引入的結(jié)構(gòu)假象39
拓展閱讀40
第3章腐蝕過程的熱力學(xué)和動力學(xué)42
3.1水溶液腐蝕的熱力學(xué)42
3.1.1水溶液中的氧化還原過程42
3.1.2電極反應(yīng)平衡與能斯特方程44
3.1.3溶液中離子活度的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)45
3.1.4電極電勢45
3.1.5Pourbaix圖（電勢-pH曲線圖）48
3.2水溶液腐蝕的動力學(xué)56
3.2.1電極上的動力學(xué)平衡57
3.2.2極化58
3.2.3極化特征與腐蝕速率63
3.2.4鈍化66
3.2.5鈍化的失效67
3.2.6緩蝕劑69
3.3干式氧化的熱力學(xué)與動力學(xué)71
3.3.1促進(jìn)保護(hù)型氧化物形成的因素71
3.3.2薄膜層和Cabrera-Mott理論71
3.3.3厚膜、熱激活和Wagner理論72
3.3.4合金中組分的選擇性氧化77
拓展閱讀81
附錄一些Pourbaix圖的構(gòu)建82
第4章混合金屬系統(tǒng)89
4.1電偶腐蝕效應(yīng)89
4.1.1雙金屬電偶89
4.1.2雙金屬效應(yīng)的起源89
4.1.3設(shè)計(jì)的影響90
4.2陰極保護(hù)94
4.2.1原理94
4.2.2使用涂層的陰極保護(hù)94
第5章應(yīng)力干預(yù)96
5.1應(yīng)力腐蝕開裂(SCC)96
5.1.1特征96
5.1.2鋁合金的應(yīng)力腐蝕開裂97
5.1.3不銹鋼的應(yīng)力腐蝕開裂99
5.1.4純碳鋼的應(yīng)力腐蝕開裂100
5.2腐蝕疲勞101
5.2.1特征101
5.2.2機(jī)理101
5.3流動或湍流的液體中腐蝕的增強(qiáng)102
5.3.1沖蝕102
5.3.2氣蝕102
5.4針對應(yīng)力引起失效的預(yù)防措施103
5.4.1材料103
5.4.2環(huán)境103
5.4.3應(yīng)力103
5.4.4形狀103
5.4.5監(jiān)測104
拓展閱讀104
第6章防護(hù)涂層105
6.1表面處理105
6.1.1制造金屬形式的表面條件105
6.1.2金屬表面的清潔和制備106
6.2電鍍110
6.2.1原理和應(yīng)用110
6.2.2電鍍鎳111
6.2.3電鍍銅115
6.2.4電鍍鉻115
6.2.5電鍍錫117
6.2.6電鍍鋅119
6.3熱浸鍍層119
6.3.1鋅鍍層(鍍鋅)120
6.3.2錫鍍層120
6.3.3鋁鍍層120
6.4轉(zhuǎn)化涂層121
6.4.1磷化121
6.4.2陽極氧化122
6.4.3鉻化125
6.5金屬用涂料涂層127
6.5.1涂料的組分127
6.5.2應(yīng)用129
6.5.3涂料配方130
6.5.4涂料系統(tǒng)對于金屬的防護(hù)130
拓展閱讀131
第7章鐵和鋼的腐蝕132
7.1鐵和鋼的顯微結(jié)構(gòu)132
7.1.1鐵中的固溶體132
7.1.2鐵-碳體系133
7.1.3普通碳鋼134
7.1.4鑄鐵135
7.2生銹136
7.2.1鐵-氧-水體系中的物種136
7.2.2充氣水中的生銹現(xiàn)象138
7.2.3空氣中的生銹139
7.2.4鑄鐵的生銹140
7.3鐵和鋼的氧化141
7.3.1氧化物晶體結(jié)構(gòu)和缺陷結(jié)構(gòu)142
7.3.2鐵-氧體系中的相平衡142
7.3.3瓦格納（Wagner）氧化機(jī)理的
應(yīng)用143
7.3.4鋼的氧化144
7.3.5鑄鐵的氧化和生長146
拓展閱讀147
第8章不銹鋼148
8.1相平衡148
8.1.1鐵-鉻體系149
8.1.2鐵-鉻體系中其他元素的影響149
8.1.3舍夫勒（Schaeffler）圖151
8.2商業(yè)不銹鋼153
8.2.1分類153
8.2.2結(jié)構(gòu)154
8.3耐水溶液腐蝕的性能155
8.3.1根據(jù)極化特性進(jìn)行評價(jià)155
8.3.2鐵鉻合金中鈍化的化學(xué)觀點(diǎn)158
8.3.3不銹鋼的腐蝕特性161
8.4抗干氧化165
8.5應(yīng)用166
8.5.1鐵素體鋼166
8.5.2奧氏體鋼167
8.5.3硬化鋼168
8.5.4雙相鋼168
8.5.5抗氧化鋼168
8.6鑄造不銹鋼的應(yīng)用169
拓展閱讀170
第9章鋁和鋁合金的耐蝕性171
9.1一些標(biāo)準(zhǔn)合金的物理冶金171
9.1.1未經(jīng)熱處理的合金172
9.1.2熱處理（時效）合金174
9.1.3鑄造合金175
9.2耐蝕性175
9.2.1鋁-氧-水體系176
9.2.2水介質(zhì)中純鋁的耐蝕性177
9.2.3水介質(zhì)中鋁合金的耐蝕性179
9.2.4鋁和鋁合金在空氣中的耐蝕性182
9.2.5幾何效應(yīng)182
9.2.6在制造過程中鋁-鎂合金的
氧化183
拓展閱讀185
第10章銅及銅合金的耐蝕性186
10.1純銅的化學(xué)性質(zhì)和腐蝕行為186
10.1.1銅-氧-水體系187
10.1.2在自然環(huán)境中的耐蝕性187
10.1.3供水和循環(huán)系統(tǒng)188
10.1.4應(yīng)力相關(guān)的腐蝕失效189
10.1.5伴生金屬的電化學(xué)腐蝕189
10.2銅合金組分及腐蝕行為189
10.2.1基于銅-鋅體系的合金：黃銅190
10.2.2基于銅-鋁體系的合金192
10.2.3基于銅-鎳體系的合金195
10.2.4基于銅-錫體系的合金196
拓展閱讀198
第11章鎳及其合金的耐蝕性199
11.1純鎳的化學(xué)性質(zhì)和腐蝕行為199
11.1.1鎳-氧-水體系199
11.1.2在自然環(huán)境中的耐蝕性200
11.1.3在中性和堿性介質(zhì)中的耐蝕性200
11.1.4在酸性介質(zhì)中的耐蝕性200
11.1.5非水介質(zhì)201
11.2鎳合金組成及腐蝕行為201
11.2.1鎳合金的一般耐蝕性201
11.2.2燃?xì)廨啓C(jī)部件的高溫合金207
第12章鈦及其合金的耐蝕性209
12.1純鈦的化學(xué)特性和腐蝕行為209
12.1.1鈦-水體系209
12.1.2耐蝕性210
12.2鈦合金的成分及腐蝕行為213
12.2.1合金配方213
12.2.2添加貴金屬提高耐非氧化性酸的
能力214
12.3應(yīng)用214
12.3.1在航空航天上的應(yīng)用214
12.3.2在海洋上的應(yīng)用214
12.3.3典型的工業(yè)應(yīng)用214
12.3.4在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用216
第13章陰極保護(hù)217
13.1原理217
13.2地下管道和分配系統(tǒng)218
13.2.1外加電流保護(hù)218
13.2.2犧牲陽極保護(hù)220
13.3在開放水域的陰極保護(hù)221
13.3.1船舶的船體保護(hù)221
13.3.2沿海和海上設(shè)施的保護(hù)223
13.4副反應(yīng)和過度保護(hù)223
13.5測量儀器224
13.5.1電位的測量224
13.5.2土壤電阻率的測量225
拓展閱讀225
第14章航空中的腐蝕和腐蝕控制226
14.1機(jī)身226
14.1.1制造材料226
14.1.2機(jī)身的腐蝕與防護(hù)227
14.1.3環(huán)境敏感斷裂228
14.1.4腐蝕控制的系統(tǒng)評價(jià)229
14.2燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)229
14.2.1發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)230
14.2.2鎳合金的性能及應(yīng)用230
14.2.3發(fā)動機(jī)環(huán)境232
14.2.4合金的選擇233
14.2.5監(jiān)測和技術(shù)的發(fā)展235
拓展閱讀235
第15章汽車制造中的腐蝕控制236
15.1概述236
15.2汽車車身的防腐蝕保護(hù)236
15.2.1設(shè)計(jì)上的考慮236
15.2.2涂裝車間操作概述237
15.2.3清洗和預(yù)處理車殼238
15.2.4磷化238
15.2.5涂裝239
15.2.6整體測試240
15.3發(fā)動機(jī)的腐蝕防護(hù)241
15.3.1排氣系統(tǒng)241
15.3.2冷卻系統(tǒng)241
15.3.3運(yùn)動部件241
15.4光亮的裝飾件242
15.4.1電鍍鎳-鉻體系242
15.4.2陽極電鍍鋁243
拓展閱讀243
第16章食品加工與配送過程中的腐蝕
控制244
16.1總則244
16.1.1公共衛(wèi)生244
16.1.2食品生產(chǎn)環(huán)境245
16.2馬口鐵在食品和飲料罐中的應(yīng)用247
16.2.1歷史247
16.2.2現(xiàn)代馬口鐵罐頭247
16.2.3制造馬口鐵的鋼材249
16.2.4馬口鐵的制造249
16.2.5用作包裝材料的無錫鋼251
16.3乳品業(yè)252
16.3.1牛奶及其衍生物252
16.3.2乳品工業(yè)使用的材料254
16.4釀造256
16.4.1釀造工藝256
16.4.2用于釀造廠的材料257
16.4.3啤酒桶258
拓展閱讀260
第17章建筑的腐蝕控制261
17.1簡介261
17.2結(jié)構(gòu)261
17.2.1鋼筋混凝土框架用鋼筋262
17.2.2鋼結(jié)構(gòu)264
17.2.3傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)265
17.3覆層265
17.3.1鋼筋混凝土板265
17.3.2鋁合金板265
17.4金屬屋頂、外墻和防水板266
17.4.1自支承屋頂和外墻266
17.4.2全支承屋頂和防水板266
17.5管道和集中供暖裝置267
17.5.1管道267
17.5.2水箱268
17.5.3接頭268
17.5.4集中供暖水路268
17.6木材上的金屬腐蝕268
17.6.1接觸腐蝕268
17.6.2木材中的蒸汽造成的腐蝕269
17.7不銹鋼在休閑游泳池中的應(yīng)用269
17.7.1腐蝕損傷270
17.7.2控制270
拓展閱讀271
第18章海洋環(huán)境中的腐蝕控制272
18.1海洋環(huán)境的性質(zhì)272
18.1.1海洋272
18.1.2海洋大氣273
18.2船舶274
18.2.1鋼船殼涂料274
18.2.2鋁合金上層結(jié)構(gòu)276
18.2.3螺旋槳277
18.2.4船用燃?xì)廨啓C(jī)277
18.2.5多種零件278
18.2.6熱交換器278
18.3近海平臺278
18.3.1結(jié)構(gòu)278
18.3.2使用海水的系統(tǒng)279
18.3.3酸性服役環(huán)境280
18.3.4浸沒油氣管道280
18.3.5埋入式緊固件及配件280
拓展閱讀280
第19章熱電廠的腐蝕控制281
19.1燃油鍋爐281
19.1.1水側(cè)的腐蝕控制282
19.1.2爐側(cè)的腐蝕控制284
19.2循環(huán)壓水堆蒸汽發(fā)生器（PWR）287
19.2.1設(shè)計(jì)與操作287
19.2.2腐蝕和腐蝕控制289
拓展閱讀291
第20章腐蝕測試的原則292
20.1加速試驗(yàn)292
20.2暴露試驗(yàn)293
20.3先導(dǎo)試驗(yàn)293
20.4應(yīng)力增強(qiáng)腐蝕測試293
20.4.1應(yīng)力腐蝕開裂試驗(yàn)293
20.4.2腐蝕疲勞試驗(yàn)294
20.4.3侵蝕、氣蝕和沖蝕試驗(yàn)294
20.5抗熱氧化試驗(yàn)294
20.5.1熱重測量294
20.5.2暴露和先導(dǎo)測試294
拓展閱讀295