本書主要以工程材料中的金屬材料為對象,重點介紹金屬腐蝕的電化學基本原理、基本規(guī)律、影響因素和防護方法,以及腐蝕工程和腐蝕測試相關技術的基礎知識。主要內(nèi)容包括電化學腐蝕熱力學和動力學、金屬腐蝕的影響因素、金屬常見的腐蝕形態(tài)和防護措施、金屬在工程環(huán)境中的腐蝕與防護、防腐蝕工程設計及其腐蝕控制的相關基礎知識等。
本書可作為普通高等院校材料科學與工程、金屬材料工程、材料化學、材料成型及控制工程等材料類專業(yè)本科生和研究生教材,也可作為從事腐蝕工程相關工作研發(fā)人員和施工人員的參考用書。
“金屬腐蝕與防護概論”是材料科學與工程、金屬材料工程等材料類專業(yè)的必修課程,是以電化學腐蝕理論為基礎,以常見的腐蝕形態(tài)及其保護措施,以及腐蝕工程為主要內(nèi)容的專業(yè)課程。課程的主要目的是使學生掌握電化學腐蝕科學的基礎理論和基礎知識,能在工程實踐中針對不同的腐蝕形態(tài),分析腐蝕發(fā)生的原因并提出適當?shù)姆雷o措施,提升對材料工程相關專業(yè)工作的適應能力和開發(fā)創(chuàng)造能力。
金屬腐蝕是指金屬材料與其所服役環(huán)境之間發(fā)生化學或電化學作用,導致金屬材料變質(zhì)失效的一種形式,金屬腐蝕是一種必然發(fā)生的自然現(xiàn)象,在自然界十分普遍。早在2003年,中國工程院院士柯偉發(fā)表的《中國腐蝕調(diào)查報告》就指出,我國每年因腐蝕造成的損失約占國民生產(chǎn)總值的5%,相當于各類自然災害所造成損失總和的10倍。隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展,金屬作為許多大型機器設備的結構材料和精密零件的功能材料得到了廣泛的研究和應用,由金屬腐蝕導致的設備和零件破壞不僅造成資源和財產(chǎn)的巨大損失和浪費,而且危及大量人員的生命安全,造成巨大的環(huán)境污染,阻礙新技術和新材料的應用。因此,深入學習腐蝕與防護的基本科學理論和發(fā)展新的防腐蝕技術無疑具有十分重要的意義。
腐蝕與防護原理比較復雜,尤其是腐蝕電化學基礎理論,涉及化學、電化學、物理化學、金屬工藝學等多個學科,同時不斷出現(xiàn)的新材料、新的腐蝕形態(tài),以及防護方法進一步增加了腐蝕的多樣性和復雜性。這就要求相關從業(yè)人員對金屬腐蝕與防護的基礎理論和基本方法有比較深入的認識,并同時具備其他相關學科的理論和知識。本書參照國內(nèi)外的相關資料和教材,結合編者近年來的教學經(jīng)驗,考慮材料類相關專業(yè)的知識特點和應用型人才培養(yǎng)的需要,遵循邏輯嚴謹、通俗易懂和理論聯(lián)系實際的原則,注重對基礎知識和基本理論的傳授。黨的二十大報告指出:全面貫徹黨的教育方針,落實立德樹人根本任務,培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義建設者和接班人。因此,書中都融入了課程思政教育素材視頻,以適應當代高等教育的發(fā)展。本書每章都附有本章小結、課后習題及思考題,以便學生能夠加深對內(nèi)容的理解和知識的鞏固。
本書第1~3章由潘長江編寫,第4~6、12章由柳森編寫,第7、8、10章由張秋陽編寫,第9、11、13章由陳潔編寫。全書由潘長江統(tǒng)稿審閱。
本書在編寫過程中參考了同行專家和學者的專著,以及國內(nèi)外的研究成果,在此一并致謝。由于編者的水平有限,不當之處懇請廣大讀者批評指正。
編者
目錄
前言
第1章緒論1
11金屬腐蝕及其特點1
12金屬腐蝕的定義1
13金屬腐蝕理論的發(fā)展歷史2
14金屬腐蝕的危害3
15金屬腐蝕的本質(zhì)4
16金屬腐蝕的分類及腐蝕形式5
17金屬均勻腐蝕速度和程度的評定方法7
18金屬腐蝕與防護學科的主要研究內(nèi)容及
任務10
本章小結10
課后習題及思考題11
第2章腐蝕熱力學——電化學腐蝕
傾向的判斷12
21原電池和腐蝕原電池12
22電極系統(tǒng)與電極反應17
23電化學位與電極電位20
24電化學腐蝕傾向的判斷29
25EepH圖33
本章小結38
課后習題及思考題39
第3章電化學腐蝕動力學——電化學
反應速度41
31極化41
32電極反應的過電位44
33單一電極反應動力學48
34均相腐蝕電極反應動力學56
35復相電極的電化學反應動力學63
36伊文思極化圖及其應用69
37去極化72
本章小結73
課后習題及思考題75
第4章析氫腐蝕與吸氧腐蝕77
41析氫腐蝕77
42吸氧腐蝕81
本章小結87
課后習題及思考題88
第5章金屬的鈍化89
51鈍化現(xiàn)象與鈍化狀態(tài)89
52金屬的電化學鈍化及極化曲線90
53金屬的自鈍化92
54鈍化理論92
本章小結96
課后習題及思考題97
第6章金屬腐蝕的影響因素98
61材料性質(zhì)98
62材料狀態(tài)103
63外部環(huán)境105
本章小結108
課后習題及思考題108
第7章全面腐蝕與局部腐蝕109
71全面腐蝕和局部腐蝕的基本概念109
72局部腐蝕的電化學條件110
73電偶腐蝕111
74小孔腐蝕115
75縫隙腐蝕120
76晶間腐蝕123
77應力腐蝕128
78磨損腐蝕132
79腐蝕疲勞136
710氫脆139
711選擇性腐蝕142
本章小結144
課后習題及思考題144
第8章腐蝕控制原理146
81腐蝕控制的基本概念與原理146
82腐蝕控制的基本途徑和環(huán)節(jié)147
83腐蝕控制的實現(xiàn)方法149
本章小結150
課后習題及思考題151
第9章陰極保護與陽極保護152
91陰極保護152
92陽極保護164
本章小結169
課后習題及思考題169
第10章緩蝕劑防腐170
101緩蝕現(xiàn)象及緩蝕劑170
102緩蝕劑的緩蝕效率和作用系數(shù)170
103緩蝕劑的分類171
104緩蝕劑的應用173
本章小結173
課后習題及思考題174
第11章金屬在工程環(huán)境中的腐蝕與
防護175
111大氣腐蝕175
112海水腐蝕181
113土壤腐蝕186
114工業(yè)環(huán)境腐蝕191
本章小結198
課后習題及思考題199
第12章防腐蝕工程設計及其腐蝕
控制200
121選材200
122防腐蝕結構設計202
123防腐蝕措施的選擇204
124防腐蝕強度設計204
125防腐蝕工藝設計205
本章小結206
課后習題及思考題207
第13章常用腐蝕研究方法208
131重量法208
132表面分析法211
133根據(jù)極化曲線測量腐蝕速度212
134電化學阻抗譜218
本章小結225
課后習題及思考題226
參考文獻227