钢材的锈蚀

出处：按学科分类—工业技术 中国建材工业出版社《现代工程材料实用手册》第248页（1037字）

钢材在使用的过程中，经常与环境中的各种介质接触，由于环境介质的作用，其中的铁与介质产生化学反应，使钢材逐步腐蚀而破坏，称为钢材的锈蚀。锈蚀可发生于许多引起锈蚀的介质中，如湿润空气、土壤、工业废气等。温度提高，锈蚀加速。

钢材于存放中严重锈蚀，不仅截面积减小，材质降低甚至报废，而且除锈工作耗费很大。使用中则锈蚀不仅使受力面积减小，而且局部锈坑的产生，可造成应力集中，促使结构早期破坏。尤其在有反复荷载的情况下将产生锈蚀疲劳现象，出现脆性断裂。

钢材受腐蚀的原因很多，根据钢材表面与周围介质的不同作用，锈蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。

(一)化学腐蚀

钢材化学腐蚀，也称为干腐蚀，属纯化学腐蚀。它是指钢材表面与周围介质直接发生化学反应而产生的锈蚀，主要是指钢材在常温和高温时发生的氧化或硫化作用。钢铁的氧化是指钢与氧化性介质接触产生化学反应。氧化性介质有空气、氧、水蒸气、二氧化碳、二氧化硫和氯等，反应后生成疏松的氧化物。其反应速度随温度、湿度的提高而加快。在干湿交替的环境下，腐蚀更为严重迅速；在干燥的环境下，腐蚀速度比较缓慢。

(二)电化学腐蚀

钢材电化学腐蚀也称湿腐蚀，是由于电化学现象在钢材表面产生局部电池作用的腐蚀。例如在水溶液中的腐蚀和大气、土壤中的腐蚀等。

建筑钢材存放和使用中发生的锈蚀主要属这一类。例如，存放于湿润空气中的钢材，表面为一层电解质水膜所覆盖。由于表面成分或者受力变形等的不均匀性，使邻近的局部产生电极电位的差别，因而建立许多微电池。在阳极区，铁被氧化成Fe²⁺离子进入水膜。水中溶有来自空气的氧，在阴极区氧被还原为OH^－离子，两者结合成为不溶于水的Fe(OH)₂，并进一步氧化成为疏松易剥落的红棕色铁锈Fe(OH)₃。如水膜中溶有酸，则阴极将成为H⁺聚集之处。由于所形成的氢积存于阴极产生极化作用，将使锈蚀停止，但水中的溶氧与氢结合成水可除去积氢，故锈蚀能继续进行。因为水膜中离子浓度提高，阴极放电快，锈蚀进行较快，故在工业大气的条件下，钢材较容易锈蚀。