[科普中国]-石墨腐蚀

石墨腐蚀简介灰口铸铁的石墨腐蚀是除铜基合金以外的最常见的选择性腐蚀形式。灰口铸铁中的石墨以网络状分布在铁素体的基体内，对于铁素体来说它是阴极，在一定的介质条件下发生铁的选择性腐蚀而遗留下一个多孔的石墨骨架，秘为石墨腐蚀。石墨腐蚀常发生在盐水、矿水、土壤或极稀的酸性溶液介质中，如地下管道上。腐蚀后残留的石墨体多孔而均匀；与黄铜的脱锌相似，它对金属的宏观尺寸引起的变化甚小。

下图是用于地下消防系统的灰口铸铁管遭受石墨腐蚀的外观照片，此管的外表面与土壤接触，而内表面与水接触，沿放在地面土壤上的管子外表面的底部发生严重的腐蚀。图中前面的小直径件是灰口铁的泵叶轮，其叶片已由于石墨腐蚀而剥落。

下图是船冷凝器的灰铸铁发生石是腐蚀的显微照片，上部是石墨腐蚀区域，带有嵌埋于锈中的石墨片。下部是未受石墨腐蚀的铸铁。

石墨腐蚀通常只发生在有石墨网存在的灰口铸铁中；没有自由碳的白口铸铁、或是虽有自由碳但不能保持连续石墨残留物的可锻铸铁和球墨铸铁，一般都不会发生石墨腐蚀。

石墨腐蚀通常是以低的速度进行的，过程相当缓慢。若灰口铸铁在强烈的腐蚀介质中，往往不是发生石墨腐蚀，而是整个表面的均匀腐蚀。

过去石墨腐蚀曾被称为“石墨化”或“石墨化腐蚀”，这种称呼易与珠光体在较高温度下分解为铁素体和自由碳（石墨）的石墨化（graphitization）过程相混淆，故称“石墨腐蚀”（graphiticcorrosion）较为适当，因前者是一种组织变化，后者是一种腐蚀形式，其本质不同。1

石墨腐蚀原理普通铸铁中的石墨以网络状分布在铁素体内，在介质为盐水、矿水、土壤（尤其是含硫酸盐的土壤）或极稀的酸性溶液申，发生了铁基体选择性腐蚀。在这种腐蚀中，石墨对铁为阴极，形成腐蚀电池，Fe被溶解后，剩下由石墨磷共晶化合物、铁锈组成的多孔体，使铸铁失去了强度和金属性。由于石墨沉积在铸铁的表面，从形貌来看，似乎是“石墨化”了，因此称为石墨腐蚀。

石墨腐蚀腐蚀物下图是吸收塔冷凝小管腐蚀外观。

在图中可以看出该管已无金属光泽，外边是一层1~2mm的黑色腐蚀生成物，它相当柔软，可用铅笔刀切削，管的外径尺寸未变。经金相鉴定，证实该黑色腐蚀生成物，绝大部分为石墨。还可看到清晰的渐变过渡层区，即铸铁、石墨增多、全是石墨的三种形态。

从该黑色腐蚀生成物的化学成分来看（见下表），可以看出，该黑色生成物中含碳量已高达14.6%，为铸铁正常含碳量的4~5倍。以上都证实冷凝小管的腐蚀属于石墨腐蚀类型。

石墨腐蚀和均匀腐蚀并没有严格的界限，同样的铸铁碳酸化小管由于处在不断地被气液、结晶碰撞、流体振荡情况下进行生产的，管子表面的黑色腐蚀生成物早已被冲刷转移，因此形成的是均匀腐蚀，而不是石墨腐蚀。2