Tiểu luận môn ăn mòn kim loại
CHƯƠNG 1 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĂN MÒN KIM LOẠI
1.1 Định nghĩa ăn mòn:
Ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại do tương tác hóa học hoặc điện hóa của
kim loại với môi trường xung quanh.
1.2 Phân loại các quá trình ăn mòn:
1.2.1 Phân loại theo cơ chế của quá trình ăn mòn
Theo cơ chế của quá trình người ta chia ra làm hai loại ăn mòn hóa học và ăn
mòn điện hóa:
a. Ăn mòn hóa học:
Ăn mòn hóa học là quá trình ăn mòn do tác dụng hóa học của kim loại với môi
trường.
b. Ăn mòn điện hóa:
Ăn mòn điện hóa là quá trình ăn mòn do tác dụng điện hóa học giữa kim loại với
môi trường phản ứng điện hóa, nó tuân theo qui luật động học điện hóa. Ăn mòn điện
hóa xảy ra 2 quá trình đồng thời.
- Quá trình anot là quá trình biến đổi trực tiếp kim loại thành ion hydrat hóa trong
dung dịch.
Me + xH
2
O = Me(H
2
O)
n+
+ ne
Trong kim loại còn một lượng tương đương các electron dư thừa.
- Quá trình catot là quá trình làm các electron dư ở quá trình anot bị đồng hóa do
một vài chất nhận electron, được gọi là chất khử phân cực.
Nghiên cứu chi tiết quá trình ăn mòn hóa học và điện hóa cho thấy không có ranh
giới phân biệt rõ nét giữa chúng. Trong nhiễu trường hợp, sự biến đổi chậm từ cơ chế
hóa học sang cơ chế điện hóa có thể xảy ra và ngược lại. Sự ăn mòn trong dung dịch

Chúng là các tạp chất thường có như Mangan (Mn), Silíc (Si), Phốt pho (P), lưu huỳnh
(S), các tạp chất ẩn như hydrô (H), nitơ (N), ôxy (O), và các tạp chất ngẫu nhiên như
crôm (Cr), nikel (Ni), vônfram (W), titan (Ti), molibden (B), vanadi (V),…
Tất cả các loại nguyên tố kể trên có ở trong thép với lượng chứa nhỏ và ảnh hưởng
không đáng kể đến tổ chức và tính chất của thép. Chính vì thế mà kể cả các nguyên tố có
lợi đều được gọi là tạp chất.
Cần lưu ý rằng nếu một hay một vài nguyên tố kể trên mà người ta cố ý cho vào
thép với dụng ý nào đó thì chúng lại được gọi là nguyên tố hợp kim (sẽ được trình bày
chi tiết trong phần thép hợp kim).
Tóm lại ngoài sắt ra thành phần hóa học của thép cácbon thông thường bao gồm:
C < 2%; Mn ≤ 0,5-0,8%; Si ≤ 0,3-0,6%; P ≤ 0,05-0,06%; S ≤ 0,05-0,06%.
2.1.2 Ảnh hưởng của nguyên tố cácbon.
Trong tất cả nguyên tố, cácbon là nguyên tố quan trọng nhất, quyết định chủ yếu
đến tổ chức và tính chất của thép cácbon (và cả đối với thép hợp kim).
Sự thay đổi hàm lượng cácbon ảnh hưởng đến cơ tính của thép gồm giới hạn bền
(σ
b
), độ cứng (HB), độ giãn dài (δ), độ thắt tỉ đối (ψ) và độ dai va đập (a
k
).
Khi hàm lượng cácbon trong thép tăng, độ bền và độ cứng của thép tăng còn độ
dẻo và độ dai va đập lại giảm. Tuy nhiên, độ bền của thép chỉ tăng lên và đạt tới giá trị
cực đại khi hàm lượng của cácbon tăng lên tới khoảng giới hạn 0,8 tới 1,0%, vượt quá
giới hạn này độ bền lại giảm đi.
Cứ tăng 0,1% cácbon, trong thép độ cứng tăng thêm khoảng 20-25HB và giới hạn
bền (σ
b
) tăng thêm khoảng 60-80 MPa, nhưng độ giãn dài tương đối (δ) giảm đi khoảng
2-4%, độ thắt tỉ đối (ψ) giảm đi 1-5% và độ dai va đập (a
k

Mangan (Mn): Nguyên tố mangan được cho vào thép cácbon khi tinh luyện ở dưới
dạng fero mangan nhằm mục đích khử ôxy và lưu huỳnh. Khi hòa tan vào ferit mangan
có tác dụng nâng cao độ bền, độ cứng của pha này, nên có làm tăng cơ tính của thép.
Nhưng do lượng mangan trong thép cácbon nhỏ (thường dưới 0,8%) nên tác dụng này
không đáng kể và tác dụng chủ yếu của nó chỉ để khử ôxy và hạn chế sự có mặt của lưu
huỳnh.
Silíc (Si): Nguyên tố silíc được cho vào nhiều loại thép nhằm khử ôxy triệt để hơn.
Cũng như mangan, khi được hòa tan vào pha ferít, nguyên tố silic nâng cao độ bền và độ
cứng cho pha này. Cũng do hàm lượng silíc trong thép cácbon còn nhỏ (thường dưới
0,6%) nên tác dụng hóa bền coi nhỏ và tác dụng chủ yếu của nó chỉ để khử ôxy.
Phốt pho (P): Nguyên tố phốt pho dù ở dạng hòa tan trong ferít hay ở dạng liên kết
Fe
3
P đều làm cho thép bị giòn, đặc biệt là ở trạng thái nguội do đó nó là nguyên tố có hại
cần phải hạn chế ở dưới mức cho phép nào đó. Đối với thép cácbon thông thường hàm
lượng cácbon nhỏ hơn 0,06%. Riêng đối với thép dễ cắt, để nâng cao khả năng bẻ gãy
phoi, lượng phốt pho co thể cao tới 0,08-0,15%. Phốt pho có mặt trong thép từ các quặng
hay từ nhiên liệu than trong quá trình luyện gang ban đầu.
Lưu huỳnh (S): Tương tự như phốt pho, lưu huỳnh có mặt trong thép từ các quặng
và đặc biệt là từ than khi nấu luyện gang. Cùng tinh (Fe + FeS) có nhiệt độ nóng chảy
thấp khoảng 988
0
C nằm ở biên giới hạt dễ bị mềm và chảy khi nung nóng làm thép bị
đứt ở biên giới hạt tạo hiện tượng phá hủy giòn, coi được gọi là dịn nóng. Vì vậy cần
hạn chế hàm lượng nguyên tố có hại này trong thép dưới mức độ cho phép nào đó. Đối
với thép thông thường hàm lượng lưu huỳnh thường phải nhỏ hơn 0,06%. Tuy nhiên đối
với thép dễ cắt, để nâng cao hiện tượng gãy phoi, hàm lượng lưu huỳnh có thể lên tới
0,08 – 0,3%.
2.2 Phân loại thép các bon
2.2.1 Phân loại theo hàm lượng cácbon.

5
Tiểu luận môn ăn mòn kim loại
Trong quá trình cán nóng tiếp theo phần lớn các bọt khí này được hàn liền lại làm
cho thép có độ sít chặt hơn.
Thép lặng là loại thép được khử ôxy triệt để hơn do ngoài fero mangan, người ta
coi sử dụng fero silíc và nhôm nên trong thép còn rất ít FeO vì thế mặt thép lỏng phẳng
lặng và do đó chúng được gọi là thép lặng. Trong thỏi thép lặng hầu như không có bọt
khí, không có sự phân lớp như thép sôi nhưng lại có lõm co khá lớn (Hình vẽ 5.1b). Thép
lặng có chất lượng cao hơn thép sôi nhưng không kinh tế bằng vì phải cắt bỏ phần lõm
co chiếm tới 10 – 15% trọng lượng của thỏi đúc và chi phí cho việc khử ôxy lớn. Trong
thép lặng pha ferít có chứa nhiều silíc hơn (khoảng 0,15 – 0,30%) nên chúng cứng hơn
so với thép sôi và chúng thích hợp cho công nghệ hàn. Thép lặng là loại thép tốt để làm
phần lớn các chi tiết máy.
Thép nửa lặng là loại trung gian giữa hai loại thép trên, chúng chỉ được khử ôxy
bằng fero mangan và nhơm
2.2.4 Phân loại theo tổ chức tế vi:
Căn cứ vào các tổ chức khác nhau trên giản đồ trạng thái Fe - Fe
3
C người ta phân
thép ra làm ba loại: thép trước cùng tích, thép cùng tích và thép sau cùng tích.
 Thép trước cùng tích.
Thép trước cùng tích có hàm lượng các bon nhỏ hơn 0,8% (khoảng 0,10 ÷ 0,70)
tức nằm về bên trái của điểm S có tổ chức gồm ferít và péclít (hình 5.2).

Hình 2.2. Tổ chức tế vi thép trước cùng tích 0,6% C (x500 lần).
Khi lượng cácbon tăng lên thì tỷ lệ phần péclít mầu tối trong tổ chức của thép trước
cùng tích tăng lên, còn ferít có mầu sáng lại giảm đi.
Nếu hàm lượng cácbon quá ít (trong khoảng 0,02 ÷0,05%) có thể coi hợp kim này
như thép nguyên chất với tổ chức hầu như toàn ferít tức là có màu sáng hoàn toàn.
Tỉ lệ giữa peclit và ferít thay đổi theo thành phần của các bon chứa trong thép.

dụng, thép kết cấu, thép dụng cụ, và thép có công dụng riêng. Đây là cách phân loại
thường được sử dụng nhất nên chúng sẽ được trình bày sâu hơn trong phần ký hiệu thép
cácbon.
2.3 Ưu và nhược điểm của thép các bon
2.3.1 Ưu điểm
Thép cácbon được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp cũng như trong đời sống
sinh hoạt do chúng có những ưu điểm cơ bản sau:
− Do dễ nấu luyện và không sử dụng các nguyên tố hợp kim đắt tiền nên thép
cácbon rất rẻ.
− So với thép hợp kim thì thép cácbon có tính công nghệ tốt hơn như dễ đúc, dễ
hàn, dễ gia công áp lực như rèn, dập kéo sợi cũng như dễ gia công cắt gọt.
− Có cơ tính nhất định đủ cho các chi tiết nhỏ, trung bình và không quan trọng. Sau
khi t ôi, độ cứng của thép cácbon cũng rất cao không thua kém gì thép hợp kim có
hàm lượng cácbon tương đương.
2.3.2 Nhược điểm
Tuy nhiên, về các mặt khác so với thép hơp kim, thép cácbon có những nhược
điểm sau:
− Thép cácbon ở trạng thái thường hóa và trạng thái ủ có độ bền thấp, giới
hạn đàn hồi không vượt quá 700MP mặc dù để đạt được giới hạn bền này độ dẻo
và độ dai cũng đã giảm đi mạnh.
− Thép cácbon có độ thấm tôi thấp nên hiệu qủa hoá bền không cao,ảnh
hưởng xấu đến độ bền, đặc biệt với tiết diện lớn.
− Thép cácbon thấp giữ được độ bền và độ cứng ở nhiệt độ không cao,
thường chỉ tới 180 – 220
0
C vì thế chúng không được dùng làm dụng cụ cắt tốc độ
nhanh và các chi tiết làm việc ở nhiệt độ cao.
− Không có các tính chất vật lý, hóa học đặc biệt như cứng nóng, chống ăn
mòn…
2.4 Điều kiện ăn mòn thép cacbon:

9
Tiểu luận môn ăn mòn kim loại
- Ở cực âm xảy ra sự oxi hóa: Fe → Fe
2+
+ 2e
- Ở cực dương xảy ra sự khử: 2H
+
+ 2e → H
2
và O
2
+ 2H
2
O + 4e → 4OH
-

- Tiếp theo: Fe
2+
+ 2OH
-
→ Fe(OH)
2

4Fe(OH)
2
+ O
2(kk)
+ 2H
2
O → 4Fe(OH)

• Lớp mạ crôm có độ bóng cao màu sáng trắng có ánh xanh và bền màu.
• Crôm lại dễ mạ lên hầu hết các kim loại như sắt, đồng, kẽm, niken…
• Lớp mạ crom có 2 dạng cấu tạo: αCr và βCr
GVHD: Lê Trọng Thành Nhóm 5 _ DHHC5LT
10
Tiểu luận môn ăn mòn kim loại
Dạng αCr Dạng βCr
• Tỷ trọng : 7,1g/cm
3
• Lớp mạ sắp xếp chặt chẽ.
• Thu được khi mạ ở nhiệt
độ cao và mật độ dòng
điện lớn.
• Lớp mạ cứng, bóng.
• Tỷ trọng: 6,08g/cm
3
.
• Lớp mạ sắp xếp ít chặt
chẽ.
• Thu được khi mạ ở nhiệt
độ thấp và mật độ dòng
nhỏ.
• Lớp mạ xám tối, xốp,
bám kém.
• Dạng βCr chỉ bền ở nhiệt độ dưới 25
o
C, khi nhiệt độ cao hơn sẽ chuyển sang
dạng αCr ổn định hơn đồng thời giải phóng hydro hấp phụ và co rút tinh thể tạo
thành mạng vết nứt chi chít trên bề mặt.
• Lớp mã Crôm dạng α cho độ cứng cao hơn dạng β. Muốn ưu tiên dạng nào chỉ

Cr
2
O
7
chứ
không phải muối của kim loại kết tủa.
• Dung dịch nhất thiết phải có ion hoạt hoá (ion xúc tác) là: SO
4
2-
, F
-
, SiF
6
2-
không
có chúng không thể kết tủa.
• Nồng độ ion hoạt hoá phải khống chế trong một giới hạn hẹp mới thu được lớp
mạ tốt và hiệu suất dòng điện cao.
• Mạ Cr có điện thế khử ion cromat rất âm, hiệu suất dòng điện catod rất thấp, mật
độ dòng điện rất lớn, khả năng phân bố lớp mạ rất kém.
• Không dùng anod crom hoà tan mà dùng anod trơ bằng hợp kim chì.
3.3 Các dung dịch mạ crom:
3.3.2 Những dung dịch dùng để mạ crom:
a. Mạ từ dung dịch có anion SO
4
2-:
• Dung dịch này gồm 2 cấu tử chính: CrO3 và H2SO4.
• CrO
3
được dùng với nồng độ từ 150-400 g/l.

3
:H
2
SO
4
= 70:1 đến 80:1 cho lớp mạ rất cứng nhưng không sáng bóng.
• Còn ở các tỷ kệ khác lớp mạ chất lượng rất xấu.
Dung dịch mạ crôm có ion SO
4
2-
được chia thành 3 loại:
b. Mạ từ dung dịch có anion F
-
:
GVHD: Lê Trọng Thành Nhóm 5 _ DHHC5LT
13
Loại dung dịch Nồng độ các cấu tử g/l Chế độ mạ
CrO
3
H
2
SO
4
D
c
(A/dm
2
) t
o
C