金属材料的一类。主要是钢和铸铁。是*重要的化工机械材料。黑色金属材料主要指铁和钢，多数化工机械设备是用铸铁和碳钢制成的。黑色金属材料是铁和以铁为基的合金（钢、铸铁和铁合金）。

　　黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含碳2%～4%的铸铁，含碳小于2%的碳钢，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。铸铁和钢都是铁和碳的合金，其区别是含碳量和内部组织结构不同。铸铁是含碳量大于2%的铁碳合金，钢是含碳量小于2%的铁碳合金。它们是工业上*广泛应用的金属材料，在国民经济中占有极重要的地位。

　　钢铁材料在高温气体环境中很容易受蚀，生产中常见到以下的腐蚀形式。

　　氧化

　　钢铁在含O2、CO2、H2O等成分的气体介质中会发生高温氧化。600℃以下氧化过程进行缓慢，到800~900℃氧化速度剧增。如图《铁上氧化皮结构》所示，这时生成的氧化皮多孔、疏松，与垫体结合不牢，极易剥落，保护性极差。它由好几层不同的氧化铁组成，各层氧化铁的厚度与氧化温度，氧化时间、气体介质成分及Fe-C合金的成分有关。

　　脱碳

　　钢铁在发生氧化的同时，气体中O2、CO2、H2、H2O等还可能与钢铁表面的Fe3C（或石墨）作用，使Fe3C还原成Fe，同时生成含碳气体CO2、CO、CH4等，结果使材料表层含碳量降低，这种化学腐蚀称为脱碳。脱碳反应生成的气体产物，不仅破坏表面膜的完整性和结合力，加速了氧化过程，而且还严重恶化材料的力学性能，影响材料的正常使用。

　　氢蚀

　　许多化工设备中钢铁材料与高温高压的含氢气体接触，由于氢原子体积小，便于沿晶界或其它缺陷向材料内部扩散，并且与Fe3C发生脱碳反应，生成的气体产物CH4，在钢内形成局部高压和应力集中，以致引起晶体结构的破坏。又由于Fe3C变成Fe体积缩小，使材料结构疏松，性能恶化。氢蚀特别容易引发材料脆性开裂故又称为氢脆，关于氢脆机制有多种理论解释，此处不再详述。

　　内氧化

　　钢铁中有的元素与氧的亲和力比铁更大，能与氧生成更为稳定的氧化物。当钢铁中的溶解氧的扩散速率高于合金元素的扩散速率时，就在钢铁内部而不是在表面形成这些活泼元素的氧化物，这种现象称为内氧化。内氧化一旦发生，氧化速度往往很快，因为这时不可能形成保护性氧化物。钢中常见合金元素的氧化顺序是铝、钛、硅、锰、铬、钼、铁、铜，即使在能保证铁无氧化加热的可控气氛中，铁之前的元素仍可能被氧化，氧化产物分布在这些元素比较集中的部位。比如C-N共渗处理后发现的黑色组织（黑点、黑网、黑带）被认为是内氧化的产物，这种缺陷组织对钢材使用性能影响极大，严重损伤工件的表面砸摩、接触疲劳强度、弯曲疲劳强度和使用寿命。

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