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應(yīng)力腐蝕是指由應(yīng)力和腐蝕聯(lián)合作用所產(chǎn)生的材料破壞過(guò)程。應(yīng)力腐蝕破壞發(fā)生之前沒(méi)有大的塑性變形，是一種滯后的低應(yīng)力脆性破壞，在裂紋擴(kuò)展階段，其擴(kuò)展速率比均勻腐蝕要快10倍。因此，應(yīng)力腐蝕極易導(dǎo)致無(wú)先兆的災(zāi)難性事故。許多調(diào)查也表明，在各種事故中，應(yīng)力腐蝕引發(fā)的事故占有很高的比例。因此，研究應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂對(duì)確保安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率具有重要意義，國(guó)內(nèi)外科研及工程人員對(duì)應(yīng)力腐蝕進(jìn)行了大量的研究。

應(yīng)力腐蝕最初的研究工作主要是從金屬學(xué)的角度來(lái)解釋?xiě)?yīng)力腐蝕的原因，后來(lái)則發(fā)展成從電化學(xué)角度來(lái)研究應(yīng)力腐蝕的機(jī)理。隨著力學(xué)特別是斷裂力學(xué)的發(fā)展，用力學(xué)的方法來(lái)研究應(yīng)力腐蝕越來(lái)越廣泛了。本文主要探討幾種常用的力學(xué)方法在研究應(yīng)力腐蝕問(wèn)題時(shí)的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用。在用力學(xué)方法研究應(yīng)力腐蝕時(shí)，根據(jù)試樣的形式可分為：光滑試樣、缺口試樣和預(yù)裂紋試樣。光滑試樣是在傳統(tǒng)力學(xué)試驗(yàn)中常用的試樣，也是SCC試驗(yàn)中用得最多的試樣類型。缺口試樣是模擬金屬材料中的宏觀裂紋和各種加工缺口效應(yīng)以考察材料的應(yīng)力腐蝕敏感性的試樣。預(yù)裂紋試樣是預(yù)開(kāi)機(jī)械缺口并經(jīng)疲勞處理產(chǎn)生裂紋的試樣。根據(jù)加載方式的不同，力學(xué)方法研究應(yīng)力腐蝕可分為恒變形(恒位移)法、恒載荷法和慢應(yīng)變速率法。

1、恒變形恒位移法

恒變形法是通過(guò)拉伸或彎曲使試樣變形而產(chǎn)生拉應(yīng)力，利用具有足夠剛性的框架維持這種變形或者直接采用加力框架，保證試樣變形恒定的應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)方法。這種加載方式往往用于模擬工程構(gòu)件中的加工制造應(yīng)力狀態(tài)。采用的試樣形狀有彎曲試樣(U形彎曲試樣二點(diǎn)彎曲、三點(diǎn)彎.曲或四點(diǎn)彎曲試樣等)、C形試樣以及模擬縫隙存在的人工縫隙試樣等。U形試樣既有彈性變形又有塑性變形，常用來(lái)確定一種金屬在給定環(huán)境下對(duì)應(yīng)力腐蝕破裂是否敏感，在實(shí)驗(yàn)室中常用來(lái)篩選材料特殊應(yīng)用的敏感性，在使用環(huán)境中則用來(lái)評(píng)價(jià)破壞的危險(xiǎn)性，是光滑試樣恒變形試驗(yàn)法中用得較多的試樣。

2、恒載荷試驗(yàn)法

恒載荷法是利用砝碼、力矩、彈簧等對(duì)試樣施加一定載荷以實(shí)現(xiàn)應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，這種加載方式往往用于模擬工程構(gòu)件可能受到的工作應(yīng)力或加工應(yīng)力。恒載荷法雖然載荷是恒定的，但試樣在暴露過(guò)程中由于腐蝕和產(chǎn)生裂紋使其截面積不斷減小，從而使斷裂面上的有效應(yīng)力不斷增加。與恒變形及恒位移應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)相比，會(huì)導(dǎo)致試樣過(guò)早斷裂。恒載荷試驗(yàn)更為嚴(yán)格,試樣壽命更短，應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的臨界應(yīng)力更低。恒載荷應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)方法的優(yōu)點(diǎn)在于能定量地對(duì)比應(yīng)力腐蝕敏感性，還可比較不同材料在該介質(zhì)中抗應(yīng)力腐蝕性能的優(yōu)劣，可精確測(cè)量應(yīng)力值,可適用不同類型和尺寸的試樣，可采用不同的受力方法；缺點(diǎn)是只能求出起始應(yīng)力的影響，開(kāi)裂后應(yīng)力值變大，試樣會(huì)過(guò)甲斷裂。

3、慢應(yīng)變速率試驗(yàn)

慢應(yīng)變速率試驗(yàn)(SSRT)，是在一定環(huán)境中將拉伸試件放入特制的慢應(yīng)變速率試驗(yàn)機(jī)中，以恒定不變的相當(dāng)緩慢的應(yīng)變速度通過(guò)試驗(yàn)機(jī)十字頭位移而把載荷施加到試件，以強(qiáng)化應(yīng)變狀態(tài)來(lái)加速SCC過(guò)程的發(fā)生和發(fā)展。由于試驗(yàn)處于環(huán)境室中，可在慢拉伸過(guò)程中同時(shí)研究其它因素如溫度、電極電位和溶液pH值等對(duì)應(yīng)力腐蝕過(guò)程的影響。該試驗(yàn)可采用無(wú)裂紋試樣或缺口試樣，將試樣在特定的腐蝕介質(zhì)和惰性介質(zhì)中緩慢拉斷后，就可以根據(jù)延伸率等參數(shù)的不同和斷口形貌及二次裂紋的特征來(lái)評(píng)定特定材料一介質(zhì)體系對(duì)應(yīng)力腐蝕破裂的敏感性。

4、結(jié)語(yǔ)

在同一體系中，應(yīng)用恒(變形)位移法、恒載荷法及慢應(yīng)變速率試驗(yàn)法測(cè)定材料的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂性能時(shí)，結(jié)果不一定一致，這種不一致性與材料在一定條件下的開(kāi)裂機(jī)理以及不同試驗(yàn)方法的靈敏度有關(guān)。通常認(rèn)為，以陽(yáng)極溶解為主的應(yīng)力腐蝕，三種方法均可利用，但以慢應(yīng)變速率法最為敏感；以氫脆為主的應(yīng)力腐蝕,，慢應(yīng)變速率是較為有效的方法。