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實際工程結(jié)構(gòu)或零件，都是在一定環(huán)境或介質(zhì)下工作，材料在環(huán)境介質(zhì)中的力學(xué)行為是介質(zhì)和應(yīng)力共同作用的結(jié)果。本節(jié)主要介紹應(yīng)力腐蝕試驗的方法。

1、概述

應(yīng)力腐蝕是指材料、機械零件或構(gòu)件在靜應(yīng)力(主要是拉應(yīng)力)和腐蝕的共同作用下產(chǎn)生的失效現(xiàn)象。應(yīng)力腐蝕是危害最大的腐蝕形態(tài)之一。

應(yīng)力腐蝕斷裂(stress corrosion cracking, SCC) 是一種“災(zāi)難性的腐蝕”，如橋梁坍塌，飛機失事，油罐爆炸，管道泄漏都造成了巨大的生命和財產(chǎn)損失。

2、應(yīng)力腐蝕條件和特征

應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的條件：敏感的金屬材料、特定的腐蝕介質(zhì)、足夠大的應(yīng)力。

敏感材料：一般情況純金屬不會發(fā)生SCC，含雜質(zhì)的或者合金才能發(fā)生SCC;高強度合金鋼腐蝕開裂抗力受化學(xué)成分和顯微組織控制;

特定介質(zhì)：特定組織環(huán)境(包括腐蝕介質(zhì)性質(zhì)、濃度、溫度)，特定材料對于特定的溶液介質(zhì)，才能發(fā)生應(yīng)力腐蝕。 例如，奧氏體不銹鋼——Cl離子溶液、低合金高強度鋼——潮濕大氣中。

應(yīng)力來源：機件所承受的應(yīng)力包括工作應(yīng)力和殘余應(yīng)力。工作狀態(tài)下構(gòu)件所承受的外加載荷形成的抗力；加工，制造，熱處理引起的內(nèi)應(yīng)力；裝配，安裝形成的內(nèi)應(yīng)力；溫差引起的熱應(yīng)力；裂紋內(nèi)因腐蝕產(chǎn)物的體積效應(yīng)造成的楔入作用也能產(chǎn)生裂紋擴展所需要的應(yīng)力。應(yīng)力腐蝕特征：典型的滯后破壞;裂紋分為晶間型、穿晶型和混合型；裂紋擴散速度比均勻腐蝕快約106倍;低應(yīng)力的脆性斷裂。

滯后破壞

孕育期：裂紋萌生階段，即裂紋源成核所需時間，約占整個時間的90%左右;

裂紋擴展期：裂紋成核→臨界尺寸;

快速斷裂期：裂紋達(dá)到臨界尺寸后，由純力學(xué)作用裂紋失穩(wěn)瞬間斷裂。

整個斷裂時間與材料、介質(zhì)、應(yīng)力有關(guān)(短則幾分鐘，長可達(dá)若干年，應(yīng)力降低，斷裂時間延長。

臨界應(yīng)力σth(臨界應(yīng)力強度因子KISCC)，在此臨界值以下，不發(fā)生SCC。

裂紋形態(tài)

SCC裂紋分為三種：晶間型、穿晶型、混合型。晶間型：裂紋沿晶界擴展，如軟鋼、鋁合金、銅合金、鎳合金;穿晶型：裂紋穿越晶粒擴展，如奧氏體不銹鋼、鎂合金;混合型：鈦合金。

裂紋的途徑取決于材料與介質(zhì)。同一材料因介質(zhì)變化，裂紋途徑也可能改變。

應(yīng)力腐蝕裂紋的主要特點是：裂紋起源于表面;裂紋的長寬不成比例，相差幾個數(shù)量級;裂紋擴展方向一般垂直于主拉伸應(yīng)力的方向；裂紋一般呈樹枝狀。

裂紋擴展速度

應(yīng)力腐蝕裂紋擴展速率的特點：擴展速度較快;10-6~10-3mm/min;比均勻腐蝕快約106倍;僅為純機械斷裂速度的10-10。

當(dāng)裂紋尖端的KI>KISCC時，裂紋就會不斷擴展。單位時間內(nèi)裂紋的擴展量叫做應(yīng)力腐蝕裂紋擴展速率，用da/dt表示。裂紋的擴展速率da/dt隨著應(yīng)力強度因子K1而變化。

I區(qū)：當(dāng)K1稍大于KISCC時，裂紋經(jīng)過一段孕育突然加速發(fā)展，即在I區(qū)內(nèi)，裂紋生長速率對K1較敏感;

II區(qū)：da/dt與K1無關(guān)，通常說的裂紋擴展速率就是指該區(qū)速率，因為它主要由電化學(xué)過程控制，較強烈地依賴于溶液的pH值，粘度和溫度;

Ⅲ區(qū)：失穩(wěn)斷裂區(qū)，裂紋深度已接近臨界尺寸acr ，當(dāng)超過這個值時，應(yīng)力強度因子達(dá)到K1c時，裂紋生長率迅速增加直至發(fā)生失穩(wěn)斷裂。

低應(yīng)力的脆性斷裂

應(yīng)力腐蝕破壞的斷口，斷口表面顏色暗淡，腐蝕坑和二次裂紋；應(yīng)力腐蝕引起的斷裂可以是穿晶斷裂，也可以是沿晶斷裂。如果是穿晶斷裂，其斷口是解理或準(zhǔn)解理的，其裂紋有似人字形或羽毛狀的標(biāo)記。

3、應(yīng)力腐蝕影響因素

應(yīng)力腐蝕影響因素——環(huán)境、電化學(xué)、力學(xué)、冶金。

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