應力腐蝕

金屬材料在某些特定介質和拉應力共同作用下所產(chǎn)生的延遲破裂 現(xiàn)象稱應力腐蝕裂紋

材料應力腐蝕環(huán)境因素

奧氏體不銹鋼對鹵化物元素是十分敏感的；同樣，一些銅合金對含氨的環(huán)境也是很敏感的。奧氏體不銹鋼固然對氯化物產(chǎn)生應力腐蝕很敏感，但氯或鹵素離子并不是唯一的決定因素，產(chǎn)生SCC還必須有氧存在。對加鈮的18-8不銹鋼研究發(fā)現(xiàn)，只要其中有百萬分之幾的氧就能和氯化物共同造成應力腐蝕。奧氏體不銹鋼在沸騰的MgCl2溶液中，只有氮濃度超過500X10-6才產(chǎn)生SCC，而在氮濃度小于500X10-6時，則不發(fā)生應力腐蝕。溶液的PH值對應力腐蝕的敏感性也有很大的影響。

材料應力腐蝕力學因素

經(jīng)軋制的高強度鋁合金7075-T6板材，當沿著軋制方向取樣作拉伸試驗時，對應力腐蝕的抗力最高，門檻應力可達420MPa；當沿著板寬方向取樣時，其門檻應力則為224MPa；如沿板厚方向取樣作拉伸試驗時，門檻應力只有49MPa，幾乎只有軋制方向的1/10。7075-T6鋁合金所顯示的應力方向性。

圖5-3表示四種高強度鋼淬火回火至大約抗拉強度為1650MPa時，它們的應力強度因子和斷裂時間的關系。試樣經(jīng)預制裂紋在蒸餾水中施加不同載荷，可看出四種鋼均有一恒定的K1SCC，在K1SCC以下試樣不斷裂。在這四種鋼處理成相同的抗拉強度時，它們的K1SCC也相同，但是當K1>K1SCC時，這四種鋼的斷裂時間相差還是較多的。

熱處理成不同強度的40CrNiMo(4340)，其應力腐蝕的裂紋擴展速率和應力強度因子的關系，可見當屈服強度較高時，裂紋擴展表現(xiàn)出兩個階段，開始時裂紋擴展速率隨應力強度因子的增加而升高，當應力強度因子增加到一定數(shù)值時，裂紋擴展速率便保持恒定不再與應力強度因子有關了。這一實驗結果具有一定的典型性，幾乎所有的高強度鋼包括馬氏體時效鋼，還有高強度鋁合金都有此規(guī)律。

材料應力腐蝕冶金因素

(1)材料成份的影響；

(2)材料組織的影響；

(3)材料強度的影響。

(1)造成應力腐蝕破壞的是靜應力，遠低于材料的屈服強度，而且一般是拉伸應力(近年來，也發(fā)現(xiàn)在不銹鋼中可以有壓應力引起)。這個應力可以是外加應力，也可以是焊接、冷加工或熱處理產(chǎn)生的殘留拉應力。最早發(fā)現(xiàn)的冷加工黃銅子彈殼在含有潮濕的氨氣介質中的腐蝕破壞，就是由于冷加工造成的殘留拉應力的結果。假如經(jīng)過去應力退火，這種事故就可以避免。

(2)應力腐蝕造成的破壞，是脆性斷裂，沒有明顯的塑性變形。

(3)只有在特定的合金成分與特定的介質相組合時才會造成應力腐蝕。例如α黃銅只有在氨溶液中才會腐蝕破壞，而β黃銅在水中就能破裂。

(4)應力腐蝕的裂紋擴展速率一般在10^-9~10^-6m/s，有點象疲勞，是漸進緩慢的，這種亞臨界的擴展狀況一直達到某一臨界尺寸，使剩余下的斷面不能承受外載時，就突然發(fā)生斷裂。

(5)應力腐蝕的裂紋多起源于表面蝕坑處，而裂紋的傳播途徑常垂直于拉力軸。

(6)應力腐蝕破壞的斷口，其顏色灰暗，表面常有腐蝕產(chǎn)物，而疲勞斷口的表面，如果是新鮮斷口常常較光滑，有光澤。

(7)應力腐蝕的主裂紋擴展時常有分枝。但不要形成絕對化的概念，應力腐蝕裂紋并不總是分枝的。

(8)應力腐蝕引起的斷裂可以是穿晶斷裂，也可以是晶間斷裂。如果是穿晶斷裂，其斷口是解理或準解理的，其裂紋有似人字形或羽毛狀的標記。