應(yīng)力腐蝕開裂

應(yīng)力腐蝕開裂材料或零件在應(yīng)力和腐蝕環(huán)境的共同作用下引起的開裂01簡介特點(diǎn)防止的措施分類應(yīng)力腐蝕抗力指標(biāo)目錄03050204基本信息材料或零件在應(yīng)力和腐蝕環(huán)境的共同作用下引起的開裂稱為應(yīng)力腐蝕開裂，這是應(yīng)力與腐蝕聯(lián)合作用的結(jié)果。如果只有一個方面，應(yīng)力或者介質(zhì)的作用，破壞不會發(fā)生，但當(dāng)二者聯(lián)合作用時，卻能很快發(fā)生開裂。因此，發(fā)生應(yīng)力腐蝕時，應(yīng)力是很低的，介質(zhì)的腐蝕性也是很弱的，也正由于此，應(yīng)力腐蝕經(jīng)常受到忽視，導(dǎo)致“意外”事故不斷發(fā)生。簡介簡介應(yīng)力腐蝕開裂具有脆性斷口形貌，但它也可能發(fā)生于韌性高的材料中。發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的必要條件是要有拉應(yīng)力（不論是殘余應(yīng)力還是外加應(yīng)力，或者兩者兼而有之）和特定的腐蝕介質(zhì)存在。裂紋的形成和擴(kuò)展大致與拉應(yīng)力方向垂直。這個導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂的應(yīng)力值，要比沒有腐蝕介質(zhì)存在時材料斷裂所需要的應(yīng)力值小得多。在微觀上，穿過晶粒的裂紋稱為穿晶裂紋，而沿晶界擴(kuò)展的裂紋稱為沿晶裂紋，當(dāng)應(yīng)力腐蝕開裂擴(kuò)展至其一深度時（此處，承受載荷的材料斷面上的應(yīng)力達(dá)到它在空氣中的斷裂應(yīng)力），則材料就按正常的裂紋（在韌性材料中，通常是通過顯微缺陷的聚合）而斷開。因此，由于應(yīng)力腐蝕開裂而失效的零件的斷面，將包含有應(yīng)力腐蝕開裂的特征區(qū)域以及與已微缺陷的聚合相的“韌窩”區(qū)域。應(yīng)力腐蝕開裂過程示意圖分類分類1、點(diǎn)腐蝕是一種導(dǎo)致腐蝕的局部腐蝕形式。2、晶間腐蝕晶粒間界是結(jié)晶學(xué)取向不同的晶粒間紊亂錯合的界城，因而，它們是鋼中各種溶質(zhì)元素偏析或金屬化合物（如碳化物和δ相）沉淀析出的有利區(qū)城。因此，在某些腐蝕介質(zhì)中，晶粒間界可能先行被腐蝕乃是不足為奇的。這種類型的腐蝕被稱為晶間腐蝕，大多數(shù)的金屬和合金在特定的腐蝕介質(zhì)中都可能呈現(xiàn)晶間腐蝕。3、縫隙腐蝕是局部腐蝕的一種形式，它可能發(fā)全于溶液停滯的縫隙之中或屏蔽的表面內(nèi)。這樣的縫隙可以在金屬與金屬或金屬與非金屬的接合處形成，例如，在與鉚釘、螺栓、墊片、閥座、松動的表面沉積物以及海生物相接燭之處形成。4、全面腐蝕是用來描述在整個合金表面上以比較均勺的方式所發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象的術(shù)語。當(dāng)發(fā)生全面腐蝕時，材料由于腐蝕而逐漸變薄，甚至材料腐蝕失效。不銹鋼在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中可能呈現(xiàn)全面腐蝕。特點(diǎn)特點(diǎn)1、造成應(yīng)力腐蝕破壞的是靜應(yīng)力，遠(yuǎn)低于材料的屈服強(qiáng)度，而且一般是拉伸應(yīng)力。2、應(yīng)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(zhì)相組合時才會造成應(yīng)力腐蝕。4、應(yīng)力腐蝕的裂紋擴(kuò)展速率—般在10-9~10-6m/s，有點(diǎn)象疲勞，是漸進(jìn)緩慢的，這種亞臨界的擴(kuò)展?fàn)顩r一直達(dá)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(yīng)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(yīng)力腐蝕破壞的斷口，其顏色灰暗，表面常有腐蝕產(chǎn)物。7、應(yīng)力腐蝕的主裂紋擴(kuò)展時常有分枝。8、應(yīng)力腐蝕引起的斷裂可以是穿晶斷裂，也可以是晶間斷裂。產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的材料一環(huán)境組合應(yīng)力腐蝕抗力指標(biāo)應(yīng)力腐蝕抗力指標(biāo)早期對應(yīng)力腐蝕開裂的研究是采用光滑試樣，在特定介質(zhì)中于不同應(yīng)力下測定金屬材料的滯后破壞時問。用這種方法已積累了大量的數(shù)據(jù)，對于認(rèn)識應(yīng)力腐蝕破壞問題起了一定作用。但還有很多不足之處，主要有：1、因數(shù)據(jù)分散，有時可能得出錯誤的結(jié)論這是因?yàn)楣饣嚇拥钠茐陌肆鸭y形成和裂紋擴(kuò)展兩個過程。而裂紋的形成受表面光潔度、表面氧化膜等因素的影響很大，使得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分散，有時甚至給人以假象。例如美國海軍實(shí)驗(yàn)室曾對高強(qiáng)度鈦合金Ti-8A1-1Mo-1V進(jìn)行應(yīng)力腐蝕性能研究。當(dāng)用光滑試樣在3.5%NaCl水溶液中進(jìn)行應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)時，由于表面有一層致密的氧化膜，裂紋很難形成，斷裂時間很長，以致人們認(rèn)為這種合金將是潛艇殼體的新一代材料?？墒钱?dāng)改用帶裂紋的試樣試驗(yàn)時，則在很短的時間內(nèi)就斷裂了。可見這種材料對3.5%NaCl水溶液實(shí)際上是很敏感的。2、不能得出裂紋擴(kuò)展速率的變化規(guī)律因?yàn)檫@種傳統(tǒng)的方法是以名義應(yīng)力作為裂紋擴(kuò)展驅(qū)動力的，它不能反映裂紋頂端的應(yīng)力狀態(tài)。只有把斷裂力學(xué)引入應(yīng)力腐蝕的研究以后，這一問題才得到解決。3、費(fèi)時，且不能用于工程設(shè)計現(xiàn)在對應(yīng)力腐蝕的研究，都是采用預(yù)制裂紋的試樣。防止的措施防止的措施1、合理選擇材料針對零件所受的應(yīng)力和使用條件選用耐應(yīng)力腐蝕的材料，這是一個基本原則。如銅對氨的應(yīng)力腐蝕敏感性很高，因此，接觸氨的零件應(yīng)避免使用銅合金；又如在高濃度氯化物介質(zhì)中，一般可選用不含鎳、銅或僅含微量鎳、銅的低碳高鉻鐵素體不銹鋼，或含硅較高的鉻鎳不銹鋼，也可選用鎳基和鐵一鎳基耐蝕合金。2、減少或消除零件中的殘余拉應(yīng)力殘余拉應(yīng)力是產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的重要條件。為此，設(shè)計上應(yīng)盡量減小零件上的應(yīng)力集中。從工藝上說，加熱和冷卻要均勻，必要時采用退火工藝以消除內(nèi)應(yīng)力?；蛘卟捎脟娡杌虮砻鏌崽幚?，使零件表層產(chǎn)生一定的殘余壓應(yīng)力對防止應(yīng)力腐蝕也是有效的。3、改善介質(zhì)條件這可從兩個方面考慮：一方面設(shè)法減少或消除促進(jìn)應(yīng)力腐蝕開裂的有害化學(xué)離子，如通過水