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應(yīng)力腐蝕斷裂特點(diǎn)

金屬材料在應(yīng)力和介質(zhì)腐蝕同時(shí)作用下所產(chǎn)生的破壞為應(yīng)力腐蝕斷裂。由于應(yīng)力腐蝕斷裂常常在材料屈服點(diǎn)以下發(fā)生，屬于低應(yīng)力脆性斷裂，其危害極大。應(yīng)力包括外加應(yīng)力和熱處理、焊接及其他加工過程中存在的殘留內(nèi)應(yīng)力。應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)中的破壞有以下特點(diǎn)。

1、純金屬一般不發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂，只有合金才發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂，因此材料成分、組織狀態(tài)、熱處理等對應(yīng)力腐蝕有很大影響。

2、合金在特定介質(zhì)中才發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂，表12 列舉一些金屬材料產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂的介質(zhì)。

3、應(yīng)力腐蝕斷裂一般是在拉應(yīng)力下發(fā)生的，存在壓應(yīng)力時(shí)也可能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂，但是引起應(yīng)力腐蝕斷裂的孕育期比拉應(yīng)力大1~2個(gè)數(shù)量級，裂紋擴(kuò)展速率(da/dt) 也緩慢。

4、應(yīng)力腐蝕的宏觀裂紋垂直于應(yīng)力方向，微觀裂紋尖端呈現(xiàn)許多分枝，斷口形貌可能是穿晶型、沿晶型和混合型。

應(yīng)力腐蝕影響因紊

1、溫度影響

溫度對應(yīng)力腐蝕的影響較復(fù)雜，一般而言，溫度越高越容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。當(dāng)然各種“材料一介質(zhì)”體系的溫度影響各異，例如“碳鋼-NO3- ”、“黃銅一NH3 ”等。

在室溫時(shí)就可能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。奧氏體不銹鋼在含CI-水中，當(dāng)溫度低于90℃時(shí)，很長時(shí)間內(nèi)不產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕?！疤间撘籒aOH”體系中 NaOH 含量越高，臨界破斷溫度越低。

2、介質(zhì)濃度影響

濃度影響很復(fù)雜，碳鋼發(fā)生堿脆時(shí)OH-含量越高，應(yīng)力腐蝕破壞敏感性越大。奧氏體不銹鋼在含CI-溶液中，即使含CI-達(dá)到萬分之幾時(shí)也發(fā)生應(yīng)力腐蝕。有些介質(zhì)中含少量雜質(zhì)(例如H2S、NH3 等)也會促進(jìn)應(yīng)力腐蝕。

3、pH值的影響

一般情況下，pH值降低，應(yīng)力腐蝕敏感性增大。

材料成分、組織結(jié)構(gòu)與熱處理的影響

1、成分影響

特定成分的合金在特定介質(zhì)中才能發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂。碳鋼中碳含量對應(yīng)力腐蝕有影響，碳含量越低越不易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，當(dāng)w (C)< 0.001%時(shí)，鋼不發(fā)生應(yīng)力腐蝕。但是當(dāng)碳化物在鐵素體晶界上分布時(shí)，易引起溶解，降低應(yīng)力腐蝕斷裂抗力。

鋼中合金元素的影響僅對某一介質(zhì)，不是對所有介質(zhì)，例如Mo加入鐵素體中能提高鋼在“圖片”介質(zhì)中應(yīng)力腐蝕抗力，而在OH- 或NO3-溶液中反而促進(jìn)應(yīng)力腐蝕。

2、組織結(jié)構(gòu)影響

碳鋼的冷變形度越大，越耐應(yīng)力腐蝕。鐵素體一奧氏體雙相不銹鋼對含CI- 溶液有較高耐應(yīng)力腐蝕能力。一般而言，體心立方點(diǎn)陣比面心立方點(diǎn)陣不銹鋼更耐應(yīng)力腐蝕。鋁一銅合金中θ相(CuAl2 ) 降低應(yīng)力腐蝕抗力。鋼中馬氏體比貝氏體組織對應(yīng)力腐蝕敏感，材料強(qiáng)度越高，應(yīng)力腐蝕敏感性越大。

3、熱處理的影響

熱處理改變了材料的組織與性能，因此也影響應(yīng)力腐蝕斷裂。碳鋼從920℃淬火時(shí)，淬水比淬油更易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。淬火鋼經(jīng)高溫回火可減輕應(yīng)力腐蝕敏感性。例如w (C) 為0.26%的鋼淬火后經(jīng)300℃以上回火時(shí)，在沸騰的Ca (NO3)2 +NH4NO3 溶液中的應(yīng)力腐蝕敏感性與回火溫度的關(guān)系見圖11。但也有不同試驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)為700℃回火時(shí)抗應(yīng)力腐蝕性能突然降低至原始點(diǎn)。

溫度對應(yīng)力腐蝕敏感性的影響

應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)方法很多，分為恒應(yīng)變法、恒載荷法、慢應(yīng)變速率法及斷裂力學(xué)法等，根據(jù)不同的試驗(yàn)?zāi)康姆謩e選用。

比較材料抗應(yīng)力腐蝕能力；測定材料應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力(σscc) 或臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子(KIscc) ; 測定材料應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率圖片 , 預(yù)測壽命；測定發(fā)生應(yīng)力腐蝕的電位范圍；測定加緩蝕劑的作用等。