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金属材料的应力腐蚀

发布时间:2015/05/25 点击次数:1897次

      材料、机械零件或构件在静应力(主要是拉应力)和腐蚀的共同作用下产生的失效现象。它常出现于锅炉用钢、黄铜、高强度铝合金和不锈钢中,凝汽器管、矿山用钢索、飞机紧急刹车用高压气瓶内壁等所产生的应力腐蚀也很显著。这种腐蚀一般均穿过晶粒,即所谓穿晶腐蚀。应力腐蚀由残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程。应力腐蚀一般认为有阳极溶解和氢致开裂两种。

      常见应力腐蚀的机理是:零件或构件在应力和腐蚀介质作用下,表面的氧化膜被腐蚀而受到破坏,破坏的表面和未破坏的表面分别形成阳极和阴极,阳极处的金属成为离子而被溶解,产生电流流向阴极。由于阳极面积比阴极的小得多,阳极的电流密度很大,进一步腐蚀已破坏的表面。加上拉应力的作用,破坏处逐渐形成裂纹,裂纹随时间逐渐扩展直到断裂。这种裂纹不仅可以沿着金属晶粒边界发展,而且还能穿过晶粒发展。

      根据金属材料的服役工况,模拟其腐蚀环境(盐水、海水、盐雾、H2S环境、各种酸等)及受力特征,开展应力腐蚀特性试验研究,包括慢应变速率试验方法、恒位移法、恒载荷法、三点弯曲法、四点弯曲法等,通过试验可以获得应力腐蚀临界应力强度因子KISCC、应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt,以及试验材料的应力腐蚀敏感性特征等,并采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪等进行应力腐蚀开裂机理分析等,最终可为工程结构的选材、设计及可靠性评估提供依据。