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SCC,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。
應(yīng)力腐蝕開裂須具備三個條件
首先是金屬在該環(huán)境中具有應(yīng)力腐蝕開裂的傾向;
其次是由這種材質(zhì)組成的結(jié)構(gòu)接觸或處于選擇性的腐蝕介質(zhì)中;
最后是有高于一定水平的拉應(yīng)力。
應(yīng)力腐蝕的最大特點之一是腐蝕介質(zhì)與材料組合上的選擇性,在此特定組合之外不會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。如在Cl -的環(huán)境中, 18-8不銹鋼的應(yīng)力腐蝕不僅與溶液中CI-離子有關(guān),而且還與其溶液中氧含量有關(guān)。Cl- 離子濃度很高、氧含量較少或CI- 離子濃度較低、氧含量較高時,均不會引起應(yīng)力腐蝕。
應(yīng)力腐蝕開裂是應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用的結(jié)果。由于低熱導(dǎo)率及高熱膨脹系數(shù),不銹鋼焊后常常產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。應(yīng)力腐蝕開裂的拉應(yīng)力中,來源于焊接殘余應(yīng)力的超過30%,焊接拉應(yīng)力越大,越易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。
在含氯化物介質(zhì)中,引起奧氏體鋼SCC的臨界拉應(yīng)力σth,接近奧氏體鋼的屈服點σs ,即σth≈σs。在高溫高壓水中,引起奧氏體鋼SCC的σth遠(yuǎn)小于σs。而在 H2SxO6介質(zhì)中,由于晶間腐蝕領(lǐng)先,應(yīng)力則起到了加速作用,此時可認(rèn)為σth≈0。
應(yīng)力腐蝕開裂特點
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)力腐蝕的裂紋擴展速率—般在10-9~10-6m/s,有點象疲勞,是漸進(jìn)緩慢的,這種亞臨界的擴展?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。
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