残余应力产生对腐蚀开裂的影响资料.doc.doc

金属在拉应力和特定的腐蚀环境共同作用下,发生的脆性断裂称为应力腐蚀开裂,即SCC,如发生在钢不锈钢镍基合金铝钛甚至金等材料上它是一种极为隐蔽的局部腐蚀形式,而且往往事先无明显预兆,因此常常造成灾难性的事故产生应力腐蚀的拉应力,可以是工作应力残余应力或服役时的热应力等在工程中,往往只注意工作应力,而忽视了残余应力在金属应力腐蚀破坏事故中,残余应力往往起重要作用,因此研究残余应力对金属腐蚀开裂的影响具有重要意义一应力腐蚀开裂的特征应力腐蚀只有在特定条件下才会发生产生腐蚀开裂的基本特征如下:1)一定要在拉应力的作用下才发生在压应力下不会发生应力腐蚀当有多向应力存在时,其最大主应力为拉应力时,即会发生应力腐蚀2)大多数体系中,存在临界应力值当应力低于某一值时,不会发生应力腐蚀,一旦超过该值,即可发生应力腐蚀一般除不锈钢外,金属均存在临界应力值3)应力腐蚀主要发生在合金中,纯金属一般不会发生但并不存在绝对的纯金属,有时也会有极少的不纯物产生断裂的敏感性,因而也不容忽视其应力腐蚀合金具有裂纹敏感性是因为合金成分中的微小偏析引起微裂纹而致,特别是晶界裂纹几乎全部是组织的晶界偏析而引起的4)只有在特定的腐蚀介质中才会发生应力腐蚀由于材料成分和组织的不同,对开裂的敏感性也不同例如低碳钢在硝酸盐中的“硝脆”,奥氏体不锈钢在氯离子溶液中的“氯脆”,锅炉钢在碱溶液中的“碱脆”,黄铜在带有氨气中的“氨脆”5)SCC断裂形态属于脆断因此,要产生腐蚀开裂,必须具备以下几个条件:拉应力特定的介质和对腐蚀敏感的金属其中拉应力和腐蚀共存是应力腐蚀开裂的必要条件受力结构中局部的高拉应力往往是开裂的起源,当材料处于拉应力的作用下,同时又处于与腐蚀性介质相接触的状态时,在这种条件下,往往材料经过一定时间使用后,就发生裂纹,并扩展到整个断面而破坏根据大量SCC破坏事故中拉应力的主要来源统计资料表明,残余应力占主要地位综上所述,对于材料来说,如何检测腐蚀开裂,杜绝腐蚀的破坏,就必须对材料进行应力腐蚀方面的检测,这样的设备必须具备:慢拉伸,腐蚀介质两个特点如果还要更进一步知道这种材料在腐蚀介质下的寿命,那么设备就要具备腐蚀疲劳试验的功能了二残余应力的产生在没有外力加载的条件下,其内部仍存有的应力称为残余应力这种或大或小或拉或压的残余应力虽然只产生在很薄的表面层中,但却影响零件的强度硬度疲劳强度抗腐蚀性等,从而进一步影响机械产品的使用寿命残余应力产生的实质是由于金属内部组织发生了不均匀的体积变化,主要有以下三种原因:1)毛坯制造中产生的残余应力在铸锻焊接以及热处理等热加工过程中,由于工件各部分厚度不均,冷却速度和收缩程度不一致,以及金相组织转变时的体积变化等,都会使毛坯内部产生残余应力而且毛坯结构越复杂壁厚越不均,散热的条件差别越大,毛坯内部产生的残余应力也越大2)冷校直带来的残余应力某些刚度低的零件,如细长轴丝杠和曲轴等,由于机械加工后满足不了轴线的直线度要求,常进行冷校直校直的方法是在弯曲的反方向加外力,其原理是使工件产生与原弯曲方向相反的残留变形,来补偿原有弯曲误差在冷校直过程中,会因其局部的塑性变形而产生残余应力3)切削加工产生的残余应力机械加工时,残余应力是由于已加工表面受切削力和切削热的作用发生塑性变形和金相组织的变化影响所致已加工表面的塑性变形,一是在表面层受热膨胀的状态下发生,当切削过后,表层温度下降比里层快,收缩变形也比较大,受到基体金属的阻碍,工件表面产生残余拉应力;二是刀具对已加工表面的挤压,使表层金属发生伸长塑性变形,但受到基体金属的阻碍,工件表层产生残余压应力另外,切削时产生的高温会引起表面层金相组织变化不同的金相组织密度不同,因此表层体积也将发生变化其中,马氏体密度为7.75g/cm3,奥氏体密度为7.968 g/cm3,珠光体密体为7.78g/cm3,铁素体密体为7.88g/cm3.若表层体积膨胀,由于受到基体的限制,会产生残余应力,反之则产生残余拉应力在磨削淬火钢时,若表层产生回火烧伤,则马氏体转变为接近珠光体的索氏体或屈氏体,体积缩小,故产生残余拉应力;若表面温度超过AG且冷却充分,则表层又将成为二次淬火马氏体,密体减小体积膨胀,因而表层产生残余压应力,里层产生残余拉应力实际上,切削加工中切削热不高,表面易产生残余压应力;磨削加工时温度较高,表面易产生残余拉应力综上所述,零件经机械制造后,残余应力是以上三方面综合作用的结果进行分析时,应视其具体情况而定由于铸造焊接冷加工等工艺引起的残余应力在工程结构中大量存在,有关残余应力对腐蚀开裂的影响已开始引起人们的重视三残余应力对腐蚀开裂的影响在零件使用过程中,工作应力与其内部的残余应力相叠加,将导致零件产生二次变形和残余应力的重新分布,在工作温度工作介质及残余应力的共同作用下,零件的抗应力腐蚀开裂能力将大大下降应力腐蚀按其机理主要可分为阳极溶解型和氢致开裂型典型的应力腐蚀的裂缝形态一般有两种:一种是沿晶界发展,称为晶间破裂;另一种是穿过晶粒发展,称为穿晶破裂在应力腐蚀开裂中,裂纹的扩展主要是沿着最大主应力垂直的方向进行在研究残余应力对腐蚀开裂达到破坏时间过程中所起的作用时,从机能上可把残余应力当作外部应力,暂且看成与外部应力的作用相同其破坏的时间,一般取决于裂纹的发生及其扩展的快慢1)拉应力对腐蚀开裂的影响拉应力是应力腐蚀开裂的必要条件之一拉应力作用下的裂纹扩展速度的问题,在应力腐蚀开裂中是很重要的图1所示为没有残余应力的试件在腐蚀介质中进行拉仲所得到的应力寿命曲线实验表明,各种材料的关系曲线大致平行,拉应力高时寿命短拉应力的作用就在于加速裂纹的产生应力越大,越易发生应力腐蚀破坏2)残余应力对腐蚀开裂的影响表面残余应力常常是至关重要的,它无疑控制裂纹的萌生就应力而言,局部拉伸应力在裂纹尖上造成局部应变,使保护膜破裂局部应力一般为外部应力与残余应力之和当应力低于某一值时,不会发生应力腐蚀,一旦超过该值,即可发生应力腐蚀,该值即为临界应力值一般除不锈钢外,金属均存在临界应力值由于残余应力可以超过负荷应力,因而轻负荷处也可能开裂材料往往因为塑性变形和焊接时的残余拉应力较高,导致应力腐蚀图2所示为具有实际残余应力的试样的应力腐蚀实验将铝合金试件进行各种处理,使之具有不同性质的残余应力,并施加弯曲应力来进行腐蚀实验,得到实际具有残余应力时的应力寿命曲线这种残余应力不同所造成的影响,在该应力腐蚀开裂实验中,表现得很明显3)裂纹扩展过程中的应力分布现在来探讨一下裂纹扩展时的状态实际情况几乎都是在有残余应力的状态下,再加上外部应力的情况对于裂纹扩展来说,作用应力的状态是非常重要的,要同时考虑表面层内残余应力的大小方向及分布情况图3为裂纹扩展时的应力分布状态,C处代表裂纹若仅有残余应力,正在扩展着的裂纹当其尖端处的拉应力为屈服应力的30%左右时,裂纹就停止扩展在有外应力的情况下,裂纹尖端处在外部拉应力的作用下,将因缺口效应而常常产生很大的应力裂纹的深度越大,裂纹尖端的应力就越大,会进一步加速裂纹的扩展如果应力状态是残余应力,则它在断面内常常是自身保持平衡而若是外部应力时,断面内的应力是对外力保持平衡残余应力在有外部应力作用时分布会有很大的变化,这就是它对裂纹扩展的影响探测残余应力的变化情况,预测裂纹的发生,进而预测其扩展情况是可能的26dc71a0-8841-4df1-a4ff-6fb7ceb1817e.jpg2a45bf04-cf68-4239-86da-5d1df1ab52d7.jpg9b79d27d-37a1-421f-97ac-d8cacc2223ae.jpg四结论表面层的应力状态对零件的耐腐蚀性影响很大当残余应力与外部应力叠加时,有可能成为适宜于应力腐蚀开裂的状态,也可能是相反的状态就残余应力的效用而言,如果与腐蚀介质相接触的部位,存在的是压缩残余应力,有助于表面层微小裂纹的封闭,可提高了表面的抗腐蚀能力当零件表面层是残余拉应力时,则利于腐蚀裂纹的开展,降低了表面的抗腐蚀能力普遍分析认为,较高水平的残余应力,使设备中的综合应力水平达到了开裂门槛值,是设备应力腐蚀开裂的重要应力因素在零件的制造到焊接装配的过程中,控制残余应力的产生,是防止应力腐蚀开裂的有效措施励志美文美句摘抄 1不要放弃自己就是真正的坚强,虚心就是坚强,努力就是坚强,从头再来就是坚强,正直就是坚强,学会坚强之前要学会如何爱惜自己 2人生,就没有,永远的悲痛;也没有,永远的欢欣能使我们坚强的,往往不是顺境,而是逆境;能让我们醒悟的,往往不是高兴,而是伤心学会忍受,懂得艰辛,于曲折中前进 3人都说比天空和大地更远的距离是人与人的距离,因为人心里都会藏匿太多的猜忌和戒备,想要快乐就甩开生命中这些过于沉重,却又不必要的行李吧,生命中有爱就足够了试着给周围你所熟识的还有你还陌生的人一个真诚无惕的微笑吧,它可以触摸到他人的心灵,微笑是有感染力有连带性的,它会无声的渗透进每个易感的心灵,更会让更多的心灵为之感动,心中有爱就会快乐,就会让微笑发自心底,灿烂在脸上 4千万不要因为自己已经到了结婚年龄而草率结婚想结婚,就要找一个能和你心心相印相辅相携的伴侣不要因为放纵和游戏而恋爱,不要因为恋爱而影响工作和事业,更不要因一桩草率而失败的婚姻而使人生受阻感情用事往往会因小失大 5你要从现在开始,微笑着面对生活,不要抱怨生活给了你太多的磨难,不要抱怨生活中有太多的曲折,不要抱怨生活中存在的不公当你走过世间的繁华与喧嚣,阅尽世事,你会幡然明白:人生不会太圆满,再苦也要笑一笑! 6不要让灰色的乌云笼罩一辈子,生命中还有很多美好的不要让其遮盖,不要因为一片乌云毁了一切,人生中还有很多可以去把握 7每一个成功者的背后都有一个心路的旅程,雨中漫步你不会比别人先一步看到彩虹 8面对人生的烦恼与挫折,最重要的是摆正自己的心态,积极面对一切再苦再累,也要保持微笑笑一笑,你的人生会更美好! 9命运,不过是失败者无聊的自慰,不过是懦怯者的解嘲人们的前途只能靠自己的意志自己的努力来决定 10你或许无法改变身高和体形,但是可以改变你的态度我们每个人都有力量去培养和保持为我所用的积极态度,提高我们的人生质量,完成我们的人生目标态度是人生理想的昭示,而非既有成果的反映改变你的态度,就可以改变你的人生 11不要像玻璃那样脆弱有的人眼睛总盯着自己,所以长不高看不远;总是喜欢怨天尤人,也使别人无比厌烦没有苦中苦,哪来甜中甜?不要像玻璃那样脆弱,而应像水晶一样透明,太阳一样辉煌,腊梅一样坚强既然睁开眼睛享受风的清凉,就不要埋怨风中细小的沙粒 12常言道,失败是成功之母,而我却认为,失败是一种解脱和潇洒,也是一种“得”人生中,有成功有失败,成功是鲜花,失败同样也精彩 13该来的会来,该走的会走,有时候离开并不意味着结束,而是另一种开始 14人生,无非只有三天,昨天,今天,明天昨天很长,说不清有多少天,但不管有多少天,不管是受到挫折,还是取得辉煌,都只能代表过去,昨天你失败了,将来可能会成功,昨天你辉煌了,将来你可能会萎靡不振,只有把过去的挫折和辉煌都变成今天的基石,才能登上美好的明天 15每个人都有每个人的做法,每个人都有每个人的想法,别人做什么,想什么,我们无法掌握,也无法控制我们能做的,就是做好自己,管好自己,凭自己的本身,靠自己的良心,踏踏实实地做事,老老实地做人,即使遭遇不公,遭遇不平,也能想开,懂得包容,学会用宽容的心怀,善良的言行,对待身边所有的人生活中的许多磨难,让我们理解了人情,理解了这个社会能给你的所有尊重,于艰难中,懂得了承受,懂得了坚定,慢慢挺起自己的灵魂 16老师告诉她,用心去观察研究昆虫和花草,渐渐地就会发现,动植物的世界是一个多么神奇有趣的世界 17老师给我们讲了个有趣的故事 18你说的这个问题本身就很有趣 19世界是神奇的,让我们不断着探索周围发生的有趣的现象 20他每天都坚持读一篇有趣的故事 21他真是个有趣的人 22天文馆里的宇宙空间,充满了神奇有趣的色彩 23我看一本有趣的漫画书,笑得我肚子都疼了 24星期三,学校举行了一次有趣的文艺演出,让我回味无穷,永远留在我的脑海里 25学生选择自己喜欢的动物和反映的主题编写有趣的故事 26要是法布尔先生不这样写的话,我完全可以认定这是一本普通的记叙文,一本枯燥无味的记叙文(A good sentence )没有创意,没有什么特别的地方以及引人注目的地方可他运用了,这样就像把我也一起带进了这个神秘有趣的昆虫王国,自己也是一只顽固可爱的小昆虫,就像在看动画片小人书一样的有趣好玩把我吸进了这个似人却非人的王国 27有趣的文艺演出在我们的掌声中