《金属力学性能测试》课件-应力腐蚀

应力腐蚀现象及其断口特征《金属力学性能测试》01应力腐蚀的基本概念03应力腐蚀发生的条件02应力腐蚀的表现特点04应力腐蚀的断裂机理05应力腐蚀的断口特征课程导入在第一次世界大战期间，用H70深冲工艺制造的黄铜弹壳，在战场上出现了大量破裂现象。研究发现，这主要是由于弹壳内部的残余拉应力，与战场上空气中的氨气和二氧化硫腐蚀介质共同作用导致的。黄铜弹壳01PARTONE应力腐蚀的基本概念一般在50～300℃之间。一、应力腐蚀的基本概念（一）应力腐蚀的概念金属在应力和特定化学介质的共同作用下，经过一段时间后所产生的低应力脆断现象，称为应力腐蚀断裂（StressCorrosionCrack，缩写为SCC）。（二）应力腐蚀的温度残余拉应力特定环境应力腐蚀02PARTTWO应力腐蚀的表现特点二、应力腐蚀的表现特点与单纯的应力破坏不同的，它在远低于材料屈服强度的应力作用下就可以发生。

||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||事先低应力性危险性极大桥梁发生应力腐蚀断裂与单纯的腐蚀破坏也不同，在腐蚀性很弱的介质，也能引起应力腐蚀破坏，并且二者还相互促进，常在没有变形预兆的情况下而迅速断裂。

||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||事先无征兆性03PARTTHREE应力腐蚀发生的条件三、应力腐蚀发生的条件应力腐蚀断裂虽然可怕，但它是需要满足三个条件，即三要素才会发生的。拉应力三要素特定的腐蚀介质合金的化学成分通常只有在拉应力作用下才能引起应力腐蚀开裂。这种拉应力可以是外加载荷，也可以是残余应力。每种材料只对某些介质敏感，而这种介质对其它材料可能没有明显作用。纯金属一般不会产生应力腐蚀，合金根据化学成分的不同，对应力腐蚀的敏感性也不同。例如：黄铜在氨气氛中、不锈钢在具有氯离子的腐蚀介质中容易发生应力腐蚀。例如：铝镁合金中w镁＞4％，对应力腐蚀很敏感；而w镁＜4％时，则几乎都具有抗应力腐蚀的能力。例如：H70黄铜弹壳拉深成型后的残余拉应力。三、应力腐蚀发生的条件部分合金产生应力腐蚀的特定腐蚀介质金属材料化学介质金属材料化学介质低碳钢、低合金钢NaOH溶液、沸腾硝酸盐溶液，海水，H2S水溶液，海洋性和工业性气氛铝合金氯化物溶液，海水及海洋性大气，潮湿性工业气氛奥氏体不锈钢酸性和中性氯化物溶液，海水及海洋大气，热NaCl、H2S水溶液，严重污染的工业大气等铜合金氨蒸汽、含氨气氛，含氨离子的水溶液、水蒸汽，湿H2S，氨溶液镍基合金热浓NaOH溶液，HF溶液和蒸汽钛合金发烟硝酸，300℃以上的氯化物，潮湿性空气及海水04PARTFOUR应力腐蚀的断裂机理钝化膜应力腐蚀断裂机理——钝化膜破裂四、应力腐蚀的断裂机理钝化膜破坏和氢脆理论，这里我们先着重介绍一下钝化膜破坏理论。应力腐蚀敏感合金特定化学介质形成钝化膜无拉应力被保护钝化膜应力腐蚀断裂机理——钝化膜破裂四、应力腐蚀的断裂机理钝化膜破坏理论应力腐蚀敏感合金特定化学介质形成钝化膜无拉应力被保护钝化膜局部破裂有拉应力局部破裂阳极溶解蚀坑钝化膜应力腐蚀断裂机理——钝化膜破裂四、应力腐蚀的断裂机理钝化膜破坏理论应力腐蚀敏感合金特定化学介质形成钝化膜无拉应力被保护有拉应力局部破裂阳极溶解蚀坑裂纹拓展应力集中四、应力腐蚀的断裂机理应力腐蚀断裂的速度大约为0.01～3mm/h，远远大于无应力存在下的局部腐蚀速度（如孔蚀等），但又比单纯力学断裂速度小得多。应力腐蚀裂纹扩展速度05PARTFIVE应力腐蚀的断口形貌五、应力腐蚀的断口形貌（一）宏观断口形貌（1）应力腐蚀断口组成：裂纹源、压稳扩展区和最后瞬间断裂区；（2）属于脆性断裂，且断口表面呈黑色或灰黑色。（3）主裂纹扩展时，常常带有分枝，形如枯树枝状。宏观断口应力腐蚀裂纹的分叉现象五、应力腐蚀的断口形貌（二）微观断口形貌穿晶断裂or沿晶断裂，取决于：合金成分及腐蚀介质。例如：低碳钢、普通低合金钢、铝合金等都是沿晶断裂；而双相黄铜和奥氏体不锈钢在大多数情况下是穿晶断裂。（a）解理断口（b）扇形或河流状花样腐蚀坑1Cr18Ni9Ti钢应力腐蚀的解理断口（SEI）河流状花样（1）穿晶断裂断口是解理或准解理的，其裂纹有似扇形或羽毛状的痕迹。五、应力腐蚀的断口形貌（二）微观断口形貌（2）沿晶断裂断口晶面上有撕裂脊，当腐蚀时间较长时，常呈现干裂的泥塘状花样，这是腐蚀产物开裂的结果。泥塘状应力腐蚀断口（SEI）值得注意的是，以上应力腐蚀特征，虽然可以帮助我们识别应力腐蚀断口，但一定要综合考虑，不能轻率的得出简单结论。总结重点

||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||事先应力腐蚀现象基本概念定义和缩写表现特点低应力性无征兆性三要素拉应力特定腐蚀介质化学成分总结重点

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