《金屬力學(xué)性能測試》課件-應(yīng)力腐蝕

應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象及其斷口特征《金屬力學(xué)性能測試》01應(yīng)力腐蝕的基本概念03應(yīng)力腐蝕發(fā)生的條件02應(yīng)力腐蝕的表現(xiàn)特點(diǎn)04應(yīng)力腐蝕的斷裂機(jī)理05應(yīng)力腐蝕的斷口特征課程導(dǎo)入在第一次世界大戰(zhàn)期間，用H70深沖工藝制造的黃銅彈殼，在戰(zhàn)場上出現(xiàn)了大量破裂現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)，這主要是由于彈殼內(nèi)部的殘余拉應(yīng)力，與戰(zhàn)場上空氣中的氨氣和二氧化硫腐蝕介質(zhì)共同作用導(dǎo)致的。黃銅彈殼01PARTONE應(yīng)力腐蝕的基本概念一般在50～300℃之間。一、應(yīng)力腐蝕的基本概念（一）應(yīng)力腐蝕的概念金屬在應(yīng)力和特定化學(xué)介質(zhì)的共同作用下，經(jīng)過一段時(shí)間后所產(chǎn)生的低應(yīng)力脆斷現(xiàn)象，稱為應(yīng)力腐蝕斷裂（StressCorrosionCrack，縮寫為SCC）。（二）應(yīng)力腐蝕的溫度殘余拉應(yīng)力特定環(huán)境應(yīng)力腐蝕02PARTTWO應(yīng)力腐蝕的表現(xiàn)特點(diǎn)二、應(yīng)力腐蝕的表現(xiàn)特點(diǎn)與單純的應(yīng)力破壞不同的，它在遠(yuǎn)低于材料屈服強(qiáng)度的應(yīng)力作用下就可以發(fā)生。

||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||事先低應(yīng)力性危險(xiǎn)性極大橋梁發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂與單純的腐蝕破壞也不同，在腐蝕性很弱的介質(zhì)，也能引起應(yīng)力腐蝕破壞，并且二者還相互促進(jìn)，常在沒有變形預(yù)兆的情況下而迅速斷裂。

||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||事先無征兆性03PARTTHREE應(yīng)力腐蝕發(fā)生的條件三、應(yīng)力腐蝕發(fā)生的條件應(yīng)力腐蝕斷裂雖然可怕，但它是需要滿足三個(gè)條件，即三要素才會發(fā)生的。拉應(yīng)力三要素特定的腐蝕介質(zhì)合金的化學(xué)成分通常只有在拉應(yīng)力作用下才能引起應(yīng)力腐蝕開裂。這種拉應(yīng)力可以是外加載荷，也可以是殘余應(yīng)力。每種材料只對某些介質(zhì)敏感，而這種介質(zhì)對其它材料可能沒有明顯作用。純金屬一般不會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，合金根據(jù)化學(xué)成分的不同，對應(yīng)力腐蝕的敏感性也不同。例如：黃銅在氨氣氛中、不銹鋼在具有氯離子的腐蝕介質(zhì)中容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕。例如：鋁鎂合金中w鎂＞4％，對應(yīng)力腐蝕很敏感；而w鎂＜4％時(shí)，則幾乎都具有抗應(yīng)力腐蝕的能力。例如：H70黃銅彈殼拉深成型后的殘余拉應(yīng)力。三、應(yīng)力腐蝕發(fā)生的條件部分合金產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的特定腐蝕介質(zhì)金屬材料化學(xué)介質(zhì)金屬材料化學(xué)介質(zhì)低碳鋼、低合金鋼NaOH溶液、沸騰硝酸鹽溶液，海水，H2S水溶液，海洋性和工業(yè)性氣氛鋁合金氯化物溶液，海水及海洋性大氣，潮濕性工業(yè)氣氛奧氏體不銹鋼酸性和中性氯化物溶液，海水及海洋大氣，熱NaCl、H2S水溶液，嚴(yán)重污染的工業(yè)大氣等銅合金氨蒸汽、含氨氣氛，含氨離子的水溶液、水蒸汽，濕H2S，氨溶液鎳基合金熱濃NaOH溶液，HF溶液和蒸汽鈦合金發(fā)煙硝酸，300℃以上的氯化物，潮濕性空氣及海水04PARTFOUR應(yīng)力腐蝕的斷裂機(jī)理鈍化膜應(yīng)力腐蝕斷裂機(jī)理——鈍化膜破裂四、應(yīng)力腐蝕的斷裂機(jī)理鈍化膜破壞和氫脆理論，這里我們先著重介紹一下鈍化膜破壞理論。應(yīng)力腐蝕敏感合金特定化學(xué)介質(zhì)形成鈍化膜無拉應(yīng)力被保護(hù)鈍化膜應(yīng)力腐蝕斷裂機(jī)理——鈍化膜破裂四、應(yīng)力腐蝕的斷裂機(jī)理鈍化膜破壞理論應(yīng)力腐蝕敏感合金特定化學(xué)介質(zhì)形成鈍化膜無拉應(yīng)力被保護(hù)鈍化膜局部破裂有拉應(yīng)力局部破裂陽極溶解蝕坑鈍化膜應(yīng)力腐蝕斷裂機(jī)理——鈍化膜破裂四、應(yīng)力腐蝕的斷裂機(jī)理鈍化膜破壞理論應(yīng)力腐蝕敏感合金特定化學(xué)介質(zhì)形成鈍化膜無拉應(yīng)力被保護(hù)有拉應(yīng)力局部破裂陽極溶解蝕坑裂紋拓展應(yīng)力集中四、應(yīng)力腐蝕的斷裂機(jī)理應(yīng)力腐蝕斷裂的速度大約為0.01～3mm/h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于無應(yīng)力存在下的局部腐蝕速度（如孔蝕等），但又比單純力學(xué)斷裂速度小得多。應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速度05PARTFIVE應(yīng)力腐蝕的斷口形貌五、應(yīng)力腐蝕的斷口形貌（一）宏觀斷口形貌（1）應(yīng)力腐蝕斷口組成：裂紋源、壓穩(wěn)擴(kuò)展區(qū)和最后瞬間斷裂區(qū)；（2）屬于脆性斷裂，且斷口表面呈黑色或灰黑色。（3）主裂紋擴(kuò)展時(shí)，常常帶有分枝，形如枯樹枝狀。宏觀斷口應(yīng)力腐蝕裂紋的分叉現(xiàn)象五、應(yīng)力腐蝕的斷口形貌（二）微觀斷口形貌穿晶斷裂or沿晶斷裂，取決于：合金成分及腐蝕介質(zhì)。例如：低碳鋼、普通低合金鋼、鋁合金等都是沿晶斷裂；而雙相黃銅和奧氏體不銹鋼在大多數(shù)情況下是穿晶斷裂。（a）解理斷口（b）扇形或河流狀花樣腐蝕坑1Cr18Ni9Ti鋼應(yīng)力腐蝕的解理斷口（SEI）河流狀花樣（1）穿晶斷裂斷口是解理或準(zhǔn)解理的，其裂紋有似扇形或羽毛狀的痕跡。五、應(yīng)力腐蝕的斷口形貌（二）微觀斷口形貌（2）沿晶斷裂斷口晶面上有撕裂脊，當(dāng)腐蝕時(shí)間較長時(shí)，常呈現(xiàn)干裂的泥塘狀花樣，這是腐蝕產(chǎn)物開裂的結(jié)果。泥塘狀應(yīng)力腐蝕斷口（SEI）值得注意的是，以上應(yīng)力腐蝕特征，雖然可以幫助我們識別應(yīng)力腐蝕斷口，但一定要綜合考慮，不能輕率的得出簡單結(jié)論?？偨Y(jié)重點(diǎn)

||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||事先應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象基本概念定義和縮寫表現(xiàn)特點(diǎn)低應(yīng)力性無征兆性三要素拉應(yīng)力特定腐蝕介質(zhì)化學(xué)成分總結(jié)重點(diǎn)

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