第七章 材料在環(huán)境介質(zhì)作用下力學(xué)性能

1、第第 七七 章章材料在環(huán)境介質(zhì)作用下的材料在環(huán)境介質(zhì)作用下的力學(xué)性能力學(xué)性能序序 金屬機(jī)件在加工過(guò)程中往往產(chǎn)生殘余應(yīng)力，金屬機(jī)件在加工過(guò)程中往往產(chǎn)生殘余應(yīng)力，在服役過(guò)程中又承受外加載荷，如果與周圍在服役過(guò)程中又承受外加載荷，如果與周圍環(huán)境中各種化學(xué)介質(zhì)或氫相接觸，便會(huì)產(chǎn)生環(huán)境中各種化學(xué)介質(zhì)或氫相接觸，便會(huì)產(chǎn)生特殊的斷裂現(xiàn)象，其中主要有特殊的斷裂現(xiàn)象，其中主要有應(yīng)力腐蝕斷裂應(yīng)力腐蝕斷裂和氫脆斷裂和氫脆斷裂等。這些斷裂形式大多為低應(yīng)力等。這些斷裂形式大多為低應(yīng)力脆斷，具有很大的危險(xiǎn)性。脆斷，具有很大的危險(xiǎn)性。 隨著航空航天、海洋、原子能、石油、化工隨著航空航天、海洋、原子能、石油、化工等工業(yè)的迅速

2、發(fā)展，對(duì)金屬材料強(qiáng)度的要求等工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)金屬材料強(qiáng)度的要求越來(lái)越高，金屬機(jī)件接觸的化學(xué)介質(zhì)的條件越來(lái)越高，金屬機(jī)件接觸的化學(xué)介質(zhì)的條件越加苛刻，致使上述各種斷裂形式逐年增多。越加苛刻，致使上述各種斷裂形式逐年增多。因此，金屬材料的應(yīng)力腐蝕和氫脆現(xiàn)象日益因此，金屬材料的應(yīng)力腐蝕和氫脆現(xiàn)象日益受到工程設(shè)計(jì)人員及材料科學(xué)工作者的重視。受到工程設(shè)計(jì)人員及材料科學(xué)工作者的重視。 本章主要闡述本章主要闡述1 1）金屬材料應(yīng)力腐蝕和氫脆斷裂）金屬材料應(yīng)力腐蝕和氫脆斷裂特征及斷裂機(jī)理特征及斷裂機(jī)理2 2）金屬材料抵抗應(yīng)力腐蝕和氫脆）金屬材料抵抗應(yīng)力腐蝕和氫脆斷裂的力學(xué)性能指標(biāo)斷裂的力學(xué)性能指標(biāo)3 3）防

3、止應(yīng)力腐蝕和氫脆斷裂斷裂）防止應(yīng)力腐蝕和氫脆斷裂斷裂的措施。的措施。 第一節(jié)第一節(jié) 應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕 一、應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象及其產(chǎn)生條件一、應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象及其產(chǎn)生條件 1 1應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象 金屬在金屬在拉應(yīng)力拉應(yīng)力和和特定的化學(xué)介質(zhì)特定的化學(xué)介質(zhì)共同共同作用下，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后所產(chǎn)生的低應(yīng)作用下，經(jīng)過(guò)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（力脆斷現(xiàn)象，稱為應(yīng)力腐蝕斷裂（SCC)SCC)。 應(yīng)力腐蝕斷裂并不是金屬在應(yīng)力作用應(yīng)力腐蝕斷裂并不是金屬在應(yīng)力作用下的機(jī)械性破壞與在化學(xué)介質(zhì)作用下的下的機(jī)械性破壞與在化學(xué)介質(zhì)作用下的腐蝕性破壞的疊加所造成的，而是在應(yīng)腐蝕性破壞的疊加所造成的，而是

4、在應(yīng)力和化學(xué)介質(zhì)的聯(lián)合作用下，按特有機(jī)力和化學(xué)介質(zhì)的聯(lián)合作用下，按特有機(jī)理產(chǎn)生的斷裂。其斷裂強(qiáng)度比單個(gè)因素理產(chǎn)生的斷裂。其斷裂強(qiáng)度比單個(gè)因素分別作用后再疊加起來(lái)的要低得多。分別作用后再疊加起來(lái)的要低得多。 絕大多數(shù)金屬材料在一定的化學(xué)介質(zhì)條件絕大多數(shù)金屬材料在一定的化學(xué)介質(zhì)條件下都有應(yīng)力腐蝕傾向。在工業(yè)上最常見(jiàn)的有：下都有應(yīng)力腐蝕傾向。在工業(yè)上最常見(jiàn)的有：低碳鋼和低合金鋼在苛性堿溶液中的低碳鋼和低合金鋼在苛性堿溶液中的“堿脆堿脆”和在含有硝酸根離子介質(zhì)中的和在含有硝酸根離子介質(zhì)中的“硝脆硝脆”；奧；奧氏體不銹鋼在含有氯離子介質(zhì)中的氏體不銹鋼在含有氯離子介質(zhì)中的“氯脆氯脆”；銅合金在氨氣介質(zhì)中的

5、銅合金在氨氣介質(zhì)中的“氨脆氨脆”；高強(qiáng)度鋁；高強(qiáng)度鋁合金在潮濕空氣、蒸餾水介質(zhì)中的脆裂現(xiàn)象合金在潮濕空氣、蒸餾水介質(zhì)中的脆裂現(xiàn)象等。等。 這些金屬材料無(wú)論是韌性的或脆性的，產(chǎn)這些金屬材料無(wú)論是韌性的或脆性的，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕后都會(huì)在沒(méi)有明顯預(yù)兆的情況下生應(yīng)力腐蝕后都會(huì)在沒(méi)有明顯預(yù)兆的情況下發(fā)生脆斷，常常造成災(zāi)難性事故。發(fā)生脆斷，常常造成災(zāi)難性事故。 2 2應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的條件應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的條件 (1) (1)機(jī)件所承受的應(yīng)力機(jī)件所承受的應(yīng)力 包括工作應(yīng)包括工作應(yīng)力和殘余應(yīng)力。在化學(xué)介質(zhì)誘導(dǎo)開裂過(guò)力和殘余應(yīng)力。在化學(xué)介質(zhì)誘導(dǎo)開裂過(guò)程中起作用的是拉應(yīng)力程中起作用的是拉應(yīng)力( (在壓應(yīng)力作用下在壓應(yīng)力作用

6、下也可產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，但孕育期長(zhǎng)，裂紋也可產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，但孕育期長(zhǎng)，裂紋擴(kuò)展速率慢擴(kuò)展速率慢) )。焊接、熱處理或裝配過(guò)程。焊接、熱處理或裝配過(guò)程中產(chǎn)生的殘余拉應(yīng)力，在應(yīng)力腐蝕中也中產(chǎn)生的殘余拉應(yīng)力，在應(yīng)力腐蝕中也有重要作用。一般來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕有重要作用。一般來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的應(yīng)力并不一定很大，如果沒(méi)有化學(xué)介的應(yīng)力并不一定很大，如果沒(méi)有化學(xué)介質(zhì)的協(xié)同作用，機(jī)件在該應(yīng)力作用下可質(zhì)的協(xié)同作用，機(jī)件在該應(yīng)力作用下可以長(zhǎng)期服役而不致斷裂。以長(zhǎng)期服役而不致斷裂。 (2)(2)化學(xué)介質(zhì)化學(xué)介質(zhì) 只有在特定的化學(xué)介質(zhì)中，某種只有在特定的化學(xué)介質(zhì)中，某種金屬材料才能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。金屬材料才能產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。

7、即對(duì)一定的金即對(duì)一定的金屬材料，需要有一定特效作用的離子、分子屬材料，需要有一定特效作用的離子、分子或絡(luò)合物才能導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕。這些化學(xué)介質(zhì)或絡(luò)合物才能導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕。這些化學(xué)介質(zhì)一般都不是腐蝕性的，至多也只是弱腐蝕性一般都不是腐蝕性的，至多也只是弱腐蝕性的。如果機(jī)件不承受應(yīng)力，大多數(shù)金屬材料的。如果機(jī)件不承受應(yīng)力，大多數(shù)金屬材料在這些化學(xué)介質(zhì)中是耐蝕的。在這些化學(xué)介質(zhì)中是耐蝕的。 (3)(3)金屬材料金屬材料 一般認(rèn)為，一般認(rèn)為，純金屬純金屬不會(huì)產(chǎn)生不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，應(yīng)力腐蝕，所有合金所有合金對(duì)應(yīng)力腐蝕都有不同對(duì)應(yīng)力腐蝕都有不同程度的敏感性。但在每一種合金系列中，程度的敏感性。但在每一種合金系列

8、中，都有對(duì)應(yīng)力腐蝕不敏感的合金成分。例如，都有對(duì)應(yīng)力腐蝕不敏感的合金成分。例如，鋁鎂合金中當(dāng)鎂含量大于鋁鎂合金中當(dāng)鎂含量大于4 4時(shí)，對(duì)應(yīng)力時(shí)，對(duì)應(yīng)力腐蝕很敏感；而鎂含量小于腐蝕很敏感；而鎂含量小于4 4時(shí)，則無(wú)時(shí)，則無(wú)論熱處理?xiàng)l件如何，它幾乎都具有抗應(yīng)力論熱處理?xiàng)l件如何，它幾乎都具有抗應(yīng)力腐蝕的能力。又如，鋼中含碳量為腐蝕的能力。又如，鋼中含碳量為0.120.12左右時(shí)，應(yīng)力腐蝕敏感性最大。左右時(shí)，應(yīng)力腐蝕敏感性最大。二、應(yīng)力腐蝕斷裂機(jī)理及斷口形貌特征二、應(yīng)力腐蝕斷裂機(jī)理及斷口形貌特征 (一一)應(yīng)力腐蝕斷裂機(jī)理應(yīng)力腐蝕斷裂機(jī)理 應(yīng)力腐蝕斷裂最基本的機(jī)理是滑移溶解應(yīng)力腐蝕斷裂最基本的機(jī)理是滑移

9、溶解理論理論( (或稱或稱鈍化膜破壞理論鈍化膜破壞理論) )和氫脆理論。和氫脆理論。 對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感的合金在特定的化學(xué)介質(zhì)對(duì)應(yīng)力腐蝕敏感的合金在特定的化學(xué)介質(zhì)中，首先在表面形成一層鈍化膜，使金屬不致中，首先在表面形成一層鈍化膜，使金屬不致進(jìn)一步受到腐蝕，即處于鈍化狀態(tài)，因此，在進(jìn)一步受到腐蝕，即處于鈍化狀態(tài)，因此，在沒(méi)有應(yīng)力作用的情況下，金屬不會(huì)發(fā)生腐沒(méi)有應(yīng)力作用的情況下，金屬不會(huì)發(fā)生腐蝕破蝕破 壞。壞。若有拉應(yīng)力作用若有拉應(yīng)力作用，則可產(chǎn)，則可產(chǎn)生局部塑性變形，滑移臺(tái)階在生局部塑性變形，滑移臺(tái)階在表面露頭時(shí)鈍化膜破裂，顯露表面露頭時(shí)鈍化膜破裂，顯露出新鮮表面。出新鮮表面。 新鮮表面在電解質(zhì)溶

10、液中成為陽(yáng)極，新鮮表面在電解質(zhì)溶液中成為陽(yáng)極，而其余具有鈍化膜的金屬表面便成為陰而其余具有鈍化膜的金屬表面便成為陰極，從而形成腐蝕微電池。陽(yáng)極金屬變極，從而形成腐蝕微電池。陽(yáng)極金屬變成正離子成正離子( (MMMM+n+n +ne) +ne)進(jìn)入電解質(zhì)中而產(chǎn)進(jìn)入電解質(zhì)中而產(chǎn)生陽(yáng)極溶解，于是在金屬表面形成蝕坑。生陽(yáng)極溶解，于是在金屬表面形成蝕坑。 拉應(yīng)力除促使裂紋尖端地區(qū)鈍化膜破拉應(yīng)力除促使裂紋尖端地區(qū)鈍化膜破壞外，更主要的是在蝕坑或原有裂紋的壞外，更主要的是在蝕坑或原有裂紋的尖端形成應(yīng)力集中，使陽(yáng)極電位降低，尖端形成應(yīng)力集中，使陽(yáng)極電位降低，加速陽(yáng)極金屬的溶解。如果裂紋尖端的加速陽(yáng)極金屬的溶解。

11、如果裂紋尖端的應(yīng)力集中始終存在，那么微電池反應(yīng)便應(yīng)力集中始終存在，那么微電池反應(yīng)便不斷進(jìn)行，鈍化膜不能恢復(fù)，裂紋將逐不斷進(jìn)行，鈍化膜不能恢復(fù)，裂紋將逐步向縱深擴(kuò)展。步向縱深擴(kuò)展。 ( (二二) )應(yīng)力腐蝕斷口特征應(yīng)力腐蝕斷口特征 應(yīng)力腐蝕斷口的宏觀形應(yīng)力腐蝕斷口的宏觀形貌與疲勞斷口頗為相似，貌與疲勞斷口頗為相似，也有亞穩(wěn)擴(kuò)展區(qū)和最后瞬也有亞穩(wěn)擴(kuò)展區(qū)和最后瞬斷區(qū)。在斷區(qū)。在亞穩(wěn)擴(kuò)展區(qū)可見(jiàn)亞穩(wěn)擴(kuò)展區(qū)可見(jiàn)到腐蝕產(chǎn)物和氧化現(xiàn)象，到腐蝕產(chǎn)物和氧化現(xiàn)象，故常呈黑色或灰黑色。故常呈黑色或灰黑色。最最后瞬斷區(qū)一般為快速撕裂后瞬斷區(qū)一般為快速撕裂破壞。破壞。 應(yīng)力腐蝕顯微裂紋如圖應(yīng)力腐蝕顯微裂紋如圖所示，常有分

12、叉現(xiàn)象，呈所示，常有分叉現(xiàn)象，呈枯樹枝狀?？輼渲睢?斷口的斷口的微觀形貌微觀形貌一般為沿晶斷裂型，也一般為沿晶斷裂型，也可能為穿晶解理斷裂或準(zhǔn)解理斷裂型，可能為穿晶解理斷裂或準(zhǔn)解理斷裂型，有時(shí)還出現(xiàn)混合斷裂型。其表面可見(jiàn)到有時(shí)還出現(xiàn)混合斷裂型。其表面可見(jiàn)到“泥狀花樣泥狀花樣”的腐蝕產(chǎn)物的腐蝕產(chǎn)物( (圖圖6-36-3a)a)及腐及腐蝕坑蝕坑( (圖圖6-36-3b)b)。 三、應(yīng)力腐蝕抗力指標(biāo)三、應(yīng)力腐蝕抗力指標(biāo) 通常用光滑試樣在拉應(yīng)力和通常用光滑試樣在拉應(yīng)力和化學(xué)介質(zhì)共同作用化學(xué)介質(zhì)共同作用下，依據(jù)發(fā)生斷裂前的持續(xù)時(shí)間來(lái)評(píng)定金屬材下，依據(jù)發(fā)生斷裂前的持續(xù)時(shí)間來(lái)評(píng)定金屬材料的抗應(yīng)力腐蝕性能。

13、采用一組相同試樣，在料的抗應(yīng)力腐蝕性能。采用一組相同試樣，在不同應(yīng)力水平作用下測(cè)定其斷裂時(shí)間不同應(yīng)力水平作用下測(cè)定其斷裂時(shí)間tf，作出作出-tf曲線，從而求出該種材料不發(fā)生應(yīng)力腐蝕曲線，從而求出該種材料不發(fā)生應(yīng)力腐蝕 的臨界應(yīng)力的臨界應(yīng)力scc，據(jù)此來(lái)?yè)?jù)此來(lái) 研究合金元素、組織結(jié)構(gòu)研究合金元素、組織結(jié)構(gòu) 及化學(xué)介質(zhì)對(duì)材料應(yīng)力腐及化學(xué)介質(zhì)對(duì)材料應(yīng)力腐 蝕敏感性的影響。蝕敏感性的影響。 這種方法所用的試樣是光滑的，所測(cè)這種方法所用的試樣是光滑的，所測(cè)定的斷裂總時(shí)間定的斷裂總時(shí)間tf包括裂紋形成與裂紋包括裂紋形成與裂紋擴(kuò)展的時(shí)間。前者約占斷裂總時(shí)間的擴(kuò)展的時(shí)間。前者約占斷裂總時(shí)間的90。而實(shí)際機(jī)件一

14、般都不可避免地。而實(shí)際機(jī)件一般都不可避免地存在著裂紋或類似裂紋的缺陷。因此，存在著裂紋或類似裂紋的缺陷。因此，用常規(guī)方法測(cè)定的金屬材料抗應(yīng)力腐用常規(guī)方法測(cè)定的金屬材料抗應(yīng)力腐蝕性能指標(biāo)礦蝕性能指標(biāo)礦scc不能客觀地反映帶裂不能客觀地反映帶裂紋的機(jī)件對(duì)應(yīng)力腐蝕的抗力。紋的機(jī)件對(duì)應(yīng)力腐蝕的抗力。 根據(jù)斷裂力學(xué)原理，利用預(yù)制裂紋的根據(jù)斷裂力學(xué)原理，利用預(yù)制裂紋的試樣，引入應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子試樣，引入應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子KI的概念的概念來(lái)研究金屬材料的抗應(yīng)力腐蝕性能，來(lái)研究金屬材料的抗應(yīng)力腐蝕性能，得到了兩個(gè)重要的應(yīng)力腐蝕抗力指標(biāo)，得到了兩個(gè)重要的應(yīng)力腐蝕抗力指標(biāo)，即即應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力

15、場(chǎng)強(qiáng)度因子KIscc和和應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率dadt。 這兩個(gè)指標(biāo)可用于機(jī)件的選材和設(shè)計(jì)。這兩個(gè)指標(biāo)可用于機(jī)件的選材和設(shè)計(jì)。 (一一)應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子KIscc 在恒定載荷和特定化學(xué)介質(zhì)作用下，帶有預(yù)在恒定載荷和特定化學(xué)介質(zhì)作用下，帶有預(yù)制裂紋的金屬試樣，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂的時(shí)制裂紋的金屬試樣，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂的時(shí)間與初始應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子間與初始應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子KI初初有關(guān)。有關(guān)。 某種鈦合金的預(yù)制裂紋試樣在恒載荷下，于某種鈦合金的預(yù)制裂紋試樣在恒載荷下，于3.5NaCl水溶液中進(jìn)行應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)。該合水溶液中進(jìn)行應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)。該合金的金的KIC

16、=100MPam12，當(dāng)當(dāng)KI初初KIC時(shí)，加上時(shí)，加上初始載荷后，裂紋便初始載荷后，裂紋便立即失穩(wěn)擴(kuò)展而斷裂。立即失穩(wěn)擴(kuò)展而斷裂。當(dāng)當(dāng)KI初初降低時(shí)，應(yīng)力降低時(shí)，應(yīng)力腐蝕斷裂時(shí)間腐蝕斷裂時(shí)間tf隨之增長(zhǎng)。隨之增長(zhǎng)。 在這一段時(shí)間內(nèi)，盡管外加應(yīng)力不在這一段時(shí)間內(nèi)，盡管外加應(yīng)力不變，但裂紋長(zhǎng)度卻不斷增長(zhǎng)，相應(yīng)變，但裂紋長(zhǎng)度卻不斷增長(zhǎng)，相應(yīng)的的KI值隨之不斷增加。當(dāng)值隨之不斷增加。當(dāng)KI值增加值增加到材料的到材料的KIC時(shí)，試樣便突然斷裂。時(shí)，試樣便突然斷裂。因此，雖然試樣上裂紋尖端所受的因此，雖然試樣上裂紋尖端所受的初始應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子初始應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子KI初初較低，但經(jīng)較低，但經(jīng)亞穩(wěn)擴(kuò)展后，亞穩(wěn)

17、擴(kuò)展后，KI不斷增大，直至達(dá)不斷增大，直至達(dá)到臨界值而脆斷。到臨界值而脆斷。 當(dāng)當(dāng)KI初初38 MPam12時(shí)，該合金試樣時(shí)，該合金試樣不發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂。將試樣在特定不發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂。將試樣在特定化學(xué)介質(zhì)中不發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂的最化學(xué)介質(zhì)中不發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂的最大應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子稱為大應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子稱為應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力腐蝕臨界應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子(或稱為或稱為應(yīng)力腐蝕門應(yīng)力腐蝕門檻值檻值)，以，以KIscc表示。表示。 對(duì)于大多數(shù)金屬材料，在特定的化學(xué)對(duì)于大多數(shù)金屬材料，在特定的化學(xué)介質(zhì)中介質(zhì)中KIscc值是一定的。因此，值是一定的。因此，KIscc可可作為金屬材料的力學(xué)性能指標(biāo)。它表

18、作為金屬材料的力學(xué)性能指標(biāo)。它表示含有宏觀裂紋的材料，在應(yīng)力腐蝕示含有宏觀裂紋的材料，在應(yīng)力腐蝕條件下的斷裂韌度。條件下的斷裂韌度。 對(duì)于含有裂紋的機(jī)件，當(dāng)作用于裂紋對(duì)于含有裂紋的機(jī)件，當(dāng)作用于裂紋尖端的初始應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子尖端的初始應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子KI初初KIscc時(shí)，原始裂紋在化學(xué)介質(zhì)和力的共同時(shí)，原始裂紋在化學(xué)介質(zhì)和力的共同作用下不會(huì)擴(kuò)展，機(jī)件可以安全服役。作用下不會(huì)擴(kuò)展，機(jī)件可以安全服役。因此，因此，KI初初KIscc為金屬材料在應(yīng)力腐為金屬材料在應(yīng)力腐蝕條件下的斷裂判據(jù)（最后斷裂的條蝕條件下的斷裂判據(jù)（最后斷裂的條件仍是件仍是.）。）。測(cè)定金屬材料的測(cè)定金屬材料的KIscc 可用恒載荷法

19、或恒位移法。其中以恒載荷的可用恒載荷法或恒位移法。其中以恒載荷的懸臂梁彎曲試驗(yàn)法最常用。懸臂梁彎曲試驗(yàn)法最常用。 試樣的一端固定在機(jī)架上，另一端與力臂相試樣的一端固定在機(jī)架上，另一端與力臂相連，力臂端頭通過(guò)砝碼進(jìn)行加載，試樣穿在連，力臂端頭通過(guò)砝碼進(jìn)行加載，試樣穿在溶液槽中，使溶液槽中，使預(yù)制裂紋沉浸在化預(yù)制裂紋沉浸在化學(xué)介質(zhì)中。在整個(gè)學(xué)介質(zhì)中。在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中載荷恒試驗(yàn)過(guò)程中載荷恒定，所以隨著裂紋定，所以隨著裂紋的擴(kuò)展，裂紋尖端的擴(kuò)展，裂紋尖端的的KI增大。增大。 試驗(yàn)時(shí)，必須制備一組尺寸相同的試驗(yàn)時(shí)，必須制備一組尺寸相同的試樣，每個(gè)試樣承受不同的恒定載試樣，每個(gè)試樣承受不同的恒定載荷荷F，

20、使裂紋尖端產(chǎn)生不同大小的初使裂紋尖端產(chǎn)生不同大小的初始應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子始應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子KI初初，記錄試樣在，記錄試樣在各種各種KI初初作用下的斷裂時(shí)間作用下的斷裂時(shí)間tf。以以KI初初與與lgtf為坐標(biāo)作為坐標(biāo)作圖，便可得到如圖，便可得到如圖圖6-5所示的曲所示的曲線。曲線水平部線。曲線水平部分所對(duì)應(yīng)的分所對(duì)應(yīng)的KI初初值即為材料的值即為材料的KIscc。 (二二)應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率dadt 當(dāng)應(yīng)力腐蝕裂紋尖端的當(dāng)應(yīng)力腐蝕裂紋尖端的KIKIscc時(shí)，裂紋時(shí)，裂紋就會(huì)不斷擴(kuò)展。單位時(shí)間內(nèi)裂紋的擴(kuò)展就會(huì)不斷擴(kuò)展。單位時(shí)間內(nèi)裂紋的擴(kuò)展量叫做應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速率，用量叫做應(yīng)力腐蝕裂

21、紋擴(kuò)展速率，用dadt表示。實(shí)驗(yàn)證明，表示。實(shí)驗(yàn)證明，dadt與與KI有關(guān)，即有關(guān)，即 在在lg(dadt)- KI坐標(biāo)坐標(biāo)圖上，其關(guān)系曲線圖上，其關(guān)系曲線如圖如圖6-7所示。曲線所示。曲線可分為三個(gè)階段?？煞譃槿齻€(gè)階段。 第第I階段：當(dāng)階段：當(dāng)KI剛超過(guò)剛超過(guò)KIscc時(shí)，時(shí)，裂紋經(jīng)過(guò)一段裂紋經(jīng)過(guò)一段孕育期后突然孕育期后突然加速擴(kuò)展，加速擴(kuò)展，lg(dadt)- KI曲線幾乎與縱曲線幾乎與縱坐標(biāo)軸平行。坐標(biāo)軸平行。 第第階段：曲線出階段：曲線出現(xiàn)水平線段，現(xiàn)水平線段，dadt與與KI幾乎無(wú)關(guān)。幾乎無(wú)關(guān)。因?yàn)檫@時(shí)裂紋尖端因?yàn)檫@時(shí)裂紋尖端發(fā)生分叉現(xiàn)象（老發(fā)生分叉現(xiàn)象（老裂紋不擴(kuò)展），裂裂紋不擴(kuò)展

22、），裂紋擴(kuò)展主要受電化紋擴(kuò)展主要受電化學(xué)過(guò)程控制，故與學(xué)過(guò)程控制，故與材料和環(huán)境密切相材料和環(huán)境密切相關(guān)。關(guān)。 第第階段：裂紋長(zhǎng)階段：裂紋長(zhǎng)度已接近臨界尺寸，度已接近臨界尺寸，dadt又明顯地依又明顯地依賴于賴于KI，dadt隨隨KI增大而急劇增大。增大而急劇增大。這時(shí)材料進(jìn)入失穩(wěn)這時(shí)材料進(jìn)入失穩(wěn)擴(kuò)展的擴(kuò)展的過(guò)渡區(qū)過(guò)渡區(qū)。當(dāng)。當(dāng)KI達(dá)到達(dá)到KIC時(shí)便失穩(wěn)時(shí)便失穩(wěn)擴(kuò)展而斷裂。擴(kuò)展而斷裂。 第第階段時(shí)間越長(zhǎng)，材料抗應(yīng)力腐階段時(shí)間越長(zhǎng)，材料抗應(yīng)力腐蝕性能越好。如果通過(guò)試驗(yàn)測(cè)出某蝕性能越好。如果通過(guò)試驗(yàn)測(cè)出某種材料在第種材料在第階段的階段的dadt值值及第及第階段結(jié)束時(shí)的階段結(jié)束時(shí)的KI值值，就可估算

23、出，就可估算出機(jī)件在應(yīng)力腐蝕條件下的剩余壽命。機(jī)件在應(yīng)力腐蝕條件下的剩余壽命。 四、防止應(yīng)力腐蝕的措施四、防止應(yīng)力腐蝕的措施 (1)合理選擇金屬材料合理選擇金屬材料 針對(duì)機(jī)件所受的應(yīng)力針對(duì)機(jī)件所受的應(yīng)力和接觸的化學(xué)介質(zhì)，選用耐應(yīng)力腐蝕的金屬和接觸的化學(xué)介質(zhì)，選用耐應(yīng)力腐蝕的金屬材料，這是一個(gè)基本原則。例如，銅對(duì)氨的材料，這是一個(gè)基本原則。例如，銅對(duì)氨的應(yīng)力腐蝕敏感性很高，因此，接觸氨的機(jī)件應(yīng)力腐蝕敏感性很高，因此，接觸氨的機(jī)件就應(yīng)避免使用銅合金。又如，在高濃度氯化就應(yīng)避免使用銅合金。又如，在高濃度氯化物介質(zhì)中，一般物介質(zhì)中，一般可選用可選用不含鎳、銅或僅含微不含鎳、銅或僅含微量鎳、銅的低碳高鉻

24、鐵素體不銹鋼，或含硅量鎳、銅的低碳高鉻鐵素體不銹鋼，或含硅較高的鉻鎳不銹鋼，也可選用鎳基和鐵鎳較高的鉻鎳不銹鋼，也可選用鎳基和鐵鎳基耐蝕合金。基耐蝕合金。 此外，在選材時(shí)還應(yīng)盡可能選用此外，在選材時(shí)還應(yīng)盡可能選用KIscc較高較高的合金，以提高機(jī)件抗應(yīng)力腐蝕的能力。的合金，以提高機(jī)件抗應(yīng)力腐蝕的能力。 (2)減少或消除機(jī)件中的殘余拉應(yīng)力減少或消除機(jī)件中的殘余拉應(yīng)力 殘余拉應(yīng)力是產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的重要?dú)堄嗬瓚?yīng)力是產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的重要原因，主要是由于金屬機(jī)件的設(shè)計(jì)和原因，主要是由于金屬機(jī)件的設(shè)計(jì)和加工工藝不合理而產(chǎn)生的。因此，應(yīng)加工工藝不合理而產(chǎn)生的。因此，應(yīng)盡量減少機(jī)件上的應(yīng)力集中，加熱和盡量減少機(jī)件

25、上的應(yīng)力集中，加熱和冷卻要均勻。必要時(shí)可采用退火工藝?yán)鋮s要均勻。必要時(shí)可采用退火工藝以消除應(yīng)力。如果能采用噴丸或其他以消除應(yīng)力。如果能采用噴丸或其他表面處理方法，使機(jī)件表層中產(chǎn)生一表面處理方法，使機(jī)件表層中產(chǎn)生一定的殘余壓應(yīng)力，則更為有效。定的殘余壓應(yīng)力，則更為有效。 (3)改善化學(xué)介質(zhì)改善化學(xué)介質(zhì) 可從兩方面考慮：一方面設(shè)法減少和可從兩方面考慮：一方面設(shè)法減少和消除促進(jìn)應(yīng)力腐蝕開裂的有害化學(xué)離子，消除促進(jìn)應(yīng)力腐蝕開裂的有害化學(xué)離子，例如，通過(guò)水凈化處理，降低冷卻水與例如，通過(guò)水凈化處理，降低冷卻水與蒸汽中的氯離子含量，對(duì)預(yù)防奧氏體不蒸汽中的氯離子含量，對(duì)預(yù)防奧氏體不銹鋼的氯脆十分有效；另一方

26、面，也可銹鋼的氯脆十分有效；另一方面，也可在化學(xué)介質(zhì)中添加緩蝕劑，例如，在高在化學(xué)介質(zhì)中添加緩蝕劑，例如，在高溫水中加入溫水中加入30010-6磷酸鹽，可使鉻鎳磷酸鹽，可使鉻鎳奧氏體不銹鋼抗應(yīng)力腐蝕性能大為提高。奧氏體不銹鋼抗應(yīng)力腐蝕性能大為提高。 (4)采用電化學(xué)保護(hù)采用電化學(xué)保護(hù) 由于金屬在化學(xué)由于金屬在化學(xué)介質(zhì)中只有在一定的電極電位范圍內(nèi)介質(zhì)中只有在一定的電極電位范圍內(nèi)才會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象，因此，采用才會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象，因此，采用外加電位的方法，使金屬在化學(xué)介質(zhì)外加電位的方法，使金屬在化學(xué)介質(zhì)中的電位遠(yuǎn)離應(yīng)力腐蝕敏感電位區(qū)域，中的電位遠(yuǎn)離應(yīng)力腐蝕敏感電位區(qū)域，也是防止應(yīng)力腐蝕的一種措施

27、，一般也是防止應(yīng)力腐蝕的一種措施，一般采用陰極保護(hù)法。但高強(qiáng)度鋼或其他采用陰極保護(hù)法。但高強(qiáng)度鋼或其他氫脆敏感的材料，不能采用陰極保護(hù)氫脆敏感的材料，不能采用陰極保護(hù)法。法。 第二節(jié)第二節(jié) 氫氫 脆脆 一、氫在金屬中的存在形式一、氫在金屬中的存在形式 由于由于氫和應(yīng)力氫和應(yīng)力的共同作用而導(dǎo)致金屬材的共同作用而導(dǎo)致金屬材料產(chǎn)生脆性斷裂的現(xiàn)象，稱為氫脆斷裂料產(chǎn)生脆性斷裂的現(xiàn)象，稱為氫脆斷裂(簡(jiǎn)稱氫脆簡(jiǎn)稱氫脆)。 金屬中氫的來(lái)源可分為金屬中氫的來(lái)源可分為“內(nèi)含的內(nèi)含的”和和“外來(lái)的外來(lái)的”兩種。前者是指金屬在熔煉兩種。前者是指金屬在熔煉過(guò)程中及隨后的加工制造過(guò)程過(guò)程中及隨后的加工制造過(guò)程(如焊接、如

28、焊接、酸洗、電鍍等酸洗、電鍍等)中吸收的氫；后者則是金中吸收的氫；后者則是金屬機(jī)件在服役時(shí)從含氫環(huán)境介質(zhì)中吸收屬機(jī)件在服役時(shí)從含氫環(huán)境介質(zhì)中吸收的氫。的氫。 在一般情況下，氫以間隙原子狀態(tài)固溶在一般情況下，氫以間隙原子狀態(tài)固溶在金屬中，對(duì)于大多數(shù)工業(yè)合金，氫的在金屬中，對(duì)于大多數(shù)工業(yè)合金，氫的溶解度隨溫度降低而降低。溶解度隨溫度降低而降低。 氫在金屬中也可通過(guò)擴(kuò)散聚集在較大的氫在金屬中也可通過(guò)擴(kuò)散聚集在較大的缺陷缺陷(如空洞、氣泡、裂紋等如空洞、氣泡、裂紋等)處，以氫處，以氫分子狀態(tài)存在。分子狀態(tài)存在。 氫還可能和一些過(guò)渡族、稀土或堿土金氫還可能和一些過(guò)渡族、稀土或堿土金屬元素作用生成氫化物。

29、屬元素作用生成氫化物。 氫可以與金屬中的第二相作用生成氣體氫可以與金屬中的第二相作用生成氣體產(chǎn)物，如鋼中的氫可以和滲碳體中的碳產(chǎn)物，如鋼中的氫可以和滲碳體中的碳原子作用形成甲烷等。原子作用形成甲烷等。 二、氫脆類型及其特征二、氫脆類型及其特征 在任何情況下，氫對(duì)金屬性能的在任何情況下，氫對(duì)金屬性能的影響都是有害的。影響都是有害的。氫可通過(guò)不同氫可通過(guò)不同的機(jī)制使金屬脆化，因而氫脆的的機(jī)制使金屬脆化，因而氫脆的種類很多。常見(jiàn)的幾種氫脆現(xiàn)象種類很多。常見(jiàn)的幾種氫脆現(xiàn)象及其特征簡(jiǎn)介如下。及其特征簡(jiǎn)介如下。 1氫蝕氫蝕 這是由于氫與金屬中的第二相作用生成高這是由于氫與金屬中的第二相作用生成高壓氣體，使

30、基體金屬晶界結(jié)合力減弱而導(dǎo)致壓氣體，使基體金屬晶界結(jié)合力減弱而導(dǎo)致金屬脆化。如碳鋼在金屬脆化。如碳鋼在300500的高壓氫氣的高壓氫氣氛中工作時(shí)，由于氫與鋼中的碳化物作用生氛中工作時(shí)，由于氫與鋼中的碳化物作用生成高壓的成高壓的CH4氣泡，當(dāng)氣泡在晶界上達(dá)到一氣泡，當(dāng)氣泡在晶界上達(dá)到一定密度后，金屬的塑性將大幅度降低。定密度后，金屬的塑性將大幅度降低。這種這種氫脆現(xiàn)象的斷裂源產(chǎn)生在機(jī)件與高溫、高壓氫脆現(xiàn)象的斷裂源產(chǎn)生在機(jī)件與高溫、高壓氫氣相接觸的部位。氫氣相接觸的部位。對(duì)碳鋼來(lái)說(shuō)，溫度低于對(duì)碳鋼來(lái)說(shuō)，溫度低于220時(shí)不產(chǎn)生氫蝕。時(shí)不產(chǎn)生氫蝕。 氫蝕斷裂的宏觀斷口形貌呈氧化色，顆粒氫蝕斷裂的宏觀斷

31、口形貌呈氧化色，顆粒狀。微觀斷口上狀。微觀斷口上晶界晶界明顯加寬，呈沿晶斷裂。明顯加寬，呈沿晶斷裂。 2白點(diǎn)白點(diǎn)(發(fā)裂發(fā)裂) 當(dāng)鋼中含有過(guò)量的氫時(shí)，隨著溫度降當(dāng)鋼中含有過(guò)量的氫時(shí)，隨著溫度降低氫在鋼中的溶解度減小。如果過(guò)飽和低氫在鋼中的溶解度減小。如果過(guò)飽和的氫未能擴(kuò)散逸出，便聚集在某些缺陷的氫未能擴(kuò)散逸出，便聚集在某些缺陷處而形成氫分子。此時(shí)，氫的體積發(fā)生處而形成氫分子。此時(shí)，氫的體積發(fā)生急劇膨脹，內(nèi)壓力很大足以將金屬局部急劇膨脹，內(nèi)壓力很大足以將金屬局部撕裂，而形成微裂紋。這種微裂紋的斷撕裂，而形成微裂紋。這種微裂紋的斷面呈圓形或橢圓形，顏色為銀白色，故面呈圓形或橢圓形，顏色為銀白色，故稱

32、為白點(diǎn)。在稱為白點(diǎn)。在Cr-Ni結(jié)構(gòu)鋼的大鍛件中白結(jié)構(gòu)鋼的大鍛件中白點(diǎn)是一種嚴(yán)重缺陷，歷史上曾因此造成點(diǎn)是一種嚴(yán)重缺陷，歷史上曾因此造成許多重大事故。許多重大事故。 下圖為下圖為10CrNiMoV鋼鍛材調(diào)質(zhì)后縱斷鋼鍛材調(diào)質(zhì)后縱斷面上的白點(diǎn)形貌。人們對(duì)白點(diǎn)的成因面上的白點(diǎn)形貌。人們對(duì)白點(diǎn)的成因及防止方法已進(jìn)行了大量而詳盡的研及防止方法已進(jìn)行了大量而詳盡的研究，成功地采用了精煉除氣、鍛后緩究，成功地采用了精煉除氣、鍛后緩冷或等溫退火，以及在鋼中加入稀土冷或等溫退火，以及在鋼中加入稀土或其他微量元素等方法，可使白點(diǎn)減或其他微量元素等方法，可使白點(diǎn)減弱或消除。弱或消除。 3氫化物致脆氫化物致脆 對(duì)于對(duì)

33、于B或或VB族金屬族金屬(如純鈦、如純鈦、鈦鈦合金、鎳、釩、鋯、鈮及其合金合金、鎳、釩、鋯、鈮及其合金)，由，由于它們與氫有較大的親和力，極易生成于它們與氫有較大的親和力，極易生成脆性氫化物，使金屬脆化。例如，在室脆性氫化物，使金屬脆化。例如，在室溫下，氫在溫下，氫在鈦中的溶解度較小，鈦鈦中的溶解度較小，鈦與氫又具有較大的化學(xué)親和力，因此容與氫又具有較大的化學(xué)親和力，因此容易形成氫化鈦易形成氫化鈦(TiHx)而產(chǎn)生氫脆。而產(chǎn)生氫脆。 4氫致延滯斷裂氫致延滯斷裂 高強(qiáng)度鋼或高強(qiáng)度鋼或+鈦合金中，含有適量鈦合金中，含有適量的處于固溶狀態(tài)的氫，在低于屈服強(qiáng)的處于固溶狀態(tài)的氫，在低于屈服強(qiáng)度的應(yīng)力持續(xù)

34、作用下，經(jīng)過(guò)一段孕育度的應(yīng)力持續(xù)作用下，經(jīng)過(guò)一段孕育期后，在金屬內(nèi)部，特別是在三向拉期后，在金屬內(nèi)部，特別是在三向拉應(yīng)力區(qū)形成裂紋，裂紋逐步擴(kuò)展，最應(yīng)力區(qū)形成裂紋，裂紋逐步擴(kuò)展，最后突然發(fā)生脆性斷裂。這種由于氫的后突然發(fā)生脆性斷裂。這種由于氫的作用而產(chǎn)生的延滯斷裂現(xiàn)象稱為氫致作用而產(chǎn)生的延滯斷裂現(xiàn)象稱為氫致延滯斷裂。延滯斷裂。工程上所說(shuō)的氫脆，大多工程上所說(shuō)的氫脆，大多數(shù)是指這類氫脆而言的。數(shù)是指這類氫脆而言的。 氫致延滯斷裂的特點(diǎn)：氫致延滯斷裂的特點(diǎn)： 1)只在一定溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，如高強(qiáng)度只在一定溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，如高強(qiáng)度鋼多出現(xiàn)在鋼多出現(xiàn)在-100150之間，而以室之間，而以室溫下最敏感。溫

35、下最敏感。2)提高應(yīng)變速率，材料對(duì)氫脆的敏感性提高應(yīng)變速率，材料對(duì)氫脆的敏感性降低。因此，只有在慢速加載試驗(yàn)中降低。因此，只有在慢速加載試驗(yàn)中才能顯示這類脆性。才能顯示這類脆性。3)此類氫脆顯著降低金屬材料的斷后伸長(zhǎng)此類氫脆顯著降低金屬材料的斷后伸長(zhǎng)率，但含氫量超過(guò)一定數(shù)值后，斷后伸率，但含氫量超過(guò)一定數(shù)值后，斷后伸長(zhǎng)率不再變化，而斷面收縮率則隨含氫長(zhǎng)率不再變化，而斷面收縮率則隨含氫量增加不斷下降，且材料強(qiáng)度越高，下量增加不斷下降，且材料強(qiáng)度越高，下降越劇烈。降越劇烈。4)高強(qiáng)度鋼的氫致延滯斷裂還具有可逆性，高強(qiáng)度鋼的氫致延滯斷裂還具有可逆性，即鋼材經(jīng)低應(yīng)力慢速應(yīng)變后，由于氫脆即鋼材經(jīng)低應(yīng)力慢

36、速應(yīng)變后，由于氫脆使塑性降低。如果卸除載荷，停留一段使塑性降低。如果卸除載荷，停留一段時(shí)間再進(jìn)行高速加載，則鋼的塑性可以時(shí)間再進(jìn)行高速加載，則鋼的塑性可以得到恢復(fù)，氫脆現(xiàn)象消除。得到恢復(fù)，氫脆現(xiàn)象消除。 三、鋼的氫致延滯斷裂機(jī)理三、鋼的氫致延滯斷裂機(jī)理 高強(qiáng)度鋼對(duì)氫致延滯斷裂非常敏感。其斷裂高強(qiáng)度鋼對(duì)氫致延滯斷裂非常敏感。其斷裂過(guò)程也可分為三個(gè)階段，即孕育階段、裂紋過(guò)程也可分為三個(gè)階段，即孕育階段、裂紋亞穩(wěn)擴(kuò)展階段及失穩(wěn)擴(kuò)展階段。亞穩(wěn)擴(kuò)展階段及失穩(wěn)擴(kuò)展階段。 鋼的表面單純吸附氫原子是不會(huì)產(chǎn)生氫脆的，鋼的表面單純吸附氫原子是不會(huì)產(chǎn)生氫脆的，氫必須進(jìn)入氫必須進(jìn)入-Fe-Fe晶格中并偏聚到一定濃度后

37、晶格中并偏聚到一定濃度后才能形成裂紋。因此，才能形成裂紋。因此，由環(huán)境介質(zhì)中的氫引由環(huán)境介質(zhì)中的氫引起氫致延滯斷裂必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟起氫致延滯斷裂必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟，即氫原，即氫原子進(jìn)入鋼中、氫在鋼中遷移和氫的偏聚。這子進(jìn)入鋼中、氫在鋼中遷移和氫的偏聚。這三個(gè)步驟都需要時(shí)間，這就是氫致延滯斷裂三個(gè)步驟都需要時(shí)間，這就是氫致延滯斷裂的孕育階段。的孕育階段。 鋼中的氫一般固溶于鋼中的氫一般固溶于-Fe-Fe晶格中，使晶格中，使晶格產(chǎn)生膨脹性彈性畸變。當(dāng)有刃型晶格產(chǎn)生膨脹性彈性畸變。當(dāng)有刃型位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)存在時(shí)，氫原子便與位位錯(cuò)的應(yīng)力場(chǎng)存在時(shí)，氫原子便與位錯(cuò)產(chǎn)生交互作用，遷移到位錯(cuò)線附近錯(cuò)產(chǎn)生交互作用，遷

38、移到位錯(cuò)線附近的拉應(yīng)力區(qū)，形成氫氣團(tuán)。顯然，在的拉應(yīng)力區(qū)，形成氫氣團(tuán)。顯然，在位錯(cuò)密度較高的區(qū)域，其氫的濃度也位錯(cuò)密度較高的區(qū)域，其氫的濃度也較高。較高。 由于氫使由于氫使-Fe-Fe晶格膨脹，故拉應(yīng)力將晶格膨脹，故拉應(yīng)力將促進(jìn)氫的溶解。在外加應(yīng)力作用下，促進(jìn)氫的溶解。在外加應(yīng)力作用下，金屬中已形成裂紋的尖端是金屬中已形成裂紋的尖端是三向拉應(yīng)三向拉應(yīng)力區(qū)力區(qū)，因而氫原子易于向裂紋尖端區(qū)，因而氫原子易于向裂紋尖端區(qū)域聚集。氫原子一般偏聚在裂紋尖端域聚集。氫原子一般偏聚在裂紋尖端塑性區(qū)與彈性區(qū)的界面上，當(dāng)偏聚濃塑性區(qū)與彈性區(qū)的界面上，當(dāng)偏聚濃度再次達(dá)到臨界值時(shí)，便使這個(gè)區(qū)域度再次達(dá)到臨界值時(shí)，便使這個(gè)區(qū)域明顯脆化而形成新裂紋。明顯脆化而形成新裂紋。 新裂紋與原裂紋的尖端新裂紋與原裂紋的尖端相匯合，裂紋便擴(kuò)展一相匯合，裂紋便擴(kuò)展一段距離，隨后又停止。段距離，隨后又停止。以后是再孕育、再擴(kuò)展；以后是再孕育、再擴(kuò)展；最后，當(dāng)裂紋經(jīng)亞穩(wěn)擴(kuò)最后，當(dāng)裂紋經(jīng)亞穩(wěn)擴(kuò)展達(dá)到臨界尺寸時(shí)便失展達(dá)到臨界尺寸時(shí)便失穩(wěn)擴(kuò)展而斷裂。因此，穩(wěn)擴(kuò)展而斷裂。因此，氫致裂紋的擴(kuò)展方式是氫致裂紋的擴(kuò)展方式是步進(jìn)式步進(jìn)式，這是與應(yīng)力腐，這是與應(yīng)力腐蝕裂紋漸進(jìn)式擴(kuò)展方式蝕裂紋漸進(jìn)式擴(kuò)展方式不同的。不同的。 四、防止氫脆的措施四、防止氫脆的措施1 1環(huán)境因素環(huán)境因素 設(shè)