金屬常見的金屬腐蝕形式

關(guān)于金屬常見的金屬腐蝕形式第1頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六全面腐蝕和局部腐蝕全面腐蝕：腐蝕在整個(gè)金屬表面上進(jìn)行的腐蝕。特點(diǎn)：腐蝕分布較均勻，壽命可預(yù)測(cè)；腐蝕量大（A↑m↑）因全面腐蝕造成的設(shè)備事故占總事故的13.4%。第2頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六局部腐蝕：腐蝕只集中在金屬表面局部區(qū)域上進(jìn)行，其余大部分區(qū)域幾乎不腐蝕，這種破壞現(xiàn)象稱為局部腐蝕。特點(diǎn)：面積可大可?。环N類：電偶腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕破裂等第3頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六全面腐蝕31.5%應(yīng)力腐蝕破裂21.6%腐蝕疲勞1.8%小孔腐蝕15.7%晶間腐蝕10.2%磨損腐蝕9.0%縫隙腐蝕1.8%選擇性腐蝕1.1%全面腐蝕8.5%應(yīng)力腐蝕破裂45.6%腐蝕疲勞8.5%小孔腐蝕21.6%晶間腐蝕4.9%高溫氧化4.9%氫脆3.0%Table1:1968~1969年美國(guó)Dupont公司金屬材料破損調(diào)查Table2:1976年日本Mitsubishi化工機(jī)械公司化工裝置損壞調(diào)查第4頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六全面腐蝕與局部腐蝕的比較比較項(xiàng)目全面腐蝕局部腐蝕腐蝕形貌腐蝕分布在整個(gè)金屬表面腐蝕破壞主要集中在一定區(qū)域腐蝕電池陰陽(yáng)極在表面上變化，陰陽(yáng)極無(wú)法辨別陰陽(yáng)極在微觀上可以分析電極面積陰極=陽(yáng)極陽(yáng)極<<陰極電位陰極=陽(yáng)極=腐蝕(混合)陰極<陽(yáng)極腐蝕產(chǎn)物可能對(duì)金屬具有保護(hù)作用Ec=Ea=Ecorr無(wú)法保護(hù)作用Ec≠Ea第5頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六電偶腐蝕又稱接觸腐蝕或雙金屬腐蝕。合金中呈現(xiàn)不同電極電位的金屬相、化合物、組分元素的貧化或富集區(qū)及氧化膜、鈍化與濃差效應(yīng)→腐蝕微電池→電偶型腐蝕。這些微區(qū)中的電偶現(xiàn)象通常稱為腐蝕微電池，不稱作電偶腐蝕。陰極保護(hù)效應(yīng)本質(zhì)：電偶對(duì)腐蝕電位不同→腐蝕電池。第6頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六電偶腐蝕第7頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六電偶序金屬在一定條件下測(cè)得的穩(wěn)定電位的排序。第8頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六第9頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六應(yīng)用電偶序應(yīng)注意關(guān)注電偶對(duì)在排序中的位置而不是電極電位。位置接近的電偶對(duì)電極電位數(shù)值相差不大，通常無(wú)明顯電偶效應(yīng)。避免兩種相距較遠(yuǎn)的金屬的聯(lián)合使用第10頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六影響因素環(huán)境因素：腐蝕介質(zhì)的不同可使金屬的極性發(fā)生變化。如：

Fe-Zn+水溶液→Zn被腐蝕，F(xiàn)e被保護(hù)加熱至＞82℃，Zn表面的腐蝕產(chǎn)物成為陰極，而Fe被腐蝕。第11頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六影響因素面積效應(yīng)第12頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六面積效應(yīng)第13頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六第14頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六防止電偶腐蝕設(shè)計(jì)材料的選擇，避免大陰極小陽(yáng)極；不同金屬相連時(shí)應(yīng)加以絕緣；涂層保護(hù)；緩蝕劑；控制維持陽(yáng)極過(guò)程的去極劑；易腐蝕的陽(yáng)極部件應(yīng)易于更換和修理。第15頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六點(diǎn)蝕金屬的大部分表面不發(fā)生腐蝕或腐蝕很輕微，但局部地方出現(xiàn)腐蝕小孔并向深處發(fā)展的現(xiàn)象，稱為小孔腐蝕或點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕是一種破壞性和隱患大的腐蝕形態(tài)之一，它使失重很小的情況下，設(shè)備就會(huì)發(fā)生穿孔破壞，造成介質(zhì)流失，設(shè)備報(bào)廢。第16頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六點(diǎn)蝕特點(diǎn)腐蝕沿重力方向，孔深＞＞孔徑；破壞性強(qiáng)，一旦發(fā)生，V腐↑；多發(fā)生在有自鈍化性能的金屬上；小孔腐蝕發(fā)生于有特殊離子的介質(zhì)中，溶液中存在活性陰離子，是發(fā)生小孔腐蝕的必要條件。第17頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六腐蝕機(jī)理小孔腐蝕的過(guò)程包括：

1、在鈍態(tài)金屬表面上小孔的成核；

2、小孔的成長(zhǎng)。在某些條件下，小孔內(nèi)的金屬表面會(huì)重新鈍化。使小孔腐蝕停止成長(zhǎng)。第18頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六形核

在鈍態(tài)金屬表面上，點(diǎn)蝕核優(yōu)先在一些敏感位置上形成，這些敏感位置(即腐蝕活性點(diǎn))包括：晶界(特別是有碳化物析出的晶界)，晶格缺陷。非金屬夾雜，特別是硫化物，如FeS、MnS是最為敏感的活性點(diǎn)。鈍化膜的薄弱點(diǎn)(如位錯(cuò)露頭、劃傷等)。第19頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六成長(zhǎng)第20頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六影響點(diǎn)蝕的因素材料因素環(huán)境因素第21頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六金屬的性質(zhì)鋁及其合金在含鹵素離子的介質(zhì)中遭受點(diǎn)蝕，是與氧化膜的狀態(tài)，第二相的存在、合金的退火溫度及時(shí)間有關(guān)。鐵如果處于鈍態(tài)，并且溶液中同時(shí)存在Cl-、Br-、I-或ClO4-，它在酸性、中性及堿性溶液中均遭受小孔腐蝕。鈦的小孔腐蝕僅發(fā)生在高濃度氯化物的沸騰溶液中(42%MgCl2;61%CaCl2;86%ZnCl2均指質(zhì)量分?jǐn)?shù))以及加有少量水的溴的甲醇溶液中。鎳在含有Cl-、Br-、I-的溶液中陽(yáng)極極化時(shí)，發(fā)生小孔腐蝕。不銹鋼中Cr、Mo、N及Ni含量增加，會(huì)提高對(duì)其對(duì)小孔腐蝕的耐蝕性。Cr提高鈍化膜的穩(wěn)定性，Mo抑制金屬溶解。第22頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六合金元素提高抗點(diǎn)蝕性能的元素

Cr、Mo、Ni、V、Si、N、Ag促進(jìn)點(diǎn)蝕的元素

Mn、S、Ti、Nb第23頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六冷加工和熱處理冷加工使點(diǎn)蝕密度↑尺寸↓；熱處理影響大：A不銹鋼經(jīng)固溶處理，具有最佳的耐點(diǎn)蝕性能。表面狀態(tài)

粗糙度↑點(diǎn)蝕↑第24頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六影響點(diǎn)蝕的因素:腐蝕性介質(zhì)

通常含鹵素離子的溶液會(huì)使金屬發(fā)生小孔腐蝕?？孜g受鹵素離子的種類、濃度和與其共存的其他陰離子的種類和濃度的影響。鹵素化合物中Cl-

的侵蝕性高于Br-和I-。在陽(yáng)極極化時(shí)，介質(zhì)中只要含有氯離子，即可導(dǎo)致金屬發(fā)生孔蝕，且隨介質(zhì)中氯離子濃度的增加，孔蝕電位下降，使孔蝕易于發(fā)生。第25頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六影響點(diǎn)蝕的因素:電位與pH值Pourbaix（腐蝕科學(xué)和電化學(xué)領(lǐng)域國(guó)際知名的科學(xué)家）實(shí)測(cè)了鐵在10-2mol/L氯化物系統(tǒng)的E—pH圖，并敘述了臨界電位即鈍態(tài)區(qū)和孔蝕區(qū)的界限。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：隨著電極電位升高，點(diǎn)蝕敏感性加?。欢S著pH值的增高，點(diǎn)蝕傾向反而減小。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：點(diǎn)蝕與電極電位和pH值有著密切的關(guān)系。第26頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六影響點(diǎn)蝕的因素:流動(dòng)狀態(tài)

在流動(dòng)介質(zhì)中金屬不容易發(fā)生孔蝕，而在停滯液體中容易發(fā)生，這是因?yàn)榻橘|(zhì)流動(dòng)有利于消除溶液的不均勻性，所以輸送海水的不銹鋼泵在停運(yùn)期間應(yīng)將泵內(nèi)海水排盡。第27頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六點(diǎn)蝕的控制

改善介質(zhì)環(huán)境：減輕介質(zhì)環(huán)境的侵蝕性，包括減少或消除Cl-等鹵素離子，特別是防止溶液局部濃縮；避免氧化性陽(yáng)離子；加入某些緩蝕性陰離子；提高pH值；降低環(huán)境溫度；使溶液流動(dòng)或加攪拌等都可減少孔蝕的發(fā)生。第28頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六點(diǎn)蝕的控制

緩蝕劑的應(yīng)用：加入點(diǎn)蝕緩蝕劑是有效手段之一。通常，點(diǎn)蝕的嚴(yán)重程度不僅與溶液中的侵蝕性離子的濃度有關(guān)之外，還與非侵蝕性離子的濃度有關(guān)。第29頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六點(diǎn)蝕的控制

電化學(xué)保護(hù)：對(duì)金屬設(shè)備、裝置采用電化學(xué)保護(hù)是防止點(diǎn)蝕發(fā)生的較好措施。陰極極化使電位低于保護(hù)電位Ep，使設(shè)備材料處于穩(wěn)定的鈍化區(qū)。第30頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六點(diǎn)蝕的控制

合理選擇耐蝕材料：使用含有抗點(diǎn)蝕最為有效的元素如Cr、Mo、Ni等的不銹鋼，在含氯離子介質(zhì)中可得到較好的抗點(diǎn)蝕性能，這些元素含量愈高，抗蝕性能愈好。應(yīng)根據(jù)對(duì)耐蝕性的要求，介質(zhì)的侵蝕性以及經(jīng)濟(jì)性能等各方面的要求選用適當(dāng)?shù)牟牧?。?1頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六3.4縫隙腐蝕第32頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六

縫隙腐蝕概念在電解液中，金屬與金屬或金屬與非金屬表面之間構(gòu)成狹窄的縫隙，縫隙內(nèi)有關(guān)物質(zhì)的移動(dòng)受到了阻滯，形成濃差電池，從而產(chǎn)生局部腐蝕，這種腐蝕被稱為縫隙腐蝕。這種腐蝕常發(fā)生在墊圈、鉚接、螺釘連接的接縫處，搭接的焊接接頭、閥座、堆積的金屬片間等處。第33頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六形成縫隙腐蝕的條件縫隙：0.025～0.1mm；腐蝕介質(zhì)存在；自鈍化金屬敏感性高。第34頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六縫隙腐蝕特征幾乎所有的金屬和合金，以及金屬與非金屬之間的連接都會(huì)發(fā)生縫隙腐蝕幾乎所有的腐蝕介質(zhì)（包括淡水）都能引走縫隙腐蝕，而含有氯離子的溶液最易引起縫隙腐蝕。第35頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六縫隙腐蝕的機(jī)理腐蝕初期，氧去極化腐濁在縫隙內(nèi)、外均勻地進(jìn)行。

陽(yáng)極：Fe

→

Fe2+

+

2e

陰極：O2

+

2H2O

+4e→

4OH-

第36頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六機(jī)理因介質(zhì)滯流，氧只能以擴(kuò)散方式向縫內(nèi)傳遞，縫內(nèi)、外構(gòu)成了宏觀上的氧濃差電池，縫內(nèi)為陽(yáng)極，縫外為陰極。

——縫隙腐蝕的起因?？p內(nèi)：Fe

→

Fe2+

+

2e

縫外：O2

+

2H2O

+4e→

4OH-第37頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六機(jī)理陰、陽(yáng)極分離，二次腐蝕產(chǎn)物在縫口形成，逐步形成為閉塞電池。形成一個(gè)自催化過(guò)程，使縫內(nèi)金屬的溶解速度加速進(jìn)行下去。

第38頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六影響縫隙腐蝕的因素金屬的性質(zhì)

自鈍化能力越強(qiáng)，發(fā)生縫隙腐蝕的敏感性就越大。縫隙幾何形狀的影響

間隙的寬度和深度以及內(nèi)外面積比。

環(huán)境因素的影響除了氯離子外，溴離子和碘離子也能引起縫隙腐蝕。介質(zhì)溶解氧的濃度大時(shí)也會(huì)引起縫隙腐蝕。

溫度越高，發(fā)生縫隙腐蝕的危險(xiǎn)性越大。

第39頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六防止縫隙腐蝕的措施消除縫隙：采用焊接和填料（不吸濕）；選擇耐縫隙腐蝕的材料；進(jìn)行合理的防蝕設(shè)計(jì)；采用電化學(xué)保護(hù)和緩蝕劑保護(hù)。

第40頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六第41頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六第42頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六3.5晶間腐蝕第43頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六晶間腐蝕定義沿著或緊挨著金屬的晶粒邊界發(fā)生的腐蝕稱為晶間腐蝕。由微電池作用而引起局部破壞，這種局部破壞是從表面開始，沿晶界向內(nèi)發(fā)展，直至整個(gè)金屬由于晶界破壞而完全喪失強(qiáng)度。這是一種危害很大的局部腐蝕。第44頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六第45頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六晶間腐蝕的產(chǎn)生內(nèi)因：即金屬或合金本身晶粒與晶界化學(xué)成分差異、晶界結(jié)構(gòu)、元素的固溶特點(diǎn)、沉淀析出過(guò)程、固態(tài)擴(kuò)散等金屬學(xué)問(wèn)題，導(dǎo)致電化學(xué)不均勻性，使金屬具有品間腐蝕傾向。外因：在腐蝕介質(zhì)中能顯示晶粒與晶界的電化學(xué)不均勻性。第46頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六晶間腐蝕機(jī)理

1、貧鉻理論：又統(tǒng)稱為貧乏理論，最早發(fā)現(xiàn)于奧氏體不銹鋼。多數(shù)奧氏體不銹鋼出廠時(shí)都經(jīng)過(guò)固熔處理，在使用時(shí)當(dāng)鋼中含碳量大于0.03％時(shí)，在敏化溫度下使用或熱處理，就會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕。第47頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六敏化熱處理●使不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕傾向的熱處理叫做敏化熱處理。奧氏體不銹鋼的敏化熱處理范圍為450C—850C。當(dāng)奧氏體不銹鋼在這個(gè)溫度范圍較長(zhǎng)時(shí)間加熱(如焊接)或緩慢冷卻，就產(chǎn)生了晶間腐蝕敏感性。鐵素體不銹鋼的敏化溫度在900C以上，而在700-800C退火可以消除晶間腐蝕傾向。第48頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六

敏化處理對(duì)不銹鋼晶間腐蝕的影響，與加熱溫度、加熱時(shí)間都有關(guān)系。將處理后的試樣進(jìn)行試驗(yàn)，把結(jié)果表示在以加熱溫度(T)和加熱時(shí)間(T)為縱、橫坐標(biāo)的圖上，發(fā)生晶間腐蝕的區(qū)域的邊界稱為TTS曲線(S表示晶間腐蝕敏感性)。

TTS曲線清楚地表明被試驗(yàn)不銹鋼敏化處理的溫度和時(shí)間范圍。TTS曲線第49頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六1100

1000900800700600500400溫度(攝氏度)不發(fā)生晶間腐蝕區(qū)0.0150.151.5151501500加熱時(shí)間(小時(shí))

0.05%C-18.48%Cr-9.34%Ni不銹鋼的晶間腐蝕范圍(TTS曲線)(根據(jù)Cihaletal.)試驗(yàn)方法:CuSO4+H2SO4+Cu屑,24小時(shí)第50頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六12001000

8000溫度(攝氏度)0.170.5246810晶間腐蝕無(wú)晶間腐蝕加熱時(shí)間(小時(shí))00Cr25不銹鋼的晶間腐蝕T-T-S曲線(固溶處理后再施以如圖所示之熱處理后空冷,按CuSO4-H2SO4-Cu屬法檢驗(yàn))(根據(jù)TokapeBa)第51頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六原因及本質(zhì)第52頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六

2、晶界雜質(zhì)選擇溶解理論

當(dāng)晶界上析出了σ相(FeCr金屬間化合物)，或是有雜質(zhì)(如磷、硅)偏析，在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中便會(huì)發(fā)生選擇性溶解，從而造成晶間腐蝕。第53頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六

上述兩種解釋晶間腐蝕機(jī)理的理論各自適用于一定合金的組織狀態(tài)和一定的介質(zhì)，不是互相排斥而是互相補(bǔ)充的。但應(yīng)該看到，最常見的晶間腐蝕多數(shù)是在弱氧化性或氧化性性介質(zhì)中發(fā)生的，因而對(duì)絕大多數(shù)的腐蝕實(shí)例都可以用貧化理論來(lái)解釋。對(duì)不銹鋼尤其如此。引起常用奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的介質(zhì)，主要有兩類。一類是氧化性或弱氧化性介質(zhì)，一類是強(qiáng)氧化性介質(zhì)。前者是充氣的海水，MgCl2溶液等，后者是濃HNO3和Na2Cr2O7溶液等，以前者較為普通，腐蝕亦較為嚴(yán)重。第54頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六晶間腐蝕影響因素加熱溫度和加熱時(shí)間。高溫或回火時(shí)間長(zhǎng)，可使Cr在晶粒和晶界上濃度平均化，消除晶間腐蝕敏感性。最短回火時(shí)間：tmin＞1h

第55頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六合金成分的影響碳：奧氏體不銹鋼中碳量愈高．晶間腐蝕傾向愈嚴(yán)重。鉻、鉬：含量增高，可降低C的活度，有利于減弱晶間腐蝕傾向。鈦和鈮：Ti和Nb與C親合力大于Cr與C的親合力，高溫時(shí)于易形成穩(wěn)定的碳化物TiC及NbC，從而大大降低了鋼中的固溶碳量，使鉻碳化物難以析出。從而減弱晶間腐蝕。鎳：增加敏感性。第56頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六防止晶間腐蝕的措施

生產(chǎn)中常通過(guò)合金化、熱處理及冷加工等措施來(lái)控制合金晶界的吸附及晶界的沉淀，以提高耐晶間腐蝕性能。如降低含碳量；加入適量的鈦和鈮；適當(dāng)熱處理；采用適當(dāng)?shù)睦涮幚?，采用雙向合金等。第57頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六晶間腐蝕的控制

基于奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕是晶界產(chǎn)生貧鉻而引起的，控制晶間腐蝕可以從控制碳化鉻在晶界上沉積來(lái)考慮。通?？刹捎孟率鰩追N方法。1、重新固溶處理2、穩(wěn)定化處理3、采用超低碳不銹鋼4、采用雙相鋼第58頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六3.6應(yīng)力腐蝕第59頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六概念

應(yīng)力腐蝕破裂是指金屬材料在固定拉應(yīng)力和特定介質(zhì)的共同作用下所引起的破裂，簡(jiǎn)稱應(yīng)力腐蝕，英語(yǔ)縮寫是SCC。但應(yīng)力腐蝕是一種更為復(fù)雜的現(xiàn)象，即在某一特定介質(zhì)中，材料不受應(yīng)力時(shí)腐蝕甚微；而受到一定拉伸應(yīng)力時(shí)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間甚至延性很好的金屬也會(huì)發(fā)生脆性斷裂。第60頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六一般認(rèn)為發(fā)生應(yīng)力腐蝕需具備三個(gè)基本條件：敏感材料特定環(huán)境拉伸應(yīng)力。

特征第61頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六第62頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六

應(yīng)力腐蝕破裂是一個(gè)典型的滯后破壞，是材料在應(yīng)力與環(huán)境介質(zhì)共同作用下，需經(jīng)一定時(shí)間的裂紋形核、裂紋擴(kuò)展，最終達(dá)到臨界尺寸，此時(shí)由于裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子達(dá)到材料的斷裂韌性，而發(fā)生失穩(wěn)斷裂。

特征第63頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六這種滯后破壞過(guò)程可分為三個(gè)階段孕育期，裂紋萌生階段，裂紋源成核所需時(shí)間，約占整個(gè)時(shí)間的90％左右；裂紋擴(kuò)展期，裂紋成核后直至發(fā)展到臨界尺寸所經(jīng)歷的時(shí)間；快速斷裂期，裂紋達(dá)到臨界尺寸后，由純力學(xué)作用裂紋失穩(wěn)瞬間斷裂。第64頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六

應(yīng)力腐蝕的裂紋有晶間型穿晶型和混合型三種類型。裂紋的途徑與具體的金屬－環(huán)境體系有關(guān)。同一材料因環(huán)境變化，裂紋途徑也可能改變。應(yīng)力腐蝕裂紋主要特點(diǎn)是：裂紋起源于表面；裂紋的長(zhǎng)寬不成比例，相差幾個(gè)數(shù)量級(jí)；裂紋擴(kuò)展方向一般垂直于主拉伸應(yīng)力的方向；裂紋一般呈樹枝狀。特征第65頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六第66頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六6、應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展速度一般為10-6～10-3mm/min，比均勻腐蝕要快大約106倍，但僅約為純機(jī)械斷裂速度的10-10。7、應(yīng)力腐蝕破裂是一種低應(yīng)力脆性斷裂。斷裂前沒(méi)有明顯的宏觀塑性變形，大多數(shù)條件下是脆性斷口，由于腐蝕介質(zhì)作用，斷口表面顏色暗淡，顯微斷口往往可見腐蝕坑和二次裂紋，穿晶微觀斷口往往具有河流花樣、扇形花樣、羽毛狀花樣等形貌特征；晶間顯微斷口呈冰糖塊狀。第67頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六應(yīng)力腐蝕的影響因素：

金屬的應(yīng)力腐蝕受各方面因素的影響。內(nèi)因包括金屬的組成，組織結(jié)構(gòu)；外因包括介質(zhì)的種類、濃度和溫度等。下面來(lái)分別介紹：1.應(yīng)力2.金屬和合金3.介質(zhì)

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1.應(yīng)力發(fā)生腐蝕的應(yīng)力雖然來(lái)自材料的加工和使用過(guò)程，在外加拉應(yīng)力小時(shí)，應(yīng)力對(duì)破裂時(shí)間影響不大；在外加應(yīng)力大時(shí)，材料的破裂時(shí)間縮短。不同材料的到達(dá)破裂時(shí)所需的最小應(yīng)力值K不同。合金到達(dá)破裂的時(shí)間對(duì)應(yīng)力腐蝕的研究有很大的參考價(jià)值。由于破裂主要發(fā)生在試件受拉應(yīng)力的后期階段，起初裂紋擴(kuò)展速度隨裂紋深度的增加而增加，當(dāng)?shù)竭_(dá)破裂點(diǎn)時(shí)，材料截面縮小到其所受的力等于或大于合金的極限強(qiáng)度時(shí)，合金迅速發(fā)生了機(jī)械斷裂。第69頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六

2.金屬及合金雖然純度很高的金屬也有產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的現(xiàn)象，但以二元和多元合金的敏感性較高，不銹鋼中，加入適量的鎳、鋁、硅有利于提高鋼的抗應(yīng)力腐蝕性能。同一成分的合金，通過(guò)不同的加工方法處理，獲得不同的組織結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)力腐蝕的敏感性可以產(chǎn)生很大的差別。

第70頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六3.介質(zhì)介質(zhì)對(duì)腐蝕的影響相當(dāng)復(fù)雜，而且對(duì)不同腐蝕體系的影響都不同，不同金屬在一定介質(zhì)中，引起脆性斷裂過(guò)程所需的溫度并不相同。例如，鎂合金通常在室溫下便發(fā)生脆性斷裂過(guò)程；軟鋼一般要在介質(zhì)的沸騰溫度下才破裂；大多數(shù)金屬在破裂前都是在低于1000C的溫度下產(chǎn)生脆性斷裂。不過(guò)金屬在破裂前都有一個(gè)最小的溫度，這個(gè)溫度可稱為破裂臨界溫度，高于此值的材料才破裂，低于此值，材料不會(huì)破裂。還有氯化物種類的影響：一般認(rèn)為，凡遇水分解為酸性的氯化物溶液均能引起奧氏體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕斷裂，例如鎂、鈣、鋇、鋅、鎬、汞、鋰、鈉、鉀、鐵、鉆、錳、銅、銨的氯化物。第71頁(yè)，共77頁(yè)，2022年，5月20日，11點(diǎn)49分，星期六應(yīng)力腐蝕破裂的機(jī)理——滑移-溶解理論

應(yīng)力腐蝕破裂可看成電化學(xué)腐蝕和應(yīng)力的機(jī)械破壞互相促進(jìn)的結(jié)果。金屬表面的缺陷部位或薄弱點(diǎn)，由于電位比其他部位低，是個(gè)活性