第六章,应力作用下的局部腐蚀.pdf

第六章 应力作用下的腐蚀 一、应力腐蚀破裂（Stress Corrosion Cracking,SCC ） （一）特征 同时具备三项条件： （1）特定的合金成分结构 （2 ）足够大的拉应力 （3 ）特定的腐蚀介质（特定的阴离子、络合离 子） 2、特定的电位区间 （1）活化-阴极保护过渡区 （2 ）拉应力（加工、装配等的负载应力，焊 接的残余应力、腐蚀产物的楔入应力等） 3、合金（纯金属不发生SCC ） 4 、存在潜伏期（裂纹孕育、裂纹扩展和裂纹 失稳）--滞后断裂 5、脆性断口（主干裂纹扩展延伸的同时还有 若干分支同时扩展） （二）机理 1、电化学快速溶解论 腐蚀形成沟状裂纹，裂纹尖端作为有效阳 极，在应力不断作用下，强化了电化学过 程，裂纹继续发展、传播，象尖刀形那样向 前延伸，最终导致金属发生断裂。 2、滑移-溶解-断裂论 在应力作用下，位错沿着滑移面运动至金属 表面，在表面产生滑移台阶，使表面膜产生 局部破裂并暴露出活泼的“新鲜”金属，此处有 先溶解，产生裂缝，侧面产生再钝化，裂缝 应力集中，继续作用，位错继续滑移，交替 向前，表面膜形成，应力作用下的金属滑 移，引起表面膜的破裂和裸金属的阳极溶解 和裸金属的再钝化。 （三）影响因素 1、应力（工作、残余、热应力、结构应力） 存在临界应力 2、介质（见表8-1 ） 3、合金成分 （四）控制措施 1、降低应力 2、控制环境 （1）除去有害物质 （2 ）控制pH （3 ）使用缓蚀剂 （4 ）保护涂层 （5 ）合适的保护电位区间 （6 ）避免反复加热 3、正确选材（减少杂质，正确热处理改变组 织消除有害物质偏析、细化晶粒等） 二、氢损伤 二、氢损伤 （一）定义：由于氢的存在或氢与材料相互作用， 引起材料脆化导致材料力学性能变坏，使材料易于 开裂或脆断的总称。 （二）特征 和SCC不同，由于合金在阴极区吸收了阴极反应产 物氢原子，诱导脆性而产生开裂和扩展的。 （三）金属中氢的进入与存在形式 氢的进入： 1、内氢（冶炼、铸造、酸洗、电镀、焊接、阴极充氢等工艺过程） 2、外氢（使用过程中产生的氢，） (1)H 和H S等与金属接触产生活泼氢 2 2 H +M—H M 2 2 H M—[H]+HM 2 HM—[H]+M (2)水溶液腐蚀金属产生活泼氢 + H O +e—[H]+H O 3 2 (3)含氢的物质与金属表面发生反应放出氢 HX+M—MX+[H] 氢的存在形式： 氢分子（H ），氢化物（TiH ,SiH ,CH ）,氢气团（与位错结合）固溶 2 x 4 4 - + 体（H ，H，H ） （三）氢损伤的类型 第一类：氢脆敏感性随应变速率增加而增高 （内部已有氢脆源，不可逆，氢化物型氢 脆，氢腐蚀，氢鼓泡）； 氢腐蚀（HA图8-13 ）：C+2H —CH 2 4 氢鼓泡（HB图8-14 ）：H S+2e—2H +S2- 2 ad 氢化物型氢脆（HE图8-15 ）：TiHx 第二类：氢脆敏感性随应变速率增加而降低（内部没有氢脆 源，在应力作用和氢作用下逐步形成裂纹源，最终导致脆性 断裂。有不可逆和可逆两种，-8-19 ）； 可逆氢脆特点： 1、滞后破坏（在上、下临界应力之间才发生滞后破坏。图 8-16 ） 2、含氢量影响（图8-17，含氢量越高，越敏感） 3、温度影响（常发生在-100度-100度，最敏感-30度-30 度） 4 、材料强度影响（图8-18，强度越高，越敏感） 5、应变速率影响（