材料的耐腐蚀性能.pptVIP

材料的耐腐蚀性能;第一节材料腐蚀的根本知识;二、腐蚀的类型;3.根据腐蚀破坏的外部特征分类;(1)全面腐蚀：腐蚀分布在整个外表上并连成一片的腐蚀破坏。

可分为均匀腐蚀和不均匀腐蚀。;(3)应力和环境介质共同作用下的腐蚀;第二节应力腐蚀断裂;3〕特征：

造成应力腐蚀破坏的是静应力，远低于材料的屈服强度，而且一般是拉伸应力(外加的或剩余拉应力)；

应力腐蚀造成的破坏是脆性断裂，没有明显的塑性变形；

对每一种金属或合金，只有在特定的介质中才会发生应力腐蚀，即存在应力腐蚀开裂敏感的材料/环境组合。

应力腐蚀的裂纹扩展速率一般在10-9~10-6m/s，是渐进缓慢的；远大于腐蚀速度、但远小于单纯力学的断裂速度。

应力腐蚀的裂纹多起源于外表蚀坑处，而裂纹的传播途径常垂直于拉力的方向；;应力腐蚀破坏的断口，其颜色灰暗，外表常有腐蚀产物；

应力腐蚀的主裂纹扩展时，常有分枝；

应力腐蚀引起的断裂可以是穿晶断裂，也可以是沿晶断裂，甚至是兼有这两种形式的混合断裂。;对应力腐蚀开裂敏感的材料-介质组合;二、典型材料的应力腐蚀;3〕铜合金在含氨水溶液中的应力腐蚀〔氨脆〕

*引起季裂的主要腐蚀介质是潮湿空气中的铵离子、水和氨的混合物。

*在形成外表氧化膜的溶液中，黄铜的应力腐蚀是沿晶断裂；在不形成外表氧化膜的条件下、或者强烈冷变形的情况下可能发生穿晶断裂。

*黄铜中Zn的质量分数＜15%时，对应力腐蚀破裂不敏感。;三、应力腐蚀断裂的测试方法与评价指标;*评价指标：

〔a〕临界应力σscc

采用一组相同的试样，在不同的应力水平作用下测定其断裂时间tf，作出σ-tf曲线。

断裂时间tf随着外加拉伸应力的降低而增加。当外加应力低于某一定值时，应力腐蚀断裂时间tf趋于无限长，此应力称为不发生应力腐蚀的临界应力σscc。

假设断裂时间tf随外加应力的降低而持续不断地缓慢增长，那么在给定的时间下发生应力腐蚀断裂的应力作为条件临界应力σscc。;光滑试样的应力腐蚀断裂曲线

〔a〕存在极限应力；〔b〕不存在极限应力;*光滑试样测试方法的缺点：

〔a〕实际机件一般都不可防止地存在着裂纹或类似裂纹的缺???。因此，用应力腐蚀破裂的临界应力指标σscc不能客观地反映裂纹机件对应力腐蚀的抗力；

〔b〕试验数据分散，有时可能会得出错误的结论；

〔c〕不能正确得出裂纹扩展速率的变化规律；

〔d〕费时，且不能用于工程设计。;〔a〕恒载荷法

*试验装置：恒载荷的悬臂梁弯曲试验〔装置见图〕，所用试样和预制裂纹的三点弯曲试样类似〔可略长些〕。将试样一端固定在机架上，另一端和一个力臂相连，力臂的另一端通过砝码进行加载，在预制裂纹的试样周围放置所研究的腐蚀介质。;悬臂梁弯曲试验装置的示意图;断裂时间tf与KI的关系曲线;〔a〕临界应力强度因子KISCC

断裂时间tf随应力强度因子KI的降低而增加；当KI值降低到某一临界值时，应力腐蚀断裂实际上就不发生了。这时的KI值称为应力腐蚀破裂的门槛值，以KISCC表示。

(1)当KI＜KISCC时，在应力作用下，材料或零件可以长期在腐蚀环境中平安使用而不发生破坏。

(2)当KISCC＜KI＜KIC时，在腐蚀性环境和应力共同作用下，裂纹呈亚临界扩展；随着裂纹不断增长，裂纹尖端的KI值不断增大，到达KIC时即发生断裂。

(3)当KI＞KIC时，加上初始载荷后试样立即断裂。;大多数金属材料，在特定的化学介质中都有一定的门槛值KISCC，如高强度钢和钛合金等。

但有些材料如铝合金，却没有明显的门槛值；其门槛值可定义为在规定的试验时间内不发生腐蚀断裂的上限KI值。一般认为对于这类试验的时间至少要1000小时，在使用这类KISCC数据时必须十分小心。;;曲线可分为三个阶段：

孕育阶段：当KI刚超过KISCC时，裂纹经过一段孕育期后突然加速扩展，da/dt-KI曲线几乎与纵坐标轴平行。

裂纹亚稳扩展阶段：曲线出现水平线段，da/dt根本上和应力强度因子KI无关，因为这时裂纹尖端发生分叉现象，裂纹扩展主要受电化学过程控制。

裂纹失稳扩展阶段：裂纹长度己接近临界尺寸，da/dt又随KI值的增加而急剧增大，这时材料进入失稳扩展的过渡区。当KI到达KIC时，裂纹便失稳扩展至断裂。;四、应力腐蚀(SCC)的影响因素;40CrNiMo钢在流动海水中的应力腐蚀破裂敏感性与材料强度的关系;2〕环境因素

温度、浓度、pH值等都有影响。

3〕电化学因素

从电位看，应力腐蚀破坏常发生在钝化区与孔蚀区〔I区〕、钝化区与活化区〔II区〕的交界处，即外表膜不稳定的区域。;五、应力腐蚀断裂机理;2〕氢致开裂机理

如果应力腐蚀的阴极反响是H++e=H，原子氢进入金属并富集到足够程度后可能引发脆性断裂。这实际上是在应力腐蚀条件下发生的氢致开裂。;1