应力腐蚀
应力腐蚀概述
3个阶段Three stages
2 SCC破裂类型
– 裂纹起源 – 介质缓慢攻击产生凹坑 – 慢速裂纹扩展 – 快速断裂
3. 一般过程
Stress corrosion cracking
3. 一般过程
4. 影响因素
1．物理冶金因素 例如，金属材料的冶炼方式、化学成分及其偏析情况 ，组织、晶粒度、晶格缺陷及其分布情况，材料的物理 、化学及机械等方面的性能，材料的热处理状态及表面 状况等等
一 SCC
材料在静应力和腐蚀介质共同作用下发生的脆性 开裂破坏现象称为应力腐蚀开裂，简称应力腐 蚀。应力腐蚀是危害最大的腐蚀形态之一。应 力腐蚀应是电化学腐蚀和应力机械破坏互相促 进裂纹的生成和扩展的过程。 敏感的合金、特定的介质和一定的静应力是发生 应力腐蚀的三个必要条件。对于一定的材料， 其应力腐蚀只在特定的介质中发生。这种材料 与敏感介质的组合关系，称为应力腐蚀体系。 应力腐蚀的机理分为阳极溶解和氢脆机理两种。
Stress corrosion cracking
5. 特点
Stress corrosion cracking
5. 特点
Stress corrosion cracking
5. 特点
低碳钢在硝 酸盐溶液中 的应力腐蚀 破裂是典型 的沿晶破裂 ，呈“冰糖 状”断口
Stress corrosion cracking
4. 影响因素 3． 介质环境因素 金属材料所处的介质的性质、成 分、浓度、pH值、温度等等因素 都对应力腐蚀破裂有很大的影响．
4. 影响因素
4 电极电位的影响 电位对应力腐蚀破裂起决定性作用。应力腐 蚀破裂只发生在一定的电位范围内，这个范围 大约只有几百mv。不同材料在不同介质中发 生应力腐蚀的电位区(敏感电位区)不同。
应力腐蚀概述
应力腐蚀概述应力腐蚀是一种材料在同时受到应力和特定腐蚀介质作用下发生的破坏现象。
它被广泛应用于金属材料的工程设计和失效分析。
应力腐蚀的研究对于提高材料的耐蚀性能以及确保工程结构的安全是至关重要的。
本文将对应力腐蚀的定义、机理、预防措施以及相关领域的应用进行概述。
一、应力腐蚀的定义应力腐蚀是指金属材料在受到应力和特定腐蚀介质作用下产生的破坏。
这种破坏的特点是剧烈，严重影响材料的使用寿命和安全性。
应力腐蚀与单独的应力或腐蚀介质作用下的腐蚀具有明显的区别，需要同时满足应力和特定腐蚀介质的作用才会发生。
二、应力腐蚀的机理应力腐蚀的机理非常复杂，一般包括三个要素：金属材料、应力和腐蚀介质。
在应力腐蚀环境中，金属表面的被动膜被破坏，导致金属原子与腐蚀介质发生直接作用。
这种作用会引起金属表面的溶解，形成裂纹或表面腐蚀。
同时，应力会加剧腐蚀过程，并促使裂纹的扩展和破坏。
三、应力腐蚀的预防措施为了减少应力腐蚀的发生，可以采取一系列的预防措施。
首先，选择适合的材料是非常重要的。
某些材料对特定腐蚀介质表现出更好的抗腐蚀性能，因此在设计和使用过程中应选择这些材料。
其次，通过适当的设计和加工可以减少应力的集中和作用时间，从而降低应力腐蚀的风险。
此外，应在设计和施工中注意腐蚀控制和材料保护，定期检测和维护工程结构的完整性。
四、应力腐蚀在相关领域的应用应力腐蚀广泛应用于金属材料的工程设计和失效分析。
在航空航天领域，应力腐蚀是导致飞机、火箭和导弹等航天器件失效的主要原因之一。
在核能领域，应力腐蚀研究对于保证核反应堆的安全运行至关重要。
此外，应力腐蚀还在化工、石油、冶金等工业领域具有重要意义，对于设备的正常运行和人们的生命财产安全具有重要的保障作用。
结论应力腐蚀是金属材料在应力和特定腐蚀介质作用下发生的破坏现象。
它需要同时满足应力和腐蚀介质的作用才会发生，具有剧烈的破坏性。
为了减少应力腐蚀的发生，可以采取材料选择、设计和加工、腐蚀控制等预防措施。
应力腐蚀
1．应力腐蚀的机理：阳极溶解和氢致开裂机理阳极溶解机理应力腐蚀断裂必须首先发生选择性腐蚀，而金属的腐蚀又受图4所示的阳极极化曲线的影响。
以不锈钢为例，增加介质中Cl-含量，降低介质中O2含量及pH值，都会使图4a中阳极极化曲线从左向右移动，这四根曲线分别对应于蚀坑或裂纹区(图4b)的不同位置。
应力的主要作用在于使金属发生滑移或使裂纹扩展，这两种力学效应都可破坏钝化膜，从而使阳极过程得以恢复，促进局部腐蚀。
钝化膜破坏以后，可以再钝化。
若再钝化速度低于钝化膜破坏速度，则应力与腐蚀协同作用，便发生应力腐蚀断裂。
氢致开裂机理或称氢脆机理，是应力腐蚀断裂的第二种机理。
这种机理承认SCC必须首先有腐蚀，但是，纯粹的电化学溶解，在很多情况下,既不易说明SCC速度，也难于解释SCC的脆性断口形貌。
氢脆机理认为,蚀坑或裂纹内形成闭塞电池，局部平衡使裂纹根部或蚀坑底部具备低的pH值，这是满足阴极反应放氢的必要条件。
这种氢进入金属所引起的氢脆,是SCC的主要原因。
这种机理取决于氢能否进入金属以及金属是否有高度的氢脆敏感性。
高强度钢在水溶液中的SCC以及钛合金在海水中的SCC是氢脆引起的。
2．应力腐蚀开裂的断口形貌：穿晶断口开裂图3．氢鼓泡产生机理，文字图通过实验和理论分析研究了氢鼓泡形核、长大和开裂的过程. 在充氢试样中发现直径小于100 nm未开裂的孔洞, 它们是正在长大的氢鼓泡, 也发现已开裂的鼓泡以及裂纹多次扩展导致破裂的鼓泡.分析表明, 氢和空位复合能降低空位形成能, 从而使空位浓度大幅度升高, 这些带氢的过饱和空位很容易聚集成空位团.H在空位团形成的空腔中复合成H2就使空位团稳定, 成为氢鼓泡核.随着H 和过饱和空位的不断进入, 鼓泡核不断长大, 内部氢压也不断升高.当氢压产生的应力等于被氢降低了的原子键合力时, 原子键断开, 裂纹从鼓泡壁上形核.图5 氢鼓泡形核、长大示意图(a) 空位V和原子氢H聚集成为空位-原子氢集团; (b) 原子氢在空位团中复合成分子氢H2, 使其稳定, 鼓泡核形成; (c) 空位和氢不断进入鼓泡核使其长大; (d) 当鼓泡核内氢压产生的应力等于原子键合力时, 在鼓泡壁形成裂纹首先, 氢(H)进入金属和空位(V)复合, 使空位形成能大大降低, 从而大幅度升高空位浓度, 这些过饱和空位容易聚集成空位团. 当4个或以上的空位或空位-氢复合体(V-H)聚集成空位四面体或空位团时, 内部形成空腔, 如图5(a). 空位所带的氢在空腔中就会复合成H2, 形成氢压. 由于室温时H2不能分解成H, 故含H2的空位团在室温是稳定的, 它就是鼓泡核, 如图5(b). 随着H和空位不断进入鼓泡核, 就导致鼓泡在充氢过程中不断长大, 同时氢压不断升高, 如图5(c). 当鼓泡中的氢压在内壁上产生的应力等于被氢降低了的原子键合力时, 原子键断裂, 裂纹沿鼓泡壁形核, 如图5(d). 随着氢的不断进入, 裂纹扩展, 直至鼓泡破裂4．氢进入金属材料的途径P1295．氢致脆断类型：可逆和不可逆，第一类和第二类6．第一类氢脆里的三种形式：氢腐蚀，氢鼓泡、白点，氢化物型氢脆7．第二类氢脆两种形式：应力诱发氢化物型氢脆，可逆氢脆8．氢脆的特征：氢蚀，白点宏观断口形貌9．氢的延迟断裂，氢致开裂过程10．氢致脆断的断口形貌特征P13111．减少氢脆倾向的途径：降低内氢的措施，降低环境氢的活性12．氢脆的特点(1)实验室中识别氢脆与应力腐蚀的一种办法是，当施加一小的阳极电流，如使开裂加速,则为应力腐蚀,而当施加一小阴极电流,使开裂加速者则为氢脆。
7-应力腐蚀与腐蚀疲劳
• 减少和消除促进应力腐蚀开裂的有害化学离子，如通过水净 化处理，降低冷却水与蒸汽中的氯离子含量，对预防奥氏体 不锈钢的氯脆十分有效；
• 可以在腐蚀介质中添加缓蚀剂，如在高温水中加入300×106的磷酸盐，可使铬镍奥氏体不锈钢抗应力腐蚀性能大大提高 。
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7.1.4 防止应力腐蚀的措施和安全设 计
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7.2 氢脆
• 氢脆的定义
– 由氢和应力的联合作用而产生脆性断裂的现象谓之氢 脆断裂，简称氢脆。
• 氢脆发生的机理
– 原子氢在结合成氢分子的过程受阻，部分氢原子会溶 解到金属内部，而当金属同时受应力作用时，就可能 通过某种机制导致裂纹产生和脆性扩展。
• 影响氢脆发生的因素
– 氢原子溶入金属的数量、它的扩散能力以及基体受力 的状态。
7 应力腐蚀与腐蚀 疲劳
现代设计与分析研究所 何雪浤
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7 应力腐蚀与腐蚀疲劳
• 机器零件受腐蚀介质和静应力联合作用而 失效的现象叫做应力腐蚀破坏；
• 受腐蚀介质和交变应力联合作用的失效则 叫做腐蚀疲劳破坏；
• 在应力腐蚀过程中，通常会同时产生金属
吸氢而引起的脆性破坏，即所谓氢脆现象
。
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7 应力腐蚀与腐蚀疲劳
2
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恒位移试验方法
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7.1.3 应力腐蚀的机理
1．钝化膜理论 – 在应力腐蚀破坏时，首先表现为钝化膜的破坏 。
• 破坏部分成为阳极； • 裂纹尖端应力集中降低阳极电位，加速阳极溶解。
– 在应力作用下表面钝化膜破坏是由于临近裂纹尖端处容易产生局部塑 性变形而形成滑移台阶所致。
2．闭塞电池理论 （1）在应力和腐蚀介质的共同作用下，金属表面的缺陷处形成微蚀孔或 裂纹源。
金属设备的应力腐蚀及预防措施
金属/设备的应力腐蚀及预防措施一、应力腐蚀的机理和特点1．应力腐蚀----金属/设备在拉应力和腐蚀介质同时作用下产生脆性破裂，叫应力腐蚀破裂。
2．应力腐蚀破裂的裂缝形态----主要有二种：a.沿晶界发展，称晶间破裂。
b.裂缝穿过晶粒，称穿晶破裂。
也有混合型，主逢为晶间型，支缝或尖端为穿晶型。
3．应力腐蚀的特征----a.必须存在拉应力（外加载核、热应力、冷/热加工或焊接后的残余应力等），若存在压应力则可抑制这种腐蚀。
b.发生应力腐蚀开裂(SCC)必须同时满足材料、环境、应力三者的特定条件。
也就是说一般只发生在一定的体系，如奥氏体不锈钢/CI-体系，碳钢/NO-3体系，铜合金/NH+4体系等。
根据介质主要成分为氯化物、氢氧化物、硝酸盐、氨、含氧水及硫化物等，而分别称为氯裂（氯脆）、碱裂（碱脆）、硝裂（硝脆）、氨裂（氨脆）、氧裂（氧脆），还有硫化物应力开裂等。
c. 应力腐蚀开裂与单纯由机械应力造成的开裂不同，它在极低的负荷应力下也能产生开裂。
d. 应力腐蚀开裂与单纯由腐蚀引起的开裂也不同，腐蚀性极弱的介质也能引起应力腐蚀开裂。
其全面腐蚀常常很轻，而且没有变形预兆，即发生突然断裂，应力腐蚀是工业生产中危害性最大的一种恶性腐蚀类型。
4．应力腐蚀的机理----应力腐蚀的机理很复杂，按照左景伊提出的理论，破裂的发生和发展可区分为三个阶段：a.金属表面生成钝化膜或保护膜。
b. 钝化膜或保护膜局部破裂，产生孔蚀或裂缝源。
c.裂缝内发生加速腐蚀，在拉应力作用下，以垂直于应力的方向深入金属内部。
裂缝多半有分枝，裂缝端部尖锐，端部的扩张速度很快，断口具有脆性断裂的特征。
二、应力腐蚀试验方法根据应力的加载方法不同，应力腐蚀试验方法主要可分为以下四类：恒变形法----给予试样一定的变形，对其在试验环境中的开裂敏感性进行评定恒载荷法(SSCC)----方法有拉伸试验、弯梁试验、C形环试验、双悬臂梁试验，常用拉伸试验，即把单轴拉伸型的试样进行H2S水溶液应力腐蚀试验，试验介质为%HAc+5%NaCl+饱和H2S水溶液，试验在恒负荷拉伸应力腐蚀试验机上进行。
金属应力腐蚀问题的分析与解决
金属应力腐蚀问题的分析与解决在各种工业、冶金、航空、化工等行业中，经常会涉及到金属材料的应力腐蚀问题。
应力腐蚀是一种混合腐蚀方式，它同时发生了机械应力和化学反应的作用。
由于应力的作用，金属表面的保护层会破坏，使得金属材料失去保护，随后出现腐蚀现象。
这种腐蚀不仅会损坏金属材料的结构，也使得工业和制造业遭受重大损失。
因此，我们需要深入了解应力腐蚀问题的原因和解决方法。
1. 应力腐蚀的原因首先，了解应力腐蚀的原因十分关键。
应力腐蚀的产生原因与金属材料的性质、环境条件有关。
在工业和制造业中，金属材料经常承受着力学应力和化学腐蚀的双重作用，特别是在湿润的环境下更为容易出现应力腐蚀。
1.1 腐蚀环境对金属的影响腐蚀环境对金属材料的影响是造成应力腐蚀的一个主要原因。
在工业生产中，金属与环境很难完全隔离。
比如，水产生的湿气、氧气、盐等离子体都会产生腐蚀作用。
在这些腐蚀环境中，金属表面常常会存在氧化物、氢氧根等化学物质，这些都会进一步加剧腐蚀演变。
1.2 金属材料的应力敏感性金属材料的应力敏感性是引起应力腐蚀的另一个主要因素。
应力敏感性是指金属材料在受到一定的应力作用下，结构强度的改变程度。
在工业中，比如航空、核电站等行业，金属结构承受的应力常常达到其极限之外。
在这些环境下，金属材料的应力敏感度将对其腐蚀程度产生重要影响。
1.3 应力来源的多样性来源于机械装置的应变、制造缺陷、贮存过程、物料压力以及温差等对于金属材料的应力均为应力腐蚀产生的原因。
在工业生产中，正因为材料上存在着各类负荷，金属材料的强度常常需要具备一定的弹性。
这会使得金属材料在承受应力时出现塑性变形和纤维方向发生改变，从而导致应力场的分布不均匀。
2.解决应力腐蚀的方法了解应力腐蚀的产生原因之后，我们还需要探讨如何解决这个问题。
在工业制造和生产当中，应力腐蚀的出现会给我们的工作带来很多不便。
因此，我们需要有针对性地解决应力腐蚀问题。
2.1 合理的材料选择在制造中合理的材料选择是对应力腐蚀的有效解决方法之一。
3.6 应力腐蚀
裂纹尖端、阳极溶解、裂纹扩展模型。
裂纹尖端的溶解速度
• 裂纹尖端的溶解速度(ia)与裂纹扩展速度V有如下关系: ia = V(nFρ/m) (3-18)
m— 金属的原子量 ,ρ— 金属的密度， n— 溶解金属的 离子价数, F—法拉第常数。 • 如沸腾的MgCl2溶液中, 18-8不锈钢在无拉应力条件下， 阳极溶解电流密度只有10-5A/cm2, 而在应力腐蚀条件 下，裂纹尖端处的阳极电流密度达到 0.4~2.0A/cm2 ， 相当于裂纹尖端扩展速度 0.5~2.5mm/h 。结果表明， 实测的阳极电流密度与快速溶解理论相符合。 • V = ia m/nFρ[cm/s] = ia m/nFρ × 3600×10[mm/h]
864532常用的金属植入材料87植入用不锈钢的力学性能88cocrmo合金的力学性能89905材料的耐蚀性51纯金属的耐蚀性为更好地利用纯金属以及改进合金的耐蚀性了解掌握纯金属稳定性可根据其标准电极电位值作出近似的判断
3.6 应力腐蚀
• 3.6.1 应力腐蚀的概述 • 应力与环境共同作用下的腐蚀是局部腐蚀的一大类 型。材料除受环境作用外还受各种应力作用，因此会 导致较单一因素下更严重的腐蚀破坏形式。 • 由于材料在环境中受应力作用方式不同，其腐蚀形式 也不同。一般可分为：应力腐蚀、腐蚀疲劳、磨损腐 蚀，湍流腐蚀，冲蚀等。在这类腐蚀中受拉应力作用 的应力腐蚀是危害最大的局部腐蚀形式之一，材料会 在没有明显预兆的情况下突然断裂。 • 应力腐蚀(英文缩写SCC)是指金属材料在特定腐蚀介 质和拉应力共同作用下发生的脆性断裂
裂纹扩展速率(da/dt)与K1SCC关系
• 曲线上存在三个不同区域。 1)区域I 当K1稍大于K1SCC时，裂纹经过一段孕育突然 加速发展，即在 I 区内，裂纹生长速率对 K1 较敏感； 2)区域II da/dt与 K1无关，通常说的裂纹扩展速率就 是指该区速率，因为它主要由电化学过程控制，较 强烈地依赖于溶液的pH值，粘度和温度； 3)区域III 失稳断裂区，裂纹深度已接近临界尺寸acr , 当超过这个值时，应力强度因子达到K1c时，裂纹生 长率迅速增加直至发生失稳断裂。
应力腐蚀形成条件、危害性及裂纹特征
应力腐蚀形成条件、危害性及裂纹特征
1.应力腐蚀形成条件一是拉应力，二是应力腐蚀环境（含温度、腐蚀性介质）。
2.危害性是应力腐蚀而引起的断裂是在没有明显宏观变形、无任何征兆的情
况下发生的，破坏具有突发性。
裂纹往往深入到金属内部，一旦发生，很难修复，有时只好整台设备报废。
由于应力腐蚀裂纹原因复杂，涉及许多学科领域，到目前为止，尚有许多问题没搞清楚。
3.裂纹特征从宏观形态看，应力腐蚀裂纹只产生在与腐蚀介质接触的金属表
面，然后由表面向内部延伸，表面看呈直线状、树枝状、龟裂状或放射状等多种形态，但都没有明显塑性变形，裂纹走向与所受拉应力垂直。
从微观形态看，深入金属内部的应力腐蚀裂纹呈干枯的树根状，“根须”细长而带有分支，见下图，裂纹断口为典型的脆性断口。
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三、应力腐蚀指标
应力腐蚀门槛值：KISCC 1、当KI<KISCC时，在应力作用下，材料或零件可以 长期处于腐蚀环境中而不发生破坏； 2、当KISCC<KI<KIC时，在腐蚀环境和应力共同作用 下，裂纹呈亚临界扩展，随着裂纹不断增大，达到 KIC断裂； 3、当KI>KIC时，加上初始载荷后，试样立即断裂。
拉应力使局部区域的钝化膜破裂 露出新鲜表面，新鲜表面在电解 质溶液中成为阳极，而其余具有 钝化膜的表面成为阴极，形成腐蚀微电池，产生阳极溶 解，表面形成蚀坑。 拉应力除促使局部区域钝化膜破坏外，更主要的是在蚀 坑或原有裂纹的尖端形成应力集中，使阳极电位下降， 加速阳极金属的溶解，裂纹将逐步向纵深发展。
第三节腐蚀疲劳
一、腐蚀疲劳的概念及特点 1.定义：在交变应力和环境腐蚀的共同作用下, 所引起 的破坏称为腐蚀疲劳 腐蚀疲劳 2.特点
(1)腐蚀环境不是特定的。只要环境介质对金属有腐蚀作用，再 加上交变应力的作用都可产生腐蚀疲劳； (2)腐蚀疲劳曲线无水平线段，即不存在无限寿命的疲劳极限通 常采用‘‘条件疲劳极限”，即以规定循环用次(一般为107次) 下的应力值作为腐蚀疲劳极限，来表征材料对腐蚀疲劳的抗力。 (3)腐蚀疲劳极限与静强度之间不存在比例关系； (4)腐蚀疲劳断口上可见到多个裂纹源，并具有独特的多齿状特 征。
定义：应力腐蚀断裂是指金属材料在拉应力和特定介质的 共同作用下所引起的断裂，简称为应力腐蚀 应力腐蚀(SCC) 应力腐蚀 应力腐蚀的特征： 1、应力：必须有应力，特别是拉应力的作用，远低于材 料的屈服强度，应力腐蚀造成的破坏是脆性断裂； 2、介质：对一定成分的合金，只有在特定介质中才发生 应力腐蚀断裂； 3、速度：应力腐蚀断裂速度约为10-8~10-6m／s数量级的 范围内，远大于没有应力时的腐蚀速度，又远小于单纯力 学因素引起的断裂速度．
五、防止应力腐蚀的措施 1、降低和消除应力 在加工(如热处理、焊接、电镀等)和装配过程中， 应尽量避免产生残余拉应力； 2、合理选材 碳钢对SCC的敏感性低，是一种抗SCC的常用材料； 合金钢 铝合金 钛合金 3、控制环境 改善使用条件，除去介质中危害性大的化学成分； 控制工作温度； 外加阴极电流保护。
当材料晶间产生偏析，与晶内组成微电池，也会引起 微电池腐蚀。在拉应力的作用下这种腐蚀也会不断进 行，最后导致应力腐蚀断裂，
2.氢致开裂机理
该机理认为，金属材料在应力和腐蚀介质共同作用下， 由于阴极反应产生的氢原子扩散到金属内部，(或金属 裂纹尖端的腐蚀区)而引起金属脆性断裂的现象，这种 应力腐蚀也叫“氢脆”型SCC，又称为“静态疲劳”。
4、形貌特征：金属发生应力腐蚀时，仅在局部区域 出现从表及里的裂纹。裂纹在主干裂纹延伸的同时， 还有若干分支同时发展。裂纹的走向宏观上与拉应 力方向垂直，微观断裂机理一般为沿晶断裂，也可 能为穿晶解理断裂或二者的混合，断裂表面可见到 “泥状花样”的腐蚀产物及腐蚀坑。
二、应力腐蚀的机理
1.阳极溶解机理
应力腐蚀测试方法
载荷恒定法
四、影响应力腐蚀断裂的因素 1．应力因素 应力腐蚀断裂能否发生以及断裂时间都与应力大小有 关，当应力大小达到70％一90％σs时，就可以使材料发 生应力腐蚀断裂，而且应力愈大时，材料断裂时间愈 短。 2．介质环境因素 (1)特殊离子及浓度的影响：氧化剂的存在对SCC倾向 有明显影响； (2)温度的影响：不同金属材料在一定介质中产生SCC 都有一个温度范围；
二、腐蚀疲劳的机理 1、点蚀形成裂纹模型
金属在腐蚀介质作用下在表面形成点蚀坑 (a)在半圆点蚀坑处由于应力集中，受力后易产生滑移； (b)滑移形成台阶BC、DE； (c)台阶在腐蚀介质作用下溶解，形成新表面B’C’C； (d)在反向加载时，沿滑移线生成BC’B’裂纹。
2、保护膜破裂形成裂纹模型 金属表面暴露在腐蚀介质中 时，表面将形成保护膜。由 于保护膜与金属基体比容不 一，因而在膜形成过程中金 属表面存在附加应力，此应 力与外加应力迭加，使表面 产生滑移。在滑移处保护膜 破裂露出新鲜表面，从面产 生电化学腐蚀。破裂处是阳 极，由于阳极溶解反应，在 交变应力作用下形成裂纹。
三、影响腐蚀疲劳裂纹扩展的因素 1. 载荷的影响 1）幅度： 循环载荷的交变幅度增大，腐蚀速度也 随之增大，即使此应力低于条件疲劳极限。铁的腐 蚀速度随应力增大而加速；随交变应力的振幅和平 均值的增大而加速。 2）频率：在低速区，加载频率的变化对疲劳裂纹 扩展速率基本没有影响；当裂纹扩展速率较高时， 加载频率的降低使裂纹扩展速率增大。
2.环境的影响
1)温度：温度升高明显加快腐蚀速度。但是，若温度上升引 起材料严重孔蚀，产生许多浅裂纹源，从而降低了应力集中， 使阳极对阴极面积比增大，反而对材料腐蚀疲劳性能有所改进。 2）pH值： pH<4时，随pH值的增加，腐蚀疲劳强度降低，寿命降低； pH=4~10，寿命保持恒定； pH=10~12，寿命显著增加； pH>12，条件疲劳极限接近于疲劳极限。 3）含氧量 当0.05mg/L<C(O)<0.5mg/L时,疲劳寿命随溶解氧的增加呈幂 函数降低； 当C(O)<0.05mg/L和<C(O)>0.5mg/L时, 疲劳寿命趋于饱和。
金属材料的应力腐蚀断裂
第一节 材料腐蚀的基本概念
一、腐蚀
1、定义 物质的表面因发生化学或电化学反应而受到破坏的现象。 “腐蚀”是指物质本身的“质”的变化——化学变化(电 化学变 化)。这种“质”的变化是外界环境、介质影响的结果， 因 此，也可以把由于环境介质作用于材料或物质本身，使之 发生“质”的变化的现象称为腐蚀。 2、腐蚀是一种自发进行的过程，是物质由高能态向低能 态的转变形式，铁比它的化合物具有更高的自由能，因此 金属铁具有释放能量而回到热力学更稳定的自然存在状 ——
(3)界面电位状况的影响： 实验证明SCC只有在一定的 电位范围内才能发生。在合金钝化膜不稳定区域，合 金表面膜活化点容易产生活化或过钝化溶解，形成SCC 裂纹起源，而合金表面的其它部位仍保持钝态。 3．合金成分的影响 纯度极高的金属，很少发现有应力腐蚀的现象，二元 合金和多元合金的的SCC敏感性较高。 合金中元素的含量对应力腐蚀也有影响。
Байду номын сангаас 二、腐蚀的类型
1．根据金属腐蚀的机理不同分类 化学腐蚀与电化学腐蚀 2．根据腐蚀的环境分类 大气腐蚀、海水腐蚀、淡水腐蚀、土壤腐蚀 3．根据腐蚀破坏的外部特征分类 (1)全面腐蚀 (2)局部腐蚀 (3)应力和环境介质共同作用下的腐蚀 (应力腐蚀断裂、腐蚀疲劳、氢损伤)
第二节 应力腐蚀断裂
一、应力腐蚀现象及产生的条件
四、腐蚀疲劳的控制
1.选用耐腐蚀材料，如含二氧化硫的溶液中30Cr26Ni5铁素体奥氏体双相不锈钢较奥氏体不锈钢耐蚀； 2.表面保护层，镀锌的钢丝绳在海水中、镀镍的钢丝绳在河水 和盐雾中的疲劳极限有显著提高，其他非金属的有机或无机涂层 也有良好的效果，但要求与基体金属有良好的结合力与耐磨性能； 3.表面处理，喷丸、氮化等在材料表面形成压应力，有利于提 高耐腐蚀疲劳性能。 4.加缓蚀剂，如在含乙醇的水中加200ppm重铬酸钠可使正火的 0.35%碳钢的腐蚀疲劳性能接近空气中的腐蚀疲劳性能。 5.电化学保护，在弱酸性、中性和碱性介质中采用阴极保护， 可显著提高耐腐蚀疲劳性能，但不能完全防止。在氧化性介质中 使用的碳钢，特别是不锈钢，也可采用阳极保护。