所有的應力腐蝕開裂實驗的最終目的都是測定合金在特定應用環境中的抗應力腐(fu)蝕開裂性能。應力腐蝕實驗是根據應力腐蝕的特征和實驗目的而設計的。鑒于材料、介質、應力狀態和實驗目的的多樣性，現已發展了多種應力腐蝕實驗方法。概括起來，按照實驗地點和環境性質可將實驗方法分為現場實驗、實驗室實驗和實驗室加速實驗；按照加載方式不同，可將其分為恒負荷實驗、恒變形實驗、斷裂力學實驗和慢應變速率拉伸實驗。不同的試樣類型、加載系統及環境系統的組合，構成了眾多的實驗方法。


1. 應力腐蝕實(shi)驗(yan)的試樣(yang)


 應力腐蝕實驗的試(shi)樣(yang)(yang)一般可分(fen)為(wei)三類：光滑試(shi)樣(yang)(yang)、缺口試(shi)樣(yang)(yang)和預(yu)制裂(lie)紋試(shi)樣(yang)(yang)。


 a. 光(guang)滑試樣


光滑試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)是(shi)(shi)在傳統(tong)力(li)(li)學實驗中常用的試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)，也是(shi)(shi)應力(li)(li)腐蝕實驗中用得最多的試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)類型。應力(li)(li)腐蝕實驗中靜止加載的光滑試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)可以分(fen)為三大類：彈(dan)性(xing)應變試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)、塑(su)性(xing)應變試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)和殘余應力(li)(li)試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)。彈(dan)性(xing)應變試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)包括(kuo)彎梁(liang)試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)、C形環試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)、O形環試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)、拉伸試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)和音叉試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)。


 b. 缺口試樣


  缺口試(shi)樣是模擬(ni)金(jin)屬材料中宏(hong)觀裂紋(wen)和各種加工缺口效應(ying)以考察(cha)材料應(ying)力腐(fu)蝕敏(min)感(gan)性(xing)的(de)(de)專門試(shi)樣。使(shi)用(yong)缺口效應(ying)有(you)以下優點(dian)：①. 縮(suo)短孕育期，加速(su)應(ying)力腐(fu)蝕進程；②. 使(shi)應(ying)力腐(fu)蝕限(xian)定于缺口區域；③. 改善測量(liang)數(shu)據的(de)(de)重現性(xing)；④便(bian)于測量(liang)某些參數(shu)，如裂紋(wen)擴展速(su)率。


c. 預制裂紋(wen)試(shi)樣(yang)


  預(yu)(yu)制(zhi)裂紋(wen)試樣(yang)是(shi)預(yu)(yu)開(kai)機械缺口并經(jing)疲勞(lao)法處理產生裂紋(wen)的(de)試樣(yang)，通過(guo)應力腐蝕(shi)實驗和(he)斷(duan)裂力學(xue)分析，測試結果可用于(yu)工程設計、安全評定和(he)壽(shou)命設計。這種(zhong)基(ji)于(yu)斷(duan)裂力學(xue)的(de)預(yu)(yu)制(zhi)裂紋(wen)試樣(yang)，由(you)于(yu)顯著地縮短了孕育期(qi)而(er)加速應力腐蝕(shi)破(po)壞，測試時(shi)間短，數據(ju)比較集中(zhong)，便于(yu)研究(jiu)裂紋(wen)擴展動力學(xue)過(guo)程。



2. 應力腐蝕實驗的加載方式


 在應力腐蝕實驗(yan)中，應根據實驗(yan)目的選擇合適的試樣類型和加(jia)(jia)載(zai)方(fang)式(shi)。加(jia)(jia)載(zai)方(fang)式(shi)通常可以分為恒(heng)載(zai)荷、恒(heng)變形和慢應變速率拉(la)伸加(jia)(jia)載(zai)三(san)種(zhong)方(fang)式(shi)。


 a. 恒載荷(he)加(jia)載方(fang)式


 利用砝(fa)碼、力(li)(li)(li)(li)矩、彈簧等對試(shi)樣施加(jia)(jia)一定(ding)的(de)(de)載(zai)(zai)(zai)荷(he)進行應(ying)力(li)(li)(li)(li)腐蝕(shi)(shi)實(shi)(shi)驗。這(zhe)種(zhong)加(jia)(jia)載(zai)(zai)(zai)應(ying)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)方式往往用于模(mo)擬(ni)工(gong)程構件可(ke)能受到(dao)的(de)(de)工(gong)作應(ying)力(li)(li)(li)(li)和加(jia)(jia)工(gong)應(ying)力(li)(li)(li)(li)。可(ke)采用直接拉(la)伸加(jia)(jia)載(zai)(zai)(zai)，如(ru)在(zai)一端固定(ding)的(de)(de)試(shi)樣上(shang)直接懸(xuan)掛砝(fa)碼；也可(ke)采用杠桿系統加(jia)(jia)載(zai)(zai)(zai)，這(zhe)種(zhong)方式始終(zhong)具有恒定(ding)的(de)(de)外(wai)加(jia)(jia)載(zai)(zai)(zai)荷(he)。恒載(zai)(zai)(zai)荷(he)應(ying)力(li)(li)(li)(li)腐蝕(shi)(shi)實(shi)(shi)驗雖然外(wai)加(jia)(jia)載(zai)(zai)(zai)荷(he)是恒定(ding)的(de)(de)，但試(shi)樣在(zai)暴露(lu)過程中由(you)于腐蝕(shi)(shi)和產生裂紋(wen)使其橫截面積不(bu)斷(duan)(duan)減(jian)小(xiao)，從而使斷(duan)(duan)裂面上(shang)的(de)(de)有效應(ying)力(li)(li)(li)(li)不(bu)斷(duan)(duan)增加(jia)(jia)。與恒變形實(shi)(shi)驗相比，必然導致試(shi)樣過早(zao)斷(duan)(duan)裂。恒載(zai)(zai)(zai)荷(he)實(shi)(shi)驗條件更(geng)為(wei)嚴(yan)苛，試(shi)樣壽命更(geng)短，應(ying)力(li)(li)(li)(li)腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)臨界應(ying)力(li)(li)(li)(li)更(geng)低。


 b. 恒變(bian)形加載方式(shi)


通(tong)過(guo)直(zhi)接拉(la)伸或(huo)(huo)彎曲使試(shi)樣(yang)變(bian)(bian)形而產(chan)生(sheng)拉(la)應(ying)(ying)力(li)，利用(yong)(yong)具(ju)有足夠剛性的(de)(de)框架維持這種(zhong)變(bian)(bian)形或(huo)(huo)者(zhe)直(zhi)接采用(yong)(yong)加力(li)框架，以保證(zheng)試(shi)樣(yang)變(bian)(bian)形恒(heng)定(ding)(ding)，此為(wei)恒(heng)變(bian)(bian)形加載(zai)方(fang)式。這種(zhong)加載(zai)應(ying)(ying)力(li)方(fang)式的(de)(de)試(shi)樣(yang)類型(xing)及恒(heng)變(bian)(bian)形加載(zai)的(de)(de)預制裂(lie)紋(wen)(wen)試(shi)樣(yang)等(deng)均屬于恒(heng)變(bian)(bian)形加載(zai)方(fang)式。恒(heng)變(bian)(bian)形應(ying)(ying)力(li)腐蝕實驗(yan)過(guo)程中(zhong)(zhong)，當裂(lie)紋(wen)(wen)產(chan)生(sheng)后還(huan)會(hui)引起應(ying)(ying)力(li)下(xia)降，這是因(yin)為(wei)應(ying)(ying)力(li)在(zai)裂(lie)尖高度集中(zhong)(zhong)，使裂(lie)紋(wen)(wen)張開，而且有一部分(fen)(fen)外加彈性應(ying)(ying)變(bian)(bian)轉變(bian)(bian)成為(wei)塑(su)性應(ying)(ying)變(bian)(bian)，應(ying)(ying)力(li)下(xia)降使裂(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)發展(zhan)放慢(man)或(huo)(huo)終止(zhi)，因(yin)此可(ke)能(neng)觀(guan)察不到試(shi)樣(yang)完全(quan)斷(duan)裂(lie)的(de)(de)現象，只(zhi)能(neng)借(jie)助微觀(guan)金相檢查分(fen)(fen)析裂(lie)紋(wen)(wen)的(de)(de)生(sheng)成。此外，為(wei)確定(ding)(ding)裂(lie)紋(wen)(wen)最初出(chu)現的(de)(de)時間，經常需(xu)要(yao)中(zhong)(zhong)斷(duan)實驗(yan)，取出(chu)試(shi)樣(yang)觀(guan)察。


 c. 慢應變(bian)速率(lv)加載方式


 慢應(ying)(ying)(ying)(ying)變速(su)率實(shi)(shi)(shi)驗(yan)（Slow Strain Rate Test,SSRT)方(fang)(fang)法(fa)是由(you)P.N.Parkins 和 Honthorne等(deng)人提出，并作(zuo)為(wei)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)室(shi)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)方(fang)(fang)法(fa)而建(jian)立起來的(de)(de)，1977年統一命(ming)名為(wei)SSRT.作(zuo)為(wei)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)室(shi)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)方(fang)(fang)法(fa)，最初(chu)應(ying)(ying)(ying)(ying)用于(yu)快速(su)選(xuan)材(cai)(cai)、判斷(duan)不(bu)(bu)同(tong)合(he)金成(cheng)(cheng)分和不(bu)(bu)同(tong)結構(gou)等(deng)對應(ying)(ying)(ying)(ying)力腐蝕(shi)的(de)(de)敏感性(xing)或(huo)對各(ge)(ge)類電化學參(can)數的(de)(de)影(ying)響(xiang)等(deng)，近年來已(yi)用于(yu)理論研究，并逐(zhu)漸成(cheng)(cheng)為(wei)研究應(ying)(ying)(ying)(ying)力腐蝕(shi)行為(wei)的(de)(de)經典方(fang)(fang)法(fa)，已(yi)被ISO和ASTM定(ding)為(wei)判斷(duan)應(ying)(ying)(ying)(ying)力腐蝕(shi)開裂(lie)的(de)(de)一種(zhong)標準方(fang)(fang)法(fa)。SSRT方(fang)(fang)法(fa)提供(gong)了在傳統應(ying)(ying)(ying)(ying)力腐蝕(shi)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)不(bu)(bu)能迅速(su)激發應(ying)(ying)(ying)(ying)力腐蝕(shi)的(de)(de)環境里確定(ding)延性(xing)材(cai)(cai)料應(ying)(ying)(ying)(ying)力腐蝕(shi)敏感性(xing)的(de)(de)快速(su)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)方(fang)(fang)法(fa)，由(you)于(yu)它具有可大大縮短應(ying)(ying)(ying)(ying)力腐蝕(shi)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)周(zhou)期，并且可以(yi)采用光滑小試樣等(deng)一系(xi)列優點，因而被廣泛(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)用于(yu)各(ge)(ge)種(zhong)材(cai)(cai)料一介質的(de)(de)應(ying)(ying)(ying)(ying)力腐蝕(shi)研究。


  一(yi)(yi)些研究(jiu)者認為：在(zai)(zai)發(fa)生(sheng)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)體系(xi)中(zhong)，應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)作用是(shi)為了(le)促進應(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)速(su)率(lv)，真正控制應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)裂(lie)紋(wen)發(fa)生(sheng)和擴(kuo)展的(de)(de)(de)(de)(de)參數是(shi)應(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)速(su)率(lv)而不是(shi)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)本身。事實上(shang)，在(zai)(zai)恒(heng)載荷和恒(heng)應(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)實驗中(zhong)以及在(zai)(zai)實際發(fa)生(sheng)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)設備部(bu)件中(zhong)，裂(lie)紋(wen)擴(kuo)展的(de)(de)(de)(de)(de)同(tong)時(shi)也(ye)或多或少(shao)地伴有緩慢的(de)(de)(de)(de)(de)動態應(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)，應(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)速(su)率(lv)取決于(yu)初始應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)值(zhi)和控制蠕變(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)各冶金(jin)參量。電子(zi)金(jin)相研究(jiu)表明(ming)，應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是(shi)通過外加應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)所產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)滑移臺階上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)，某(mou)一(yi)(yi)體系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)只在(zai)(zai)某(mou)一(yi)(yi)應(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)速(su)率(lv)范圍內才顯示出來(lai)。


  慢應變速率實驗中，最重要的變量是應變速率的大小。一般發生應力腐蝕的應變速率為10-7~10-4s-1,在這一應變速率范圍內，將使裂紋尖端的變形、溶解、成膜和擴展處于產生應力腐蝕破裂的臨界平衡狀態。除了進行專門的研究，通常推薦使用標準的拉伸試樣（ASTME8),其標距長度、半徑等都做了具體的規定。由于SSRT方法本身就具有加速作用，因此對實驗介質一般要求不是特別苛刻，可以采用實際應用的介質。


 SSRT最常用的加載方式是采用單軸拉伸方法。這種加載方法是在拉伸機上將試樣的卡頭以一定唯一速度移動，使試樣發生慢應變，其應變速率在10-7~10-3s-1變化，直至把試樣拉斷。圖中即為一種單軸拉伸SSRT試驗機。對一臺SSRT所用的單軸向拉伸試驗機的要求是：①. 在試樣所承受的載荷下，設備有足夠的剛性，不致變形；②. 能提供可重現的恒應變速率，范圍為10-8~10-4S-1; ③. 備有能維持實驗條件的實驗容器及其他控制和記錄的儀器、儀表。慢應變速率實驗結果通常與在不發生應力腐蝕的惰性介質（如油或空氣）中的實驗結果進行比較，以兩者在相同溫度和應變速率下的實驗結果的相對值表征應力腐蝕的敏感性。主要有以下幾個評定指標。研究應力腐蝕行為、規律和機理時，還經常輔以金相觀察、斷口分析和掃描電鏡等多種現代研究分析手段。