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蝕開(kai)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. 應力腐蝕實驗的試樣


 應力(li)腐蝕實驗的試樣(yang)一般可(ke)分為三類：光滑試樣(yang)、缺口試樣(yang)和預制裂紋試樣(yang)。


 a. 光滑試樣


光滑(hua)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)是在(zai)傳(chuan)統力學實驗中(zhong)常(chang)用的試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)，也(ye)是應(ying)力腐蝕實驗中(zhong)用得最多的試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)類型。應(ying)力腐蝕實驗中(zhong)靜止加載的光滑(hua)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)可以(yi)分為(wei)三(san)大類：彈性(xing)(xing)應(ying)變試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)、塑性(xing)(xing)應(ying)變試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)和(he)(he)殘余應(ying)力試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)。彈性(xing)(xing)應(ying)變試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)包(bao)括彎梁試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)、C形環(huan)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)、O形環(huan)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)、拉伸試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)和(he)(he)音叉(cha)試(shi)(shi)(shi)樣(yang)(yang)。


 b. 缺口試樣(yang)


  缺(que)(que)口試(shi)樣是模擬(ni)金屬材料中(zhong)宏觀裂紋和各(ge)種加工缺(que)(que)口效應(ying)以(yi)考察材料應(ying)力腐(fu)蝕(shi)敏感性的專門試(shi)樣。使用缺(que)(que)口效應(ying)有以(yi)下(xia)優點：①. 縮短孕育(yu)期，加速應(ying)力腐(fu)蝕(shi)進程(cheng)；②. 使應(ying)力腐(fu)蝕(shi)限定于缺(que)(que)口區域；③. 改(gai)善(shan)測量數據(ju)的重(zhong)現性；④便于測量某些(xie)參(can)數，如裂紋擴(kuo)展速率。


c. 預制裂紋試(shi)樣


  預(yu)制裂(lie)(lie)紋試樣是預(yu)開機械缺(que)口并經(jing)疲(pi)勞法處理產生裂(lie)(lie)紋的(de)試樣，通過應(ying)力(li)(li)腐蝕實驗和斷裂(lie)(lie)力(li)(li)學分(fen)析，測試結(jie)果可用于工程設計(ji)、安全評(ping)定和壽命設計(ji)。這種(zhong)基(ji)于斷裂(lie)(lie)力(li)(li)學的(de)預(yu)制裂(lie)(lie)紋試樣，由于顯著地縮短了孕育期而加(jia)速應(ying)力(li)(li)腐蝕破壞(huai)，測試時間短，數據比(bi)較集(ji)中，便于研究(jiu)裂(lie)(lie)紋擴展(zhan)動(dong)力(li)(li)學過程。



2. 應力腐蝕實驗的加載方式


 在應(ying)力腐(fu)蝕實(shi)驗中，應(ying)根據實(shi)驗目的選擇合適的試(shi)樣類型和(he)加載(zai)方式。加載(zai)方式通(tong)常可以分為恒載(zai)荷、恒變(bian)形和(he)慢應(ying)變(bian)速率拉伸加載(zai)三(san)種(zhong)方式。


 a. 恒載荷加載方式(shi)


 利用(yong)砝碼(ma)、力(li)(li)(li)(li)矩、彈簧(huang)等對試樣施加(jia)一定(ding)的(de)載(zai)(zai)荷(he)(he)(he)進行應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)腐蝕(shi)實(shi)驗。這種(zhong)加(jia)載(zai)(zai)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)的(de)方式往(wang)往(wang)用(yong)于(yu)模擬工程(cheng)構件(jian)可(ke)能受到的(de)工作應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)和(he)加(jia)工應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)。可(ke)采(cai)用(yong)直(zhi)接拉伸加(jia)載(zai)(zai)，如在(zai)一端固定(ding)的(de)試樣上直(zhi)接懸(xuan)掛(gua)砝碼(ma)；也(ye)可(ke)采(cai)用(yong)杠桿(gan)系統加(jia)載(zai)(zai)，這種(zhong)方式始終具有(you)恒(heng)定(ding)的(de)外加(jia)載(zai)(zai)荷(he)(he)(he)。恒(heng)載(zai)(zai)荷(he)(he)(he)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)腐蝕(shi)實(shi)驗雖然外加(jia)載(zai)(zai)荷(he)(he)(he)是恒(heng)定(ding)的(de)，但試樣在(zai)暴露(lu)過程(cheng)中由(you)于(yu)腐蝕(shi)和(he)產生(sheng)裂(lie)紋使其橫截面(mian)積不斷減小，從而使斷裂(lie)面(mian)上的(de)有(you)效應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)不斷增加(jia)。與恒(heng)變形(xing)實(shi)驗相比，必然導致試樣過早(zao)斷裂(lie)。恒(heng)載(zai)(zai)荷(he)(he)(he)實(shi)驗條件(jian)更為(wei)嚴苛，試樣壽(shou)命(ming)更短，應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)腐蝕(shi)的(de)臨界應(ying)(ying)力(li)(li)(li)(li)更低。


 b. 恒變形加(jia)載方(fang)式


通過直接(jie)拉(la)(la)伸(shen)或(huo)彎曲(qu)使(shi)試(shi)(shi)樣變(bian)(bian)形而產生(sheng)拉(la)(la)應(ying)(ying)(ying)力(li)，利用具有足夠剛(gang)性的(de)(de)框架(jia)維(wei)持這(zhe)種(zhong)變(bian)(bian)形或(huo)者直接(jie)采(cai)用加(jia)(jia)力(li)框架(jia)，以保證試(shi)(shi)樣變(bian)(bian)形恒定(ding)，此(ci)為恒變(bian)(bian)形加(jia)(jia)載(zai)(zai)方式(shi)。這(zhe)種(zhong)加(jia)(jia)載(zai)(zai)應(ying)(ying)(ying)力(li)方式(shi)的(de)(de)試(shi)(shi)樣類型及恒變(bian)(bian)形加(jia)(jia)載(zai)(zai)的(de)(de)預制裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)試(shi)(shi)樣等(deng)均屬于恒變(bian)(bian)形加(jia)(jia)載(zai)(zai)方式(shi)。恒變(bian)(bian)形應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕實(shi)驗過程(cheng)中(zhong)(zhong)，當(dang)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)產生(sheng)后還會引起應(ying)(ying)(ying)力(li)下降，這(zhe)是因為應(ying)(ying)(ying)力(li)在裂(lie)(lie)(lie)尖高(gao)度集(ji)中(zhong)(zhong)，使(shi)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)張開，而且有一部分外加(jia)(jia)彈性應(ying)(ying)(ying)變(bian)(bian)轉變(bian)(bian)成為塑性應(ying)(ying)(ying)變(bian)(bian)，應(ying)(ying)(ying)力(li)下降使(shi)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)發展放慢或(huo)終止，因此(ci)可能觀察(cha)不到試(shi)(shi)樣完(wan)全斷裂(lie)(lie)(lie)的(de)(de)現象，只能借助微觀金相檢查分析裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)生(sheng)成。此(ci)外，為確定(ding)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)最初出(chu)現的(de)(de)時(shi)間(jian)，經常(chang)需(xu)要(yao)中(zhong)(zhong)斷實(shi)驗，取(qu)出(chu)試(shi)(shi)樣觀察(cha)。


 c. 慢應變(bian)速(su)率(lv)加載方式


 慢應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)變(bian)速率實(shi)(shi)(shi)(shi)驗（Slow Strain Rate Test,SSRT)方(fang)法是由P.N.Parkins 和 Honthorne等(deng)(deng)人(ren)提(ti)出，并(bing)作為(wei)實(shi)(shi)(shi)(shi)驗室(shi)(shi)實(shi)(shi)(shi)(shi)驗方(fang)法而(er)(er)建立起來的(de)，1977年(nian)統(tong)一(yi)命(ming)名為(wei)SSRT.作為(wei)實(shi)(shi)(shi)(shi)驗室(shi)(shi)實(shi)(shi)(shi)(shi)驗方(fang)法，最初應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)用于(yu)(yu)快(kuai)速選材、判(pan)斷不(bu)同合金成(cheng)分(fen)和不(bu)同結構等(deng)(deng)對(dui)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕的(de)敏感性(xing)或對(dui)各類電(dian)化學參數的(de)影(ying)響等(deng)(deng)，近(jin)年(nian)來已用于(yu)(yu)理論研究(jiu)，并(bing)逐漸(jian)成(cheng)為(wei)研究(jiu)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕行為(wei)的(de)經典(dian)方(fang)法，已被(bei)ISO和ASTM定為(wei)判(pan)斷應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕開裂的(de)一(yi)種(zhong)標準方(fang)法。SSRT方(fang)法提(ti)供了在傳統(tong)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕實(shi)(shi)(shi)(shi)驗不(bu)能迅速激發應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕的(de)環境里確定延性(xing)材料(liao)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕敏感性(xing)的(de)快(kuai)速實(shi)(shi)(shi)(shi)驗方(fang)法，由于(yu)(yu)它具有(you)可大(da)大(da)縮短應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕實(shi)(shi)(shi)(shi)驗周期，并(bing)且(qie)可以(yi)采用光滑(hua)小(xiao)試樣等(deng)(deng)一(yi)系(xi)列優點，因而(er)(er)被(bei)廣泛應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)用于(yu)(yu)各種(zhong)材料(liao)一(yi)介質的(de)應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)蝕研究(jiu)。


  一些研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)者認為(wei)：在發(fa)生(sheng)應(ying)力(li)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)體系中(zhong)，應(ying)力(li)的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用是(shi)為(wei)了促(cu)進(jin)應(ying)變速(su)(su)率，真(zhen)正控制(zhi)應(ying)力(li)腐(fu)蝕裂紋(wen)(wen)發(fa)生(sheng)和擴展的(de)(de)(de)(de)參(can)數是(shi)應(ying)變速(su)(su)率而不是(shi)應(ying)力(li)本身。事實上，在恒載荷和恒應(ying)變實驗中(zhong)以及在實際(ji)發(fa)生(sheng)應(ying)力(li)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)設備部件中(zhong)，裂紋(wen)(wen)擴展的(de)(de)(de)(de)同(tong)時也(ye)或(huo)多或(huo)少(shao)地伴(ban)有(you)緩慢的(de)(de)(de)(de)動態應(ying)變，應(ying)變速(su)(su)率取決于初始(shi)應(ying)力(li)值(zhi)和控制(zhi)蠕變的(de)(de)(de)(de)各冶金參(can)量。電子金相研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)表明，應(ying)力(li)腐(fu)蝕是(shi)通過外(wai)加應(ying)力(li)所(suo)產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)滑移臺階(jie)上的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)，某一體系的(de)(de)(de)(de)應(ying)力(li)腐(fu)蝕只在某一應(ying)變速(su)(su)率范圍內才顯示出來(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。