應力腐蝕破裂(lie)（stress corrosion cracking，SCC）是靜拉應力與腐蝕共同作用下導致的一種損壞，表現為斷裂，斷口呈脆性斷裂的形態。腐蝕對斷裂的影響可以是通過對裂紋前端的陽極溶解，也可以是通過氫原子的作用使裂紋前端變脆。


  不銹鋼在拉應力狀態下，在某些介質中經過一段不長時間，就會發生破裂，隨著拉應力的加大，發生破裂的時間縮短。當取消拉應力時，鋼的腐蝕量很小，并且不發生破裂。應力的來源通常是由于金屬經過不正確的熱處理或焊接和冷加工過程產生的殘余應力，也可能是外加負荷，或者二者同時存在。


  應力(li)(li)腐蝕破壞(huai)的(de)特征是(shi)裂縫和拉(la)應力(li)(li)方向(xiang)垂直，斷(duan)口(kou)呈脆性破壞(huai)，顯微分析可在斷(duan)口(kou)附(fu)近(jin)發(fa)現許(xu)多(duo)裂紋，它們多(duo)沿(yan)晶界分布(bu)，也(ye)有穿晶分布(bu)，或晶界與穿晶混合(he)分布(bu)。


  應力腐(fu)蝕破裂時，腐(fu)蝕介質是特定的，只有某些金(jin)屬(shu)一介質的組合才產生(sheng)應力腐(fu)蝕破裂，如奧氏體不銹鋼(gang)的氯脆、高強度鋼(gang)的氫脆等。


  一般認為，產生奧氏體不銹鋼(gang)應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)是(shi)應(ying)力(li)和(he)電(dian)(dian)化學腐(fu)蝕(shi)共(gong)同作用(yong)的(de)(de)結(jie)果。奧氏體不銹鋼(gang)在(zai)介(jie)質(zhi)中形(xing)成(cheng)鈍化膜，在(zai)應(ying)力(li)的(de)(de)作用(yong)下(xia)出現滑(hua)移臺(tai)階導(dao)致(zhi)表面膜破裂(lie)，膜的(de)(de)局部破壞造成(cheng)裸露金(jin)屬(shu)成(cheng)為小陽極，小陽極的(de)(de)溶解逐步(bu)形(xing)成(cheng)裂(lie)紋，在(zai)應(ying)力(li)與環(huan)境的(de)(de)共(gong)同作用(yong)下(xia)，破裂(lie)過程(cheng)加速發展。應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)另一種機(ji)制是(shi)氫脆機(ji)制，認為蝕(shi)坑或裂(lie)紋內形(xing)成(cheng)閉塞電(dian)(dian)池，使裂(lie)紋尖端或蝕(shi)坑底的(de)(de)介(jie)質(zhi)具有低的(de)(de)pH，滿足(zu)了(le)陰極析氫的(de)(de)條件(jian)，氫原子吸(xi)附于金(jin)屬(shu)表面引(yin)起氫脆，而導(dao)致(zhi)應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)。


  在介(jie)質的影響(xiang)下，裂(lie)紋可以在低于(yu)Kic時擴展而導(dao)致斷裂(lie)，如圖9.5所示。人(ren)們定(ding)(ding)義(yi)裂(lie)紋“長”時間或(huo)給定(ding)(ding)時間不擴展的應力(li)場(chang)強度(du)因子K1值為(wei)KIscc，Kiscc也是(shi)(shi)一種韌性參量，它與(yu)Kic的差異便(bian)是(shi)(shi)介(jie)質的影響(xiang)。Kiscc／Kic則是(shi)(shi)衡量材料(liao)應力(li)腐蝕敏感性的指(zhi)標(biao)。


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  當應(ying)力腐蝕裂紋(wen)(wen)前端的K1＞K1scc時，裂紋(wen)(wen)會隨時間(jian)而長大(da)，裂紋(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)展(zhan)速率(lv)以da／dt斷裂時間(jian)表(biao)示(shi)。應(ying)力腐蝕的發(fa)展(zhan)通(tong)常(chang)分為(wei)三個階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)：第(di)(di)一(yi)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)包括孕育期、表(biao)面膜的蝕穿、裂紋(wen)(wen)的形核(he)；第(di)(di)二(er)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)為(wei)裂紋(wen)(wen)相對穩定(ding)擴(kuo)(kuo)展(zhan)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)；第(di)(di)三階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)為(wei)裂紋(wen)(wen)快速擴(kuo)(kuo)展(zhan)和斷裂階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)。實(shi)踐中，第(di)(di)一(yi)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)往(wang)往(wang)最長，成(cheng)為(wei)整個過程的控制階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)。


  18Cr-8Ni奧氏體不銹鋼對氯脆的敏感性很大。鎳含量高于8％時，鎳含量越高，抗氯脆能力越大。鎳含量低于8％時，鎳含量越低，抗氯脆能力越大。這是由于生成的復相鋼和鐵素體不銹鋼的氯脆趨勢較小。用錳氮代替鎳的鉻錳氮奧氏體不銹鋼有較好的抗氯脆性能。在18Cr-8Ni奧氏體不銹鋼中加入1％～2％Mo將增加氯脆趨勢。鈦和鈮都增加鉻鎳奧氏體不銹鋼對氯脆的敏感性。


  無論在奧氏(shi)體鋼(gang)(gang)或復(fu)相鋼(gang)(gang)中加入1.5％以上的(de)硅(gui)均能(neng)顯(xian)(xian)著(zhu)改善鋼(gang)(gang)的(de)抗應力腐蝕(shi)斷裂(lie)性能(neng)。硅(gui)能(neng)顯(xian)(xian)著(zhu)縮小y區，因此含硅(gui)較高的(de)鋼(gang)(gang)會含有8相，形(xing)成復(fu)相鋼(gang)(gang)。


  有關奧氏體不銹鋼氯脆各種影響(xiang)因素的深入分析(xi)及其(qi)機理的研究可參閱有關文獻。


  測量Kiscc比較簡單(dan)，最常用的(de)(de)(de)是懸臂梁彎(wan)曲(qu)(qu)試(shi)驗，試(shi)樣(yang)采用和測Kic的(de)(de)(de)標準三點彎(wan)曲(qu)(qu)試(shi)樣(yang)相同，但要長一(yi)(yi)些。樣(yang)品(pin)一(yi)(yi)端(duan)固定于立柱上，另(ling)一(yi)(yi)端(duan)與一(yi)(yi)個力(li)臂相連，力(li)臂的(de)(de)(de)另(ling)一(yi)(yi)端(duan)加上載荷(he)。在樣(yang)品(pin)的(de)(de)(de)預(yu)裂(lie)紋周圍配(pei)置所(suo)研究的(de)(de)(de)環境，還可以同時測出(chu)da／dt-K1曲(qu)(qu)線。我國于1995年(nian)開(kai)始，制定了(le)國家推薦標準GB／T 15970-1995《金屬和合金的(de)(de)(de)腐(fu)蝕 應力(li)腐(fu)蝕試(shi)驗》，直至(zhi)2007年(nian)先后發布了(le)第(di)(di)1～第(di)(di)9共9個部分。