有許多理論對應力腐蝕現象進行解釋,現選其中比較常用的三種簡述如下:


1. 活化通路型應力腐蝕 


    從電化學腐蝕理論中知道,當腐蝕電池是一個大陰極和一個小陽極時,陽極的溶解表現為集中性腐蝕損傷。只要在腐蝕過程中,陽極始終保持處于裂紋的最前沿,裂尖處于活化狀態下而不鈍化,與此同時其他部位(包括裂紋斷口兩側)發生鈍化,則裂紋可以一直向前發展直至斷裂如圖3-6所示。從圖中可以看出,裂紋猶如一個閉塞電池,裂紋內尖端是一個陽極區。裂口內部聚集了一些沉淀物如Fe3O4·Fe(OH)3,將裂紋通道堵塞,而此時H可透過閉塞物質緩慢地向外擴散,內部消耗的H2O則通過滲透來補充。這樣又將其他活性離子(如Cl)帶入內部,促使內部腐蝕性增強,在應力作用下促使裂紋尖端區域鈍化膜破壞,將陽極進一步活化且更加集中,裂紋就進一步深入發展,直至斷裂。閉塞電池的實質是裂紋內部的電化學發展過程。若裂隙中沉淀物的體積大于破壞金屬的體積很多時,則出現脹裂力,使裂紋尖端應力增大,促使應力腐蝕裂紋的發展。這一理論著重說明了電化學過程的重要性。



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2. 應變產生活性(xing)通道應力腐蝕 


   應變產(chan)生活性通道(dao)應力腐蝕是指鈍(dun)(dun)化膜在應力作(zuo)用(yong)下同(tong)金(jin)屬基體一(yi)起變形(xing)時(shi)發(fa)生破(po)裂,裂隙處(chu)暴露出(chu)的(de)金(jin)屬成(cheng)為活化陽極,發(fa)生溶(rong)解。在腐蝕過程中,鈍(dun)(dun)化膜破(po)壞的(de)同(tong)時(shi)又會使(shi)破(po)裂的(de)鈍(dun)(dun)化膜修復(fu)(fu),在連(lian)續發(fa)生應變的(de)條件下修復(fu)(fu)的(de)鈍(dun)(dun)化膜又遭破(po)壞。此過程周而復(fu)(fu)始不斷發(fa)生,當應力超過修復(fu)(fu)后鈍(dun)(dun)化膜的(de)強度,應力腐蝕即可發(fa)生,直至脆斷,如(ru)圖3-7所示。該理論著(zhu)重說明了(le)應力的(de)重要作(zuo)用(yong)。


3. 氫脆型(xing)應力腐蝕(shi)


  腐(fu)(fu)蝕(shi)電池是由小(xiao)(xiao)陰極(ji)(ji)和(he)大陽(yang)極(ji)(ji)組成,這(zhe)時(shi)大陽(yang)極(ji)(ji)發(fa)生(sheng)溶(rong)解表現為均勻性(xing)腐(fu)(fu)蝕(shi)。小(xiao)(xiao)陰極(ji)(ji)區的(de)(de)陰極(ji)(ji)過程中(zhong),如(ru)果發(fa)生(sheng)析氫(qing)的(de)(de)話(hua),將(jiang)發(fa)生(sheng)陰極(ji)(ji)區金(jin)屬的(de)(de)集中(zhong)性(xing)滲氫(qing),在(zai)持續(xu)載荷作用下氫(qing)促(cu)進(jin)塑性(xing)應變而(er)導(dao)(dao)致脆(cui)斷,應力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)就會(hui)順利(li)發(fa)展(zhan)。隨著裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)發(fa)展(zhan),裂(lie)(lie)紋(wen)尖(jian)(jian)端(duan)應力(li)(li)(li)(裂(lie)(lie)尖(jian)(jian)應力(li)(li)(li))、應變集中(zhong)促(cu)進(jin)金(jin)屬中(zhong)氫(qing)往裂(lie)(lie)紋(wen)尖(jian)(jian)端(duan)中(zhong)聚(ju)集(叫做應力(li)(li)(li)誘導(dao)(dao)擴(kuo)散),最終導(dao)(dao)致應力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)斷裂(lie)(lie)。氫(qing)脆(cui)裂(lie)(lie)紋(wen)擴(kuo)散機理的(de)(de)示(shi)意圖如(ru)圖3-8所(suo)示(shi)。