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。


 一、應(ying)力(li)腐(fu)蝕實驗的試樣


 應(ying)力腐蝕實驗的(de)試(shi)(shi)(shi)樣一般可分為三(san)類：光滑試(shi)(shi)(shi)樣、缺口試(shi)(shi)(shi)樣和預(yu)制裂(lie)紋試(shi)(shi)(shi)樣。


  1. 光滑試樣


光(guang)滑試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)是(shi)在傳(chuan)統力(li)學實(shi)驗中常用(yong)(yong)的(de)(de)試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)，也(ye)是(shi)應(ying)力(li)腐蝕實(shi)驗中用(yong)(yong)得最多的(de)(de)試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)類型。應(ying)力(li)腐蝕實(shi)驗中靜止加載(zai)的(de)(de)光(guang)滑試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)可以分為三大類：彈性應(ying)變試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)、塑性應(ying)變試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)和殘(can)余應(ying)力(li)試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)。彈性應(ying)變試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)包括(kuo)彎梁試(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(yin)叉試(shi)(shi)樣(yang)(yang)(yang)。


  2. 缺(que)口試(shi)樣(yang)


  缺(que)口試樣(yang)是模擬金屬材料中宏觀裂紋(wen)和各種(zhong)加工缺(que)口效應(ying)(ying)以考察材料應(ying)(ying)力腐(fu)蝕敏感性的專(zhuan)門試樣(yang)。使用(yong)缺(que)口效應(ying)(ying)有以下(xia)優(you)點(dian)：①. 縮短孕育期，加速(su)應(ying)(ying)力腐(fu)蝕進程；②. 使應(ying)(ying)力腐(fu)蝕限定于缺(que)口區(qu)域；③. 改善測量(liang)數(shu)據的重(zhong)現性；④. 便于測量(liang)某(mou)些參(can)數(shu)，如裂紋(wen)擴展速(su)率。


 3. 預制裂紋試樣


  預制裂(lie)(lie)紋試(shi)樣是(shi)預開機(ji)械缺口并經(jing)疲勞法處理產(chan)生裂(lie)(lie)紋的試(shi)樣，通過應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)實驗(yan)和斷裂(lie)(lie)力(li)學分析(xi)，測試(shi)結果可用于(yu)(yu)工(gong)程設(she)計、安全評(ping)定和壽命(ming)設(she)計。這(zhe)種基(ji)于(yu)(yu)斷裂(lie)(lie)力(li)學的預制裂(lie)(lie)紋試(shi)樣，由于(yu)(yu)顯(xian)著地縮短了孕(yun)育期而加速應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)破壞，測試(shi)時(shi)間短，數據(ju)比較集(ji)中，便(bian)于(yu)(yu)研究裂(lie)(lie)紋擴展動力(li)學過程。



二、應力腐蝕實驗(yan)的加載(zai)方式


 在應力腐蝕實驗中，應根據實驗目的選擇合適的試樣類(lei)型(xing)和(he)加載方式(shi)。加載方式(shi)通常可以分為恒載荷、恒變(bian)形和(he)慢(man)應變(bian)速(su)率拉伸加載三種方式(shi)。


 1. 恒(heng)載(zai)荷加載(zai)方式


 利用(yong)(yong)砝碼(ma)、力(li)(li)(li)矩、彈簧等對試樣(yang)施加(jia)(jia)一定的(de)(de)(de)(de)載(zai)荷(he)(he)進行應(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)實驗。這種加(jia)(jia)載(zai)應(ying)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)方(fang)式往往用(yong)(yong)于(yu)模擬工程構(gou)件可能受到的(de)(de)(de)(de)工作應(ying)力(li)(li)(li)和加(jia)(jia)工應(ying)力(li)(li)(li)。可采(cai)(cai)用(yong)(yong)直(zhi)(zhi)接拉伸加(jia)(jia)載(zai)，如(ru)在一端固定的(de)(de)(de)(de)試樣(yang)上直(zhi)(zhi)接懸掛砝碼(ma)；也可采(cai)(cai)用(yong)(yong)杠桿(gan)系(xi)統加(jia)(jia)載(zai)，這種方(fang)式始終具有恒定的(de)(de)(de)(de)外(wai)加(jia)(jia)載(zai)荷(he)(he)。恒載(zai)荷(he)(he)應(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)實驗雖然外(wai)加(jia)(jia)載(zai)荷(he)(he)是恒定的(de)(de)(de)(de)，但試樣(yang)在暴露過程中(zhong)由于(yu)腐蝕(shi)和產生裂紋(wen)使其橫截面積不(bu)斷(duan)減小，從而使斷(duan)裂面上的(de)(de)(de)(de)有效應(ying)力(li)(li)(li)不(bu)斷(duan)增加(jia)(jia)。與恒變形實驗相比，必然導致試樣(yang)過早斷(duan)裂。恒載(zai)荷(he)(he)實驗條(tiao)件更為嚴苛，試樣(yang)壽命更短，應(ying)力(li)(li)(li)腐蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)臨界應(ying)力(li)(li)(li)更低。


 2. 恒變形加載(zai)方式


 通過直接拉伸或(huo)彎曲使試樣(yang)(yang)變(bian)(bian)形(xing)而產生(sheng)拉應(ying)力(li)，利用(yong)具有足(zu)夠剛性的(de)框(kuang)架維持這種變(bian)(bian)形(xing)或(huo)者直接采(cai)用(yong)加力(li)框(kuang)架，以(yi)保(bao)證試樣(yang)(yang)變(bian)(bian)形(xing)恒定，此為(wei)(wei)恒變(bian)(bian)形(xing)加載(zai)方(fang)(fang)式(shi)。這種加載(zai)應(ying)力(li)方(fang)(fang)式(shi)的(de)試樣(yang)(yang)類型(xing)及恒變(bian)(bian)形(xing)加載(zai)的(de)預制裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)試樣(yang)(yang)等均屬于恒變(bian)(bian)形(xing)加載(zai)方(fang)(fang)式(shi)。恒變(bian)(bian)形(xing)應(ying)力(li)腐蝕實驗(yan)過程(cheng)中(zhong)，當裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)產生(sheng)后(hou)還會引起應(ying)力(li)下降，這是因(yin)為(wei)(wei)應(ying)力(li)在(zai)裂(lie)(lie)(lie)尖高度集(ji)中(zhong)，使裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)張開，而且有一部分外加彈性應(ying)變(bian)(bian)轉變(bian)(bian)成為(wei)(wei)塑性應(ying)變(bian)(bian)，應(ying)力(li)下降使裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)的(de)發展放慢或(huo)終止，因(yin)此可能觀察(cha)不到試樣(yang)(yang)完全斷(duan)裂(lie)(lie)(lie)的(de)現象，只能借助微觀金相(xiang)檢查(cha)分析(xi)裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)的(de)生(sheng)成。此外，為(wei)(wei)確定裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)最初出現的(de)時間，經常需(xu)要(yao)中(zhong)斷(duan)實驗(yan)，取出試樣(yang)(yang)觀察(cha)。


3. 慢應變(bian)速(su)率加載方式


 慢(man)應(ying)(ying)(ying)變(bian)速率實(shi)(shi)驗(yan)(yan)（Slow Strain Rate Test,SSRT)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)是(shi)由P.N.Parkins 和 Honthorne等人提出，并(bing)作(zuo)為(wei)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室(shi)(shi)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)而建(jian)立(li)起來(lai)的，1977年(nian)統一命名(ming)為(wei)SSRT.作(zuo)為(wei)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)室(shi)(shi)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)，最初應(ying)(ying)(ying)用于(yu)快速選材(cai)、判(pan)斷(duan)(duan)不(bu)(bu)同(tong)合金成(cheng)分和不(bu)(bu)同(tong)結(jie)構等對應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的敏(min)感(gan)性或對各類電化學參數的影響(xiang)等，近年(nian)來(lai)已用于(yu)理論研究，并(bing)逐漸成(cheng)為(wei)研究應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)行(xing)為(wei)的經典方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)，已被ISO和ASTM定為(wei)判(pan)斷(duan)(duan)應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)開(kai)裂的一種(zhong)標(biao)準方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)。SSRT方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)提供了在傳統應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)不(bu)(bu)能迅速激發應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的環境里(li)確定延性材(cai)料(liao)應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)敏(min)感(gan)性的快速實(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)(fang)法(fa)(fa)(fa)，由于(yu)它(ta)具有可大大縮短應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)周期，并(bing)且可以采用光滑(hua)小(xiao)試樣(yang)等一系(xi)列優點，因而被廣(guang)泛應(ying)(ying)(ying)用于(yu)各種(zhong)材(cai)料(liao)一介質的應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)研究。


 一些研究(jiu)者認為：在(zai)(zai)發(fa)生(sheng)(sheng)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)體(ti)系(xi)中，應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)的(de)(de)作(zuo)用是(shi)為了促進應(ying)(ying)(ying)變速(su)率，真正控(kong)制(zhi)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)裂紋發(fa)生(sheng)(sheng)和(he)擴展的(de)(de)參數是(shi)應(ying)(ying)(ying)變速(su)率而不是(shi)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)本(ben)身(shen)。事實上，在(zai)(zai)恒(heng)(heng)載(zai)荷和(he)恒(heng)(heng)應(ying)(ying)(ying)變實驗中以及在(zai)(zai)實際發(fa)生(sheng)(sheng)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)設備部件中，裂紋擴展的(de)(de)同時也或多或少地伴有緩慢的(de)(de)動態應(ying)(ying)(ying)變，應(ying)(ying)(ying)變速(su)率取(qu)決(jue)于初始應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)值和(he)控(kong)制(zhi)蠕變的(de)(de)各冶金參量。電子(zi)金相研究(jiu)表明(ming)，應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)是(shi)通(tong)過外加應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)所產生(sheng)(sheng)的(de)(de)滑移臺階上的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)，某一體(ti)系(xi)的(de)(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)只在(zai)(zai)某一應(ying)(ying)(ying)變速(su)率范圍內才顯示出來。


 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。