应力腐蚀是指在拉应力作用下,金属在腐蚀介质中引起的破坏。这种腐蚀通常穿过晶粒,也称为穿晶腐蚀。应力腐蚀是由残余应力或外加应力与腐蚀环境共同作用造成的。它会导致材料发生脆性断裂,即使在应力远低于材料屈服强度的情况下也会发生。应力腐蚀裂纹(SCC)是应力腐蚀的主要特征,具有突发性、隐蔽性和破坏性强的特点。
为了评估材料的抗应力腐蚀性能,需要进行应力腐蚀试验。目前,常用的应力腐蚀试验方法主要有以下几种:
恒载荷试验: 这种方法是在试样上施加恒定的拉伸载荷,然后将其置于腐蚀环境中,观察试样在一定时间内是否发生断裂,并记录断裂时间。这种方法可以用来确定材料在特定应力下的应力腐蚀寿命。
恒变形试验: 这种方法是将试样变形到一定的程度,然后将其置于腐蚀环境中,观察试样是否发生断裂。这种方法可以模拟实际应用中材料承受恒定变形的情况。
慢应变速率试验 (SSRT): 这种方法以非常缓慢的应变速率拉伸试样,同时将其置于腐蚀环境中。通过比较在腐蚀环境和惰性环境下的力学性能参数,例如断裂伸长率、断面收缩率等,可以评估材料的应力腐蚀敏感性。残余应力对金属材料应力腐蚀的影响不容忽视,控制加工过程中产生的应力是控制应力腐蚀裂纹的重要手段。
预裂纹试样试验: 这种方法在试样上预制一个人工裂纹,然后将其置于腐蚀环境中,并施加一定的载荷。通过测量裂纹的扩展速率,可以评估材料的抗应力腐蚀开裂性能。例如,GB/T 15970.6-1998标准规定了预裂纹试样的制备和应用方法。
除了以上几种常见的试验方法外,还有其他一些 specialized 的试验方法,例如断裂力学方法、电化学方法等。选择合适的试验方法需要根据具体的材料和应用环境来确定。
国家标准《金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第11部分:金属和合金氢脆和氢致开裂试验指南》为金属和合金的氢脆和氢致开裂试验提供了指导,进一步完善了应力腐蚀试验体系。
影响金属和合金应力腐蚀的因素有很多,包括材料的化学成分、微观组织、力学性能、腐蚀环境的种类和浓度、温度、pH值等。例如,高强度铝合金在潮湿环境中容易发生应力腐蚀,其SCC过程包含裂纹jianduan局部塑性变形、氧化膜撕裂、氧化膜去除和金属表面暴露在腐蚀介质中等步骤。 7175铝合金的晶界Mg偏析也会对其应力腐蚀行为产生影响。在航空航天领域,材料的应力腐蚀敏感性是一个重要的考虑因素,因为碱性或酸性环境可能导致灾难性的应力腐蚀开裂(SCC)行为。