金屬及其合金的在線亞洲日產一區二區:應力腐蝕開裂已被廣泛研究，研究應力腐蝕的最基本問題是探索裂紋起源、擴展的原因和過程。目前，已經在研究裂紋尖端化學和電化學狀態、應力強度與裂紋擴展速率的關系、氫在裂紋擴展中的地位、應力和應變速率的作用等方面取得了很大進展。已經提出的應力腐蝕開裂機理有陽極溶解型機理和氫致開裂型機理兩大類。在這兩類機理的基礎上又發展了表面膜破裂理論、活性通道理論、應力吸附開裂理論、腐蝕產物楔人理論、閉塞電池理論、以機械開裂為主的兩段論及開裂三階段理論等。應力腐蝕是一個非常復雜的問題，裂紋只是其形式的一種，造成裂紋的原因和裂紋進展過程在不同條件下也不同，所以很多時候不能只用一種理論來解釋。以下將簡要介紹應力腐蝕的相關機理。
1. 陽極溶(rong)解機理(li)
陽極溶解理論是由T.P.Hoar和 J.G.Hines提出的。本理論認為，在應力和腐蝕的聯合作用下，局部位置上產生了微裂紋。這時金屬的整個表面是陰極區，裂紋的側面和尖端組成了陽極區，產生了大陰極、小陽極的電化學腐蝕。應力腐蝕是由裂紋尖端的快速陽極溶解所引起的，裂紋的側面由于有表面膜等，使得側面方向上的溶解受到了抑制，從而比裂紋尖端處的溶解速率要小得多，這就保證裂紋能像剪刀似地向前擴展。這種理論最適用于自鈍化金屬。由于裂紋兩側受到鈍化膜保護，更顯示出裂紋尖端的快速溶解，隨著裂紋向前推進，裂紋兩側的金屬將重新發生鈍化（即再鈍化），因此這種理論與膜的再鈍化過程有密切聯系。如果再鈍化太快，就不會產生裂縫的進一步腐蝕；如果再鈍化太慢，裂縫尖部將變圓而形成活性較低的蝕孔。只有當裂縫中鈍化膜破裂和再鈍化過程處于某種同步條件下才能使裂紋向縱深發展，可以設想有一個使裂縫進展狹小的再鈍化時間的范圍。陽極溶解理論是傳統的應力腐蝕機理，關于它的研究比較多。
2. 氫(qing)致開裂(lie)機理(li)
近(jin)年來，應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)吸氫脆變(bian)理(li)(li)論研究取得了較大的(de)(de)(de)(de)(de)進展。該(gai)理(li)(li)論認為，由(you)于(yu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)陰(yin)極反應(ying)產(chan)生氫，氫原子擴散到裂(lie)縫尖端金(jin)屬內部(bu)，使這(zhe)一區域變(bian)脆，在(zai)拉應(ying)力(li)作用(yong)下脆斷(duan)。此理(li)(li)論幾乎一致(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)意見是：在(zai)應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)破裂(lie)中，氫起(qi)了重要的(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)。由(you)于(yu)海洋結構用(yong)鋼(gang)(gang)在(zai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)很強的(de)(de)(de)(de)(de)海洋大氣環境中，在(zai)金(jin)屬表(biao)面(mian)容(rong)易(yi)發生陰(yin)極析氫反應(ying)，造(zao)成(cheng)氫在(zai)鋼(gang)(gang)鐵(tie)表(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)吸附及向內部(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)擴散，使鋼(gang)(gang)鐵(tie)結構脆變(bian)；同時，在(zai)交(jiao)變(bian)載荷作用(yong)下，鋼(gang)(gang)鐵(tie)結構很容(rong)易(yi)發生由(you)氫脆造(zao)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)斷(duan)裂(lie)，危害巨大，氫致(zhi)開(kai)裂(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)具(ju)體機(ji)理(li)(li)將在(zai)以(yi)后重點介(jie)紹(shao)。
3. 表面膜(mo)破裂機(ji)理(li)
在(zai)腐蝕介(jie)質中(zhong)，金(jin)(jin)(jin)屬表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)形成(cheng)具有保護能(neng)(neng)力(li)的(de)(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)膜(mo)，此膜(mo)在(zai)應(ying)(ying)力(li)作(zuo)(zuo)用(yong)下引起破壞或減弱，結果(guo)暴露出新鮮表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)。此新鮮表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)在(zai)電解質溶液中(zhong)成(cheng)為陽極(ji)，它與陰極(ji)具有表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)膜(mo)的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)屬其余表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)組成(cheng)一個大面(mian)(mian)(mian)積陰極(ji)和小面(mian)(mian)(mian)積陽極(ji)的(de)(de)腐蝕電池；陽極(ji)部(bu)位產(chan)生坑(keng)蝕，進而萌生裂(lie)(lie)紋。表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)膜(mo)破裂(lie)(lie)是由(you)多種(zhong)因素造成(cheng)的(de)(de)，如機械損(sun)傷。在(zai)應(ying)(ying)力(li)的(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)下表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)膜(mo)的(de)(de)破壞可以用(yong)滑移(yi)階梯來(lai)解釋(shi)。金(jin)(jin)(jin)屬在(zai)應(ying)(ying)力(li)的(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)下產(chan)生塑(su)性變形就是金(jin)(jin)(jin)屬中(zhong)的(de)(de)位錯(cuo)沿滑移(yi)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)運動(dong)，結果(guo)在(zai)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)匯合處出現滑移(yi)階梯，如果(guo)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)保護膜(mo)不能(neng)(neng)隨(sui)著階梯發生相應(ying)(ying)的(de)(de)變化，表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)膜(mo)就要被破壞。
4. 活(huo)性通道(dao)理(li)論
活(huo)性(xing)通道(dao)理論是由(you)迪克斯(si)、米爾(er)斯(si)和布朗(lang)等人最先提出的(de)(de)(de)，他們認為，在(zai)發生應(ying)(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)開裂的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)或(huo)合金(jin)中存在(zai)著(zhu)一(yi)條(tiao)易于(yu)腐(fu)(fu)蝕(shi)、基本上(shang)是連(lian)續的(de)(de)(de)通道(dao)，沿(yan)著(zhu)這(zhe)條(tiao)活(huo)性(xing)通道(dao)優先發生陽(yang)極溶(rong)(rong)解。活(huo)性(xing)通道(dao)可(ke)(ke)由(you)以下一(yi)些不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)原因構成(cheng)：①. 合金(jin)成(cheng)分和顯微(wei)結構上(shang)的(de)(de)(de)差異，如多相合金(jin)和晶(jing)界(jie)的(de)(de)(de)析出物等；②. 溶(rong)(rong)質原子可(ke)(ke)能析出的(de)(de)(de)高度無序晶(jing)界(jie)或(huo)亞晶(jing)界(jie)；③. 由(you)于(yu)局部應(ying)(ying)力集中及由(you)此產生的(de)(de)(de)應(ying)(ying)變(bian)(bian)引起的(de)(de)(de)陽(yang)極晶(jing)界(jie)面(mian)；④. 由(you)于(yu)應(ying)(ying)變(bian)(bian)引起表面(mian)膜的(de)(de)(de)局部破裂；⑤. 由(you)于(yu)塑性(xing)變(bian)(bian)形引起的(de)(de)(de)陽(yang)極區等。在(zai)腐(fu)(fu)蝕(shi)環境(jing)中，當活(huo)性(xing)通道(dao)與周圍的(de)(de)(de)主體金(jin)屬(shu)建立起腐(fu)(fu)蝕(shi)電池時，電化學(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)就沿(yan)著(zhu)這(zhe)條(tiao)路線進行。
局部(bu)電化(hua)學溶解(jie)將形(xing)成(cheng)(cheng)很窄的(de)裂(lie)縫(feng)，而(er)外(wai)(wai)加(jia)應力使裂(lie)縫(feng)頂端應力集中產生局部(bu)塑(su)性(xing)變(bian)形(xing)，然后(hou)引起表面膜(mo)撕裂(lie)。裸露的(de)金(jin)屬(shu)成(cheng)(cheng)為新的(de)陽(yang)極，而(er)裂(lie)縫(feng)兩(liang)側仍有表面膜(mo)保護，與金(jin)屬(shu)外(wai)(wai)表面共同起陰極作用。電解(jie)液靠毛細管作用滲人到(dao)裂(lie)縫(feng)尖端，使其在高(gao)電流(liu)密(mi)度下(xia)發生加(jia)速的(de)陽(yang)極活性(xing)溶解(jie)。隨著反應進行，裂(lie)縫(feng)尖端的(de)電解(jie)質發生濃度變(bian)化(hua)，產生極化(hua)作用和表面膜(mo)的(de)再(zai)生，腐(fu)蝕速率(lv)迅(xun)速下(xia)降(jiang)。重復緩慢的(de)活性(xing)通(tong)道腐(fu)蝕，直到(dao)裂(lie)縫(feng)尖端重新建立起足夠大的(de)應力集中，再(zai)次引起變(bian)形(xing)和裂(lie)縫(feng)產生。這個過程不斷重復，直到(dao)裂(lie)縫(feng)深人到(dao)金(jin)屬(shu)內部(bu)，使金(jin)屬(shu)斷面減小(xiao)到(dao)不足以(yi)承受載荷斷裂(lie)。
活性通(tong)道(dao)假說強調了應力(li)(li)作用(yong)(yong)下(xia)(xia)表(biao)(biao)面膜(mo)的(de)(de)破裂(lie)(lie)與電化學活性溶解的(de)(de)聯合作用(yong)(yong)。因此(ci)(ci)，這個理(li)論提出了發(fa)生(sheng)(sheng)應力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)開裂(lie)(lie)必須(xu)具備的(de)(de)兩個基本條(tiao)(tiao)件：一(yi)(yi)是(shi)(shi)合金中預先要(yao)存在(zai)一(yi)(yi)條(tiao)(tiao)對腐(fu)蝕(shi)敏感的(de)(de)、多少帶有連續性的(de)(de)通(tong)道(dao)，這條(tiao)(tiao)通(tong)道(dao)在(zai)特定的(de)(de)環境介質中對于(yu)周(zhou)圍組織是(shi)(shi)腐(fu)蝕(shi)電池的(de)(de)陽極；二是(shi)(shi)合金表(biao)(biao)面上(shang)要(yao)有足夠大的(de)(de)基本上(shang)是(shi)(shi)垂直于(yu)通(tong)道(dao)的(de)(de)張(zhang)應力(li)(li)，在(zai)該張(zhang)應力(li)(li)作用(yong)(yong)下(xia)(xia)裂(lie)(lie)縫(feng)尖端出現(xian)應力(li)(li)集(ji)中區(qu)，促使(shi)表(biao)(biao)面膜(mo)破裂(lie)(lie)。在(zai)平面排列(lie)的(de)(de)位錯露頭處，或新形成的(de)(de)滑移(yi)臺階處，處于(yu)高應變狀(zhuang)態(tai)的(de)(de)金屬(shu)(shu)原子發(fa)生(sheng)(sheng)擇優腐(fu)蝕(shi)，沿位錯線向縱深發(fa)展(zhan)，形成隧洞。在(zai)應力(li)(li)作用(yong)(yong)下(xia)(xia)，隧洞間的(de)(de)金屬(shu)(shu)產生(sheng)(sheng)機(ji)(ji)械撕(si)裂(lie)(lie)。當機(ji)(ji)械撕(si)裂(lie)(lie)停止后，又重新開始隧道(dao)腐(fu)蝕(shi)，此(ci)(ci)過(guo)程(cheng)的(de)(de)反復發(fa)生(sheng)(sheng)導(dao)致(zhi)裂(lie)(lie)紋(wen)的(de)(de)不斷擴展(zhan)，直到(dao)金屬(shu)(shu)不能承受(shou)載荷而發(fa)生(sheng)(sheng)過(guo)載斷裂(lie)(lie)。此(ci)(ci)模型(xing)雖然有一(yi)(yi)定的(de)(de)實驗基礎，但(dan)屬(shu)(shu)于(yu)一(yi)(yi)種伴生(sheng)(sheng)現(xian)象，并非是(shi)(shi)應力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)必要(yao)條(tiao)(tiao)件，不能成為應力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)主(zhu)要(yao)機(ji)(ji)理(li)。
5. 應(ying)力吸(xi)附(fu)開裂理論(lun)
上述(shu)幾種理(li)論(lun)都(dou)包含電化(hua)學(xue)過程，但(dan)是應力(li)腐蝕過程的(de)一些現象，如腐蝕介質的(de)選擇性、破(po)(po)裂(lie)臨界電位與(yu)腐蝕電位的(de)關系等，用電化(hua)學(xue)理(li)論(lun)不能(neng)圓滿(man)解釋。為此，尤利格提出(chu)應力(li)吸(xi)附(fu)破(po)(po)裂(lie)理(li)論(lun)。他(ta)認為，應力(li)腐蝕開裂(lie)一般(ban)并不是由(you)于(yu)金屬(shu)的(de)電化(hua)學(xue)溶解所引起(qi)的(de)，而是由(you)于(yu)環境中某(mou)些破(po)(po)壞性組分對金屬(shu)內表面的(de)吸(xi)附(fu)，削弱了金屬(shu)原子(zi)間的(de)結合(he)(he)力(li)，在(zai)拉(la)應力(li)作用下引起(qi)破(po)(po)裂(lie)。這(zhe)是一種純(chun)(chun)機械性破(po)(po)裂(lie)機理(li)。此模(mo)型為純(chun)(chun)機械開裂(lie)模(mo)型，該模(mo)型得(de)到的(de)最大(da)支持是許多純(chun)(chun)金屬(shu)和(he)合(he)(he)金在(zai)液態(tai)金屬(shu)中的(de)脆(cui)斷。吸(xi)附(fu)使金屬(shu)表面能(neng)降低(di)，降低(di)得(de)越多，應力(li)腐蝕敏(min)感性越高，但(dan)有的(de)現象卻(que)是相反的(de)，缺乏(fa)廣泛的(de)實驗支持，在(zai)水介質的(de)應力(li)腐蝕理(li)論(lun)中所占的(de)比例(li)不大(da)。
6. 腐(fu)蝕產物(wu)楔入(ru)理論
腐(fu)(fu)蝕產(chan)(chan)物(wu)(wu)楔入理(li)論是(shi)由N.Nielsen首先提出的，他(ta)認(ren)為，腐(fu)(fu)蝕產(chan)(chan)物(wu)(wu)沉(chen)積在裂(lie)(lie)紋(wen)尖(jian)端后面的陰(yin)極(ji)區(qu)(qu)。這種腐(fu)(fu)蝕產(chan)(chan)物(wu)(wu)有舌狀(zhuang)、扇狀(zhuang)等。在未加應力(li)時(shi)，腐(fu)(fu)蝕產(chan)(chan)物(wu)(wu)雜亂分(fen)布(bu)；加應力(li)后，不(bu)僅使腐(fu)(fu)蝕產(chan)(chan)物(wu)(wu)沿晶體(ti)缺陷，特別是(shi)沿位錯線排列，而(er)且舌狀(zhuang)、扇狀(zhuang)等也發展得更突出。腐(fu)(fu)蝕產(chan)(chan)物(wu)(wu)的沉(chen)積對裂(lie)(lie)紋(wen)起了楔子(zi)作用，產(chan)(chan)生(sheng)了應力(li)。當沉(chen)積物(wu)(wu)造成的應力(li)達到(dao)臨界值后，裂(lie)(lie)紋(wen)向(xiang)前擴(kuo)展，新產(chan)(chan)生(sheng)的裂(lie)(lie)紋(wen)內吸人了電解質溶(rong)液，使得裂(lie)(lie)紋(wen)尖(jian)端陽(yang)極(ji)溶(rong)解繼續(xu)進行(xing)，這就產(chan)(chan)生(sheng)了更多的可溶(rong)性金屬離子(zi)，這些離子(zi)擴(kuo)散至陰(yin)極(ji)區(qu)(qu)并生(sheng)成氧化物(wu)(wu)和氫氧化物(wu)(wu)等沉(chen)積下(xia)來，因此而(er)產(chan)(chan)生(sheng)的應力(li)又(you)引起裂(lie)(lie)紋(wen)向(xiang)前擴(kuo)展，如(ru)此反復，直至開裂(lie)(lie)。
7. 閉(bi)塞電池理論
閉塞(sai)電(dian)池(chi)(chi)理(li)論（Occluded Cell Corrosion)認為，由(you)于金屬表面(mian)某些(xie)選擇性腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)結果，或者由(you)于某些(xie)特(te)殊的(de)(de)(de)幾何(he)形狀，使(shi)電(dian)解液中這(zhe)些(xie)部(bu)位(wei)(wei)的(de)(de)(de)流動性受到限制，造成這(zhe)些(xie)部(bu)位(wei)(wei)的(de)(de)(de)液體(ti)化學(xue)(xue)成分(fen)與整(zheng)體(ti)化學(xue)(xue)成分(fen)有很大差異，從(cong)而(er)降低了這(zhe)些(xie)部(bu)位(wei)(wei)的(de)(de)(de)電(dian)位(wei)(wei)，加速(su)該區域(yu)的(de)(de)(de)局部(bu)腐(fu)蝕(shi)，形成空(kong)洞，這(zhe)些(xie)空(kong)洞就是所謂的(de)(de)(de)閉塞(sai)電(dian)池(chi)(chi)。閉塞(sai)電(dian)池(chi)(chi)內，陽極反應的(de)(de)(de)結果使(shi)酸度(du)增加，從(cong)而(er)加速(su)了孔蝕(shi)的(de)(de)(de)速(su)率，在(zai)應力的(de)(de)(de)作用(yong)下孔蝕(shi)可擴展(zhan)為裂紋。
8. 以(yi)機械(xie)開裂為(wei)主的(de)兩段論
以機械開裂(lie)(lie)(lie)為主(zhu)的兩段論認(ren)為：應力(li)腐(fu)蝕(shi)首先由于電化學的腐(fu)蝕(shi)作(zuo)(zuo)用形成裂(lie)(lie)(lie)紋源，然(ran)后(hou)(hou)在(zai)應力(li)的作(zuo)(zuo)用下迅(xun)速擴展而(er)(er)開裂(lie)(lie)(lie)。當裂(lie)(lie)(lie)紋擴展遇到(dao)析出物(wu)或不(bu)規則取向晶粒時而(er)(er)停止(zhi)，然(ran)后(hou)(hou)再進行電化學腐(fu)蝕(shi)，這樣交替(ti)進行，直至開裂(lie)(lie)(lie)。
9. 開裂三段論(lun)理論(lun)
左景(jing)伊提(ti)出開裂(lie)三階段理論，其要點是解釋所(suo)謂的特性離(li)子作(zuo)用。這三個階段是：材料表面生成鈍化膜或保護(hu)膜，全面腐(fu)(fu)蝕(shi)速率比較(jiao)低，使(shi)腐(fu)(fu)蝕(shi)只發生在(zai)局部區域；保護(hu)膜局部破(po)裂(lie)，形成孔蝕(shi)或裂(lie)紋源(yuan)；縫(feng)內環境發生關鍵性的變化，裂(lie)縫(feng)向縱深(shen)發展(zhan)，而(er)不(bu)是在(zai)表面徑向擴散(san)。
