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(hua)（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. 氫致開裂機理
近年來，應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)的(de)吸氫(qing)脆(cui)變(bian)(bian)理論(lun)研究取(qu)得了(le)較(jiao)大(da)的(de)進(jin)展。該理論(lun)認為，由(you)于(yu)(yu)腐蝕(shi)的(de)陰(yin)極反應(ying)(ying)產(chan)生(sheng)氫(qing)，氫(qing)原子擴散(san)到裂(lie)縫尖端金(jin)屬內部，使這一區(qu)域變(bian)(bian)脆(cui)，在(zai)拉(la)應(ying)(ying)力(li)作(zuo)用(yong)下脆(cui)斷(duan)(duan)。此理論(lun)幾(ji)乎一致的(de)意見(jian)是(shi)：在(zai)應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)破裂(lie)中，氫(qing)起了(le)重要的(de)作(zuo)用(yong)。由(you)于(yu)(yu)海洋結構(gou)用(yong)鋼(gang)(gang)在(zai)腐蝕(shi)很強(qiang)的(de)海洋大(da)氣環境中，在(zai)金(jin)屬表(biao)面容(rong)易(yi)發(fa)生(sheng)陰(yin)極析氫(qing)反應(ying)(ying)，造成氫(qing)在(zai)鋼(gang)(gang)鐵(tie)表(biao)面的(de)吸附及向內部的(de)擴散(san)，使鋼(gang)(gang)鐵(tie)結構(gou)脆(cui)變(bian)(bian)；同(tong)時，在(zai)交(jiao)變(bian)(bian)載荷作(zuo)用(yong)下，鋼(gang)(gang)鐵(tie)結構(gou)很容(rong)易(yi)發(fa)生(sheng)由(you)氫(qing)脆(cui)造成的(de)斷(duan)(duan)裂(lie)，危害(hai)巨(ju)大(da)，氫(qing)致開裂(lie)的(de)具體機理將(jiang)在(zai)以(yi)后重點介紹。
3. 表面膜破裂機理(li)
在(zai)腐(fu)蝕介質中，金(jin)(jin)屬(shu)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)形成(cheng)具有保(bao)護能力的(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)膜，此膜在(zai)應力作(zuo)(zuo)用(yong)下引起破(po)壞(huai)或減弱(ruo)，結果暴(bao)露出新(xin)鮮表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)。此新(xin)鮮表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)在(zai)電解質溶液中成(cheng)為陽(yang)極(ji)(ji)，它與陰極(ji)(ji)具有表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)膜的(de)金(jin)(jin)屬(shu)其余表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)組成(cheng)一個大(da)面(mian)積陰極(ji)(ji)和小面(mian)積陽(yang)極(ji)(ji)的(de)腐(fu)蝕電池；陽(yang)極(ji)(ji)部位產生(sheng)坑蝕，進(jin)而萌(meng)生(sheng)裂紋。表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)膜破(po)裂是(shi)由多種(zhong)因(yin)素造成(cheng)的(de)，如機械損傷。在(zai)應力的(de)作(zuo)(zuo)用(yong)下表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)膜的(de)破(po)壞(huai)可以用(yong)滑(hua)(hua)移(yi)階(jie)梯來解釋。金(jin)(jin)屬(shu)在(zai)應力的(de)作(zuo)(zuo)用(yong)下產生(sheng)塑性變形就(jiu)是(shi)金(jin)(jin)屬(shu)中的(de)位錯沿滑(hua)(hua)移(yi)面(mian)的(de)運動，結果在(zai)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)匯合處出現滑(hua)(hua)移(yi)階(jie)梯，如果表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)的(de)保(bao)護膜不能隨著階(jie)梯發生(sheng)相應的(de)變化，表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)膜就(jiu)要被破(po)壞(huai)。
4. 活性通(tong)道理(li)論
活(huo)(huo)性通道(dao)(dao)理論是由(you)迪克斯、米爾斯和(he)布朗等人(ren)最(zui)先提出(chu)(chu)的(de)(de)(de)，他們認為，在發生應力腐(fu)(fu)蝕開(kai)裂(lie)的(de)(de)(de)金屬或合(he)金中存在著一(yi)條易于(yu)腐(fu)(fu)蝕、基(ji)本上(shang)是連(lian)續的(de)(de)(de)通道(dao)(dao)，沿著這(zhe)條活(huo)(huo)性通道(dao)(dao)優(you)先發生陽極溶解。活(huo)(huo)性通道(dao)(dao)可由(you)以下一(yi)些不同的(de)(de)(de)原因構成：①. 合(he)金成分和(he)顯微結構上(shang)的(de)(de)(de)差異，如多(duo)相合(he)金和(he)晶(jing)界的(de)(de)(de)析出(chu)(chu)物等；②. 溶質原子可能析出(chu)(chu)的(de)(de)(de)高(gao)度無序晶(jing)界或亞晶(jing)界；③. 由(you)于(yu)局部(bu)(bu)應力集中及(ji)由(you)此(ci)產(chan)生的(de)(de)(de)應變引(yin)起的(de)(de)(de)陽極晶(jing)界面(mian)(mian)；④. 由(you)于(yu)應變引(yin)起表(biao)面(mian)(mian)膜的(de)(de)(de)局部(bu)(bu)破裂(lie)；⑤. 由(you)于(yu)塑性變形引(yin)起的(de)(de)(de)陽極區等。在腐(fu)(fu)蝕環(huan)境中，當活(huo)(huo)性通道(dao)(dao)與周圍的(de)(de)(de)主體金屬建立起腐(fu)(fu)蝕電池時，電化(hua)學腐(fu)(fu)蝕就(jiu)沿著這(zhe)條路線進行(xing)。
局(ju)部(bu)電化學(xue)溶解(jie)將形成(cheng)很窄的(de)裂(lie)縫(feng)，而外(wai)加應力(li)使裂(lie)縫(feng)頂端應力(li)集中(zhong)產生(sheng)(sheng)(sheng)局(ju)部(bu)塑性變(bian)形，然后引起(qi)表面膜撕裂(lie)。裸露(lu)的(de)金屬成(cheng)為新的(de)陽極(ji)(ji)，而裂(lie)縫(feng)兩側仍有表面膜保護，與金屬外(wai)表面共同起(qi)陰極(ji)(ji)作(zuo)用(yong)。電解(jie)液靠毛細管(guan)作(zuo)用(yong)滲(shen)人到裂(lie)縫(feng)尖端，使其在高電流密度下(xia)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)加速的(de)陽極(ji)(ji)活性溶解(jie)。隨著(zhu)反(fan)應進行(xing)，裂(lie)縫(feng)尖端的(de)電解(jie)質發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)濃(nong)度變(bian)化，產生(sheng)(sheng)(sheng)極(ji)(ji)化作(zuo)用(yong)和表面膜的(de)再(zai)生(sheng)(sheng)(sheng)，腐蝕速率(lv)迅速下(xia)降。重復緩慢的(de)活性通道(dao)腐蝕，直到裂(lie)縫(feng)尖端重新建立起(qi)足(zu)夠大的(de)應力(li)集中(zhong)，再(zai)次引起(qi)變(bian)形和裂(lie)縫(feng)產生(sheng)(sheng)(sheng)。這個過(guo)程(cheng)不斷重復，直到裂(lie)縫(feng)深人到金屬內(nei)部(bu)，使金屬斷面減小到不足(zu)以(yi)承(cheng)受載荷斷裂(lie)。
活性(xing)通道(dao)(dao)(dao)假說(shuo)強調了(le)(le)應(ying)力(li)(li)作用(yong)(yong)(yong)下(xia)表面(mian)膜的(de)(de)(de)(de)破(po)裂(lie)與電(dian)化學活性(xing)溶解的(de)(de)(de)(de)聯合作用(yong)(yong)(yong)。因(yin)此(ci)，這個理論提出(chu)了(le)(le)發生(sheng)(sheng)應(ying)力(li)(li)腐蝕開裂(lie)必須具備的(de)(de)(de)(de)兩個基(ji)本條(tiao)件：一(yi)是合金(jin)(jin)中預先要(yao)存在一(yi)條(tiao)對(dui)腐蝕敏感的(de)(de)(de)(de)、多少帶有連續性(xing)的(de)(de)(de)(de)通道(dao)(dao)(dao)，這條(tiao)通道(dao)(dao)(dao)在特定(ding)的(de)(de)(de)(de)環境介質中對(dui)于(yu)周(zhou)圍組(zu)織是腐蝕電(dian)池的(de)(de)(de)(de)陽(yang)極；二是合金(jin)(jin)表面(mian)上(shang)要(yao)有足夠(gou)大的(de)(de)(de)(de)基(ji)本上(shang)是垂直于(yu)通道(dao)(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)張應(ying)力(li)(li)，在該張應(ying)力(li)(li)作用(yong)(yong)(yong)下(xia)裂(lie)縫(feng)尖端(duan)出(chu)現(xian)應(ying)力(li)(li)集(ji)中區，促使表面(mian)膜破(po)裂(lie)。在平(ping)面(mian)排(pai)列的(de)(de)(de)(de)位錯露頭處，或新(xin)形成的(de)(de)(de)(de)滑(hua)移臺階處，處于(yu)高應(ying)變狀態(tai)的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)原(yuan)子發生(sheng)(sheng)擇優(you)腐蝕，沿位錯線向縱深發展(zhan)，形成隧(sui)(sui)洞(dong)。在應(ying)力(li)(li)作用(yong)(yong)(yong)下(xia)，隧(sui)(sui)洞(dong)間的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)產生(sheng)(sheng)機械撕裂(lie)。當機械撕裂(lie)停止后，又(you)重新(xin)開始隧(sui)(sui)道(dao)(dao)(dao)腐蝕，此(ci)過程的(de)(de)(de)(de)反復發生(sheng)(sheng)導致裂(lie)紋的(de)(de)(de)(de)不斷(duan)擴展(zhan)，直到(dao)金(jin)(jin)屬(shu)不能承受載(zai)荷而(er)發生(sheng)(sheng)過載(zai)斷(duan)裂(lie)。此(ci)模型雖然(ran)有一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)實驗基(ji)礎，但屬(shu)于(yu)一(yi)種伴(ban)生(sheng)(sheng)現(xian)象(xiang)，并非是應(ying)力(li)(li)腐蝕的(de)(de)(de)(de)必要(yao)條(tiao)件，不能成為應(ying)力(li)(li)腐蝕的(de)(de)(de)(de)主要(yao)機理。
5. 應力(li)吸附開裂理論(lun)
上(shang)述幾種理(li)(li)論(lun)都包含電(dian)化學(xue)(xue)過程(cheng)，但是(shi)應(ying)(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)過程(cheng)的(de)(de)(de)一(yi)些(xie)現(xian)象，如(ru)腐蝕(shi)介質(zhi)的(de)(de)(de)選擇性(xing)、破裂(lie)(lie)(lie)(lie)臨界電(dian)位與腐蝕(shi)電(dian)位的(de)(de)(de)關系(xi)等，用電(dian)化學(xue)(xue)理(li)(li)論(lun)不(bu)能圓(yuan)滿解釋。為此(ci)，尤利格提出應(ying)(ying)力(li)(li)吸附(fu)(fu)破裂(lie)(lie)(lie)(lie)理(li)(li)論(lun)。他(ta)認為，應(ying)(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)開裂(lie)(lie)(lie)(lie)一(yi)般并不(bu)是(shi)由于(yu)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)電(dian)化學(xue)(xue)溶解所(suo)引起的(de)(de)(de)，而是(shi)由于(yu)環境中(zhong)(zhong)某些(xie)破壞性(xing)組分對金(jin)屬(shu)(shu)(shu)內(nei)表面的(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)，削弱了金(jin)屬(shu)(shu)(shu)原(yuan)子間的(de)(de)(de)結合力(li)(li)，在(zai)拉應(ying)(ying)力(li)(li)作用下引起破裂(lie)(lie)(lie)(lie)。這是(shi)一(yi)種純機(ji)(ji)械性(xing)破裂(lie)(lie)(lie)(lie)機(ji)(ji)理(li)(li)。此(ci)模型(xing)為純機(ji)(ji)械開裂(lie)(lie)(lie)(lie)模型(xing)，該模型(xing)得(de)到的(de)(de)(de)最大(da)支(zhi)持是(shi)許多(duo)純金(jin)屬(shu)(shu)(shu)和合金(jin)在(zai)液(ye)態(tai)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)脆斷。吸附(fu)(fu)使(shi)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)表面能降低(di)，降低(di)得(de)越(yue)多(duo)，應(ying)(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)敏感性(xing)越(yue)高，但有的(de)(de)(de)現(xian)象卻(que)是(shi)相反的(de)(de)(de)，缺乏廣泛的(de)(de)(de)實(shi)驗支(zhi)持，在(zai)水介質(zhi)的(de)(de)(de)應(ying)(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)理(li)(li)論(lun)中(zhong)(zhong)所(suo)占(zhan)的(de)(de)(de)比例不(bu)大(da)。
6. 腐蝕(shi)產(chan)物(wu)楔(xie)入理論
腐蝕產(chan)(chan)(chan)(chan)物(wu)(wu)(wu)(wu)楔入理(li)論是由N.Nielsen首先提出(chu)的(de)，他認為，腐蝕產(chan)(chan)(chan)(chan)物(wu)(wu)(wu)(wu)沉(chen)積(ji)(ji)在裂紋尖(jian)端后(hou)面的(de)陰極(ji)區(qu)。這種腐蝕產(chan)(chan)(chan)(chan)物(wu)(wu)(wu)(wu)有舌(she)狀、扇狀等。在未加應(ying)力(li)時，腐蝕產(chan)(chan)(chan)(chan)物(wu)(wu)(wu)(wu)雜(za)亂分布；加應(ying)力(li)后(hou)，不僅使腐蝕產(chan)(chan)(chan)(chan)物(wu)(wu)(wu)(wu)沿晶體缺陷，特別是沿位(wei)錯線排列，而且(qie)舌(she)狀、扇狀等也發展(zhan)得更突出(chu)。腐蝕產(chan)(chan)(chan)(chan)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)沉(chen)積(ji)(ji)對裂紋起了楔子(zi)作用，產(chan)(chan)(chan)(chan)生了應(ying)力(li)。當沉(chen)積(ji)(ji)物(wu)(wu)(wu)(wu)造成(cheng)的(de)應(ying)力(li)達到臨界值(zhi)后(hou)，裂紋向前(qian)(qian)擴展(zhan)，新(xin)產(chan)(chan)(chan)(chan)生的(de)裂紋內吸(xi)人(ren)了電解(jie)質(zhi)溶(rong)液(ye)，使得裂紋尖(jian)端陽極(ji)溶(rong)解(jie)繼續進行(xing)，這就產(chan)(chan)(chan)(chan)生了更多(duo)的(de)可溶(rong)性金屬(shu)離子(zi)，這些離子(zi)擴散至陰極(ji)區(qu)并生成(cheng)氧(yang)化物(wu)(wu)(wu)(wu)和氫氧(yang)化物(wu)(wu)(wu)(wu)等沉(chen)積(ji)(ji)下來，因(yin)此而產(chan)(chan)(chan)(chan)生的(de)應(ying)力(li)又引起裂紋向前(qian)(qian)擴展(zhan)，如此反復(fu)，直至開裂。
7. 閉塞電池理論(lun)
閉塞電(dian)(dian)池(chi)理(li)論(lun)（Occluded Cell Corrosion)認為(wei)，由(you)于(yu)(yu)金屬表面某(mou)些(xie)(xie)選擇性腐(fu)蝕的(de)(de)結(jie)果，或者由(you)于(yu)(yu)某(mou)些(xie)(xie)特殊的(de)(de)幾何形狀，使電(dian)(dian)解液中(zhong)這些(xie)(xie)部位的(de)(de)流(liu)動性受(shou)到限制，造(zao)成這些(xie)(xie)部位的(de)(de)液體(ti)化(hua)學(xue)成分(fen)與(yu)整體(ti)化(hua)學(xue)成分(fen)有很大(da)差異，從(cong)而(er)降低了(le)這些(xie)(xie)部位的(de)(de)電(dian)(dian)位，加速(su)該區域的(de)(de)局(ju)部腐(fu)蝕，形成空洞，這些(xie)(xie)空洞就是所(suo)謂的(de)(de)閉塞電(dian)(dian)池(chi)。閉塞電(dian)(dian)池(chi)內，陽極反應的(de)(de)結(jie)果使酸度增加，從(cong)而(er)加速(su)了(le)孔(kong)蝕的(de)(de)速(su)率，在應力的(de)(de)作用下孔(kong)蝕可擴展為(wei)裂紋。
8. 以機械開裂為主的兩段論
以機械開裂(lie)為(wei)主的兩段論認(ren)為(wei)：應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)首先(xian)由于電(dian)化(hua)學的腐(fu)蝕(shi)作用形成裂(lie)紋(wen)源(yuan)，然后在應(ying)力(li)的作用下迅速(su)擴(kuo)展而(er)開裂(lie)。當裂(lie)紋(wen)擴(kuo)展遇(yu)到析(xi)出物(wu)或不規(gui)則取向晶粒(li)時而(er)停止(zhi)，然后再進(jin)行電(dian)化(hua)學腐(fu)蝕(shi)，這(zhe)樣交替進(jin)行，直至開裂(lie)。
9. 開裂(lie)三段論(lun)理論(lun)
左景(jing)伊提出開裂三階段(duan)(duan)理論，其要點(dian)是(shi)解釋所(suo)謂的特性(xing)離子作用。這三個階段(duan)(duan)是(shi)：材料表(biao)面(mian)生成鈍化膜或保(bao)護(hu)(hu)膜，全面(mian)腐(fu)蝕(shi)速(su)率比較低，使腐(fu)蝕(shi)只發生在局部區域；保(bao)護(hu)(hu)膜局部破(po)裂，形成孔蝕(shi)或裂紋源；縫(feng)內環境發生關鍵(jian)性(xing)的變化，裂縫(feng)向縱(zong)深發展，而不是(shi)在表(biao)面(mian)徑向擴散。
