應力腐蝕破(po)裂（stress corrosion cracking，SCC）是靜拉應力與腐蝕共同作用下導致的一種損壞，表現為斷裂，斷口呈脆性斷裂的形態。腐蝕對斷裂的影響可以是通過對裂紋前端的陽極溶解，也可以是通過氫原子的作用使裂紋前端變脆。


  不銹鋼在拉應力狀態下，在某些介質中經過一段不長時間，就會發生破裂，隨著拉應力的加大，發生破裂的時間縮短。當取消拉應力時，鋼的腐蝕量很小，并且不發生破裂。應力的來源通常是由于金屬經過不正確的熱處理或焊接和冷加工過程產生的殘余應力，也可能是外加負荷，或者二者同時存在。


  應力腐(fu)蝕(shi)破壞的特征(zheng)是裂(lie)縫和拉應力方向(xiang)垂(chui)直(zhi)，斷(duan)口(kou)呈脆性破壞，顯微分析(xi)可(ke)在斷(duan)口(kou)附近(jin)發(fa)現許(xu)多裂(lie)紋，它(ta)們多沿晶(jing)界分布(bu)，也有穿(chuan)晶(jing)分布(bu)，或晶(jing)界與穿(chuan)晶(jing)混合分布(bu)。


  應力(li)腐蝕(shi)破裂時(shi)，腐蝕(shi)介(jie)質是特定的，只有某(mou)些金屬(shu)一(yi)介(jie)質的組合才產生應力(li)腐蝕(shi)破裂，如奧(ao)氏體不銹鋼的氯脆、高強度(du)鋼的氫脆等。


  一(yi)般認為(wei)，產生奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)是應(ying)(ying)(ying)力(li)和(he)電化學(xue)腐蝕(shi)共(gong)同作(zuo)用的(de)結果(guo)。奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)在(zai)介(jie)質中形(xing)成(cheng)鈍(dun)化膜，在(zai)應(ying)(ying)(ying)力(li)的(de)作(zuo)用下出現(xian)滑移臺(tai)階導致表(biao)面膜破(po)裂，膜的(de)局部破(po)壞造(zao)成(cheng)裸露金(jin)屬成(cheng)為(wei)小陽極，小陽極的(de)溶解逐(zhu)步形(xing)成(cheng)裂紋(wen)，在(zai)應(ying)(ying)(ying)力(li)與環境的(de)共(gong)同作(zuo)用下，破(po)裂過程加(jia)速(su)發展(zhan)。應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)的(de)另一(yi)種機制(zhi)(zhi)是氫(qing)脆(cui)機制(zhi)(zhi)，認為(wei)蝕(shi)坑或(huo)裂紋(wen)內形(xing)成(cheng)閉(bi)塞電池，使裂紋(wen)尖端(duan)或(huo)蝕(shi)坑底的(de)介(jie)質具有低的(de)pH，滿足了(le)陰極析氫(qing)的(de)條件，氫(qing)原(yuan)子吸附于金(jin)屬表(biao)面引起氫(qing)脆(cui)，而導致應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)。


  在(zai)介(jie)質的(de)(de)影響下，裂紋可以在(zai)低于Kic時(shi)擴(kuo)展而導(dao)致斷裂，如(ru)圖9.5所示。人(ren)們定義裂紋“長”時(shi)間或給定時(shi)間不擴(kuo)展的(de)(de)應力場強度(du)因(yin)子(zi)K1值為KIscc，Kiscc也是(shi)一種韌性(xing)(xing)參量(liang)(liang)，它與Kic的(de)(de)差異便(bian)是(shi)介(jie)質的(de)(de)影響。Kiscc／Kic則是(shi)衡量(liang)(liang)材料應力腐蝕敏感性(xing)(xing)的(de)(de)指(zhi)標。


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  當(dang)應力(li)腐蝕裂紋前端(duan)的K1＞K1scc時，裂紋會(hui)隨時間而長(chang)(chang)大，裂紋擴(kuo)展(zhan)速率以(yi)da／dt斷裂時間表示(shi)。應力(li)腐蝕的發(fa)展(zhan)通常分為(wei)三個(ge)階(jie)(jie)段(duan)(duan)：第(di)一階(jie)(jie)段(duan)(duan)包括孕育期、表面膜的蝕穿、裂紋的形核；第(di)二階(jie)(jie)段(duan)(duan)為(wei)裂紋相對穩定擴(kuo)展(zhan)階(jie)(jie)段(duan)(duan)；第(di)三階(jie)(jie)段(duan)(duan)為(wei)裂紋快速擴(kuo)展(zhan)和斷裂階(jie)(jie)段(duan)(duan)。實(shi)踐(jian)中(zhong)，第(di)一階(jie)(jie)段(duan)(duan)往(wang)往(wang)最長(chang)(chang)，成為(wei)整個(ge)過程的控制階(jie)(jie)段(duan)(duan)。


  18Cr-8Ni奧氏體不銹鋼對氯脆的敏感性很大。鎳含量高于8％時，鎳含量越高，抗氯脆能力越大。鎳含量低于8％時，鎳含量越低，抗氯脆能力越大。這是由于生成的復相鋼和鐵素體不銹鋼的氯脆趨勢較小。用錳氮代替鎳的鉻錳氮奧氏體不銹鋼有較好的抗氯脆性能。在18Cr-8Ni奧氏體不銹鋼中加入1％～2％Mo將增加氯脆趨勢。鈦和鈮都增加鉻鎳奧氏體不銹鋼對氯脆的敏感性。


  無論在奧氏體鋼或(huo)復(fu)相鋼中加入(ru)1.5％以上(shang)的(de)硅均能(neng)顯(xian)著改善鋼的(de)抗應力腐蝕斷裂性能(neng)。硅能(neng)顯(xian)著縮小y區(qu)，因此含硅較(jiao)高的(de)鋼會含有8相，形成復(fu)相鋼。


  有關奧氏體不銹鋼氯脆各種影響因素的深(shen)入分析及其機理的研(yan)究可參閱有關文獻(xian)。


  測量Kiscc比較簡單，最常(chang)用(yong)的(de)是懸臂梁彎曲試(shi)驗，試(shi)樣(yang)采用(yong)和測Kic的(de)標(biao)準三點彎曲試(shi)樣(yang)相同(tong)，但要長(chang)一些。樣(yang)品一端(duan)(duan)固(gu)定(ding)于立(li)柱上，另(ling)一端(duan)(duan)與一個力臂相連，力臂的(de)另(ling)一端(duan)(duan)加(jia)上載荷。在樣(yang)品的(de)預裂紋周(zhou)圍配置(zhi)所研(yan)究的(de)環境，還可(ke)以同(tong)時(shi)測出(chu)da／dt-K1曲線。我國(guo)于1995年(nian)開(kai)始，制定(ding)了(le)國(guo)家推薦標(biao)準GB／T 15970-1995《金(jin)屬和合金(jin)的(de)腐(fu)蝕 應力腐(fu)蝕試(shi)驗》，直至2007年(nian)先后(hou)發布了(le)第(di)1～第(di)9共9個部(bu)分。