有許多理論對應力(li)腐蝕現象進行解釋,現選其中比較常用的三種簡述如下:
1. 活化(hua)通路(lu)型應力腐蝕
從電化學腐蝕理論中知道,當腐蝕電池是一個大陰極和一個小陽極時,陽極的溶解表現為集中性腐蝕損傷。只要在腐蝕過程中,陽極始終保持處于裂紋的最前沿,裂尖處于活化狀態下而不鈍化,與此同時其他部位(包括裂紋斷口兩側)發生鈍化,則裂紋可以一直向前發展直至斷裂如圖3-6所示。從圖中可以看出,裂紋猶如一個閉塞電池,裂紋內尖端是一個陽極區。裂口內部聚集了一些沉淀物如Fe3O4·Fe(OH)3,將裂紋通道堵塞,而此時H+可透過閉塞物質緩慢地向外擴散,內部消耗的H2O則通過滲透來補充。這樣又將其他活性離子(如Cl)帶入內部,促使內部腐蝕性增強,在應力作用下促使裂紋尖端區域鈍化膜破壞,將陽極進一步活化且更加集中,裂紋就進一步深入發展,直至斷裂。閉塞電池的實質是裂紋內部的電化學發展過程。若裂隙中沉淀物的體積大于破壞金屬的體積很多時,則出現脹裂力,使裂紋尖端應力增大,促使應力腐蝕裂紋的發展。這一理論著重說明了電化學過程的重要性。
2. 應變產(chan)生(sheng)活(huo)性通(tong)道應力(li)腐蝕
應(ying)變產生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)活性通(tong)道應(ying)力腐(fu)蝕(shi)是指(zhi)鈍(dun)化(hua)膜(mo)在應(ying)力作(zuo)用(yong)(yong)下(xia)同(tong)(tong)金屬基體一起變形時發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)破裂(lie),裂(lie)隙處暴(bao)露(lu)出的(de)(de)金屬成為活化(hua)陽極,發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)溶解。在腐(fu)蝕(shi)過程(cheng)中,鈍(dun)化(hua)膜(mo)破壞的(de)(de)同(tong)(tong)時又(you)會使破裂(lie)的(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜(mo)修(xiu)復,在連續(xu)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)應(ying)變的(de)(de)條件下(xia)修(xiu)復的(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜(mo)又(you)遭破壞。此過程(cheng)周而復始不斷(duan)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng),當應(ying)力超過修(xiu)復后鈍(dun)化(hua)膜(mo)的(de)(de)強(qiang)度,應(ying)力腐(fu)蝕(shi)即可發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng),直(zhi)至脆斷(duan),如圖(tu)3-7所示。該(gai)理論著(zhu)重(zhong)說(shuo)明了(le)應(ying)力的(de)(de)重(zhong)要作(zuo)用(yong)(yong)。
3. 氫脆(cui)型應力腐(fu)蝕
腐蝕(shi)電池是由小陰(yin)(yin)極(ji)和大陽極(ji)組(zu)成,這時大陽極(ji)發(fa)(fa)生溶解表(biao)現(xian)為均勻性腐蝕(shi)。小陰(yin)(yin)極(ji)區的陰(yin)(yin)極(ji)過程中,如果發(fa)(fa)生析(xi)氫(qing)(qing)的話,將發(fa)(fa)生陰(yin)(yin)極(ji)區金屬的集(ji)中性滲氫(qing)(qing),在持續(xu)載(zai)荷作用下氫(qing)(qing)促(cu)進(jin)塑(su)性應(ying)變(bian)而導(dao)致脆斷,應(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)就會順(shun)利發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)。隨著裂(lie)紋的發(fa)(fa)展(zhan)(zhan),裂(lie)紋尖端應(ying)力(li)(li)(裂(lie)尖應(ying)力(li)(li))、應(ying)變(bian)集(ji)中促(cu)進(jin)金屬中氫(qing)(qing)往裂(lie)紋尖端中聚集(ji)(叫做應(ying)力(li)(li)誘(you)導(dao)擴散),最(zui)終導(dao)致應(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)斷裂(lie)。氫(qing)(qing)脆裂(lie)紋擴散機理(li)的示(shi)意圖如圖3-8所示(shi)。