有許多理論對應力腐(fu)蝕現象進行解釋,現選其中比較常用的三種簡述如下:
1. 活化通路型應力腐蝕
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(ying)變產生活性(xing)通道應(ying)力(li)腐蝕
應(ying)變(bian)產(chan)生(sheng)活性通道應(ying)力腐(fu)蝕(shi)是指(zhi)鈍化膜(mo)(mo)在(zai)應(ying)力作(zuo)(zuo)用下同金屬(shu)基體一起變(bian)形時發生(sheng)破(po)裂(lie),裂(lie)隙處暴露出的金屬(shu)成為活化陽極,發生(sheng)溶解。在(zai)腐(fu)蝕(shi)過程中(zhong),鈍化膜(mo)(mo)破(po)壞的同時又會(hui)使破(po)裂(lie)的鈍化膜(mo)(mo)修復(fu),在(zai)連(lian)續發生(sheng)應(ying)變(bian)的條件下修復(fu)的鈍化膜(mo)(mo)又遭破(po)壞。此過程周(zhou)而復(fu)始(shi)不斷(duan)發生(sheng),當(dang)應(ying)力超過修復(fu)后(hou)鈍化膜(mo)(mo)的強度,應(ying)力腐(fu)蝕(shi)即(ji)可發生(sheng),直至脆斷(duan),如(ru)圖3-7所示。該理論著(zhu)重說明(ming)了應(ying)力的重要(yao)作(zuo)(zuo)用。
3. 氫(qing)脆型應力腐蝕
腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)電池是由小(xiao)陰(yin)極和大陽(yang)極組成,這時大陽(yang)極發(fa)(fa)(fa)生(sheng)溶解表現為(wei)均勻(yun)性(xing)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。小(xiao)陰(yin)極區的(de)陰(yin)極過程中,如(ru)果發(fa)(fa)(fa)生(sheng)析氫(qing)的(de)話,將發(fa)(fa)(fa)生(sheng)陰(yin)極區金(jin)屬的(de)集(ji)中性(xing)滲氫(qing),在持續載荷(he)作(zuo)用下氫(qing)促進塑性(xing)應(ying)變(bian)而導(dao)致脆斷,應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)就會順利發(fa)(fa)(fa)展(zhan)。隨(sui)著裂(lie)(lie)紋的(de)發(fa)(fa)(fa)展(zhan),裂(lie)(lie)紋尖(jian)端(duan)應(ying)力(裂(lie)(lie)尖(jian)應(ying)力)、應(ying)變(bian)集(ji)中促進金(jin)屬中氫(qing)往裂(lie)(lie)紋尖(jian)端(duan)中聚(ju)集(ji)(叫做應(ying)力誘導(dao)擴(kuo)散(san)),最終導(dao)致應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)斷裂(lie)(lie)。氫(qing)脆裂(lie)(lie)紋擴(kuo)散(san)機理(li)的(de)示(shi)意圖如(ru)圖3-8所示(shi)。

