有許多理論對應(ying)力腐蝕現象進行解釋,現選其中比較常用的三種簡述如下:
1. 活化通路(lu)型應(ying)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(bian)產生(sheng)活性通(tong)道應力腐蝕
應(ying)(ying)(ying)變(bian)產生(sheng)活性通道(dao)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)是(shi)指鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)在(zai)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)作用下同金屬基體(ti)一(yi)起變(bian)形時發生(sheng)破(po)裂(lie)(lie),裂(lie)(lie)隙(xi)處暴露出的金屬成(cheng)為活化(hua)(hua)陽極,發生(sheng)溶解。在(zai)腐(fu)蝕(shi)過程(cheng)中,鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)破(po)壞的同時又(you)(you)會使破(po)裂(lie)(lie)的鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)修復,在(zai)連續(xu)發生(sheng)應(ying)(ying)(ying)變(bian)的條件(jian)下修復的鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)又(you)(you)遭(zao)破(po)壞。此過程(cheng)周而復始不斷(duan)(duan)發生(sheng),當應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)超過修復后鈍(dun)(dun)(dun)(dun)化(hua)(hua)膜(mo)的強度,應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)即可發生(sheng),直至脆斷(duan)(duan),如圖(tu)3-7所示(shi)。該理論著(zhu)重說明(ming)了應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)的重要(yao)作用。
3. 氫(qing)脆型應力腐蝕
腐(fu)(fu)蝕(shi)電池是由小(xiao)陰(yin)極(ji)(ji)和(he)大陽極(ji)(ji)組(zu)成,這(zhe)時大陽極(ji)(ji)發(fa)生(sheng)(sheng)溶解(jie)表(biao)現(xian)為均勻(yun)性腐(fu)(fu)蝕(shi)。小(xiao)陰(yin)極(ji)(ji)區的陰(yin)極(ji)(ji)過程(cheng)中(zhong),如果發(fa)生(sheng)(sheng)析氫的話,將發(fa)生(sheng)(sheng)陰(yin)極(ji)(ji)區金(jin)屬(shu)的集(ji)中(zhong)性滲氫,在持續載荷作用下氫促進塑性應(ying)(ying)(ying)變而導致脆斷(duan),應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)就(jiu)會(hui)順利發(fa)展。隨著裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)的發(fa)展,裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)尖端應(ying)(ying)(ying)力(li)(裂(lie)(lie)(lie)尖應(ying)(ying)(ying)力(li))、應(ying)(ying)(ying)變集(ji)中(zhong)促進金(jin)屬(shu)中(zhong)氫往裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)尖端中(zhong)聚集(ji)(叫(jiao)做應(ying)(ying)(ying)力(li)誘導擴散),最(zui)終(zhong)導致應(ying)(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)斷(duan)裂(lie)(lie)(lie)。氫脆裂(lie)(lie)(lie)紋(wen)擴散機理(li)的示意(yi)圖如圖3-8所示。