材料断口分析第5-6章.pdfVIP

第五章 环境断裂 §1 应力腐蚀断裂 §2 氢脆断裂 §3 蠕变断裂 §4 其它的环境断裂 1 概 述 环境断裂：主要指金属材料在腐蚀介质、温度环境等条件 的影响下，产生的沿晶或穿晶低应力脆断现象 常见的环境断裂：SCC、氢脆、蠕变断裂 液态或固态金属脆、中子脆 过热、过烧断裂 静载延迟断裂：材料在特定的外界条件下，虽然所受的应力 低于材料的屈服强度，但服役一段时间，也 可以发生突然的低应力脆断，这类与时间有 关的低应力脆断现象。 2 §1、应力腐蚀断裂 一、引言 1、定义 由拉应力和腐蚀介质联合作用而引起的低应力脆断。 2、共同特征 ◆只有在拉应力作用下才能引起SCC。这种拉应力可能是残 余拉应力或工作应力。一般情况下，产生SCC时拉应力都 很低，若没有腐蚀介质的联合作用是不会产生断裂的。 ◆要有一定的腐蚀介质。其腐蚀介质的浓度都很低，并且腐 蚀介质一般都是特定的（选择性）。 ◆一般只有合金才产生SCC，纯金属不会产生SCC。 3 应力腐蚀发生的条件及涉及的学科 4 3、断裂过程 裂纹形成：占全部时间的90% 裂纹扩展：占全部时间的10% 5 引起表面膜局部破裂的因素： - ◆环境因素：可能存在破坏钝化膜的活性离子，如Cl 、 - Br 等 ◆冶金因素：金属表面的缺陷，如夹杂物、位错露头等 ◆力学因素：在应力作用下产生的突出表面的滑移台阶 ◆机械破损 6 二、SCC机理 1、保护膜破裂机理 认为产生SCC是电化学反应起控制作用 形成保护膜→保护 膜破裂→阳极溶解 →重新形成保护膜 →重新破坏→新的 阳极溶解 7 2、应力吸附机理（氢致脆化机理） 认为[H]吸附于裂纹尖端，使金属晶体原子键的亲 和力减弱，即表面能降低。 从Griffith缺口强度理论可知： σ∝γ1/2 ∵