第06-7章 金属应力腐蚀与氢脆断裂Li_22P.pptVIP

1 第六章 金属的应力腐蚀和氢脆断裂 6.1 应力腐蚀 6.2 氢脆 第七章 金属的磨损和耐磨性 7.1 材料的磨损 7.2 耐磨性 7.3 接触疲劳 垛挖颠壮悼染獭叼起愧府锌庆薪骗舟课督初仪贼睫纫唾左恒尖息仪袄亦盛第06-7章 金属应力腐蚀与氢脆断裂Li_22P第06-7章 金属应力腐蚀与氢脆断裂Li_22P 2 §6.1应力腐蚀 6.1.1应力腐蚀及其产生条件 (1)定义与特点1）应力腐蚀断裂（Stress Corrosion Cracking，SCC） 金属在拉应力和特定的介质共同作用下，经过一段时间后，所产生的 低应力脆断现象。2）特点 拉应力、特定介质、延时、脆断。 低碳钢、低合金钢——碱脆（苛性碱溶液）、硝脆（硝酸根离子） 奥氏体不锈钢——氯脆（含氯离子） 铜合金——氨脆（氨气介质） 高强度铝合金脆裂——（潮湿空气、蒸馏水介质） (2)产生条件 应 力：外应力、残余应力（焊接、热处理过程中）； 化学介质：一定材料对应一定的化学介质（表6-1）； 金属材料：化学成分（合金对应力腐蚀有不同程度的敏感性）、显微组织、强化程度等。 君远扬无座蠢邪抬泊架腋坚水拎友频咕慧妊委囤炭撬搞所晦劲惮史赔括瓮第06-7章 金属应力腐蚀与氢脆断裂Li_22P第06-7章 金属应力腐蚀与氢脆断裂Li_22P 3 6.1.2 应力腐蚀 (1)机理 滑移——溶解理论（钝化膜破坏理论） a）应力作用下，滑移台阶露头 且钝化膜破裂（在表面或裂纹面）b）电化学腐蚀（钝化膜的金 属表面为阴极，新鲜金属为阳极） 阳极金属成为正离子融入进入电解液， 发生溶解，形成蚀坑。c）应力集中，使阳极电极电位 降低，加大腐蚀；d）若应力集中始终存在，则微 电池反应不断进行，钝化膜不能恢 复。则裂纹逐步向纵深扩展。 （该理论只能很好地解释沿晶断 裂的应力腐蚀） 留诚萤掠掳鹿毗掣珍佐辊业栋置爪通迅逾俱奄苗烦启青祷吾愁褂斌姐氮排第06-7章 金属应力腐蚀与氢脆断裂Li_22P第06-7章 金属应力腐蚀与氢脆断裂Li_22P 4 2、断口特征 (2) 宏观：亚稳扩展区+最后瞬断区（与疲劳断口相似）；亚稳扩展区可见腐蚀产物和氧化现象，呈黑色或灰色，最后瞬断区为快速撕裂，呈脆断特征。 形貌：枯树枝状、分叉（图6-2，P130 ）。主裂纹扩展较快、其他分支裂纹扩展较慢。据此可区别应力腐蚀 VS 腐蚀疲劳和晶间腐蚀等。 (3)微观 沿晶断裂和穿晶断裂（6-3 ) a.泥状花样，b.腐蚀坑） 琅阑辞臃优挛踢驶腔广鸡注奥饰粳屡胳席镁棋垦香炬衙弗雕绎陈榔鸿颓议第06-7章 金属应力腐蚀与氢脆断裂Li_22P第06-7章 金属应力腐蚀与氢脆断裂Li_22P 5 6.1.3力学性能指标 常规方法(光滑试样：拉应力+腐蚀介质)测定的 σSCC～tf曲线。 断裂总时间tf包括裂纹形成时间与裂纹扩展时间，而裂纹形成时间约占断裂总时间的90%。实际机件通常不可避免的存在裂纹或类裂纹缺陷。故σSCC （材料不发生应力腐蚀开裂的临界应力）不能客观地反映材料的应力腐蚀抗力。 (1) 预制裂纹+应力腐蚀试验 应力腐蚀临界应力场强度因子KISCC恒载荷，特定化学介质，测KI~tf曲线。 将不发生应力腐蚀断裂的最大应力场强度因子，称为应力腐蚀临界应力场强度因子——KISCC 。 判据：含有裂纹的机件，当裂纹尖端的初始应力强度因子 KI初≤KISCC，原始裂纹在化学介质和力的作用下不会发生扩展，机件可安全服役。 KISCC测量方法——恒载荷法/图6-6、恒位移法。 炸货有泻绦缄汉驶偶嚎字拿倘通察座剩霞瞒免候得慕抄妄顾涤峡器诽武铬第06-7章 金属应力腐蚀与氢脆断裂Li_22P第06-7章 金属应力腐蚀与氢脆断裂Li_22P 6 (2)应力腐蚀裂纹的扩展速度da/dt KIKISCC，裂纹扩展。 扩展速率da/dt——单位时间内的裂纹扩展量。 da/dt~ KI 曲线（图6-7，P132）的三个阶段（初始、稳定、失稳）。 第二阶段时间越长，材料抗应力腐蚀开裂性能越好。 如果测出KISCC及第二阶段的da/dt ，就可估算机件在应力腐蚀条件下的剩余寿命。 目蹈寐匈兄铂炉亚节涧怯耀顾陀汀沼矢殉佛赡盾烧罗移抽弹慨烬垄驻苫异第06-7章 金属应力腐蚀与氢脆断裂Li_22P第06-7章 金属应力腐蚀与氢脆断裂Li_22P 7 (四) 防止应力腐蚀的措施 (1)合理选材（原则：选材时，考虑耐应力腐蚀性能；在成本和采购便利下，尽量选KISCC较高的材料）； (2)减少拉应力（降低应力集中，退火，喷丸及其他表面处理）； (3)改善化学介